Размер шрифта
A
A
A
Цвет сайта
A
A
A
A
A
Изображения
Интервал между буквами
АБВ
АБВ
АБВ
Интервал между строчками
Нормальный
Увеличенный

Форма поиска

30 июня 2023

Ученые НИЯУ МИФИ получили из красителей молекулы для терапии раковых опухолей

Ученые НИЯУ МИФИ в составе международной научной группы с помощью компьютерного моделирования предложили, а затем и синтезировали серию хорошо растворимых сольватохромных красителей. Эти вещества могут использоваться в качестве индикаторов полярности растворов, а также для флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии раковых опухолей.


На рисунке изображена одна из синтезированных молекул. Коричневые, белые, синие, жёлтые и зелёные кружки - атомы углерода, водорода, азота, серы и хлора, соответственно

Сольватохромные молекулы меняют свой цвет в зависимости от растворителя, в котором они находятся. Благодаря им можно «увидеть» такие характеристики раствора, как полярность или кислотность. Их секрет довольно прост: они имеют несколько близких по энергии форм, которые обладают разной электронной структурой и поэтому по-разному взаимодействуют со светом. В зависимости от окружения может преобладать та или другая форма. Кроме того, большую роль играют водородные связи с молекулами растворителя и «экранирование» электронной плотности красителя в растворе. Синтезированные в рамках исследования красители растворимы почти во всех органических растворителях и продемонстрировали сильные сольватохромные свойства.

Новые молекулы представляют собой гибрид на основе двух хорошо известных красителей. «Первый из них – флуорен, лежащий в основе множества фотосенсибилизаторов, датчиков, флуоресцентных индикаторов и светоизлучающих материалов. Его главное достоинство – плоская структура и высокая жесткость в сочетании с обилием ароматических колец. Вторым «родителем» новой молекулы стала арилазо-группа, на основе которой делаются краски для волос и тканей, а также чернила для струйных и лазерных принтеров. В результате нам удалось найти достаточно простой способ синтеза серии гибридных сольватохромных красителей и исследовать их поведение в разных растворителях», – сообщил один из авторов исследования, профессор НИЯУ МИФИ Константин Катин.

Новые молекулы могут использоваться в качестве индикаторов полярности растворов. Сейчас авторы исследования работают над их адаптацией для фотосенсибилизации биологических тканей – то есть увеличения чувствительности тканей к воздействию света. Это позволит использовать такие молекулы для флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии раковых опухолей.

«В нашем исследовании очень велика роль компьютерного моделирования. Синтезировать «хорошую» молекулу без помощи компьютера так же трудно, как найти золотую песчинку в куче обычного песка. Наши молекулы были найдены в результате множества расчетов; только после этого их удалось синтезировать и охарактеризовать», - отметил Константин Катин.

К настоящему моменту красители успешно синтезированы, а их свойства экспериментально исследованы при помощи ИК, УФ и видимой спектроскопии, а также объяснены теоретически в рамках временной теории функционала электронной плотности и нескольких полуэмпирических моделей. Экспериментально доказан сильный сдвиг спектров в различных органических растворителях (рассматривались 9 растворителей, в том числе этанол, ацетон, хлороформ, диметилсульфоксид и др.). Результаты опубликованы. В настоящее время ведется компьютерное моделирование для поиска подходящих носителей, которые могли бы доставлять полученные красители к опухолям разных типов и эффективно накапливаться в них.

Главным результатом исследования можно считать то, что найден простой способ синтеза новых красителей из доступных и недорогих прекурсоров. Полученные красители сочетают преимущества двух известных семейств красителей, так как содержат одновременно флуорен и арилазогруппу. Кроме того, они хорошо растворяются практически во всех органических растворителях и проявляют сильные сольватохромные свойства. Авторы исследования рассчитывают, что после подходящей модификации они превратятся в эффективные фотосенсибилизаторы, подходящие для использования в фотодинамической терапии.

Исследования предполагают четыре стадии: компьютерное моделирование, синтез и исследование физико-химических свойств, in vitro исследования биохимических свойств и испытания новых веществ на живых организмах. Взаимодействие с медицинскими работниками необходимо на последней стадии исследования. У ученых уже имеется положительный опыт работы с больницей в г. Тебризе (Иран), успешно испытавшей наши адсорбенты на пациентах.

Проект поддержан программой «Приоритет 2030».

Результаты исследования опубликованы в одном из ведущих международных журналов (Journal of Molecular Liquids).

Ошибка в тексте: