Коллектив авторов с участием сотрудников лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ провел исследование соединения кинуренина, который защищает глаз от ультрафиолетового излучения, с нитроксильным радикалом. Учёные добавили к соединению объемные заместители, удлинили спейсер (химическую связь) и смогли в несколько раз повысить устойчивость молекул к воздействию света. В перспективе соединение может использоваться для производства эффективных солнцезащитных кремов с антиоксидантными свойствами. Результаты исследования опубликованы в статье Effect of the spacer length and nitroxide sterical shielding upon photostability of spin-labeled kynurenines в майском номере издания Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry.

Основной действующий компонент солнцезащитных средств — соединение, которое поглощает свет в ультрафиолетовом диапазоне. Ведущий научный сотрудник лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ, руководитель группы протеомики и метаболомики Международного томографического центра (МТЦ) СО РАН, один из авторов исследования Юрий Центалович рассказывает, что после того, как молекула вещества поглотила квант света, события могут развиваться по-разному. Молекула может возвратить свет в виде люминесценции, перейти в триплетное состояние (что вредно для кожи) или претерпеть химическую реакцию с образованием нового вещества.

Если речь идет об использовании солнцезащитного средства человеком, то самый оптимальный вариант — переход энергии в тепло и дезактивация поглощенного кванта света.

В современной косметологии для защиты кожи от ультрафиолетового излучения в основном используются соединения типа циннаматов. Они не токсичны, хорошо поглощают свет, но под его воздействием происходит химическая реакция. Образующееся вещество с одной стороны нейтрально и не вредно для кожи, с другой стороны — довольно быстро расходуется. Этим определяется время жизни солнцезащитного крема: через какое-то время после нанесения он перестает работать, — говорит Юрий Центалович.

Циннаматы — неорганические соединения, поглощающие излучение в области УФ-диапазона (длина волны 300–400 нм), которые используются в косметологии для производства солнцезащитных кремов.

По словам Юрия Центаловича, для того, чтобы минимизировать влияние УФ-лучей на кожу, в крема с циннаматами добавляют антиоксиданты, которые дезактивируют свободные радикалы или другие активные химические соединения.

Недавно группа итальянских учёных синтезировала соединение «два-в-одном», одновременно поглощающее свет и обладающее антиоксидантными свойствами. В качестве антиоксиданта, борющегося со свободными радикалами, был выбран… свободный радикал.

Нитроксильные свободные радикалы — органические радикалы, содержащие нитроксильную группу N-O•. Обладают способностью дезактивировать активные радикалы за счет того, что передают им неспаренный электрон в процессе химической реакции, вследствие чего образуются нейтральные молекулы, безопасные для человека.


Исследователи из МТЦ СО РАН и лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ активно изучают свойства человеческого глаза, в частности, хрусталика, который защищает зрительный орган от ультрафиолетового излучения. В хрусталике глаза высока концентрация кинуренина, в других органах он представлен в очень малых количествах.


Кинуренин — промежуточный продукт ферментативного распада триптофана и биосинтеза никотиновой кислоты в организме человека. Кинуренин и его производные поглощают большую часть ультрафиолета, который попадает в глаз.

Учёные решили исследовать солнцезащитные свойства кинуренина с присоединенным к нему нитроксильным радикалом. Синтезом соединения занимались специалисты из Института органической химии СО РАН. Исследователи из МТЦ и лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ изучили фотохимические свойства полученных соединений и выяснили, что они хорошо поглощают свет и эффективно ингибируют радикальные и другие высокоэнергетические процессы, происходящие в водном растворе, на поверхности кожи и т. д.

Однако у соединений кинуренина и его производных с нитроксильным радикалом выявилась не очень высокая фотохимическая стабильность.

Фотостабильность — устойчивость химического соединения к воздействию света.

Циннаматы с радикалами фотоизомеризуются под воздействием света практически с единичным квантовым выходом. Квантовый выход фоторазложения кинуренина находится на уровне 10-4–10-5. Грубо говоря, молекула «разваливается» только после получения 10000 квантов света. У синтезированных и изученных нами соединений квантовый выход составил уже 10-3. С точки зрения фотостабильности это в 1000 раз лучше, чем у циннаматов, но все равно примерно в 10–15 раз меньше, чем у исходных кинуренинов, к которым был присоединен радикал, — поясняет Юрий Центалович.

В работе, на основе которой была написана статья Effect of the spacer length and nitroxide sterical shielding upon photostability of spin-labeled kynurenines, учёными были сделаны попытки уменьшить взаимодействие между кинурениновой и радикальной частями, для того, чтобы повысить фотостабильность соединения.

Фотостабильность повышалась двумя путями — удлинением спейсера (химической связи) и присоединением объемных заместителей (гексильных групп) к радикальному центру. Полученные соединения исследовались в аэробных и анаэробных условиях.

Результаты исследования показали, что в аэробных условиях (в присутствии кислорода) удлинение спейсера и присоединение объемных заместителей повышает фотостабильность соединения кинуренинов с радикалами в три раза, а анаэробных — в пять и в три раза, соответственно.

Юрий Центалович подчеркивает, что исследование имеет не только прикладное значение (которое, однако, затруднено высокой стоимостью синтеза соединений), но и фундаментальное:

В дальнейшем мы будем вести работу по модификации самой молекулы кинуренина. Эта молекула хороша, но не идеальна: 99% солнечной энергии переходит в тепло, но 1% остается, он-то и дает нежелательные эффекты — триплетные состояния, химические реакции. Мы размышляем о том, как можно достичь показателя 99,99%. И идеи, как это сделать, есть.

Коллектив авторов статьи Effect of the spacer length and nitroxide sterical shielding upon photostability of spin-labeled kynurenines:

Юлия Полиенкоа,c, Ольга Снытниковаb,c, Вадим Яньшолеb,c, Елена Чернякa, Сергей Морозовa,c, Игорь Григорьевa,d, Юрий Центаловичb,c


aИнститут органической химии СО РАН

bИнститут «Международный томографический центр» СО РАН

cНовосибирский государственный университет

dНИИ патологии кровообращения им. Е. Н. Мешалкина

Похожие новости

  • 09/09/2020

    «Академический час для школьников» 9 сентября 2020 года, лекция «Вирусы, вызывающие острые респираторные инфекции, и вирус SARS-CoV-2»

    9 сентября 2020 года в 15:00 в малом зале в Доме ученых СО РАН состоится лекция члена-корреспондента РАН Сергея Викторовича Нетесова «Вирусы, вызывающие острые респираторные инфекции, и вирус SARS-CoV-2».
    1271
  • 21/06/2021

    Химики создали органические препараты против вируса Хантаан

    ​Химики РУДН совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии и на базе центра вирусологии ВЕКТОР получили новый класс соединений, которые подавляют деление смертельно опасного вируса Хантаан (поражает сосуды и внутренние органы человека).
    14684
  • 16/03/2021

    Ученые предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли

    ​Сотрудники лаборатории белковой инженерии Факультета естественных наук НГУ разработали программный конвейер, который позволяет предсказывать последствия мутаций для белков, отвечающих за устойчивость раковых клеток к химиотерапии.
    867
  • 28/01/2020

    «Открытую лабораторную» проведут в День российской науки

    ​8 февраля состоится четвертая по счету просветительская акция «Открытая лабораторная». Каждый желающий сможет проверить свою картину мира с точки зрения передовых естественно-научных знаний. Поучаствовать в «Лабе-2020» можно будет как офлайн, так и онлайн на сайте laba.
    2501
  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    4160
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    2350
  • 09/10/2020

    Новосибирские вирусологи изучают коронавирус на гранты РФФИ

    ​​В лабораториях региона также ведется поиск препаратов против ковид-инфекций. — Недавно Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) проводил конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований по теме «Фундаментальные проблемы возникновения и распространения коронавирусных эпидемий» 2020 года.
    661
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    4428
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    2662
  • 23/09/2016

    На Байкале состоялась Международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016

    ​В посёлке Листвянка Иркутской области прошла X международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016. APES 2016 — официальная конференция Азиатско-Тихоокеанского общества электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которая проводится каждые два года.
    5686