Контроль концентрации оксида азота светом с помощью созданного ими фотоактивного соединения сумели осуществить исследователи Новосибирского государственного университета (НГУ), 29 марта сообщает пресс-служба РНФ.

Потребность в устройстве, осуществляющем такой контроль, вызвана тем, что оксид азота (NO) являясь химически очень активным веществом, производится ферментами в организме человека и выполняет в нем сигнальную и регуляторную функции.

Так, NO контролирует деятельность сердечно-сосудистой системы, расслабляя сосуды и снижая давление. Кроме того, оксид азота участвует и в других процессах в организме, например, во взаимодействии между собой нейронов мозга, росте волос, поддержании иммунного ответа и ряде других.

Эти свойства оксида азота используются в медицине для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, заживления ран, активации иммунного ответа на инфекцию, а также при лечении рака.

Однако его терапевтическое применение осложняется химической активностью NO, которая приводит к тому, что в организме он очень быстро превращается в другие вещества, не обладающие лечебными свойствами. Поэтому используются другие вещества, которые выделяют оксид азота уже в организме пациента.

При этом приходится решать уже другую проблему — как регулировать содержание оксида азота в тканях. При диабете NO применяется для стимуляции образования новых сосудов. Но при слишком малой его концентрации эффект не проявится, а слишком большая полностью подавит их образование.

Эту проблему взялись решить исследователи НГУ Участница проекта, кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории оптики и динамики биологических систем НГУ Татьяна Карогодина рассказала:

«Один из подходов — контролировать высвобождение оксида азота при, например, облучении. Особый интерес вызывают носители, способные на это под действием красного света, проникающего глубоко в ткани. Так, недавно появились сообщения о фотодонорах NO на основе ядра аза-BODIPY — популярного красителя для биологических применений, а также потенциального компонента оптоэлектроники».

Взяв за основу аза-BODIPY, ученые синтезировали новое соединение AzaB-NO, способное выделять оксид азота под действием ближнего инфракрасного света. При этом интенсивность выделения определяется интенсивностью излучения. Это позволяет с достаточной точностью регулировать концентрацию NO.

В отсутствии освещения фотодонор NO присоединяет его обратно. Используя эти свойства нового соединения, ученые НГУ создали систему с обратной связью, поддерживающую заданную концентрацию оксида азота с помощью регулировки интенсивности лазерного излучения.

Система состоит из датчика концентрации NO в растворе, отдельного отсека с фотодонором и лазера, который его освещает. Отдельный отсек, отделенный газопроницаемой мембраной, понадобился потому, что AzaB-NO не растворяется в воде — только в органическом растворителе, воздействие которого может вывести из строя сенсор.

«Эта до смешного простая и доступная идея — не просто техническое решение, но целая концепция того, как использовать нашу систему в биомедицине. Раствор фотодонора можно поместить в аналогичную газопроницаемую мембрану (например, капсулу) и ввести в организм: в результате к тканям проникнет только необходимый оксид азота, но не потенциально токсичные побочные продукты», — пояснил завлабораторией оптики и динамики биологических систем НГУ, кандидат физико-математических наук Александр Москаленский.

Результаты исследования системы новосибирские ученые представили в статье «Фотоконтролируемое выделение оксида азота для точного регулирования концентрации NO в растворе», опубликованной в журнале Materials Today Chemistry.

Разработку ученых НГУ можно будет использовать для создания носимых и имплантируемых устройств, предназначенных для лечения раковых, сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний после того, как ее протестируют на клетках и животных.