Показать меню
15 июл 15:48Политика

Новые вещества позволяют наблюдать за ионами кальция в живых клетках

Новые вещества позволяют наблюдать за ионами кальция в живых клетках

Сотрудники кафедры химии и технологии биомедицинских препаратов РХТУ имени Д. И. Менделеева, АО НЦ «Малотоннажная химия», Института биологии гена РАН и Института общей физики РАН вместе с немецкими коллегами из Технического университета Кемница и Университета Эрлангена-Нюрнберга синтезировали соединения, способные контрастно подсвечивать ионы кальция в растворах, биологических тканях и даже внутри клеток, сообщает отдел научной коммуникации РХТУ.

Молекулы этих веществ сочетают две функциональные группы — бисфосфонатная служит рецептором для катионов кальция, а нафталимидная интенсивно флуоресцирует после воздействия лазерным излучением. За счет этого они связываются с катионами кальция и могут их контрастно подсвечивать. Соединения перспективны для терапии костных заболеваний, а также неинвазивной диагностики различных новообразований, связанных с избыточной кальцификацией мягких тканей. Возможности новых молекул подтверждены серией экспериментов, в том числе и на клеточных культурах. Результаты работы опубликованы в июльском номере журнала Sensors and Actuators B.

Бисфосфонатные группы в силу своей геометрии очень хорошо связываются с ионами кальция и поэтому обладают большими перспективами для неинвазивной диагностики в медицине и биологии. Например, повышенная концентрация кальция в тканях молочных желез, почек или сосудов может говорить о ранних стадиях различных патологий, в том числе злокачественных опухолей. В новой работе российские и немецкие химики совместили бисфосфонатные группы с флуоресцирующими метками на основе нафталимидов и таким образом получили молекулы для поиска кальция.

«До нас на данной оптической платформе никто флуоресцентные бисфосфонаты не создавал, — рассказывает один из авторов работы, доцент РХТУ и сотрудник АО Научного центра «Малотоннажная химия» Максим Ощепков. — Мы совместили в одной молекуле хорошо известную алендроновую кислоту, применяемую для подавления разрушения костной ткани, и получили молекулу, которая идет туда, где наблюдаются проблемы с костной или мягкими тканями, селективно связывается именно с кальцием, а потом может быть детектирована по флуоресценции метки, возбужденной лазерным излучением. Получается такой рецептор, который соединяется с кальцием и подсвечивает его».

Синтез биофосфатных соединений обычно очень сложный и дорогостоящий. Он включает в себя до десяти различных стадий, и суммарный выход продукта получается настолько низким, что его вряд ли можно использовать на практике. Российские и немецкие химики предложили блочный метод синтеза, который оказался гораздо более простым и включал в себя максимум четыре стадии. С помощью него было получено три различных соединения, отличающихся длиной спейсера, разделяющего флуоресцирующую нафталимидную группу от рецепторной бисфосфонатной группы. Для всех соединений провели серию экспериментов: исследователи изучали, насколько стабильной будет флуоресценция в широком диапазоне pH и условиях, приближенных к физиологическим, а также оценивали интенсивность связывания новых молекул с ионами кальция.

В дальнейших экспериментах ученые ввели синтезированные вещества в культуру фибробластов человека и обнаружили, что бисфосфонаты проникают через мембрану внутрь клеток, не повреждая их, и там связываются с ионами кальция, позволяя их потом визуализировать по флуоресценции. При этом внутрь клеточных ядер бисфосфонаты не проникают, что делает их малотоксичными. В другом эксперименте, кроме фибробластов, в смесь еще добавляли гидроксиапатит — основную минеральную составляющую костной ткани. Здесь бисфосфонаты уже преимущественно не проникали внутрь клеток, а соединялись с более доступным кальцием на поверхности гидроксиапатита, и так была показана модельная возможность контрастирования костной ткани на фоне мягких тканей.

Новые соединения перспективны для отслеживания кальциевых процессов. Если ввести их перорально или с помощью инъекции, а потом облучить лазерным излучением, то возбужденная в нафталимидных группах флуоресценция контрастно подсветит кальциевые отложения в костных или мягких тканях различных полых органов. Более того, такой подход можно использовать даже при проведении операций: маска со светофильтрами позволяет хирургу видеть кальцинированные участки открытых тканей уже в непрерывном режиме. В ближайшее время исследователи планируют химически модифицировать новые вещества таким образом, чтобы они флуоресцировали не в видимом диапазоне, как сейчас, а в области ИК-излучения, которое гораздо лучше проникает через биологические ткани, что значительно повысит возможности диагностики.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Русский оркестр имени В. В. Андреева выступит на главных сценах Поволжья19:51Более 100 участников объединил конкурс «Звёздный голос — 2026»16:56«Китаизация» сложного подъема: как опыт VISTA с 2006 года меняет стандарты безопасности на стройплощадках21:2011 команд Finfor 20-25 из 4 регионов РФ соберутся в Москве для защиты проектов по выпуску ЦФА перед ведущими брокерами12:36Почему в Ирландии горят бизнес-центры? Особенности национальной безопасности19:53Нью-Йорк против нью-йоркцев: перетягивание «асбестового каната»17:02Кибербезопасность на новом уровне: SMS Traffic подвела итоги обновлений16:43Ретроспектива в Московской консерватории посвящена усадьбам в жизни С.В. Рахманинова22:26Ретроспектива в Московской консерватории: география судьбы П. И. Чайковского15:46Определены 120 финалистов Всероссийского инженерного конкурса13:141win подтверждает партнерство с Tyga после серии громких инсайдов13:07История спасения приюта «Собачий мир» получила резонанс благодаря 1win17:55История спасения приюта «Собачий мир» получила резонанс благодаря 1win17:55Фонд «Полилог» объявляет грантовый конкурс на подготовку научно-популярных книг об истории российского меценатства «Меценаты России: истоки благотворительности»16:11Банк Уралсиб получил возможность выпускать цифровые финансовые активы00:47Как изменился портрет покупателя премиальных авто с 2022 года20:53Тимур Турлов: сотрудничество с ChessBase откроет новые возможности для 11 млн клиентов15:50Подвижник и музей. История в письмах08:43
Популярные новости
Выбор редакции