Более десятка новых органических соединений спиропиранов, меняющих цвет при изменении освещения, синтезировали ученые ЮФУ. По их данным, новые вещества могут использоваться в качестве флуоресцентных зондов и маркеров для медицинских приложений, а также могут оказаться перспективными средствами в борьбе с раковыми клетками и хроническими заболеваниями. Результаты исследования опубликованы в научном журнале ChemBioChem.
Спиропираны — это органические соединения, обладающие фотохромными свойствами (изменяют цвет при воздействии света — Прим. ред.). Благодаря этой особенности такие молекулы могут использоваться в медицинских и других технологиях в качестве зондов и маркеров со светимостью, управляемой с помощью изменения освещения.
Исследователи Южного федерального университета (ЮФУ) синтезировали 12 новых спиропиранов с фотоуправляемой флуоресценцией, в структуру которых входят различные заместители и анионы.
«Спиропираны — один из наиболее интересных классов органических фотохромных соединений. Под действием ультрафиолетового или видимого света они способны резко изменять флуоресцентные свойства. Это делает их перспективными кандидатами для использования в качестве зондов с управляемой флуоресценцией», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории специального органического синтеза ЮФУ Артем Пугачев.
Ученые изучили влияние строения полученных соединений на их свойства. Они установили, что токсичность соединений зависит от аниона в составе молекулы, а спектральные характеристики определяются, прежде всего, структурой молекулярного катиона.
«Это означает, что за счет выбора структуры молекулярного катиона можно получить вещество с нужными флуоресцентными характеристиками. А затем, подобрав подходящий анион, можно отрегулировать токсичность веществ», — пояснил исследователь.
По его словам, наименее токсичные флуоресцентные красители могут использоваться как маркеры для безопасного окрашивания живых тканей. Наиболее токсичные могут применяться в качестве тераностических агентов — специальных молекул, которые помогают обнаружить и уничтожить клетки раковой опухоли или скопление патогенных микроорганизмов.
С помощью наименее токсичных соединений и флуоресцентного микроскопа ученые успешно визуализировали планктонные бактерии и бактериальные биопленки различных микроорганизмов.
«Бактерии в биопленках характеризуются повышенной устойчивостью к антибиотикам, и зачастую именно они становятся причиной хронических заболеваний и отторжения имплантов. Потому важно вовремя обнаружить и уничтожить такие бактериальные образования», — рассказал Артем Пугачев.
В ближайшее время ученые ЮФУ планируют исследовать противораковую активность полученных соединений. Они также рассчитывают получить и изучить спиропираны с другими функциональными заместителями и катионными гетероциклическими фрагментами, которые могут хорошо растворяться в воде и обладать антибактериальными и противораковыми свойствами.
Как отметили в ЮФУ, о готовых препаратах и решениях, доступных в медицинских учреждениях и в аптеках, пока говорить еще очень рано. В настоящее время разработан только подход к будущей диагностике и потенциальному лечению ряда заболеваний, в том числе и онкологических. Но до его практического внедрения нужны еще годы доклинических и потом, если метод себя оправдает, то и клинических исследований.
Исследование выполнено в рамках проекта РНФ «Фотоуправляемые флуоресцентные маркеры и зонды на основе новых спиропиранов, функционирующие в ближнем ИК-диапазоне», а изучение образцов с применением флуоресцентного микроскопа поддержаны федеральной программой «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты») и выполнено в соответствии с программой стратегического проекта «Форсаж материалов».
