Ученые разработали онлайн-инструмент для простого и быстрого анализа сольватохромных свойств красителей — их способности менять цвет в зависимости от растворителя. Разработка представляет собой сайт с загруженной базой данной характеристик растворителей. На нем исследователи могут ввести спектральные данные материалов, с которыми они работают, и узнать, как краситель будет взаимодействовать с растворителем. Инструмент снизит риск ошибок и ускорит обработку больших объемов спектральных данных, которые применимы в флуоресцентной микроскопии и проектировании оптических устройств.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
Сольватохромизм — свойство красителей изменять цвет своих растворов в зависимости от свойств растворителя. Сольватохромные красители, обладающие высокой чувствительностью к параметрам растворителей, широко применяются в химических, биологических и физических исследованиях для окрашивания различных структур. Например, ими маркируют лекарственные молекулы и наблюдают, как они ведут себя в организме. Однако, чтобы создать красители с заданными свойствами, как правило, приходится проводить дорогие и затратные по времени исследования. Альтернативой могут быть системы, прогнозирующие результат на основе заданных параметров красителя и растворителя.
Ученые из Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН (Иваново) создали онлайн-инструмент SolvatoChrom, с помощью которого по заданным параметрам вещества можно проанализировать природу его сольватохромной чувствительности. Авторы собрали из литературы данные 1060 параметров 76 растворителей. Химики проанализировали общие физические свойства этих соединений — плотность, вязкость, дипольный момент, показатели преломления, — а также частные, которые используют для оценки сольватохромной чувствительности. В их числе, например, параметры Камлета-Тафта, отражающие, как связаны свойства растворителя со скоростью химических реакций, константами равновесия и оптическими свойствами; и параметр Димрота-Райхардта, который показывает, как зависит скорость превращения от полярности растворителя.
В результате исследователи получили базу данных и загрузили ее на онлайн-платформу. Для оценки сольватохромных свойств пользователям необходимо ввести в программу только экспериментальные данные исследуемых красителей, например, длину волны максимума поглощения и испускания света. Программа же за несколько секунд — что существенно быстрее и удобнее классических подходов, используемых для этих целей, — предоставит полную информацию о влиянии параметров растворителей на спектральные свойства соединения. Также на сайте можно определить, к какому именно параметру растворителя чувствителен образец.
«Мы собрали достаточно большой набор данных по параметрам растворителей и решили реализовать его в виде программы, которая упростит рутинную работу исследователей. Работать с сайтом максимально просто — пользователю необходимо только ввести данные исследуемого вещества, нажать на кнопку и получить результаты. Далее мы планируем расширить функционал SolvatoChrom в соответствии с обратной связью от коллег — сначала нужно понять, какие еще параметры им будут необходимы и какие опции интересны», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Ксенофонтов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН.