Более десятка новых органических соединений спиропиранов, меняющих цвет при изменении освещения, синтезировали ученые НИИ физической и органической химии Южного федерального университета. Полученные 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, сообщила пресс-служба вуза.
Спиропираны – это органические соединения, обладающие фотохромными (изменяют цвет при воздействии света) свойствами. Благодаря этой особенности такие молекулы могут использоваться в медицинских и других технологиях в качестве зондов и маркеров с фотоуправляемой флуоресценцией.
Исследователи Южного федерального университета синтезировали 12 новых спиропиранов с фотоуправляемой флуоресценцией, в структуру которых входят различные заместители и анионы.
«Спиропираны – одни 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 установили влияние строения полученных соединений на их свойства. Так, 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 Артем Пугачев. Он также отметил, что 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 исследователь.
В ближайшее время планируется исследовать противораковую активность полученных соединений. Ученые 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.
В ЮФУ подчеркивают, что пока разработан только подход к потенциальному лечению ряда заболеваний, в том числе и онкологических. До его практического внедрения нужны еще годы доклинических и клинических исследований.
Исследование, результаты которого опубликованы в научном журнале ChemBioChem, поддержано федеральной программой «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
