Основу для светящихся красителей получат из углеводов

Уральские химики научились получать основу для светящихся красителей из углеводов. Такие красители можно использовать для создания новых материалов, также они перспективны для биомедицинских приложений: биовизуализации тканей, диагностики и терапии заболеваний, сообщили в пресс-службе Уральского федерального университета.


«Молекулы, с которыми мы работаем, каждый человек встречает в повседневной жизни, когда, например, чувствует запах свежеиспеченного хлеба или сахарной ваты. И если говорить упрощенно, то в ходе нескольких этапов синтеза из сахара или целлюлозы мы получаем биосовместимые флуорофоры — светящиеся красители. А близкородственные по своей структуре молекулы содержатся в свекле», — пояснил суть работы соавтор исследования, доцент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ Дмитрий Обыденнов.

В основе биосовместимых красителей — 4-пироны, которые встречаются в природе или синтезируются химическими методами. Как добавляют ученые, это доступные — простые и недорогие — молекулы, которые, с одной стороны, можно получать из возобновляемых источников (биотехнологическими методами), а с другой — синтезировать в лаборатории.

«Исторически один из красителей такого типа — на основе пиронов — был использован для создания первых органических светодиодов (OLED). Но сейчас данный класс соединений имеет большой потенциал биомедицинского применения: в диагностике и лечении различных заболеваний. По сути, это химия будущего, когда удается создавать ценные продукты из возобновляемых ресурсов. При этом мы стремимся использовать максимально дешевые реактивы, а также удобные и эффективные методы получения», — рассказал Дмитрий Обыденнов.

Ученые предложили несложные методы синтеза, которые позволяют изменять основу и настраивать цвет свечения от голубого до красного. Одно из последних соединений, которое получили химики УрФУ, светится в области ближнего инфракрасного спектра около 700 нанометров. Белки не поглощают свет в этом диапазоне, что позволяет легко детектировать краситель и мониторить заболевания.

«Во всем мире этому направлению уделяется серьезное внимание. В том числе в Китае по этой теме проводится много исследований. И нам тоже надо было научиться создавать свои. По сути, мы все сделали с нуля: вскрыли эти структуры, отработали методы синтеза, синтезировали порядка 50 новых красителей, опубликовали данные. Нам уже удалось получить структуры, которые близки к внедрению», — добавил Дмитрий Обыденнов.

В планах ученых — расширить ассортимент получаемых молекул. Химики хотят распространить метод для синтеза биоактивных молекул и полимерных материалов, использовать другие малоактивные природные молекулы, которых еще очень много.

Работа по синтезу биосовместимых светящихся красителей велась на протяжении нескольких лет при поддержке Минобрнауки России (по программе «Приоритет-2030») в Десятилетие науки и технологий, а также Российского научного фонда. Результаты исследований ученые опубликовали в серии статей.

Описание новых молекул и способы их создания исследователи опубликовали в журнале Dyes and Pigments.