Сибирский федеральный университет

Абсолютное большинство биополимеров не окрашены и не имеют способности к свечению — флуоресценции. Сделать их флуоресцирующими — значит, получить инструмент для их отслеживания в важных медико-биологических системах. Такие соединения можно использовать, например, в биомедицинском маркировании, в качестве транспортного средства для доставки лекарств в организм или в виде сенсора, чувствительного к температуре или кислотно-щелочному балансу среды. Сделать это нужно очень деликатно, чтобы не перегрузить светящимися «маячками» функционально значимую молекулу, которая должна нести на себе, как мини-шаттл, нужные вещества.

Очень важно, чтобы такие системы, подающие чёткий световой сигнал, были биосовместимыми и низкотоксичными — не наносили вреда живому организму. Поэтому в качестве основы для создания светящегося полимера учёные СФУ использовали арабиногалактан — природный водорастворимый разветвлённый полисахарид, который получают из лиственницы сибирской. Это природное вещество обладает широким спектром уникальных и полезных свойств (мембранотропные, иммуномодулирующие и др.), что делает его незаменимым для применения в медицине.

«Мы с коллегами химически пришили к арабиногалактану светящиеся молекулы родамина — это известная и широко применяемая флуоресцентная метка, дающая, если направить на неё свет, ярко-жёлтое свечение. И сделали так, чтобы было помечено примерно одно из ста мономерных звеньев полимера. При этом большинство функциональных групп полимера остаются не связаны с красителем, а значит, есть возможность „посадить“ на них другие вещества (например, лекарства, которые должны влиять строго на больные органы или ткани в теле человека или животного)», — рассказала соавтор исследования, инженер-исследователь СФУ, аспирант Екатерина Парфёнова.

По словам руководителя проекта, доктора физико-математических наук, профессора базовой кафедры фотоники и лазерных технологий ИИФиРЭ СФУ, ведущего научного сотрудника Евгении Слюсаревой, полученные водорастворимые комплексы могут быть использованы для создания более сложных систем с несколькими люминофорами.

«Мы синтезировали комплексы, основанные на сульфате арабиногалактана и родаминовых красителях (родамин B и родамин 6G) с соотношением красителя и полимера примерно 1:100. Показали, что квантовый выход при флуоресценции составлял 10–20%. Оказалось, что „пришить“ светящийся „маячок“ на полимер можно с помощью нескольких межмолекулярных механизмов, скорее всего, электростатического и гидрофобного. Квантовые выходы при флуоресценции и стехиометрические (численные) соотношения полученных комплексов позволяют использовать их в дальнейших исследованиях флуоресценции, тогда как практическое значение лежит, с наибольшей вероятностью, в области медицины и создания систем доставки лекарств», — сообщила Евгения Слюсарева.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проекты №FSRZ-2020-0008 и МК‒995.2022.1.2.