Kemikere skaber en sensor, der nøjagtigt registrerer spyt-pH hos mennesker

Kemikere ved Ural Federal University har skabt en sensor til bestemmelse af pH i menneskeligt spyt. Dette er en fluorofor med stærk og stabil emission, som opfanger de mindste udsving i pH i biologiske væsker. Analysen udføres ved hjælp af mikrodoser af stoffet og et spektrometer, hvor stoffet bestråles med en speciel lampe. pH-dataene vises efter 5-7 sekunder. De første resultater af fælles undersøgelser af spytprøver og sensoren udført af videnskabelige grupper fra Institut for Organisk og Biomolekylær Kemi og Institut for Analytisk Kemi er beskrevet i tidsskriftet Dyes and Pigments .

"Moderne fluorometriske pH-sensorer er baseret på små organiske molekyler. Typisk er de meget følsomme og er i stand til at detektere den ønskede analyt i meget lave koncentrationer, op til nanokoncentrationer. Vores sensor er baseret på en ny forbindelse. Vi introducerede et fluoreret fragment. og dette gjorde det muligt for os at få de fotofysiske og elektrokemiske egenskaber, vi havde brug for," siger ingeniør-forsker ved Institut for Organisk og Biomolekylær Kemi ved UrFU Timofey Moseev.

Spyt pH-analyse er en tilgængelig og ikke-invasiv metode til klinisk diagnose. Med dens hjælp kan særlige gastrointestinale sygdomme, herunder gastritis, mavesår og duodenitis, opdages på et tidligt tidspunkt. Spyttets pH-niveau påvirker også tænderne:Selv en let stigning i spytets surhedsgrad kan forårsage huller i tænderne og andre problemer.

Den nye forbindelse er resultatet af mange års arbejde. Forskere har syntetiseret og undersøgt mere end 70 nye forbindelser siden 2015, hvoraf seks har vist de ønskede resultater. Den ene blev valgt som fluorofor og dannede basis for sensoren. Som et resultat viste sensoren sig at være giftfri og miljøvenlig. For at skabe det brugte kemikere en atomøkonomisk syntesemetode:ingen katalysatorer (nikkel, kobber, palladium) eller yderligere reagenser var påkrævet. Derudover er sensoren vandopløselig.

"I den klassiske syntesemetode kræver to molekyler aktive fragmenter, der interagerer med hinanden, og dermed opnås en ny forbindelse. Men principperne for 'grøn kemi' kræver, at reaktionerne foregår uden biprodukter, i ugiftige opløsningsmidler (vand), og med minimal brug af aktive fragmenter Fjernes disse aktive fragmenter, er den simpleste carbon-hydrogen-binding tilbage i organisk kemi. Reaktionen foregår mellem de to. På denne måde opnås en atombesparelse. Da reaktionen foregår mellem C-H/C-H, biprodukterne er oftere vand eller en lignende forbindelse. Syntesen resulterer i færre biprodukter og skadelige produkter," siger Moseyev.

De nye kemosensorer opnået af UrFU-kemikere kan bruges til at analysere vand (surhed, tilstedeværelse af metaller eller toksiner) og som fluorescerende prober til at belyse intracellulære processer. Forbindelsen akkumuleres på et bestemt sted i cellen og farver en bestemt del af cellen. Denne anvendelseslinje er dog endnu ikke undersøgt.

Generelt er de organiske fluoroforer opnået af UrFU-kemikere, ud over biomedicinske anvendelser, også lovende materialer til andre områder på grund af de brede muligheder for deres praktiske anvendelse. Især anvendes fluoroforer i molekylær elektronik. Solcellers "hjerte" (arbejdselementer) er lignende organiske molekyler. Et andet eksempel er OLED-skærme på computere og skærme. De er også baseret på et organisk molekyle med visse fotofysiske egenskaber. + Udforsk yderligere

Team bruger varmt vand til at danne fotokatalysator