Представьте себе, что химические соединения могут не просто окрашивать, а буквально подсвечивать опухолевые клетки, облегчая их обнаружение и лечение. Это стало реальностью благодаря исследованиям сотрудников Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, а также Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Южно-Уральского государственного университета.

Учёные разработали новый класс D-A-D-красителей, способных фосфоресцировать в диапазоне 900-1110 нанометров. Это важно, поскольку такие длинноволновые люминофоры позволяют не только точно выявлять опухолевые клетки, но и снижать негативное воздействие на организм.

Люминофоры — вещества, которые способны поглощать энергию и затем испускать свет. Этот феномен широко используется в современных технологиях, от приборов ночного видения до сенсоров и устройств для обработки изображений. Однако в онкологии люминофоры приобретают совершенно новую ценность. Они могут служить «маяками» для врачей, подсказывая, где находятся нездоровые клетки, и позволяя целенаправленно воздействовать на них.

Сотрудники Лаборатории полисераазотистых гетероциклических соединений ИОХ РАН совместно с коллегами нацелены на создание красителей, которые не только светятся, но и обладают минимальной цитотоксичностью. Это критически важно, поскольку нагрузка на организм онкобольного и так высока. Новые люминофоры должны быть безопасны для здоровых клеток, оставляя заботу о больных клетках на усмотрение врачей.

Чтобы достичь этой цели, исследователи разработали D-A-D-красители, содержащие фрагменты-доноры и акцепторные части. Важным аспектом их работы является внедрение дополнительных ароматических колец, таких как фенил и тиофен, что позволяет улучшить электронный переход внутри молекул. Эта структура не только повышает эффективность красителей, но и делает их устойчивыми к правилам, известным в физике — таким, как правило Каши, которое ограничивает спектр излучения.

Учёные синтезировали новые красители, которые стабильно фосфоресцируют в диапазоне от 900 до 1100 нанометров. Это открытие позволяет использовать красители для маркировки опухолевых клеток, что является важным шагом к более точной и безопасной терапии. В качестве акцепторной части впервые использовался 1,2,5-селенодиазоло[3,4-d]пиридазин, а роли доноров сыграли молекулы карбазола и производные дегидроиндолов.

Эксперименты по тестированию цитотоксичности красителей проводились на клетках инфузории туфельки (Paramecium caudatum). Результаты показали, что клетки не испытывают вредных воздействий от нового вещества, что вселяет надежду на его безопасность для людей.

Данные люминофоры не просто помогают визуализировать опухолевые клетки, но также могут быть использованы в сочетании с лазерной, радиационной и химической терапией для целенаправленного воздействия на рак. Эта многоуровневая стратегия лечения позволит более эффективно управлять заболеванием и минимизировать побочные эффекты.

Источник: ИОХ РАН.