Химики синтезировали 12 новых спиропиранов – органических красителей с управляемым свечением и разной токсичностью. Эти соединения излучают свет при воздействии света определённой длины волны, которая проникает глубоко в живые ткани. Это делает спиропираны перспективными для медицины: наиболее токсичные могут применяться для борьбы с бактериями и раковыми клетками, а наименее токсичные – для безопасного окрашивания биологических объектов в живых организмах. поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ChemBioChem.
Работники лаборатории специального органического синтеза из НИИ ФОХ ЮФУ.
Биосовместимые светящиеся (флуоресцентные) красители способны выявлять опухоли и бактериальные инфекции. При облучении их светом в диапазоне длины волны 600–1000 нанометров, проходящим сквозь живые ткани без вреда, красители излучают свет, который детектируется с помощью флуоресцентного микроскопа. Связывание красителя с опухолью или бактериальной колонией изменяет спектр его свечения, позволяя отслеживать новообразования и инфекции.
Перспективными флуоресцентными красителями считаются спиропираны — молекулы, представляющие собой два гетероцикла, соединенных через один общий атом углерода. Их преимущество заключается в возможности управления спектром свечения путём добавления различных заместителей — групп атомов. Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) вместе с коллегами именно благодаря этому внедрению достигли… получитьСпиропираны, обладающие флуоресценцией в спектре биологического окна, представляют собой перспективные объекты для биomedцинских применений. Полученные молекулы содержат положительно заряженный сопряжённый гетероцикл, отвечающий за свечение в диапазоне биологического окна.
В новой работе химики показалиЗаместители позволяют управлять не только оптическими свойствами красителя, но и настраивать его токсичность, выбирая различные анионы. Это полезно потому, что самые токсичные молекулы можно будет использовать для обнаружения и уничтожения бактериальных или раковых клеток, а наименее токсичные — для безопасного окрашивания живых тканей. Авторы синтезировали и изучили серию из 12 соединений с различными заместителями и анионами (йодиды, перхлораты и тетрафторбораты).
Ученые изучили оптические свойства созданных молекул и обнаружили, что все они проявляют флуоресценцию в спектре длин волн свыше 700 нанометров (ближний инфракрасный диапазон). Самым эффективным излучением обладают фторзамещенные соединения.
Потом учёные-биологии оценили опасность спиропиранов для клеток кишечной палочки в лабораторных условиях. Escherichia coli) и Acinetobacter calcoaceticusЧасто вызывающие инфекционные заболевания клетки и бактериальные биопленки оказались особенно чувствительны к действию иодидов, которые подавляли их рост сильнее всего. Среди спиропиранов наименее токсичными оказались один перхлорат и один тетрафторборат. Авторы доказали возможность регулирования токсичности органических красителей с помощью анионов, что позволяет «настраивать» их свойства под конкретные задачи: безопасное окрашивание тканей или уничтожение клеток патогенов или опухолей.
Разработка биомаркеров, функционирующих в диапазоне длин волн биологического «окна», актуальна для диагностики и лечения глубоко расположенных тканей. Флуоресцентные красители повысят эффективность борьбы с онкологическими и инфекционными заболеваниями. В дальнейшем исследования сосредоточатся на влиянии красителей на раковые клетки, а работы продолжатся с целью получения соединений с другими заместителями и расширения спектра используемых анионов. — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Пугачев, ведущий научный сотрудник Южного федерального университета.
В исследовании принимали участие сотрудники Федеральный научный центр по проблемам химической физики и медицинской химии Российской академии наук. (Черноголовка) и Северо-Кавказского федерального университета (Ставрополь).
Российский научный фонд поделился информацией и фотографиями.