Новости

15 января, 2021 09:21

Уральские химики создали дешевые сенсоры, способные распознавать цинк и «сигнализировать» об этом

Химики Уральского федерального университета и Института органического синтеза Уральского отделения РАН (УрФУ, ИОС УрО РАН, Екатеринбург) синтезировали новые пуш-пульные флуорофоры – «светящиеся» вещества – с уникальной структурой и свойствами. Они проявили себя как высокоэффективные флуоресцентные химические сенсоры на катионы разных металлов в косметике, продуктах питания, безрецептурной пищевой добавке и моче человека с симптомами простудного заболевания, принимавшего цинксодержащие таблетки. Поскольку для синтеза новых сенсоров необходимы распространенные материалы и простые синтетические процедуры, себестоимость веществ заметно ниже их аналогов. Исследование поддержано Российским научным фондом. Результаты работы опубликованы в Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry.
Источник: пресс-служба УрФУ

В последнее время (био)хемосенсоры или зонды пользуются большим спросом для экспресс-распознавания антител, клеток или аминокислот, одновременного обнаружения различных соединений в лекарствах и образцах пищевых продуктов, для клинической диагностики и мониторинга микросреды человеческого тела, мониторинга окружающей среды.

Ученые разработали оригинальный способ получения химических сенсоров — путем прямой сборки в составе одной молекулы и рецепторного фрагмента (не вступает в химическую реакцию с металлом, но образует комплекс вместе ним), и флуорофора («сигнализирует» об этом излучаемым светом). Уникальность новых хемосенсоров в том, что они не только определяют наличие цинка в том или ином материале, но и «сообщают» об этом активной визуализацией.

«Мы добились эффективной передачи флуоресцентного отклика на катионы металлов. Выяснилось, что полученные терпиридины очень перспективны как высокочувствительные и селективные флуоресцентные зонды для катионов цинка, в том числе в биологических средах: согласно нашим расчетам синтезированные терпиридины входят в число наиболее эффективных для данных катионов, квантовые выходы фотолюминесценции достаточно высокие», — описывает участник исследовательского коллектива, доцент кафедры технологии органического синтеза УрФУ Ольга Шабунина.

Из-за того, что у цинка нет окислительно-восстановительных свойств (в отличие, например, от меди и железа), его транспортируют в биологические системы, не опасаясь окислительных повреждений. Поэтому цинк вводят в косметику, биологически активные добавки, лекарства и т. д. Соответственно, мониторинг цинка в биологических жидкостях (к примеру, моче человека) поможет контролировать физическое состояние, исследовать метаболизм цинксодержащих препаратов.

«Применение терпиридинов для анализа косметики, пищевых продуктов, для медицинской диагностики организма человека остается в значительной степени неизученным. Поэтому можно утверждать, что использование полученных нами образцов терпиридинов в качестве хемосенсоров — наше ноу-хау. Его плодотворность подтверждена рядом проведенных экспериментов. Кроме того, полученные нами терпиридины могут быть продуктивно использованы для определения катионов цинка в промышленных стоках, то есть в экологическом мониторинге», — рассказывает Ольга Шабунина.

Хемосенсоры уже показали свою применимость для определения катионов и других металлов. Незаурядные свойства «уральских» терпиридинов проверены на некоторых образцах косметики (в т. ч. крем-маске для лица), на продуктах питания (овес, льняное семя, миндаль, мидии, какао), на безрецептурной пищевой добавке и моче человека с симптомами простудного заболевания, принимавшего цинксодержашие таблетки.

Важно и то, что для синтеза новых хемосенсоров необходимы распространенные материалы и простые синтетические процедуры, поэтому себестоимость веществ заметно ниже их аналогов.

21 апреля, 2021
Получено точное решение неоднородной задачи теории упругости в «прямоугольнике»
Ученые нашли точное решение для класса сложных инженерных задач, впервые использовав соотношен...
21 апреля, 2021
Принцип «масла в воде» помог сохранить трехмерную структуру ДНК
Российские ученые определили, какие механизмы помогают ядерной ДНК образовывать и сохранять трехмерн...