Полиядерные комплексы золота – высокоэффективные

триплетные люминофоры. Перспективы использования в

биодиагностике?

Дмитрий Викторович Крупеня

(1) Zhao, Q.; Huang, C.; Li, F. Phosphorescent heavy-metal complexes for bioimaging. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2508.

(2) Fernandez-Moreira, V.; Thorp-Greenwood, F. L.; Coogan, M. P. Application of d6 transition metal complexes in fluorescence cell imaging. Chem. Commun. 2010, 46, 186-202.

(3) Haas, K. L.; Franz, K. J. Application of Metal Coordination Chemistry To Explore and Manipulate Cell Biology. Chemical Reviews 2009, 109, 4921-4960.

Комплексы переходных металлов как метки для люминесцентной микроскопии

VS

Стоксов сдвиг

Время жизни возбужденного состояния

10 нс – органически флюорофоры 100 нс -10 мкс – неорганические

Время жизни возбужденного состояния:Fluorescence-polarization immunoassay (FPI)

Устойчивость к выцветанию

• Растворимость в воде• Гидрофильность/гидрофобность• Токсичность• Заряд• Cellular uptake• Специфичность к определённым молекулам/структурам

Неспецифические взаимодействия

Локализация люминесцентных комплексов в клеточных структурах

Специфические взаимодействия

Комплексы с ковалентно связанными биотином или эстрадиолом

Комплексы, окрашивающие мембраны

Комплексы, окрашивающие ДНК

Специфические взаимодействия

Сенсоры на ионы Cd2+ и Zn2+ люминесценция + МРТ

Полиядерные комплексы золота

Au

X

PR2

Au

X

R2P

2/3 Cu+

PR2AuCu

XX

X

XX

X2+

71-91%

NR =

X = NO2 , H , OMe , NMe2, NH2, COOH

Inorg. Chem., 2009, 48 (5), 2094–2102

PR2AuCu

XX

X

XX

X

≡AuAu

AuP P

P

P P

P

Au

Au

Au

Cu

R

R

R

R

R R

R

R

R

R

R

R

2+

[Au6Cu2(C≡CPh)6(PP)3](PF6)2

С21Q-X

300 400 500 600 700 8000

20

40

60

80

100

891011

nm

ε (Μ

-1cm

-1. 1

0-3)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Norm

alizedem

issionintensit

Фотофизические свойства комплексов C21Q-Х

CH2Cl2, 25oC, lex = 450 nmX λem/nm Φem

τobs/μs

NO2 576 aerated 0.73 3.15degassed 0.93 4.80

H 594 aerated 0.67 3.69degassed 0.96 5.92

OMe 620 aerated 0.33 2.60degassed 0.77 5.78

NMe2 686 aerated 0.04 3.10degassed 0.10 9.20

Inorg. Chem., 2009, 48 (5), 2094–2102

C21Q-H

Двухфотонное поглощение

21 GM

PR2AuCu

XX

X

XX

X

C21Q-H: 170-190 GM

J. Phys. Chem., 2009, 113 (33), 9270-9276

AuAu

AuP P

P

P P

P

Au

Au

Au

Cu

R

R

R

R

R R

R

R

R

R

R

R

2+

C21Q

AuAuAu

Au

AuP P

P

P P

P

Au

Au

Cu Cu

CuAu

Au

3+

Au Au

Au

Au

Au

Au Au

Au

Au

Au

AuAu

Cu Cu

Au

Cu

Cu

Cu

Cu

5+

2+

NH2NH2

NH2

H2N

H2N

H2NAu6Cu2

HN

OH

OO

O

Boc-Gly-OH

, CH2Cl2

2+

HN

OH

OO

O

Boc-Ala-OH

R OH

O

NHCORNHCOR

NHCOR

ROCHN

ROCHN

ROCHNAu6Cu2

2+

R OH

O= ,

R = Boc-Gly-, 79%,R = Boc-Ala-, 74%

Модификация лигандной сферы

Нековалентный комплекс с альбумином

С21Q-COOH + HSA С21Q-COOH * HSA

Перспективы использования в биодиагностике?

(+) Квантовый выход(+) Коэффициент экстинкции(+) Отсутствие тушениякислородом(+) Двухфотонное поглощение(*) Микросекундные временажизни(+/-) Растворимость в воде(?) /Гидрофильность гидрофобность(?) Токсичность(?) Cellular uptake(?) Специфичность к определённым / молекулам структурам

Au11(P(C6H5)3)7 * FAB’

Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM)

[Au6Cu2(C≡CPh)6(PP)3](PF6)2

AuAu

AuP P

P

P P

P

Au

Au

Au

Cu

R

R

R

R

R R

R

R

R

R

R

R

2+

?Hainfeld, J. F.; Powell, R. D. New Frontiers in Gold Labeling. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 2000, 48, 471 -480.

N

NPt

Ph2P PPh2

Ph2P PPh2

Cu CuN

N

N

N

RuPh2P

PPh2

PPh2

Ph2PO

LnOC

CR'

R

3

N

NHN

Перспективы использования в биодиагностике?

(+) Квантовый выход(+) Коэффициент экстинкции(+) Отсутствие тушениякислородом(+) Двухфотонное поглощение(*) Микросекундные временажизни(+/-) Растворимость в воде(?) /Гидрофильность гидрофобность(?) Токсичность(?) Cellular uptake(?) Специфичность к определённым / молекулам структурам