Az Urali Szövetségi Egyetem tudósai szintetizálják a többcélú fluorofórok csoportját

Az orosz Urali Szövetségi Egyetem tudósainak egy csoportja, Grigory Zyryanov professzor vezetésével szintetizált egy többcélú fluorofór csoportot. A tudósok az egyedülálló technológiával kapcsolatos kutatásuk tartalmáról és eredményeiről egy elismert Dyes and Pigments nemzetközi tudományos folyóiratban meséltek.

szintetizálják

„A fluoroforok különböző színű porok, amelyek látható sugárzást (más szóval: fényt) bocsátanak ki, ha egy bizonyos sáv optikai emissziójának vannak kitéve. Ezt a jelenséget "hideg fénynek" vagy fluoreszcenciának hívják "- magyarázza Zyryanov.

A fluoroforokat színezékeknek nevezik, mivel képesek biológiai tárgyak festésére: például sejtekre, beleértve a patológiás folyamatok által érintett sejteket is. Létfontosságú, hogy a színezékek egyrészt a szelektivitás tulajdonságával bírjanak, vagyis mondjuk csak egészséges vagy beteg sejteket festenek. Másodszor világosaknak, kontrasztosaknak és megfigyelésre alkalmasaknak kell lenniük, mivel néhány biológiai szövet természetesen fluoreszkáló.

A fluorofor oldószerbe, előnyösen vízbe kerül, majd vagy a vizsgált biológiai objektumot a kapott oldatba merítik, vagy az oldatot a tárgyra viszik fel. Ebben az esetben bizonyos elektrosztatikus, donor-akceptor kölcsönhatások lépnek fel a fluorofor és a bioobjektum között: a fluorofórmolekulákat a biomolekulák receptortöredékei ragadják meg (a megragadott anyag tudományos kifejezése a ligandum). Ennek eredményeként szupramolekuláris struktúrák (nem kovalens (gyenge, reverzibilis) kötéseken alapuló komplexek) jönnek létre.

Egyébként az emberi test számos létfontosságú funkcióját főleg ilyen jellegű, nem kovalens interakciók vezérlik, és bizonyos értelemben bizonytalanok vagyunk az "építőipari készletek".

'A feldolgozott biológiai objektummal folytatott "kommunikáció" típusától és intenzitásától függően vagy a fluoreszcencia sáv eltolódása (más szavakkal, a fluorofor színének változása, például kékről zöldre vagy pirosra), vagy a fluoreszcens javulás/kioltás történik. A tudósok ezt a dinamikát a fluorofór-molekulából származó fizikai jel változásának nevezik a megfigyelt biológiai objektummal való kölcsönhatás miatt. ".

Az ilyen reakció például a patogén, különösen a rákos sejtek által érintett területet jelzi (vagy fordítva, a patológiával körülvett egészséges szövet élesen foltos). Így nemcsak a betegség jelenlétének megállapítása, hanem a fejlődésének megfigyelése is lehetséges, és egyes esetekben az érintett szövetet sebészileg sikeresen eltávolíthatjuk.

"A fluoroforok másik alkalmazási területe a gyógyszertár: ezek segítségével nyomon követhető, hogy egy gyógyszer (például rákellenes gyógyszer) hogyan szívódik fel az emberi test különböző szervei között, milyen változások következnek be az emberi szervekben és szövetekben, mennyire jóindulatúak vannak - teszi hozzá Zyryanov.

A színezékek "viselkedése" a robbanóanyagok jelenlétének indikátora. Ebben az esetben a ragyogóan világító fluorofor receptorai nem "érintkeznek", mint a rákos sejt esetében, hanem gőzök vagy nanorészecskék formájában "szagolják" a robbanó molekulát a levegőben, körülbelül ugyanúgy, mint egy kutya robbanóanyagot érzékel az orra szagló receptorával. Robbanószerekkel érintkezve a fluorofor általában kialszik, mivel a fluoreszcens oltás történik, amelyet egy speciális eszköz jelez.

Kapcsolódó történetek

A fluorofórok hatékonyak a talaj, a talajvíz és a háztartási szennyvíz expressz elemzésében is - amikor szükséges ellenőrizni őket gyomirtó szerek, ipari hulladékok vagy például gyógyszerek nyomainak jelenlétében. Az erre a célra általánosan használt műszerek (drága tömegspektrométerek és tömegkromatográfiás tömegspektrométerek) nagyok, nehézek és további karbantartó személyzetet igényelnek. Ezzel szemben a színezékekkel történő helyszíni látogatáshoz csak egy kis hordozható laboratóriumra van szükség.

Az jekatyerinburgi tudósok technológiájának egyedülállósága egyszerűségében, viszonylagos gyorsaságában és lokalitásában rejlik (a szintézis több szakaszának egyidejű áthaladása miatt egy reaktorban). Ezenkívül a színezékek létrehozása oldószerek nélkül valósul meg, ami biztosítja a folyamat környezeti fenntarthatóságát. A "zöld kémia" módszereinek felhasználásával a hulladékmentes és az alacsony hulladéktartalmú technológiák az Urali Szövetségi Egyetem történelmileg bevett megközelítése. A munkát az Urali Szövetségi Egyetem Szerves és Biomolekuláris Kémia Tanszékén, valamint az Orosz Tudományos Akadémia Szerves Szintézis Intézetének Urali Kirendeltségén végzik, Oleg Chupakhin és Valerij Charushin akadémikusok égisze alatt.

Fontos az is, hogy az UrFU tudósai hosszú hullámú sugárzással "dolgozzák fel" a fluoroforokat: hatótávolságukban jobban hasonlít a napfényre, és nagy áthatolási erővel bír, miközben csak a színezékekre hat, és a rövidhullámú sugárzástól eltérően nem károsítja a környező szöveteket, így a sugárzás által okozott másodlagos hatások, például a fotodegradáció nem okoznak kárt a szervezetben.

A technológia másik előnye az alacsony költség. Így az orvosi intézmények (például a rákközpontok) számára elérhető nemcsak a nagyvárosokban. Ezenkívül, mivel a fluorofor enyhe módosítása drasztikusan megváltoztathatja tulajdonságait és célját (ugyanaz az anyag alkalmas biológiai tárgyakkal, robbanóanyagokkal és gyógyszerekkel való munkavégzésre), a technológia egyszerűsége és alacsony költsége az uráli tudósok által megteremti a feltételeket több tucat, különböző célú festékből álló kiterjedt "könyvtárak" szintézise.

A szintetizált fluorofórok klinikai vizsgálatait (a szintetizált színezékek alkalmazhatóságának szempontjainak és határainak tanulmányozása, a statisztikák felhalmozása) Jekatyerinburg és a Sverdlovsk régió egészségügyi intézményeiben és kutatóintézeteiben végzik. Külföldi kollégák Európából, Brazíliából, Indiából és Kínából is érdeklődést mutatnak a kutatás iránt. Ashel Silvan professzor, a Dyes and Pigments folyóirat szerkesztőségének tagja, francia vegyész, aki nemrégiben ellátogatott az Urali Szövetségi Egyetem gyógyszerészeti és vegyi technológiáinak központjába, ahol Zyryanov professzor kutatócsoportja dolgozik, csodálatát fejezte ki a laboratórium minősége iránt. a munka alapja, terjedelme és szintje. A neves akadémikus, Isaac Postovsky által sok évvel ezelőtt alapított Urali Szerves Kémikusok Iskola megerősíti vezető pozícióját a globális tudományban.