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 Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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