Сенсоры на основе новых флуорофоров помогут определять концентрацию ртути в воде. Новые гетероциклические флуорофоры синтезировали ученые Уральского федерального университета совместно с итальянскими и болгарскими коллегами. Они создали четыре типа соединений, которые исследовали в разных условиях.

Статья с описанием новых флуорофоров опубликована в журнале Spectrochimica Acta – Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.

«Мы оценили чувствительность полученных флуорофоров к различным ионам металлов. Среди них были ионы как биогенных, так и токсичных металлов, обнаружение которых является важной задачей мониторинга состояния окружающей среды, в том числе водоемов. Синтезированные нами флуорофоры показали способность избирательно и с высокой чувствительностью распознавать ионы ртути. Селективное детектирование только ионов ртути является безусловным преимуществом, поскольку это снижает вероятность ошибки определения концентрации этого токсичного металла в случае присутствия ионов других металлов. Другим преимуществом является возможность использования для регистрации ионов ртути несложных в изготовлении тест-полосок. Такие полоски были выполнены нами из фильтровальной бумаги, предварительно обработанной раствором флуорофора», — поясняет Наталия Бельская, профессор кафедры технологии органического синтеза УрФУ, руководитель исследовательского коллектива.

Следующий этап работы – проверить, подходят ли созданные флуорофоры для адресной доставки лекарств, в качестве новых люминесцентных молекулярных курьеров. Такие курьеры предназначены для исследования клеточных процессов, а также для адресной доставки диагностических или лекарственных средств непосредственно к месту назначения — больному органу или ткани (например, при злокачественных опухолях). Кроме того, синтезированные флурофоры могут служить инструментом повышения точности хирургических процедур: современная флуоресцентная хирургия обладает технологиями визуализации, позволяющими более аккуратно определять границы опухоли и эффективнее проводить хирургическое удаление пораженного участка организма.

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда (грант № 20–13–00089) и с использованием оборудования Уральского и Сибирского отделений РАН.

Справка.

Недостатком органических флуорофоров является их слабая растворимость в воде и водных средах. В то же время при добавлении воды к органическим растворителям у большинства красителей и флуорофоров происходит тушение флуоресценции. Однако в 2001 году профессор Бен Чжун Тан из Китайского университета Гонконга обнаружил, что у некоторых флуорофоров наблюдается не тушение, а, наоборот, увеличение интенсивности флуоресценции. Оно связано с формированием из молекул флуорофоров гораздо более крупных частиц или наноагрегатов. Открытие Тана имело огромное значение. Большие усилия ученых были направлены на изучение механизма открытого им явления, а также на дизайн и синтез новых флуорофоров, обладающих эффектом увеличения эмиссии. И новые полученные учеными флуорофоры также продемонстрировали в смеси органического растворителя и воды эффект, описанный Тангом, причем с особой интенсивностью. Это открывает путь к практическому применению новых флуорофоров в различных областях, особенно в водной среде. Причиной столь сильного эффекта может быть не только ограниченная растворимость синтезированных флуорофоров в смеси воды и органического растворителя, но и уникальная архитектура формируемых наночастиц, полагают ученые.