News

25 November, 2022 12:02

Химики создали высокоточный «градусник» для клеток

Source: Поиск
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали удобный в использовании «клеточный термометр» на основе водорастворимого порфирина фосфора. Разработка позволит эффективнее изучать метаболические процессы, а также использовать соединения фосфора для доставки широкого круга порфиринов в клетки. Результаты работы опубликованы в международном журнале Sensors and Actuators A: Physical.
Источник: Пресс-служба ИОНХ РАН

Одной из основных характеристик состояния биологической системы является температура. Благодаря точному измерению температуры и ее динамики в субмикронном масштабе можно получить ценную информацию касательно клеточной и молекулярной активности. Внутриклеточная температура является ключевым параметром для живой клетки, поскольку обусловливает скорость протекания биохимических реакций. Современная термометрия в инфракрасном диапазоне обычно помогает определять температуру поверхности биологических образцов, но не внутриклеточную температуру. Немногочисленные описанные клеточные термодатчики предполагают использование флуоресцентных меток — по интенсивностям их свечения можно косвенно определять температуру. Однако такие системы обладают рядом недостатков, таких как сложность их синтеза и токсичность некоторых компонентов.

Коллектив авторов из Москвы и Санкт – Петербурга впервые на основе соединений порфиринов фосфора синтезировали люминесцентный термодатчик, который может работать непосредственно в живой клетке и определять температуру с точностью до 0.1oC. При этом параллельно был обнаружен простой способ доставки молекул порфиринов в клетку. Хорошо известно, что многочисленные соединения класса порфиринов применяются в качестве препаратов для фотодинамической терапии опухолей, а также антибактериальной терапии. Необходимым условием для их использования является водорастворимость, которая обычно достигается за счет сложных синтетических подходов. Авторы работы показали возможность эффективного решения этой задачи за счет введения в молекулы катиона фосфора(V).

Результаты работы прокомментировала один из авторов статьи, главный научный сотрудник ИОНХ РАН, академик РАН Юлия Горбунова: «Наш коллектив изучает соединения порфиринов фосфора, которые обладают люминесцентными свойствами. Благодаря сотрудничеству с коллегами из Санкт-Петербурга ранее было установлено, что спектр люминесценции этих соединений в физиологическом диапазоне температур (30–44оС) и времена жизни люминесценции зависят от температуры. В нашей новой работе мы показали, что этот метод хорошо работает и в живых клетках (CHO-K1 и HeLa). Параллельно был выявлен необычный факт - при введении порфиринов фосфора в клетку они дефосфорилируются в результате взаимодействия с белками с образованием биосовместимых фосфатов. Фактически после доставки синтезированных нами молекул в клетки мы измеряем люминесценцию свободного порфирина, не содержащего фосфора, и далее исходя из спектра люминесценции определяем внутриклеточную температуру. В дальнейшем мы планируем расширить круг исследуемых порфиринов для повышения чувствитетельности подобных молекулярных термометров»

Работа поддержана Российским научным фондом.

23 January, 2023
Машинное обучение помогло подобрать условия синтеза высокоэнтропийного карбида
Высокоэнтропийные карбиды — уникальные материалы на основе углерода и 4–6 переходных металлов IV и V...
18 January, 2023
Красноярские ученые получили наноцеллюлозу экологически безопасным способом
Ученые разработали безопасный для окружающей среды метод переработки древесины березы в наноцеллюлоз...