Физики подсветили процесс окисления липидов в биологических системах
Ученые из Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН и МФТИ установили, что комплексное соединение трехвалентного европия на порядок усиливает интенсивность свечения при инициированном окислении липидных образцов растительного происхождения.
Результаты работы опубликованы в Russian Journal of Physical Chemistry B и будут полезны для разработки новых методов биомедицинской фотоники.
Под люминесценцией понимают излучения света веществом — люминофором — вследствие сообщения ему другого вида энергии, например, механической или тепловой. Если свечение является результатом химических превращений, то данный процесс называют хемилюминесценцией.
Излучение наблюдается при эмиссии, то есть переходе электронов из возбужденного состояния в основное. Поскольку у атомов каждого вещества есть определенный набор электронных энергетических уровней, то эмиссии соответствуют конкретные значения энергий, частот и длин волн излучения.
Люминофоры востребованы во многих отраслях промышленности. В частности, их применяют для аналитических целей в биологии и медицине. Чтобы совершенствовать методы анализа, надо знать, как в биологических системах идут окислительные реакции, сопровождающиеся хемилюминесценцией. Прежде всего, следует изучать химическое поведение активных форм кислорода в реакциях и механизмы влияния на процесс антиоксидантов различной природы.
Ученые ИБХФ РАН и МФТИ исследовали закономерности протекания во времени хемилюминесценции, которая наблюдается при инициированном окислении липидов растительного происхождения (рисунок 1). Для экспериментов был выбран 2 и 4 % раствор подсолнечного масла в хлорбензоле. Реакция проводилась при температуре 60 °C в присутствии усилителя свечения и без него.
Усилителями свечения называют вещества, которые не вступают в химическое взаимодействие с компонентами реакционной смеси, но интенсифицируют свечение за счет переноса энергии с электронно-возбужденных продуктов реакции на молекулу люминофора. Тем самым усилители свечения позволяют определить очень малые, то есть следовые, количества веществ и значительно повысить чувствительность хемилюминесцентных методов.
В качестве усилителя свечения ученые использовали люминофор на основе европия — активного малотоксичного металла из группы лантаноидов. Данное комплексное соединение испускает до 80 % квантов люминесценции с длиной волны примерно 613 нм. Инициатором процесса и источником свободных радикалов выступало органическое вещество класса азосоединений и нитрилов — 2,2′-азо-диизобутиронитрил.
Опыты показали, что комплексное соединение европия не влияет на начальную медленную стадию окисления, иными словами, не изменяет величину периодов индукции. При этом форма и масштаб кривых становятся другими. Характерные пики интенсивности, наблюдаемые без люминофора, после периодов индукции исчезают либо сглаживаются при его наличии.
Для объяснения этого явления ученые разработали математическую модель из 23 элементарных реакций, описывающую процесс окисления масла во времени. При моделировании сделали допущение, что в подсолнечном масле основными компонентами, подверженными окислению, являются триглицериды, которые содержат остатки линолевой кислоты. Вместе с тем в модели учли образование диоксетанов и молекулярную хемилюминесценцию при их распаде (рисунок 2).
Сопоставление расчетных и опытных данных показало, что сглаживание пиков интенсивности хемилюминесценции в присутствии комплексного соединения европия является следствием непропорционального увеличения квантовых выходов хемилюминесценции сразу от нескольких электронно-возбужденных продуктов реакции окисления.
«Введение в окисляющуюся систему, представленную липидами растительного происхождения, усилителя хемилюминесценции приводит не только к увеличению на порядок общей интенсивности свечения, но и к изменению характера кинетики процесса»,— пояснил Алексей Трофимов, заместитель директора по науке ИБХФ РАН, доцент департамента молекулярной и биологической физики МФТИ.
Результаты исследований будут полезны для разработки новых методов биомедицинской фотоники. Эти методы позволят визуализировать и наблюдать в динамике происходящие в живых организмах процессы, которые невозможно исследовать с помощью других диагностических процедур.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
В настоящее время для выращивания сельскохозяйственных культур используют минеральные и органические удобрения. Проблема в том, что неорганические соединения со временем закисляют почву и при длительном или избыточном внесении способствуют накоплению в ней тяжелых металлов. Органические удобрения могут содержать болезнетворные бактерии и антибиотики, которые вредят почвенной микрофлоре. Поэтому в качестве альтернативы ученые рассматривают возможность использования в качестве удобрения микроводорослей, обитающих в пресных и морских водах. Однако их массовому применению в сельском хозяйстве мешает высокая себестоимость производства. Ученые Пермского Политеха впервые нашли способ сделать такое удобрение более доступным. Они вырастили микроводоросли на дымовом газе, имитирующем газовые выбросы промышленных предприятий, который обычно выбрасывают в атмосферу. Испытания показали, что длина и масса проростков увеличились на 13 процентов, всхожесть выросла до 97 процентов, а скорость прорастания — на шесть процентов. При этом новое удобрение более безопасно: оно не накапливает токсины, полностью разлагается и не содержит патогенов и антибиотиков.
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
Масштабный анализ ДНК показал, что леопарды в Капской области ЮАР измельчали не из-за случайных мутаций при вырождении популяции, а в результате целенаправленной эволюционной адаптации к местной среде обитания.
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно