Ученые предложили использовать люминесцентные материалы для создания нанолекарств. Эти вещества отличаются небольшим размером и малой токсичностью, что выгодно отличает их от использующихся ныне веществ. Результаты исследований опубликованы в журнале Organic & Biomolecular Chemistry.

На сегодняшний день потребности медицины диктуют необходимость создания новейших флуоресцентных веществ. Такие вещества должны обладать высокой интенсивностью излучения, настраиваться по всему диапазону длин волн испускания и быть долговечными. Не менее важны доступность исходных реагентов, а также мягкие условия и простота синтетических процедур.

«Большинство фундаментальных исследований люминесцентных материалов проводится в растворах с незначительными межмолекулярными взаимодействиями. Однако в реальных условиях флуорофоры часто используются в агрегированных состояниях, и контакты между молекулами играют существенную роль», — комментирует Наталия Бельская, доктор химических наук, профессор Уральского федерального университета.

Примером могут быть гидрофобные люминофоры, используемые в качестве хемосенсоров. Однако биология, медицина и фармакология настоятельно требуют новых флуорофоров для водных сред. Одно из решений этой проблемы — поиск новых органических фотоактивных материалов, способных образовывать в водных средах тонкие суспензии. В этом случае их можно рассматривать как органические наночастицы. По сравнению с флуоресцентными неорганическими наночастицами (квантовыми точками) они обладают высокой биосовместимостью, биоразлагаемы, для них можно достаточно легко осуществить настраивание оптических свойств с помощью моделирования структуры вещества. И, что более важно, — они обладают значительным повышением интенсивности флуоресценции в агрегированных средах и в твердом состоянии.

Ученые предложили применять недавно обнаруженное явление (повышение интенсивности излучения (AIE) при агрегации молекул флуорофора (AIE/AIEE-эффект)) для создания новых органических наноструктур. Проект основан на собственных разработках ученых для получения гетероциклических флуорофоров, на изучении их фотофизических свойств теоретическими (квантово-химическими расчетами) и экспериментальными (спектральными) методами, а также исследовании их поведения в биологических средах.

«Гетероциклические флуорофоры, которые мы планируем использовать для конструирования наночастиц, отличаются небольшим размером и являются в большинстве своем малотоксичными, биогенными веществами, — отмечает Наталия Бельская. — Это выгодно отличает их от тех, что использовали ранее или используют в настоящее время в других научных лабораториях. Более того, они способны к образованию слабых взаимодействий с другими биомолекулами, обеспечивающими транспорт и проникновение через клеточную мембрану, и сами могут проявлять терапевтический эффект, расширяя область применения полученных АIE/AIEE-флуорофоров. Например, в качестве нанолекарства».

Помимо производства лекарств, результаты исследований могут быть также востребованы для диагностики и лечения заболеваний. В частности, в онкологии для диагностики опухолей, обнаружения бактерий и вирусов, определения скорости кровотока, адресной доставки лекарственных препаратов. Перспективно применение таких технологий в электронике: к примеру, при создании OLED-приборов (мониторы, дисплеи, осветители), где используются органические светодиоды.

Фото: Визуализация клеток линии HeLa, инкубированных с красителем Hoechst 33258 и синтезированным флуорофором (1.0 µM, 0.5 h at 37 °C) с помощью конфокальной микроскопии. Наталия Бельская