Новые флуоресцентные молекулы светятся ярче в воде, улучшая визуализацию клеток

Команда исследователей из Университета Малаги и лаборатории IBIMA Plataforma BIONAND совершила прорыв в области материаловедения и биомедицины, разработав новое семейство флуоресцентных молекул с перспективными применениями в изучении живых клеток. Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.

Сравнение новых молекул 1–3 с коммерческим маркером митохондрий в живых клетках HeLa. Автор: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202510730

Исследователи создали новое семейство флуоресцентных молекул, которые светятся неожиданным образом. Обычно такие молекулы теряют часть интенсивности или меняются на более тусклые цвета при растворении в воде или других биологических средах. Однако эти новые молекулы делают противоположное: они излучают более высокую интенсивность флуоресценции, поскольку их окраска смещается в синюю область спектра.

Это «контр-интуитивное» поведение является ключевым, поскольку означает, что красители лучше работают в водных средах, таких как внутренняя часть клетки, что существенно для биомедицинских применений. Другими словами, они не гаснут, когда это наиболее необходимо, а сохраняют — и даже усиливают — свою яркость в реальных условиях использования.

Этот прорыв приобретает реальное значение при применении в биомедицине. Эти новые красители позволяют исследователям «фотографировать» внутреннюю часть клеток с высокой точностью и без повреждений благодаря технике многфотонной микроскопии. Этот метод позволяет глубже проникать в живые ткани, получая более четкие и безопасные изображения.

Наиболее поразительной является их способность избирательно маркировать митохондрии — известные «энергетические станции» клеток, отвечающие за снабжение энергией, необходимой для жизни, и играющие ключевую роль в таких заболеваниях, как рак или нейродегенеративные патологии.

Эксперименты показали, что эти новые молекулы обеспечивают изображения качества, сопоставимого с флуоресценцией, но с решающим преимуществом: их проще и дешевле производить. Это открывает путь к более доступным диагностическим инструментам для изучения важных клеточных процессов и, в будущем, улучшению раннего обнаружения заболеваний.

Исследование проводилось Хосе Мануэлем Марином Белочи, Хуаном Т. Лопесом Наваррете и Хуаном Касадо Кордоном из Факультета наук вместе с учеными из лаборатории Biomimetic Dendrimer and Photonics Laboratory при IBIMA Plataforma BIONAND под руководством Эсекиеля Переса-Инестросы, Карлоса Бенитеса Мартина и Франсиско Нахеры Альбендина.

«Эти результаты чрезвычайно обнадеживают», — заявили профессора UMA Перес-Инестроса и Касадо. «Эти молекулы не только бросают вызов установленному правилу в флуоресцентной химии, но и открывают дверь для новых инструментов изучения заболеваний, где функция митохондрий является ключевой. Это пример того, чего можно достичь, когда фундаментальная химия встречается с исследованиями, применяемыми в биомедицине».

Флуоресцентная микроскопия — важнейший инструмент в современных биологических исследованиях, позволяющий ученым визуализировать структуры и процессы внутри живых клеток. Разработка новых флуоресцентных маркеров, которые сохраняют или усиливают свои свойства в биологических средах, может значительно ускорить прогресс в диагностике и лечении различных заболеваний.