Челябинский химик участвовал в создании нового люминофора для диагностики рака

Люминофоры — вещества, которые поглощают энергию и испускают свет. Некоторые из них светятся в инфракрасном диапазоне. Это свойство используется в современных технологиях: приборах ночного видения, сенсорах и других устройствах, связанных с обработкой изображений.

В журнале Journal of Materials C вышла статья о создании D-A-D-красителей с дальним инфракрасным излучением. Одним из авторов статьи является старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» Южно-Уральского государственного университета Тимофей Чмовж. Красители, разработанные Тимофеем Чмовжем и его коллегами из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, института органической химии им. Н.Д. Зелинского и МГУ им. М.В. Ломоносова, могут использоваться в онкологии для маркировки опухолевых клеток.

Особый интерес представляют люминофоры для онкомедицины. С их помощью можно воздействовать на нездоровые клетки таргетно — с помощью лазерной, радиационной или химической терапии.

Однако нагрузка на организм онкобольного и без того высока, поэтому краситель-люминофор должен быть безопасен для клеток.

Люминесценция — это свечение, которое возникает под воздействием внешнего излучения. В результате этого атом или молекула возбуждается, и электроны в нём перемещается с одного уровня на другой.

Чтобы врачи могли подсвечивать клетки, излучение должно быть стабильным и проникать сквозь мембраны клеток.

Чмовж и его коллеги изучают D-A-D-красители. В них есть фрагменты, богатые электронами (доноры), и получатели электронов (акцепторы).

Чтобы обеспечить оптимальный переход электронов от донорной к акцепторной части молекулы, учёные разрабатывают новые стратегии их соединения, в том числе внедряя между ними дополнительные ароматические кольца — фенил и тиофен. Это обеспечивает π-сопряжение.

При этом учёные стараются обойти правило Каши, названное так в честь американского физика. Согласно этому правилу, неважно, волной какой длины была возбуждена молекула, она всегда будет испускать свет в одном и том же спектре. Зазор между длинами поглощённой и испускаемой волн определяется сдвигом Стокса.

Создание красителей, которые не подчиняются правилу Каши, — сложная задача. Существует мало красителей, способных светиться в ближнем инфракрасном спектре с максимумом излучения выше 900 нанометров, и ещё меньше — выше 1000 нанометров.

Учёные синтезировали новые красители, стабильно фосфоресцирующие в диапазоне от 900 до 1100 нанометров. В качестве акцепторной части молекулы они впервые использовали 1,2,5-селенодиазоло[3,4-d]пиридазин. Роль блоков-доноров сыграли молекулы карбазола и производные дегидроиндолов.

Испытания на клетках инфузории туфельки (Paramecium caudatum) показали, что новое вещество, содержащее карбазольные донорные фрагменты, не оказало вредного воздействия на клетку в концентрации красителя, которую могут использовать медики для окрашивания клеток. Есть надежда, что краситель будет безопасен и для человека.

22.10.2024