Chemici van de Ural Federal University hebben een sensor gemaakt voor het bepalen van de pH van menselijk speeksel. Dit is een fluorofoor met een sterke en stabiele emissie, die de kleinste schommelingen in de pH in biologische vloeistoffen opvangt. De analyse wordt uitgevoerd met microdoses van de stof en een spectrometer, waarbij de stof wordt bestraald met een speciale lamp. De pH-gegevens verschijnen in 5-7 seconden. De eerste resultaten van gezamenlijke studies van speekselmonsters en de sensor, uitgevoerd door wetenschappelijke groepen van de afdeling Organische en Biomoleculaire Chemie en de afdeling Analytische Chemie zijn beschreven in het tijdschrift Dyes and Pigments .

"Moderne fluorometrische pH-sensoren zijn gebaseerd op kleine organische moleculen. Ze zijn doorgaans erg gevoelig en kunnen de gewenste analyt detecteren in zeer lage concentraties, tot nanoconcentraties. Onze sensor is gebaseerd op een nieuwe verbinding. We hebben een gefluoreerd fragment geïntroduceerd, en hierdoor kregen we de fotofysische en elektrochemische eigenschappen die we nodig hadden", zegt ingenieur-onderzoeker bij de afdeling Organische en Biomoleculaire Chemie van UrFU Timofey Moseev.

Speeksel pH-analyse is een toegankelijke en niet-invasieve methode voor klinische diagnose. Met zijn hulp kunnen bepaalde gastro-intestinale ziekten, waaronder gastritis, maagzweren en duodenitis, in een vroeg stadium worden opgespoord. De pH-waarde van het speeksel beïnvloedt ook de tanden:zelfs een lichte verhoging van de zuurgraad van speeksel kan tandbederf en andere problemen veroorzaken.

De nieuwe compound is het resultaat van vele jaren werk. Onderzoekers hebben sinds 2015 meer dan 70 nieuwe verbindingen gesynthetiseerd en bestudeerd, waarvan er zes de gewenste resultaten hebben opgeleverd. Eén werd gekozen als fluorofoor en vormde de basis van de sensor. Hierdoor bleek de sensor niet giftig en milieuvriendelijk. Om het te maken, gebruikten chemici een atoom-economische synthesemethode:er waren geen katalysatoren (nikkel, koper, palladium) of extra reagentia nodig. Bovendien is de sensor oplosbaar in water.

"In de klassieke synthesemethode hebben twee moleculen actieve fragmenten nodig die met elkaar in wisselwerking staan, en zo wordt een nieuwe verbinding verkregen. Maar de principes van 'groene chemie' vereisen dat de reacties plaatsvinden zonder bijproducten, in niet-toxische oplosmiddelen (water), en met minimaal gebruik van actieve fragmenten. Als deze actieve fragmenten worden verwijderd, blijft de eenvoudigste koolstof-waterstofbinding in de organische chemie over. De reactie vindt plaats tussen beide. Op deze manier wordt een atoombesparing verkregen. Aangezien de reactie vindt plaats tussen C-H/C-H, de bijproducten zijn vaker water of een vergelijkbare verbinding. De synthese resulteert in minder bijproducten en schadelijke producten", zegt Moseyev.

De nieuwe chemosensoren die door UrFU-chemici zijn verkregen, kunnen worden gebruikt om water te analyseren (zuurgraad, aanwezigheid van metalen of toxines) en als fluorescerende sondes om intracellulaire processen te verlichten. De verbinding hoopt zich op op een specifieke locatie van de cel en kleurt een specifiek deel van de cel. Deze toepassing moet echter nog worden onderzocht.

Over het algemeen zijn de organische fluoroforen die door UrFU-chemici zijn verkregen, naast biomedische toepassingen, veelbelovende materialen voor andere gebieden, vanwege de brede mogelijkheden van hun praktische toepassing. In het bijzonder worden fluoroforen gebruikt in moleculaire elektronica. Het "hart" (werkelementen) van zonnecellen zijn vergelijkbare organische moleculen. Een ander voorbeeld zijn OLED-schermen van computers en monitoren. Ze zijn ook gebaseerd op een organisch molecuul met bepaalde fotofysische eigenschappen. + Verder verkennen

Team gebruikt heet water om fotokatalysator te vormen