Казанские ученые разработали новые биосовместимые люминесцентные материалы для медицины и электроники
Исследователи Казанского федерального университета (КФУ) совместно с коллегами из Казанского научного центра РАН получили новые биосовместимые люминесцентные материалы на основе циклических дипептидов. Результаты открывают перспективы для создания оптических устройств, систем адресной доставки лекарств и биомедицинских технологий.
Разработка новых функциональных материалов является одной из наиболее перспективных задач современной науки. Особое внимание уделяется биосовместимым соединениям, которые можно использовать в медицине и смежных областях.
Авторы исследования сосредоточили свое внимание на дипептидах — коротких молекулах, состоящих из двух аминокислотных остатков. Эти соединения относительно просты по структуре, но при этом способны образовывать разнообразные устойчивые формы. В частности, объектом исследования стали два дипептида: L-аланил–L-лейцин и L-лейцил–L-аланин.
«В настоящее время эти материалы получены только как лабораторные образцы. Их особенностью является применение алифатических дипептидов как строительных блоков, в то время как в литературе для этих целей используются ароматические дипептиды, люминесцентные свойства которых хорошо известны», — рассказал один из авторов исследования, директор Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ Марат Зиганшин.
Ученые впервые подробно исследовали термические свойства этих дипептидов. Результаты показали, что при нагревании выше критической температуры в твердой фазе они подвергаются трансформации и образуют циклический дипептид — производное 2,5-дикетопиперазина.
Одним из наиболее значимых открытий стало обнаружение люминесцентных свойств микроструктур, полученных на основе циклической формы дипептида. Эксперименты показали, что они поглощают излучение с длиной волны 372 нм и излучают при 460 нм. При этом квантовый выход составил 40 %, что является высоким показателем для подобных систем.
Циклические дипептиды способны к самосборке, формируя микро- и наноструктуры различной формы в зависимости от используемого растворителя. В одних условиях получались тонкие волокна и фибриллы, в других — плоские пластинки. Волокнистые структуры особенно интересны для создания гелеобразующих систем, которые могут быть использованы для адресной доставки лекарственных препаратов. Пластинчатые образования открывают перспективы для применения в оптических устройствах и материалах с уникальными световыми свойствами — датчиках, биомаркерах и элементах фотоники.