Kemister vid Ural Federal University har skapat en sensor för att bestämma pH i mänsklig saliv. Detta är en fluorofor med stark och stabil emission, som tar upp de minsta fluktuationerna i pH i biologiska vätskor. Analysen utförs med hjälp av mikrodoser av ämnet och en spektrometer, där ämnet bestrålas med en speciell lampa. pH-data visas efter 5-7 sekunder. De första resultaten av gemensamma studier av salivprover och sensorn, utförda av vetenskapliga grupper vid Institutionen för organisk och biomolekylär kemi och Institutionen för analytisk kemi beskrivs i tidskriften Dyes and Pigments .

"Moderna fluorometriska pH-sensorer är baserade på små organiska molekyler. Typiskt är de mycket känsliga och kan detektera den önskade analyten i mycket låga koncentrationer, upp till nanokoncentrationer. Vår sensor är baserad på en ny förening. Vi introducerade ett fluorerat fragment, och detta gjorde det möjligt för oss att få de fotofysiska och elektrokemiska egenskaper vi behövde", säger ingenjör-forskare vid Institutionen för organisk och biomolekylär kemi vid UrFU Timofey Moseev.

Saliv pH-analys är en tillgänglig och icke-invasiv metod för klinisk diagnos. Med dess hjälp kan särskilda gastrointestinala sjukdomar inklusive gastrit, magsår och duodenit upptäckas i ett tidigt skede. Salivens pH-nivå påverkar också tänderna:även en lätt ökning av salivens surhetsgrad kan orsaka karies och andra problem.

Den nya föreningen är resultatet av många års arbete. Forskare har syntetiserat och studerat mer än 70 nya föreningar sedan 2015, varav sex har visat de önskade resultaten. En valdes som fluorofor och utgjorde basen för sensorn. Som ett resultat visade sig sensorn vara giftfri och miljövänlig. För att skapa den använde kemister en atomekonomisk syntesmetod:inga katalysatorer (nickel, koppar, palladium) eller ytterligare reagens krävdes. Dessutom är sensorn vattenlöslig.

"I den klassiska syntesmetoden kräver två molekyler aktiva fragment som interagerar med varandra, och därmed erhålls en ny förening. Men principerna för 'grön kemi' kräver att reaktionerna sker utan biprodukter, i giftfria lösningsmedel (vatten), och med minimal användning av aktiva fragment. Om dessa aktiva fragment tas bort, finns den enklaste kol-vätebindningen i organisk kemi kvar. Reaktionen sker mellan de två. På så sätt erhålls en atombesparing. Eftersom reaktionen sker mellan C-H/C-H, biprodukterna är oftare vatten eller en liknande förening. Syntesen resulterar i färre biprodukter och skadliga produkter", säger Moseyev.

De nya kemosensorerna som erhållits av UrFU-kemister kan användas för att analysera vatten (surhet, närvaro av metaller eller toxiner) och som fluorescerande prober för att belysa intracellulära processer. Substansen ackumuleras på en specifik plats i cellen och färgar en specifik del av cellen. Denna tillämpningslinje har dock ännu inte undersökts.

I allmänhet, förutom biomedicinska tillämpningar, är de organiska fluoroforerna som erhålls av UrFU-kemister lovande material för andra områden också på grund av de breda möjligheterna för deras praktiska tillämpning. Speciellt används fluoroforer i molekylär elektronik. Solcellernas "hjärta" (arbetselement) är liknande organiska molekyler. Ett annat exempel är OLED-skärmar på datorer och bildskärmar. De är också baserade på en organisk molekyl med vissa fotofysiska egenskaper. + Utforska vidare

Team använder varmt vatten för att bilda fotokatalysator