Search academic texts

Registration Number

0825U002868, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 102, Хімія

Date

popup.evolution

o

Title

Synthesis and study of squaraine dyes and supramolecular systems based on them

Author

Rostyslav Р. Svoiakov,

popup.head Olesia G. Kulyk
popup.head Anatoliy L. Tatarets
popup.opponent Tetiana O. Cheipesh
popup.opponent Andrii V. Kulinich
popup.review Valeriia V. Ananieva
popup.review Kateryna Y. Bryleva

Description

Свояков Р.П. Синтез та дослідження сквараїнових барвників та супрамолекулярних систем на їхній основі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 102 Хімія. – Державна наукова установа «Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України», Харків, 2025. Флуоресцентні методи аналізу належать до числа найбільш високочутливих, селективних та надійних інструментів сучасної науки. Завдяки своїй простоті, швидкості, екологічності та можливості застосування в реальному часі, вони широко використовуються в біомедичних дослідженнях, клінічній діагностиці, хімічному аналізі, екологічному моніторингу, контролі якості продукції, оптоелектроніці та нанотехнологіях. Серед різноманіття флуоресцентних барвників особливу увагу привертають сквараїнові сполуки — хромофори з вузькими інтенсивними смугами поглинання та флуоресценції, високими квантовими виходами та здатністю функціонувати у біологічно прозорому вікні (650–900 нм). Завдяки цим властивостям сквараїни ефективно застосовуються в оптичній візуалізації, сенсорних технологіях, фотодинамічній терапії, розробці світлозбиральних систем та квантових пристроїв. Попри привабливі оптичні характеристики, сквараїнові барвники мають певні обмеження, зокрема низьку фотостабільність, схильність до агрегації у водних середовищах і високу чутливість до нуклеофільних агентів. Для подолання цих проблем актуальним є створення супрамолекулярних систем — зокрема, ротаксанів, де барвник інкапсулюється макроциклом, що захищає хромофор та покращує його спектральні властивості. Одночасно з цим все більше дослідницької уваги привертають гемісквараїнові барвники — короткохвильові флуорофори з асиметричною структурою, які демонструють чутливість до параметрів мікрооточення та здатність до специфічної взаємодії з біомолекулами і йонами металів. Метою даної роботи є синтез нових сквараїнових та гемісквараїнових барвників, а також створення на їх основі стабільних супрамолекулярних систем — ротаксанів, із подальшим вивченням спектрально-люмінесцентних і хемосенсорних властивостей отриманих сполук. Проведено оптимізацію синтетичних методик для одержання гемісквараїнів із вторинними та третинними амінами, що демонструють різну чутливість до полярності, кислотності, в’язкості середовища та взаємодії з бичачим сироватковим альбуміном (БСА). Встановлено, що барвники MeH і PhH функціонують як рН-залежні зонди, а PhPh проявляє високу чутливість до зміни в’язкості середовища. У свою чергу, барвник PhMe демонструє суттєве зростання флуоресценції в присутності білків, що свідчить про його перспективність як біосенсора. Особливу увагу приділено гемісквараїнам HSq1 та HSq2 із дитіокарбамоїльними фрагментами, які виявляють високу селективність до катіонів ртуті(ІІ) та утворюють стабільні флуоресцентні комплекси 1:1. Визначено константи зв’язування, що складають 3.8 × 10⁵ M⁻¹ для HSq1–Hg та 1.28 × 10⁵ M⁻¹ для HSq2–Hg, та межі виявлення — 40 нМ і 52 нМ відповідно. Також досліджено тіонований барвник SqS, який проявляє металохромні властивості у присутності Hg2+ — із зміною кольору розчину, зміною поглинання та формуванням комплексів зі стехіометрією 1:1 і 2:1. Ці результати демонструють потенціал одержаних сполук як флуоресцентних сенсорів для виявлення важких металів у біологічних і водних зразках. У дисертації вперше синтезовано та охарактеризовано сквараїн-ротаксани SR1-СООН – SR3 СООН, які продемонстрували покращені спектральні властивості порівняно з вихідними барвниками. Довгохвильові сквараїн-ротаксани були ковалентно приєднані до олігонуклеотидів для формування структур Холлідея — жорстких чотириланцюгових ДНК комплексів, які забезпечують фіксацію барвників у просторі. Це дозволило дослідити процеси контрольованої агрегації й встановити утворення димерів із рідкісним косим пакуванням, характерним для нанофотонних застосувань. Виявлено симетричне екситонне розщеплення смуг поглинання — спектральну ознаку такої впорядкованої самоорганізації. Додатково показано, що фторовані макроцикли в ротаксанах сприяють більш щільному пакуванню хромофорів і посиленню екситонної взаємодії. Практична цінність роботи полягає у встановленні залежностей між структурою барвників (зокрема типом аміногруп та замісниками) та їхніми флуоресцентними й сенсорними властивостями. Визначено перспективні зонди для визначення полярності, кислотності та в’язкості середовища, а також для детекції іонів ртуті(ІІ) та білків. Синтезовані супрамолекулярні системи сквараїн-ротаксанового типу відкривають можливості створення стабільних функціональних матеріалів, придатних для використання в нанофотоніці, біосенсориці, енергетичних системах та квантових технологіях.

popup.nrat_date

2025-07-11