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

  • 24/03/2021

    Соединения, разработанные в НИОХ СО РАН, показали эффективность против вирусов

    ​Исследователи из Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН разработали ингибиторы филовирусов (Марбург и Эбола) на основе камфоры и борнеола. Результаты работы опубликованы в European Journal of Medicinal Chemistry.
    371
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    4948
  • 06/04/2019

    Новосибирские ученые разрабатывают технологии для экологического благоустройства города

    Как улучшить состояние городских лесов и зеленых насаждений, обсудили на круглом столе в рамках IV Международного форума-выставки «Городские технологии — 2019». По мнению специалистов, лесопарковая зона Новосибирска находится не в лучшем состоянии.
    1151
  • 18/10/2019

    L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

    Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.
    2105
  • 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).
    14490
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    2834
  • 03/06/2021

    БАД из березы, удобрение из пихты

    Миннауки Новосибирской области продемонстрировало, как в регионе реализуется отраслевой национальный проект.  Вместе с министром Алексеем Васильевым мы побывали в институте органической химии, который получил новое оборудование и расширил спектр научных исследований.
    1028
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7040
  • 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.
    5658
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    5167