Новые подходы к химическому дизайну
Химики Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали новые методы синтеза молекул, обладающих свойствами селективных флуоресцентных зондов. Такие зонды, в частности, применяются для изучения биохимических процессов в медицине. Результаты этой работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Королевского химического общества Великобритании.
Исследования учёных по созданию новых материалов для органической химии поддерживает Российский научный фонд (РНФ). Проект доктора химических наук Александра Голованова выиграл грант, превышающий 21 млн рублей, на срок 3 года. Вот уже год химики ТГУ ищут способы получения новых веществ, в которых сейчас остро нуждаются современная медицина и электроника.
– За прошедший год нам удалось разработать методы синтеза новых молекул, обладающих свойствами селективных флуоресцентных зондов. Такие молекулы могут связываться с ионами различных металлов (например, ртути, свинца, кадмия), а образующиеся при этом металлокомплексы обладают флуоресценцией (способностью светиться. – Прим. ред.), – говорит Александр Голованов. – Уникальность полученных молекул заключается в избирательном связывании (комплексообразовании) с теми или другими ионами при их (ионов) совместном присутствии. Селективность связывания определяется небольшими изменениями структуры зондов. Это позволяет обнаружить и определить концентрацию металлов в самых различных объектах. Например, в биологических, при их токсикологической экспертизе. Это главный прикладной аспект проекта. Подчеркну, что селективностью связывания можно управлять, слегка меняя структуру молекулы. Зондов подобного типа известно немного.
Флуоресцентные зонды – это вещества, изменяющие флуоресценцию, когда к ним присоединяется определённая молекула. С их помощью можно детально исследовать химический состав живых клеток и даже организмов. Простота и экономичность флуоресцентных методов делает их незаменимыми в решении задач экологического контроля, физико-химического анализа, клинической диагностики. В частности, с помощью флуоресцентных зондов можно прогнозировать развитие заболеваний, выявлять факторы риска, контролировать эффективность терапии.
Исследователям ТГУ принадлежит идея применить синтезированные ими молекулы для контроля содержания некоторых примесей в магниевых сплавах. В научно-исследовательском институте прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ разрабатывают технологии получения таких сплавов для изготовления медицинских изделий, в том числе биорезорбируемых имплантатов.
В научную группу Александра Голованова, работающую над проектом, входят сотрудники НИИПТ ТГУ Иван Один и Дмитрий Гусев, аспиранты Сергей Соков и Радик Итахунов.
– В текущей лабораторной работе в ТГУ нам постоянно помогает инженер НИЛ-13 ТГУ Ираида Савина. Без её знаний и умений было бы гораздо сложнее справляться с огромным объёмом экспериментов, – подчёркивает Александр Голованов. – Важную часть проекта, касающуюся измерения фотофизических характеристик полученных веществ, выполняют учёные из университета ИТМО Анастасия Пивень и Дарья Дармороз под руководством Татьяны Орловой. В рамках исследования мы взаимодействуем также со Станиславом Грабовским из Уфимского института химии, коллегами из Санкт-Петербургского НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека.
Полученные за год совместной группой учёных научные результаты высоко оценили эксперты РНФ, утвердив дальнейшее финансирование проекта.
– Теперь начинается второй этап. Нужно внимательно и всесторонне исследовать комплексообразование ионов металлов с синтезированными флуоресцентными зондами. Для внедрения этих соединений в аналитическую практику необходимо множество количественных характеристик, – рассказал Александр Голованов. – Скрининг соединений – а зондов и металлов довольно много – позволит отсечь ненужное и составить «соединения-лидеры». Уверен, что второй год проекта принесёт нам немало интересного и полезного.
Разработанные методы синтеза и свойства полученных флуоресцентных зондов учёные описали в статье, которая опубликована в Organic Biomolecular Chemistry – журнале, издаваемом Королевским химическим обществом Великобритании (RSC). Еженедельный рецензируемый научный журнал публикует только оригинальные и важные исследования и обзоры, демонстрирующие значительный прогресс и оказывающие существенное влияние на органическую химию в целом.