Науковий напрямок групи:

Створення багатоканальних флуоресцентних зондів для дослідження хімічного складу і будови рідинних середовищ

1. Елементи теорії
2. Приклади розробок багатоканальних флуоресцентних зондів
3. Нові класи флуоресцентних барвників

У загальному випадку флуоресцентний зонд - це молекулярний пристрій, фактично - молекула, яка здатна після поглинання кванта світла оптичного діапазону випромінювати новий квант світла, довжина хвилі якого та енергія залежать від характеристик середовища. Таким способом молекула зонду здатна передавати аналітичну інформацію про певні параметри об'єкта досліджень завдяки особливостям своєї будови і пов'язаним з будовою фізичними та хімічними властивостями.

У даний час широкого розповсюдження у біології та медицині набули прості у застосуванні одноканальні (монопараметричні) зонди, в той час як для дво- та триканальних зондів існують лише поодинокі приклади окремих розробок.

Одноканальний зонд		Спектр емісії	Спектр збудження емісії
несе корисну інформацію у зміні лише одного параметра емісії		Багатоканальний (мультипараметричний) зонд інформує про своє оточення шляхом зміни кількох (до десяти) параметрів флуоресценції

Одноканальні та багатоканальні зонди за ефективністю передачі інформації можна порівняти з чорно-білим та кольоровим телебаченням. Як і для чорно-білого телебачення, головний недолік одноканального зонду - збіднена інформація про об'єкт (збіднене зображення), що завжди приводить до втрати важливих даних у дослідженні об'єкту. Багатоканальні зонди позбавлені такої вади. Приклад:

Чорно-біле зображення розфарбованого диску не може відтворити його справжні кольори:

За якими фото-хімічними принципами працюють багатоканальні зонди? Яку будову має флуоресцентний зонд? Як спроектувати та синтезувати флуоресцентний зонд? На такі питання слід знайти відповіді, займаючись створенням багатоканальних флуоресцентних зондів.

			Зонд FME дозволяє виявляти аніон АТФ у розчинах навіть у присутності АДФ, ГТФ або інших трифосфатів. Межі визначення: 0.05-5 мM.
V. G. Pivovarenko, O. B. Vadzyuk, S. O. Kosterin, J. Fluorescence. - 2006. - 16. - P. 9-15. D. A. Yushchenko, O. B. Vadzyuk, S. O. Kosterin, G. Duportail, Y. Mely, V. G. Pivovarenko. Analytical Biochemistry 369 (2007) 218–225.

Ізомолярні залежності у координатах lg(IN*/IT*) (ордината) – (νN* + νT*) (абсциса) для вказаних концентрацій спирту у системах (використано зонд 4’-диметиламінофлавонол). Група точок 1 – дані у системi MeOH-EtOAc, 2 – MeOH-бензен, 3 – n-BuOH-бензен , 4 – t-BuOH-бензен

На основі аналізу отриманих для цієї сполуки даних розроблено метод визначення вмісту протонодонорного компонента у двокомпонентній суміші. Це можна здійснити за чотирма параметрами спектру емісії: за положенням максимумів емісії таутомерних форм (νN*, νT*) та за їх інтенсивністю (IN*, IT*). Водночас ці параметри відтворюють полярність середовища як функцію діелектричної сталої (ε-1)/(2ε+1), оскільки остання перебуває у прямо пропорційній залежності з сумою положень максимумів емісії таутомерів νN*+νT*. Pivovarenko V.G., Wroblewska A., Blazejowski J., 2-[4-(Dimethylamino)phenyl]-3-hydroxy-4H-chromene-4-one: a H-bond-sensitive fluorescent probe for investigating binary mixtures of organic solvents. Anal. Chim. Acta. – 2005. – V. 545 74-78.

Міжмолекулярні водневі зв’язки з протонодонорами не чинять впливу на спектральні властивості флавонолу 4.3b внаслідок блокування зовнішньої неподіленої електронної пари атома Оксигену карбонільної групи аннельованим бензеновим ядром у 4.3b. У результаті спостерігається лінійна залежність параметру Log(IN*/IT*) від функції полярності середовища. Для сполуки 4.3 протонодонорні розчинники випадають з лінійної залежності. Klymchenko S., Pivovarenko V. G., Demchenko A. P. Elimination of hydrogen bonding effect on the solvatochromism of 3-hydroxyflavones. J. Phys. Chem. A.- 2003.- 107.- P. 4211-4216.

Індикатор FAM345 дозволяє визначати рН розчину флуориметричними методами у межах від pH 3 до pH 10. V.F. Valuk, G. Duportail, V.G. Pivovarenko. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 175 (2005) 226-231.

		Флуоресцентні зонди CPCR та FCR, маючи два типи хелаторів у молекулі, дають різну флуоресцентну відповідь при зв'язуванні з катіонами різного радіусу. Завдяки високій чутливості до електростатичних ефектів у оточенні, вони проявляють рекордне розділення смуг магнієвого комплексу та вільного ліганду у спектрах флуоресценції
A.O. Doroshenko, A.V. Grigorovich, E.A. Posokhov, V.G. Pivovarenko and A.P. Demchenko. Molecular Engineering 8 (1999) p.199-215. A.O. Doroshenko, A.V. Grigorovich, E.A. Posokhov, V.G. Pivovarenko and A.P. Demchenko. Russ Chem. Bull., Intl. Ed.- 2001.- V.50.- P. 404-412. A.D. Roshal, A.V. Grigorovich, A.O. Doroshenko, V.G. Pivovarenko, A.P. Demchenko. J. Phys. Chem., 102 (1998) 5907-5914

Вивчення стану та властивостей ліпідних мембран з допомогою зондів - похідних флавонолу: фазові перетворення, гідратація мембрани, вплив кріопротекторів, вплив буферу HEPES, поверхневий та дипольний потенціали. Зонди для дослідження апоптозису. Bondar O.P., Pivovarenko V.G., Rowe E.S. Biochim. Biophys. Acta 1369 (1998) 119-30 Klymchenko A.S., Duportail G., Ozturk T., Pivovarenko V. G., Mely Y., and Demchenko A.P. Chemistry & Biology, Vol. 9, (2002) 1199-1208 V.V. Shynkar, A.S. Klymchenko, Y. Mely, G. Duportail, V.G. Pivovarenko. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18750-18755. G. M'Baye, O. V. Martyloga, G. Duportail, V. G. Pivovarenko. J. Photochem. Photobiol. A. Chem., 2006.

Дифлавоноли у дизайні флуоресцентних зондів: внутрішньомолекулярний фотоперенос одного та двох протонів. Найчутливіші зонди полярності та водневих зв'язків у оточенні. 3-Гідроксихінолони (3HQ) - новий клас флуоресцентних барвників збільшеної фотостабільності, що демонструють внутрішньомолекулярний фотоперенос протону.

V.G. Pivovarenko, L. Jozwiak, and J. Blazejowski. Europ. J. Org. Chem, 2002, 3979-3985.
Falkovskaia E., Pivovarenko V.G., del Valle J.C.. J. Phys. Chem. A (2003) 107, 3316-3325.
Roshal A. D., Moroz V. I., Pivovarenko V. G., Wroblewska A., Blazejowski J. J. Org. Chem., 68 (2003) p. 5860-5869.
D. A. Yushchenko, M. D. Bilokin', O. V. Pyvovarenko, G. Duportail, Y. Mely, V. G. Pivovarenko. Tetrahedron Lett., 47 (2006) 905-908.

Дициклопентано[b,e]піридини: синтез, конформація у розчинах, використання у якості ратіометричних pH індикаторів.

V.G. Pivovarenko, A. V. Grygorovych, V. F. Valuk, A. O. Doroshenko. J. Fluoresc., 13 (2003) 479-487.
V.F. Valuk, V.G. Pivovarenko, A.O. Doroshenko A.V. Grygorovych. Teor Eksp. Khim., 40 (2004) 256-261.
Валюк В.Ф., Григорович О.В., Дорошенко А.О., Пивоваренко В.Г. Ukr. Bioorg. Acta (2004) 1, 79-89.