Фотоуправляемые флуоресцентные маркеры и зонды на основе новых спиропиранов, функционирующие в ближнем ИК-диапазоне

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-73-00330

НазваниеФотоуправляемые флуоресцентные маркеры и зонды на основе новых спиропиранов, функционирующие в ближнем ИК-диапазоне

Руководитель Пугачев Артем Дмитриевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений

Ключевые слова Спиропиран, фотохромизм, биовизуализация, фотоконтроль, флуоресценция, ближний ИК диапазон.

Код ГРНТИ31.21.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данное исследование направлено на создание зондов и маркеров с фотоуправляемой флуоресценцией, функционирующих в окне ближнего инфракрасного диапазона в биологической ткани (650 – 1350 нм). Развитие флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения произвело революцию в нашем понимании наномира. Этот метод является достаточно эффективным для получения богатой спектральной информации об отдельных молекулах и биологических объектах в дополнение к информации о локализации.Флуоресцентная микроскопия отличается информативностью, высокой степенью достоверности, а также требует сравнительно низких затрат на реализацию исследования. С точки зрения медицины, главным преимуществом данного метода является неинвазивность. Наиболее высокого разрешения позволяют добиться методы, основанные на контролируемом «включении» и «выключении» флуоресцентных молекул, связанных с исследуемым объектом, и их последовательном детектировании (методики STED, GSD, SPEM (SSIM), RESOLFT, PALM, STORM, PAINT). Использование спироциклических фотохромных остовов, фотолюминесцентными свойствами которых можно управлять как с помощью электромагнитного излучения, так и при воздействии рН среды и других внешних стимулов, позволит значительно улучшить контрастность изображения, получить информацию об окружении молекул и биологических объектов, тем самым повысив информативность метода без его значительного удорожания, что обеспечивает высокую актуальность решения заявленной научной проблемы. Индолиновые спиропираны отличаются высокой степенью простоты функционализации. Введение различных заместителей в зависимости от выбранных положения позволит обеспечить высокую эффективность и селективность связывания потенциальных флуоресцентных зондов и маркеров, их водорастворимость и низкую цитотоксичность, а также провести тонкую настройку спектрально-кинетических характеристик и фотохромных свойств в соответствии с поставленной диагностической задачей. Основная научная новизна проекта связана с тем, что для подавляющего большинства органических фотохромных соединений не характерно поглощение и фотолюминесценция в диапазоне длин волн биологического окна. Однако в ходе предыдущих исследований нами было показано, что при введении винил-3Н-индолиевого фрагмента можно добиться желаемых свойств. Более того, становится возможным получить в пределах одного класса фотохромы разного типа всего лишь при смене положения заместителей в молекуле. Последнее является чрезвычайно важным обстоятельством, поскольку позволяет использовать активирующее излучение, длина волны которого достаточно близка к диапазону биологического окна. В ходе исследования будет в значительной степени расширен спектр соединений с фотоуправляемой флуоресценцией, которые могут быть использованный в качестве флуоресцентных зондов и маркеров. Будут отобраны наиболее подходящие для этих целей молекулы и исследованы на предмет цитотоксичности и биосовместимости.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пугачев А.Д., Дмитриев В.С., Ожогин И.В., Козленко А.С., Макарова Н.И., Ростовцева И.А., Метелица А.В., Лукьянов Б.С. Новые спиропираны с поглощением в ближнем ИК диапазоне в качестве зондов для флуоресцентой наноскопии Материалы международной научно-практической конференции "Перспективные технологии и материалы", г. Севастополь, 21-23 сентября, стр. 96-98 (год публикации - 2022)

2. Пугачев А.Д., Козленко А.С., Макарова Н.И., Ростовцева И.А., Ожогин И.В., Дмитриев В.С., Ткачев В.В., Утенышев А.Н., Бородкин Г.С., Сазыкина М.А., Сазыкин И.С., Ажогина Т.Н., Карчава Ш.К., Климова М.В..Метелица А.В., Лукьянов Б.С. Molecular design and synthesis of potential NIR-fluorescent probes based on methoxy-substitued spiropyran dyes Photochemical & Photobiological Sciences, рег. номер PPSS-D-23-00098 (год публикации - 2023)
10.1007/s43630-023-00479-1

3. А.Д. Пугачев, А.С. Козленко, Н.И. Макарова, И.А. Ростовцева, И.В. Ожогин, М.А. Сазыкина, И.С. Сазыкин, А.В. Метелица, Б.С. Лукьянов Molecular design and synthesis of potential NIR-fluorescent probes based on spiropyran dyes New Emerging Trends in Chemistry» Conference (NewTrendsChem-2023), Армения, г. Ереван, 24-28 сентября, стр. 278 (год публикации - 2023)

4. Козленко А.С., Пугачев А.Д., Ожогин И.В., Ростовцева И.А., Макарова Н.И., Лукьянов Б.С. New cationic spiropyrans with photoswitchable NIR fluorescence New Emerging Trends in Chemistry» Conference (NewTrendsChem-2023), Армения, г. Ереван, 24-28 сентября, стр. 204 (год публикации - 2023)

5. Дмитриев В.С., Пугачев А.Д., Козленко А.С., Быкусов В.В., Макарова Н.И., Ростовцева И.А., Ожогин И.В., Лукьянов Б.С. Новые фотопереключатели на основе индолиновых спиропиранов с поглощением в ближнем ИК диапазоне Невская фотоника-2023, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 9-13 октября (год публикации - 2023)

6. Козленко А.С., Пугачев А.Д., Ожогин И.В., Ростовцева И.А., Макарова Н.И., Ткачев В.В., Утенышев А.Н., Демидов О.П., Бородкин Г.С., Алдошин С.М., Метелица А.В. Structure–Properties Correlations in the Range of Cationic Spiropyrans as Analogues of Cyanine Dyes ChemistrySelect, ChemistrySelect 2024, 9, e202400058 (год публикации - 2024)
10.1002/slct.202400058

7. Пугачев А.Д., Козленко А.С., Ожогин И.В., Макарова Н.И., Ростовцева И.А., Бородкин Г.С., Дмитриев В.С., Сазыкина М.А., Сазыкин И.С., Ткачев В.В. Индолиновые спиропираны с фотоуправляемой флуоресценцией в ближнем ИК-диапазоне XXVII ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ-ХИМИКОВ (С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ), c. 479 (год публикации - 2024)

Публикации