Un campione di un chemiosensore. Credito:UrFU / Regina Pidgaetskaya
I chimici dell'Università Federale degli Urali hanno creato un sensore per la determinazione del pH della saliva umana. Questo è un fluoroforo con emissione forte e stabile, che raccoglie le più piccole fluttuazioni del pH nei fluidi biologici. L'analisi viene eseguita utilizzando microdosi della sostanza e uno spettrometro, in cui la sostanza viene irradiata con una lampada speciale. I dati del pH vengono visualizzati in 5-7 secondi. I primi risultati degli studi congiunti dei campioni di saliva e del sensore, condotti dai gruppi scientifici del Dipartimento di Chimica Organica e Biomolecolare e del Dipartimento di Chimica Analitica sono descritti nella rivista Coloranti e pigmenti .
"I moderni sensori di pH fluorescenti si basano su piccole molecole organiche. Tipicamente, sono molto sensibili e sono in grado di rilevare l'analita desiderato a concentrazioni molto basse, fino a nanoconcentrazioni. Il nostro sensore si basa su un nuovo composto. Abbiamo introdotto un frammento fluorurato, e questo ci ha permesso di ottenere le proprietà fotofisiche ed elettrochimiche di cui avevamo bisogno", afferma ingegnere-ricercatore presso il Dipartimento di chimica organica e biomolecolare dell'UrFU Timofey Moseev.
L'analisi del pH della saliva è un metodo di diagnosi clinica accessibile e non invasivo. Con il suo aiuto possono essere rilevate in una fase precoce particolari malattie gastrointestinali tra cui gastrite, ulcere allo stomaco e duodenite. Il pH della saliva influisce anche sui denti:anche un leggero aumento dell'acidità della saliva può causare carie e altri problemi.
Il nuovo compound è il risultato di molti anni di lavoro. I ricercatori hanno sintetizzato e studiato più di 70 nuovi composti dal 2015, sei dei quali hanno mostrato i risultati desiderati. Uno è stato selezionato come fluoroforo e ha costituito la base del sensore. Di conseguenza, il sensore si è rivelato non tossico ed ecologico. Per crearlo, i chimici hanno utilizzato un metodo di sintesi atomico-economico:non erano necessari catalizzatori (nichel, rame, palladio) o reagenti aggiuntivi. Inoltre, il sensore è solubile in acqua.
"Nel metodo classico di sintesi, due molecole richiedono frammenti attivi che interagiscono tra loro, e quindi si ottiene un nuovo composto. Ma i principi della 'chimica verde' richiedono che le reazioni avvengano senza sottoprodotti, in ambienti non tossici solventi (acqua), e con un impiego minimo di frammenti attivi. Se questi frammenti attivi vengono rimossi, rimane il legame carbonio-idrogeno più semplice della chimica organica. La reazione avviene tra i due. In questo modo si ottiene un risparmio atomico. Poiché la reazione avviene tra C-H/C-H, i sottoprodotti sono più spesso acqua o un composto simile. La sintesi si traduce in un minor numero di sottoprodotti e prodotti nocivi", afferma Moseyev.
I nuovi chemosensori ottenuti dai chimici UrFU possono essere utilizzati per analizzare l'acqua (acidità, presenza di metalli o tossine) e come sonde fluorescenti per illuminare i processi intracellulari. Il composto si accumula in una posizione specifica della cellula e colora una parte specifica della cellula. Tuttavia, questa linea di applicazione deve ancora essere esplorata.
In generale, oltre alle applicazioni biomediche, i fluorofori organici ottenuti dai chimici UrFU sono materiali promettenti anche per altri campi per le ampie possibilità della loro applicazione pratica. In particolare, i fluorofori sono utilizzati nell'elettronica molecolare. Il "cuore" (elementi di lavoro) delle celle solari sono molecole organiche simili. Un altro esempio sono gli schermi OLED di computer e monitor. Si basano anche su una molecola organica con determinate proprietà fotofisiche. + Esplora ulteriormente
