Photophysical properties of bis-heteroleptic Ir(III) complexes containing the 2-(2-Pyridyl)benzimidazole ligand and their potential uses as biomarkers

Autor: Marcos Eduardo Gomes do Carmo
Přispěvatelé: Patrocinio, Antonio Otavio de Toledo, Oliveira, Carolina Gonçalves, Silva, Roberto Santana da
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFU
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
Popis: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Neste trabalho os complexos [Ir(ppy)2(pbi)] (Ir1), [Ir(pq)2(pbi)] (Ir2) e [Ir(ppz)2(pbi)] (Ir3) em que ppy = 2-fenilpiridina, pq = 2-fenilquinolina, ppz = 1-fenilpirazol, e pbi = 2-(2-piridil)benzimidazolo foram sintetizados e caracterizados juntamente com seus respectivos ácidos conjugados [Ir(pq)2(pbiH)]+ (Ir1-H), [Ir(ppy)2(pbiH)]+ (Ir2-H), [Ir(ppz)2(pbiH)]+ (Ir3-H). A influência da protonação do sítio imidazol do ligante 2-(2-piridil)benzimidazol nas propriedades fotofísicas e eletroquímicas dos complexos foi investigada em detalhe e indicaram significativa estabilização dos orbitais HOMO diante da protonação do grupo imidazol. Os complexos neutros por sua vez, apresentam rendimentos quânticos de emissão (Φem) entre 22 e 44% maiores que seus respectivos ácidos conjugados o que foi justificado por meio dos dados de TD-DFT que mostraram maior separação energética entre seus estados excitados tripletos em comparação aos complexos catiônicos. Experimentos de emissão a baixa temperatura (77 K) permitiram classificar os complexos em função da natureza do estado emissor. Os complexos Ir1-H, Ir3-H e Ir3 são agrupados no sistema A que caracteriza-se por possuir estado emissor de caráter 3MLCT enquanto os complexos Ir1, Ir2 e Ir2-H compõem o sistema B com emissão majoritariamente 3IL. Os tempos de vida no estado excitado mostraram-se significativamente maiores para emissores 3IL e ao passo que os dados de emissão estacionária com variação de temperatura (110 a 300 K), mostraram a existência de processos não-radiativos complexos para os sistemas estudados neste trabalho. Ensaios de biomarcação foram realizados para apontar o potencial uso dos complexos como biomarcadores. %uptake (taxa de incorporação) em células HeLa variaram entre 19 (Ir2) e 45% (Ir3). Ensaios de citometria mostraram marcação celular acima de 70% da população de células entre todos os complexos, além de mostrar que não houve mudanças de morfologia nas células incubadas, sugerindo baixa citotoxicidade. Por último, ensaios de microscopia confocal mostraram marcação perinuclear de todos os complexos distribuídos pelo citoplasma celular com potencial especificidade para marcação de lisossomos. In this work the [Ir(ppy)2(pbi)] (Ir1), [Ir(pq)2(pbi)] (Ir2) and [Ir(ppz)2(pbi)] (Ir3) complexes where ppy = 2 -phenylpyridine, pq = 2-phenylquinoline, ppz = 1-phenypyrazole, and pbi = 2-(2-pyridyl)benzimidazole were synthesized and characterized along with their respective conjugated acids [Ir(ppy)2(pbiH)]+ (Ir1-H), [Ir(pq)2(pbiH)]+, (Ir2-H), [Ir(ppz)2(pbiH)]+ (Ir3-H). The influence of the protonation of the imidazole site of the 2-(2-pyridyl)benzimidazole ligand on the photophysical and electrochemistry properties of the complexes was investigated in detail, evidencing a significant stabilization of the HOMO orbitals with the protonation of the imidazole group. The neutral complexes exhibit emission quantum yields (Φem) between 22 and 44% higher than their respective conjugated acids, which is justified by greater energetic separation between their triplets excited states as shown by TD-DFT calculations. Complementary low temperature emission experiments (77 K) allowed classifying the complexes according to the nature of their emitting state. The Ir1-H, Ir3-H and Ir3 complexes are grouped in the A system, which are characterized by having a 3MLCT state, while the Ir1, Ir2-H and Ir2-H complexes are grouped in the B system in which emission is mainly 3IL in character. The excited state lifetimes are significantly higher for 3IL emitters and revealed, together with temperature-dependent steady-state emission measurements (110 to 300 K) the existence of complex non-radiative processes for the systems studied in this work. Biomarking assays were performed to point out the potential use of the complexes as biomarkers. %uptake in HeLa cells ranged between 19 (Ir2) and 45% (Ir3). Flow cytometry assays showed cell staining above 70% of the cell population among all complexes. Additionally, no morphological changes are observed in the incubated cells, suggesting low cytotoxicity. Finally, confocal microscopy assays showed perinuclear labeling of all complexes distributed throughout the cytoplasm with potential specificity for labeling lysosomes. Dissertação (Mestrado)
Databáze: OpenAIRE
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