Ученые синтезировали вещество, которое может использоваться для диагностики заболеваний по изменению вязкости крови. Оно представляет собой комбинированный материал, состоящий из двух красителей различной природы. Один компонент увеличивает чувствительность к свету, второй служит детектором локальной вязкости или кислотности. Это значит, что разработанный препарат кроме терапевтической функции обладает сигнальной, позволяющей оценивать эффективность лечения заболевания. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Journal of Molecular Liquids.
Светящиеся молекулы активно используются в биологии, химии и медицине, чтобы отслеживать процессы, идущие в живых клетках, а также перемещение лекарственных средств в организме человека. Один из классов таких молекул — флуоресцентные, то есть светящиеся, красители BODIPY. Фрагменты этих молекул обладают способностью вращаться друг относительно друга.
Подобные красители могут применяться в качестве светящейся метки при диагностике различных заболеваний. Они отлеживают незначительные изменения вязкости или кислотности клеточной жидкости, связанные как с самим заболеванием, так и с результатом терапии. Сейчас активно ведутся работы по расширению возможностей практического применения молекул красителей, например повышению их стабильности, чувствительности свечения к изменению вязкости среды, а также улучшению биосовместимости.
Ученые Института химии растворов имени Г. А. Крестова РАН (Иваново) и Лёвенского католического университета (Бельгия) на основе красителей различных классов — BODIPY и порфирина — разработали новое растворимое в воде гибридное соединение, обладающее способностью вырабатывать «активный» кислород для уничтожения патологических клеток, а также выступать в роли флуоресцентного детектора локальной вязкости и кислотности среды. Для получения такого соединения исследователи синтезировали новый BODIPY, показывающий наиболее заметные отклики в интервале вязкости, соответствующей вязкости крови человека. Далее авторы провели реакцию «сшивания» полученного BODIPY с порфириновой молекулой. Порфирин — это химическое вещество, которое входит в состав гемоглобина, белка, переносящего кислород к тканям организма.
Объединение в одну систему молекул порфирина и BODIPY позволило повысить способность порфирина вырабатывать «активный» кислород для уничтожения патологических клеток, а также детекторные свойства BODIPY. С помощью современных физико-химических методов ученые установили, что благодаря способности молекулярных фрагментов вращаться друг относительно друга свечение комплекса в более вязких средах в 2 раза интенсивнее по сравнению с отдельными молекулами BODIPY.
Предложенный гибридный краситель чувствителен к небольшим изменениям вязкости среды в диапазоне, который соответствует вязкости крови здорового человека. Это позволит создать на его основе «умные» молекулярные устройства для отслеживания физиологических и патологических процессов в крови, а также оценки эффективности лечения заболевания в целом. Полученные результаты создают условия для эффективного перехода к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения.
«Синтезированная молекула гибридного красителя может использоваться в качестве молекулярного устройства для бесконтактного определения свойств среды, например локальной вязкости или кислотности внутриклеточной жидкости. В дальнейшем мы планируем разработать подобные гибридные материалы на основе порфиринов с другими красителями, сочетающими в себе свойства повышенной чувствительности к свету и свечения», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Нугзар Мамардашвили, заведующий лабораторией координационной химии макроциклических соединений Института химии растворов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
