Stirilpiridīnija un tā analogu fizikāli-ķīmisko īpašību raksturojums un iekļaušanās modeļmembrānās pētījumi.

Abstract

Darbā ietvaros tika pētīti pieci jauni stirilpiridīnija atvasinājumi, kas sintezēti Latvijas Organiskās sintēzes institūtā. Nanodaļiņas tika iegūtas, izmantojot etanola injekcijas metodi, un to īpašības raksturotas ar dinamiskās gaismas izkliedes (DLS) metodi, nosakot daļiņu vidējo hidrodinamisko izmēru, polidispersitātes indeksu (PDI), zeta potenciālu un kritisko micellu veidošanās koncentrāciju (CMC). Savienojumu amfifīlās īpašības veicināja stabilo liposomu veidošanos ūdens vidē, kā arī iespēju veidot virsmas aktīvus monoslāņus, kuru īpašības tika pētītas ar Lengmīra–Blodžetas vannas metodi. Fluorescences parametri tika analizēti pirms un pēc savienojumu integrēšanas modeļmembrānās, izmantojot spektrofotometriskās metodes. Visi savienojumi uzrādīja labas pašasociācijas spējas, veidojot stabilas liposomas ar vidējo diametru no 126 līdz 290 nm. Monoslāņu analīze parādīja, ka mono-stirilpiridīnija atvasinājumi uzrādīja atšķirīgas īpašības salīdzinājumā ar bis-stirilpiridīnija atvasinājumiem. Molekulas šķērsgriezuma laukumi bija lielāki mono-atvasinājumiem, bet bis-stirilpiridīnija savienojumi uzrādīja augstāku kritisko virsmas spiedienu. Tika konstatēts, ka savienojumu struktūra un aizvietotājgrupas būtiski ietekmē to fizikāli-ķīmiskās un fotofizikālās īpašības. Pēc savienojumu integrēšanas modeļmembrānās tika novērots agregācijas inducētā dzēšanas (ACQ) efekta samazinājums, kā rezultātā uzlabojās fotofizikālie parametri - fluorescences intensitāte, kvantu iznākums, Stoksa nobīde, un emisija nobīdījās tuvāk NIR reģionam. Darbā iegūtie rezultāti veicina izpratni par stirilpiridīnija atvasinājumu struktūras aktivitātes likumsakarībām un sniedz ieguldījumu jaunu fluorescento nanostruktūru izstrādē bioloģisko procesu vizualizācijai.This work investigates five new styrylpyridinium derivatives synthesized at the Latvian Institute of Organic Synthesis. Nanoparticles were prepared using the ethanol injection method and their properties were characterized using dynamic light scattering (DLS) to determine their average hydrodynamic diameter, polydispersity index (PDI), zeta potential and critical micelle concentration values. The amphiphilic nature of the compounds promoted the formation of stable liposomes in aqueous media as well as the ability to form monolayers, which were studied using the Langmuir-Blodgett trough technique. Fluorescence properties were analyzed before and after compound incorporation into model membranes using spectrophotometric methods. All compounds demonstrated good self-assembly properties, forming stable liposomes with average diameters ranging from 126 to 290 nm. Monolayer analysis demonstrated different properties between mono-styrylpyridinium derivatives and bis-styrylpyridinium derivatives. The molecular cross-sectional areas were larger for mono-compounds, while bis-compounds showed higher critical surface pressure. It was found that the substituent groups and the structure of the compound significantly affect their physicochemical and photophysical properties. After the incorporation of the compounds into model membranes, a reduction in aggregation-caused quenching (ACQ) was observed. As a result, the fluorescence properties were enhanced, including fluorescence intensity, quantum yield, Stokes shift and a bathochromic shift of emission towards the near-infrared (NIR) region. The results obtained in this work provide a better understanding of the structure-activity relationships of styrylpyridinium derivatives and support the development of new fluorescent nanostructures for visualization of biological processes.