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 Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Биологи открыли новый вид рептилий и присвоили ему научное имя Acanthosaura syrax — в честь желтой драконицы Сиракс, на которой в сериале «Дом Дракона» летала королева Рейнира Таргариен. Авторы исследования признались, что такое название не просто дань популярному фэнтези: крошечное существо действительно поразительно напоминает экранную тезку.
Некоторые опасные для здоровья химические вещества продолжают обнаруживать в окружающей среде спустя десятилетия после того, как их использование решили ограничивать. Масштабный обзор европейских данных показал, где именно сохраняются эти загрязнители и насколько массовым было их распространение.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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