Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработалифлуоресцентные красители на основе гидразонов оксазолона и их производных. Эти материалы не только помогают увидеть бактерии, но и бороться с ними.
Флуоресцентные красители – синтетические вещества, обладающие способностью превращать поглощённый свет в более длинноволновое видимое излучение. Их используют для визуализации (или, как говорят учёные, биоимиджинга) различных биологических объектов, например, клеток или бактерий. Это особенно важно в медицине, где нужно точно определить, где находятся патогенные микроорганизмы, чтобы эффективно с ними бороться.
Бактерии часто образуют биоплёнки – плотные сообщества, которые защищают их от антибиотиков и других внешних воздействий. Чтобы бороться с такими биоплёнками, нужно не только увидеть их, но и понять, как они устроены. Это и делают исследователи Саратовского университета.
Многие коммерческие красители, которые используются для таких задач, производятся за границей, из-за чего менее доступны для российских исследователей.
«Мы предполагаем, что арсенал флуоресцентных красителей, полученный в ходе выполнения проекта, позволит в какой-то степени закрыть потребность в коммерческих аналогах, необходимых для визуализации компонентов биоплёнок бактерий, помогающих в борьбе с инфекционными заболеваниями человека и животных», - рассказывают авторы исследования.
Бактериальные биоплёнки – одна из главных проблем в лечении инфекций. Новые красители помогут не только увидеть эти биоплёнки, но и, возможно, воздействовать на них, что сделает терапию более точной и эффективной.
«Преимущества данного класса красителей перед другими состоит в частности, в том, что они не требуют дорогостоящих реактивов, содержащих благородные металлы, в относительной простоте синтеза, а также имеют возможность тонкой “подстройки” цвета свечения, возбуждая светом подходящей длины волны», – поясняет руководитель гранта – доцент кафедры органической и биоорганической химии Саратовского университета В.С. Гринёв.
В основе исследования лежит синтез борфторидных комплексов – особых соединений, которые обладают флуоресцентными свойствами. Учёные используют методы классического органического синтеза, а также современные технологии, такие как квантово-химическое моделирование и молекулярный докинг. Эти методы позволяют предсказать, как новые вещества будут взаимодействовать с биологическими объектами, например, с белками бактерий.
Учёные уже создали библиотеку гидразонов оксазолона – исходных соединений для синтеза красителей. Они также получили первые борфторидные комплексы и изучили их свойства. Оказалось, что эти соединения не только светятся, но и могут подавлять рост бактерий.
Саратовцы планируют расширить библиотеку соединений, изучить их оптические и антимикробные свойства, а также провести испытания совместно с коллегами из Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН. В перспективе это может привести к созданию новых препаратов для борьбы с инфекциями и улучшению методов визуализации в биологии и медицине.
«Будем надеяться, что полученные результаты лягут в основу более крупного проекта, который станет развитием данного направления и позволит привлечь более широкий круг наших коллег», – заключают исследователи.
Проект «Мультифункциональные биологически активные и биоортогональные флуоресцентные материалы на основе гидразонов оксазолона, их производных и комплексов для биомедицинского применения» поддержан грантом № 24-23-00482 Российского научного фонда. Результаты работы учёных опубликованы в нескольких научных журналах, в том числе в журнале Chemistry of Heterocyclic Compounds.