Полимеризация, протекающая при фотовозбуждении апконвертирующих наночастиц (UCNP), привлекает большое внимание из-за способности ближнего инфракрасного (ИК) света проникать глубже в биологические среды и синтетические материалы, чем ультрафиолетовый или видимый свет. Несмотря на значительный прогресс за последние несколько лет в данной области, ограничение полимеризации, инициируемой светом в ближней ИК области, связано с ключевым элементом фотоотверждаемой композиции, комплексом UCNP/фотоинициатор или наноинициатором.

В работе, опубликованной в журнале Materials Today Advances, был исследован механизм резонансного переноса энергии от наночастиц UCNP к фотоинициатору (ФИ) и его влияние на процесс полимеризации. Авторским коллективом в состав, которого вошли учёные из Института фотонных технологий РАН ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова, МПГУ и Цзилиньского университета (КНР) были разработаны две различные фотоотверждаемые композиции, состоящие из диакрилатаполиэтиленгликоля (ПЭГ-ДА), излучающих свет в ультрафиолетовом и синем диапазоне спектраапконвертирующихнаночастиц NaYF4: Yb3+, Tm3+ UCNP с гидрофобной поверхностью в сочетании с водорастворимым или нерастворимым ФИ.

Было обнаружено, что перенос энергии в этих наноинициаторах происходит по разным механизмам: в UCNP/водорастворимый ФИ (фенил-2,4,6-триметилбензоилфосфинат лития или LAP) он осуществляется посредством фотонно-опосредованного переноса, а в UCNP/водонерастворимыйФИ(2-бензил-2-(диметиламино)-4'-морфолинобутирофенон или Irgacure 369) осуществляется путем безызлучательного резонансного переноса энергии. Влияние этих процессов на гомолитический распад инициатора чрезвычайно важно с точки зрения точно контролируемого изготовления полимерных структур. ПЭГ-ДА, как связующий компонент наноинициирующего комплекса, способствовал сродству между гидрофильными и гидрофобными компонентами фотоотверждаемой композиции, что обеспечило кросс-сшивание биополимеров, таких как метакрилированная гиалуроновая кислота и метакрилированный желатин, под действием света ближнего ИК диапазона спектра. Трёхмерные структуры были прототипированы, для демонстрации одностадийной процедуры приготовления наноинициаторов.

Данная работа подчеркивает важность учёта механизма передачи энергии в комплексах UCNP/ФИ для дальнейшего развития полимеризации с использованием апконвертирующих наночастиц.

Источник: ФНИЦ «Кристаллография и фотоника».