Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1) Получены гибридные «хитозан-полиоксометаллат (ПОМ)» гидрогели с рН-зависимой кинетикой набухания для пролонгированного высвобождения фото- и магнитоактивных комплексов. Методами колебательной спектроскопии изучена структура гелей. Измерена кинетика рилизинга комплексов европия. Измерены спектры флуоресценции растворов, содержащих гель с фотоактивными комплексами. 2) Проведены эксперименты в физиологических условиях (фосфатный буфер с рН=7.4, боратный буфер с рН=8.4) по рН-зависимому рилизингу фотоактивных комплексов из гелей «хитозан-ПОМ». Построена кинетическая зависимость скорости процесса рилизинга комплексов, оценена возможность их использования для задач биовизуализации тканей в условиях in vivo и для приложений фотодинамической терапии, а также для высвобождения МРТ-контраста (комплексы с гадолинием). 3) В условиях фотополимеризации созданы биосовместимые акриламидные гидрогели двух типов: содержащие арил-функционализированные 2,2’-бипиридины и содержащие ассоциаты редкоземельных элементов (Eu) с кеплератным полиоксометаллатом (ПОМ), для формирования фото- и магнитоактивных комплексов in situ. Методами колебательной спектроскопии и крио-СЭМ изучены структуры и морфологии гелей. Измерено набухание гидрогелей и произведен расчет размеров сетки гидрогелей. Проведены эксперименты по рилизингу арил-функционализированного 2,2’-бипиридина и ионов европия (3+) при рН=7.4 (фосфатный буфер). Проведен анализ перспективности использования указанных гидрогелей для задач рилизинга. 4. Получены новые водо- и липорастворимые европиевые и тербиевые комплексы на основе таких хромофорных систем, как 2-(пиридин-2-ил)хиназолин-4(3H)-он и 5-арил-2-(пиридин-2-ил)-1,3,4-оксадиазол. Изучены их фотофизические характеристики. Для нейтральных липорастворимых комплексов на основе 5-арил-2-(пиридин-2-ил)-1,3,4-оксадиазолов зафиксирована очень высокая эффективность люминесценции катионов лантанидов (квантовый выход люминесценции до 75%). Таким образом, данное направление имеет значительные перспективы и будет развито на следующем этапе реализации проекта. К сожалению, ввиду низкой стабильности в биологических средах и/или клетках их использование в качестве фотодинамических средств и/или люминесцентных красителей затруднено. 5. Получены новые лантанидные комплексы на основе хромофоров арил-2,2’-бипиридинового ряда, включающего атом иода с целью оценки влияния эффекта тяжелого атома на фотофизические характеристики лантанидных комплексов, получаемых на основе этих лигандов. Изучены фотофизические свойства новых хелатов. В случае водорастворимых комплексов квантовые выходы люминесценции катиона лантанида достигают 42.7%; для нейтральных комплексов – 17%. Эти данные показывают перспективность развития этого направления. 6. Получен циклометаллированный комплекс платины(II) на основе 5-арил-2-(2-тиенил)пиридина, имеющего фрагмент триэтиленгликоля для уменьшения гидрофобности хелата; в качестве вспомогательного лиганда в составе комплекса присутствует ацетилацетон. Показана необходимость использования ацильной защиты концевой гидроксигруппы фрагмента триэтиленгликоля для успешного проведения реакции циклометаллирования. Изучены фотофизические свойства нового комплекса, который показал наличие характеристичных для комплексов данного типа полос испускания с невысоким квантовым выходом. Данный комплекс может обладать фотодинамической активностью. А именно, в ходе скринига вещество вызвало нарушение целостности мемраны клеток. 7. Получен ряд новых 2-арил-5-(4-арил-[2,2'-бипиридин]-6-ил)-1,3,4-оксадиазолов. 8. Изучено распределение в клетках для 15 новых соединений. Для 5 соединений проведен скрининг на фотодинамическую активность. Выявлена способность для представителей 2-арил-5-(4-арил-[2,2'-бипиридин]-6-ил)-1,3,4-оксадиазолов накапливаться в некоторых органеллах (в частности, в митохондриях и лизосомах). Показана значимость природы ароматических заместителей (в частности, присутствия в их составе атомов фтора) для процессов распределения и вовлечения в биоортогональные/фотокаталтческие реакции в живой клетке. 9. Получены новые представлители арилнафтоксазолов с остатками полиядерных ароматических соединений. Показана их преспективность в качестве фотодинамически активных веществ. Так, одно из соединений показало фотодинамическую активность с доказанным механизмом повреждения мембраны вследствие генерации активных форм кислорода. 10. Разработан метод получения 3-(4-карбоксифенил)пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты, представляющей интерес с точки зрения получения металлорганических каркасных структур (MOF). 11. Разработан эффективный метод синтеза производных 1,3,4-оксадиазолов, имеющих в положении С2 фенильный заместитель с остатками одной или двух молекул пирролидина, в результате ипсо-замещения атомов фтора в С2-(ди)фторарилзамещенных 1,3,4-оксадиазолах при нагревании с пирролидином в отсутствие растворителя. Данные соединения представляют интерес в качестве люминофоров, а также перспективных кандидатов для различных применений в области биологии.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
-Сформулированы синтетические подходы к дизайну структуры гибридных гидрогелей двух типов: на основе системы ПААм-хитозан-ПОМ и системы ПААм-ПОМ-N,N-метиленбисакриламид. На основе хитозан-полиакриламидных полу-взаимопроникаемых сеток получены самозалечивающиеся гидрогели, которые можно вводить под кожу через инъекцию шприцем, а наличие в структуре такого гидрогеля ПОМ позволяет осуществлять контролируемый рилизинг биоактивных препаратов или флуоресцентных меток. В проведенных модельных экспериментах при физиологических условиях обнаружено рН-зависимое высвобождение (до 75%) комплекса катиона европия(III) в течение суток. Экстраполяция результатов на рилизинг из гидрогеля, расположенного в подкожном слое, позволяет говорить о существенном пролонгировании процесса высвобождения загруженного в гидрогель препарата, что имеет важное практическое значение и может быть использовано для создания реальных систем доставки лекарств. В отличии от хитозановых гидрогелей, вторая система ПААм-ПОМ-N,N-метиленбисакриламид позволяет получать механически прочные полимерные структуры, в состав которых, благодаря присутствию ПОМ, удается вводить наноразмерные частицы TiO2 в условиях фотополимеризации. В таких гидрогелях происходят фотоиндуцируемые процессы переноса заряда, сопровождающиеся окислением органических компонентов и восстановлением ПОМ, что служит росту его стабильности. Учитывая, что такие гидрогели производятся с использованем рибофлавина в качестве радикального инициатора и УФ облучения, получаемые полимерные системы являются биосовместимыми и могут быть использованы для создания раневых защитных покрытий. -Получены новые производные 2,2’:4’,2’’-терпиридинов, имеющие объемные заместители в положении С6 (остатки перилена или индола). Данные соединения имеют отдельный бипиридиновый сайт для связывания катионов металлов, не имеющий стерических затруднений, появляющихся за счет введения объемного заместителя. Изучены люминесцентные свойства новых терпиридинов, показано наличие флюоресцентного отклика на катионы ряда переходных металлов, в частности, цинка. -Изучена фотодинамическая активность платиновых циклометаллированных комплексов на основе 2-(2-тиенил)пиридина с гидрофильным фрагментом, содержащих ацетилацетон в качестве вспомогательного лиганда; некоторые из них потенциально фотодинамически активны (по результатам скрининг методики). -Оптимизирован синтез 2-арилнафто[1,2-d]оксазолов с использованием наночастиц, что ранее в литературе представлено не было. Разработана количественная методика определения конверсии в ходе реакции образования 2-арилнафто[1,2-d]оксазолов методом ВЭЖХ-УФ. Найдены трудности при получении арилнафто[1,2-d]оксазолов с такими заместителями в положении С2, как 2-пиридил или хинолин-2-ил. -Проведено изучение линейки новых производных 2,2’-бипиридина, имеющих фрагмент дипиколиламина в альфа-положении в качестве сайта для связывания катионов цинка. В ряде случаев выполнены оптимизации методик синтеза этих соединений. Новые производные опробованы для определения катионов цинка в живых клетках. Наибольший интерес с данной точки зрения из этой линейки представляет производное 4-(4-метоксифенил)-2,2'-бипиридина. -Был получен новый митохондриальный краситель на основе 6-(1,3,4-оксадиазол-2-ил)-2,2’-бипиридина. Показана его специфичность к митохондриям. Показана необходимость присутствия метоксигруппы в ароматическом заместителе бипиридина для возможности реализации окраски органелл. Показана важность протонированнной (солевой) формы соединения для окраски и концентрационная зависимость. Одновременно было показано влияние растворителя на наличие окраски. -Доказана фотокаталитическая природа замещения фторов в составе ароматического заместителя 1,3,4-оксадиазола в составе 6-(1,3,4-оксадиазол-2-ил)-2,2’-бипиридинов. Полученное при этом соединение оказалось тропным к лизосомам и ЭПР. -Впервые проведено комплексное сравнение фотофизических характеристик лантанидных комплексов на основе лигандов, имеющих арилзамещенный 2,2’-бипиридин в качестве хромофора, а в качестве дополнительного хелатирующего узла ациклический остаток диэтилентриаминотетрауксусной кислоты (DTTA) или циклический остаток 2,2',2''-(1,4,7,10-тетраазациклодекан-1,4,7-триил)триуксусной кислоты (DO3A). Показано, что вопреки ранее опубликованным литературным данным, в ряде случаев (например, для комплексов на основе 5-арил-2,2’-бипиридинов) имеет место существенное влияние природы дополнительного хелатирующего узла на свойства комплексов. -Выполнена оптимизация процесса алкилирования эфира диэтилентриаминотетрауксусной кислоты (DTTA) галогенметилбипиридинами за счет использования процедуры Финкельштейна. Также установлены структуры побочных продуктов данной реакции.