Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences70048610.7868/S3034553725090115PHYSICAL CHEMISTRY OF NANOCLUSTERS, SUPRAMOLECULAR STRUCTURES, AND NANOMATERIALSФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ, СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР И НАНОМАТЕРИАЛОВResearch ArticleINFLUENCE OF THE POLYMER STABILIZER STRUCTURE ON THE SPECTRAL AND MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF RADACHLORINE IN THE SELENIUM–CONTAINING NANOSYSTEMSВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДАХЛОРИНА В СОСТАВЕ СЕЛЕНСОДЕРЖАЩИХ НАНОСИСТЕМValuevaS. VВалуеваС. Вsvalu67@mail.ruBorovikovaL. NБоровиковаЛ. Н-VylegzhaninaM. EВылегжанинаМ. Э-Branch of Petersburg nuclear physics institute named by B. P. Konstantinov of National research centre “Kurchatov institute” – Institute of macromolecular compoundФилиал Федерального государственного бюджетного учреждения “Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова” Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” – Институт высокомолекулярных соединенийThe Federal state budget institution “The N. N. Petrov National Medicine Research Center of oncology”, the Ministry of Healthcare of the RFФедеральное государственное бюджетное учреждение “НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова” Минздрава России15092025999VOL 99, NO9 (2025)ТОМ 99, №9 (2025)1376138608012026Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/700486

Comparative studies of the new triple selenium-containing nanosystems (SCNs) based on the photosensitizer Radachlorine (Rd) and amphiphilic molecular brushes (graft-copolymers) with the polyimide or cellulose main chain and polymethacrylic acid (PMAC) side chains have been carried out using UV/visible spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and luminescence. The influence of the graft copolymer structure on the spectral and dimensional characteristics of the amphiphilic molecular brushes loaded with selenium and Rd NPs has been established. It was found that amphiphilic molecular brushes prevented association of the selenium NPs in the solution, forming discrete spherical nanostructures. It is suggested that the formation of triple SCNs is carried out mainly due to the steric stabilization of the selenium NPs by macromolecules of the brushes and the embedding of the selenium NPs inside the Rd porphyrin ring according to the type of metal-porphyrin complexes. Based on UV/visible spectroscopy and luminescence data, the values of the band gap energy, the diameter of the selenium nanoparticles, and the luminescence quantum yield were calculated for SCN.

Методами УФ/видимой спектроскопии, атомно-силовой микроскопии (АСМ) и люминесценции проведены сравнительные исследования новых тройных селенсодержащих наносистем (ССН) на основе фотосенсибилизатора – Радахлорина (Rd) и амфифильных молекулярных щеток (графт-сополимеров) с полиимидной или целлюлозной основной цепью и боковыми цепями полиметакриловой кислоты (ПМАК). Установлено влияние структуры графт-сополимера на спектральные и размерные характеристики амфифильных молекулярных щеток, загруженных НЧ селена и Rd. Обнаружено, что амфифильные молекулярные щетки препятствуют ассоциации НЧ селена в растворе, образуя дискретные сферические наноструктуры. Выдвинуто предположение, что формирование тройных ССН осуществляется преимущественно за счет стерической стабилизации НЧ селена макромолекулами щеток и встраивания НЧ селена внутрь порфиринового кольца Rd по типу металл-порфириновых комплексов. На основании данных УФ/видимой спектроскопии и люминесценции для ССН рассчитаны значения энергии запрещенной зоны, диаметра НЧ селена и квантовый выход люминесценции.

selenium-containing nanosystemsRadachlorinegraft-copolymersселенсодержащие наносистемыРадахлоринграфт-сополимерыРабота выполнена при поддержке гранта РНФ № 24-25-00413 “Разработка новых селенсодержащих противоопухолевых препаратов для фотодинамической терапии”.Algorri J.F., Ochoa M., Roldan-Varona P. et al. // Cancers. 2021. V. 13. P. 4447. https://doi.org/10.3390/cancers13174447Семенов Д.Ю., Васильев Ю.Л., Дыдыкин С.С. и др. // Biomedical Photonics. 2021. V. 10. № 1. P. 25. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31Filonenko E.V., Kaprin A.D., Alekseev B. Ya. et al. // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 2016. V. 16. P. 106. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2016.09.009Sokolov V.V., Chissov V.I., Yakubovskya R.I. et al. // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 1996. V. 2625. P. 281.Luo J., Xie Z., Lam J.W.Y., Cheng L. et al. // Chem Commun. 2001. V. 18. P. 1740. https://doi.org/10.1039/b105159hXue K., Dai Y., Zhao X. et al. // Sens Actuators B. 2022. V. 358. 131471. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131471Meng Z., Xue H., Wang T. et al. // J. of Nanobiotechnology. 2022. V. 20. P. 344. https://doi.org/10.1186/s12951-022-01553-zPrivalov V.A., Lappa A.V., Seleversov O.V. et al. // Proc. SPIE. 2002. V. 4612. P. 178.Ильина А.Д., Глазов Ф.Л., Семенова И.В., Васютинский О.С. // Опт. и спектр. 2016. Т. 120. № 6. С. 935–940.Chaudhari S., Umar A., Mehta S.K. // Progr. Mater. Sci. 2016. V. 83. P. 270. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.07.001Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Mitusova K.A. et al. // J. of Sur. Invest.: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. V. 15. № 2. P. 313. https://doi.org/10.1134/S1027451021020336Valueva S.V., Vylegzhanina M.E., Borovikova L.N. et al. // J. of Sur. Invest.: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2023. V. 17. № 1. P. 150. https://doi.org/10.1134/S102745102301024XSukhanova T.E., Valueva S.V., Vylegzhanina M.E. et al. Selenium: Dietary Sources, Properties and Role in Human Health. Nova Science Publishers, Inc. New York. USA. 2015. Ch. 6. P. 159. ISBN: 978-1-63483-690-6.Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Коренева В.В., и др. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 7. С. 1329.Tomljenovic-Hanic S., Connor A.J.O., Morrison W.S. // Biomed. Res. Clin. Prac. 2018. V. 3. P. 1. https://doi.org/10.15761/brcp.1000165Khalid A., Tran P.A., Norello R., Simpson D.A. // Nanoscale. 2016. V. 8. P. 3376. https://doi.org/10.1039/c5nr08771fTripathy J., Mishra D.K., Yadav M., Behera K. // Carbohydr. Polym. 2010. V. 79. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.07.026Akbulut H., Endo T., Yamada S., Yagci Y. // J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 2015. V. 53. P. 1785. https://doi.org/10.1002/pola.27621Liang M., Jhuang Y.J., Zhang C.F. // Eur. Polym. J. 2009. V. 45. P. 2348. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2009.05.008Валуева С.В., Вылегжанина М.Э., Митусова К.А. и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 4. С. 3. https://doi.org/10.31857/S1028096021040154Валуева С.В., Суханова Т.Е., Вылегжанина М.Э., Мелешко Т.К. // ХГТФ. 2020. Т. 90. Вып. 9. С. 1462. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.09.49676.11-20Krasnopeeva E.L., Melenevskaya E.Y., Klapshina L.G. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 1997. https://doi.org/10.3390/nano11081997Valueva S.V. Krasnopeeva E.L., Borovikova L.N. et al. / Российские нанотехнологии. 2024. V. 19. № 1. P. 367. https://doi.org/10.1134/S2635167623601250Бурилов В.А., Латыпова Л.З., Мостовая О.А. и др. Современные физико-химические методы исследования в органической химии. Казань: Казан. ун-т, 2014. 131 с.Копейкин В.В., Валуева С.В., Киппер А.Н. и др. // ЖПХ. 2003. Т. 76. № 5. С. 847.Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Киппер А.Н. и др. // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 6. С. 1131.Sheiko S.S., Moeller M. // Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 4099. https://doi.org/10.1021/cr990129vLi C., Gunari N., Fischer K., Janshoff A. et al. // Angew. Chem., Int. Ed. 2004. V. 43. P. 1101.Березин Б.Д. Координационные соединения порфиринов и фталоцианинов. М.: Наука, 1978. 280 с.Palma M., Cardenas-Jiron G., Isabel Menéndez M. // J. of Phys. Chem. A. 2008. V. 112. № 51. P. 13574. https://doi.org/10.1021/jp804350nНизамов Т.Р., Евстафьев И.В., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В. // Коллоидж. журн. 2014. Т. 76. № 4. С. 513. https://doi.org/10.7868/S0023291214040120Lesnichayaа M.V., Shendrik R., Sukhova B.G. // J. of Luminescence. 2019. V. 211. P. 305. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.03.056Bordas J., West J. // Phil. Mag. 1976. V. 34. № 4. P. 501.Fischer R. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 8. P. 3087.Валуева С.В., Боровикова Л.Н. // Бутлеровские сообщения. 2010. Т. 20. № 5. С. 52.Копейкин В.В., Валуева С.В., Киппер А.Н. и др. // Высокомолекуляр. соединения. А. 2003. Т. 45. № 4. С. 615.Brus L. // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. № 12. P. 2555.Васильев Р.Б., Дирин Д.Н., Гаськов А.М. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 12. С. 1190. https://doi.org/10.1070/RC2011v080n12ABEH004240Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Краснопеева Е.Л. и др. // Журн. прикл. спектроскопии. 2024. Т. 91. № 4. С. 519.Valueva S.V., Krasnopeeva E.L., Borovikova L.N. et al. // Nanobiotechnology Reports / Российские нанотехнологии. 2024. V. 19. № 1. P. 108. https://doi.org/10.1134/2635167623601250Chawla S. // Handbook of Nanoparticles. M. Aliofkhazraei, Ed., London, UK, Springer International Publishing, 2016. P. 961.Singh S.C., Mishra S.K., Srivastava R.K., Gopal R. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 17374. https://doi.org/10.1021/jp105037wKreibig U., Vollmer M. // Optical Properties of Metal Clusters, U. Kreibig, and M. Vollmer, Eds., NY, USA, Springer Series in Material Science, 1995. P. 275.Mang T.S. // Photodiagnosis Photodyn. Ther. 2004. № 1. P. 43. https://doi.org/10.1016/S1572-1000(04)00012-2Brandedon L., Mosley H. // Lasers Med. Sci. 2002. V. 17. P. 173. https://doi.org/10.1007/s101030200027Sibata C.H., Colussi V.C., Oleinick N.L., Kinsella T.J. // Expert Opin. Pharmacother. 2001. V. 2. P. 917.Glazov A.L., Semenova I.V., Vasyutinskii O.S. // J. of Applied and Laser Spectroscopy. 2015. V. 1. № 2. P. 9.Валуева С.В., Боровикова Л.Н., Суханова Т.Е. и др. // Бутлеровские сообщения. 2011. Т. 25. № 7. С. 13.