Новітні люмінесцентні матеріали: фундаментальні властивості, біомедичні та технічні застосування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 11 жовтня 2017 р.)

Abstract

У доповіді наведено результати досліджень люмінесцентних властивостей нового класу наноматеріалів — поліфункціональних редокс-активних нанокристалів, які можуть брати активну участь у біологічних процесах, що відбуваються на рівні окремих клітин, і водночас характеризуються наявністю власної люмінесценції, інтенсивність якої корелює з про-/антиоксидантною дією наночастинок. Зокрема, у ролі таких наночастинок проаналізовано нанокристали діоксиду церію та ортованадатів рідкісно-земельних елементів, активованих іонами європію, як найбільш перспективні редокс-активні наноматеріали. Дослідження, проведені за допомогою методів стаціонарної та розподіленої у часі спектроскопії в умовах контрольованої зміни редокс-статусу їх оточення, показали, що зазначені наночастинки можуть як безпосередньо демонструвати анти-/прооксидантну дію, так і відігравати роль проміжної ланки в процесах генерації синглетного кисню молекулами-фотосенсибілізаторами. Показано перспективність використання отриманих нанокристалів для біомедичних застосувань — як матеріалів для потреб фотодинамічної терапії і антиоксидантів.

The report presents the results of investigations of the luminescence properties of a new class of nano-materials — polyfunctional redox-active nanocrystals that can simultaneously take an active part in biological processes occurring at the level of individual cells and are characterized by the presence of their own luminescence, the intensity of which correlates with the pro-/antioxidant activity of nanoparticles. As the most promising redox-active nanomaterials, cerium dioxide nanocrystals (CeO2-x) and orthovanadates of RE elements (ReVO4: Eu3+) have been analyzed. Studies carried out with the help of stationary and time-resolved spectroscopy methods involving controlled change of redox-status of NPs surrounding, have shown that they can both directly demonstrate the anti-/prooxidant effect, and act as an intermediate in the processes of generation of singlet oxygen by photosensitizer molecules. The prospect of using nanocrystals for a range of biomedical applications: as materials for the needs of photodynamic therapy and biological antioxidants is shown.