Анотація до роботи:

Баланда А.О. Стирилціаніни для флуоресцентної детекції нуклеїнових кислот за одно- та двофотонного збудження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 – біоорганічна хімія. – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2007.

З метою отримання флуоресцентних зондів для детекції нуклеїнових кислот (НК) за одно- та двофотонного збудження розроблено хімічні підходи до синтезу нових стирилціанінів з ефекторними групами та димерних барвників. Синтезовано та охарактеризовано понад 50 барвників, уперше синтезовано 4-оксо-4,6,7,8-тетрагідропіроло[1,2-a]тієно[2,3-d]піримідино- та імідазо[1,2-а]піридиностирилціаніни. Виявлено, що стирилціанінові барвники на основі 4-оксо-4,6,7,8-тетрагідропіроло[1,2-a]тієно[2,3-d]піримідину виявляють селективність до РНК та мають великі значення перерізу двофотонного поглинання в її присутності. Вивчено вплив довжини та будови лінкеру димерних стирилціанінів на спектрально-люмінесцентні властивості їх комплексів з НК. Димерні стирилціаніни зі сперміновим лінкером у присутності НК значно підвищують інтенсивність флуоресценції та ефективно двофотонно збуджуються в комплексах з ДНК.

За допомогою спектрально-люмінесцентних методів вивчено механізм взаємодії 2-(п-диметиламіностирил)бензотіазолового барвника та його димерів з ДНК. Показано, що одержані стирилціаніни проникають в клітини та можуть бути використані у флуоресцентній мікроскопії для візуалізації НК. Ряд барвників запропоновано для практичного використання як флуоресцентні зонди для детекції НК за одно- та двофотонного збудження.

1. У дисертації наведено вирішення наукової задачі, що полягає в розробці флуоресцентних зондів на основі стирилціанінових барвників для детекції нуклеїнових кислот за одно- та двофотонного збудження.

2. Синтезовано понад 50 стирилціанінових барвників на основі різних азогетероциклів, серед яких стирилціаніни з алкіламонійними ефекторними групами та димерні барвники. Запропоновано новий варіант синтезу димерних ціанінових барвників з використанням реакції ацилювання хлорангідридами дикарбонових кислот амінопохідного гетероциклічної основи. Уперше синтезовано стирилціанінові барвники на основі імідазо[1,2-а]піридину та 4-оксо-4,6,7,8-тетрагідропіроло[1,2-a]тієно[2,3-d]піримідину.

3. Показано, що стирилціаніни на основі 4-оксо-4,6,7,8-тетрагідропіроло[1,2-a]тієно[2,3-d]піримідину виявляють селективність до РНК та мають великі значення перерізу двофотонного поглинання в її присутності.

4. З'ясовано, що механізм зв'язування димерів залежить як від природи азогетероциклу барвника, так і від місця приєднання лінкеру до цього гетероциклу. Показано, що димерні стирилціаніни з позитивно зарядженими лінкерами підвищують інтенсивність флуоресценції в присутності ДНК до 1500 разів та демонструють інтенсивну емісію за двофотонного збудження.

5. Показано, що одержані стирилціаніни проникають в клітини та можуть бути використані у флуоресцентній мікроскопії для візуалізації НК. Запропоновано для практичного використання флуоресцентні барвники для визначення ДНК (DBos-13) та РНК (Stp-3) у розчині за одно- та двофотонного збудження.

Публікації автора:

1. Kovalska V.B., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Losytskyy M.Yu., Tokar V.P., Yarmoluk S.M. Fluorescent homodimer styrylcyanines: synthesis and spectral-luminiscent stidies in nucleic acids and protein complex // Dyes and Pigments. – 2005. – Vol.67. – P.47-54.

2. Kovalska V.B., Kocheshev I.O., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Yarmoluk S.M. Studies on the spectral-luminescent properties of the novel homodimer styryl dyes in complexes with DNA // J. Fluoresc. - 2005. – Vol.15. – P.215-219.

3. Нізaмов Н.Н., Ісмаїлов З.Ф., Курталієв Е.Н., Нізамов Ш.Н., Хайдарова Ф.У., Ходжаєв Г., Кухаренко О.П., Баланда А.О., Ярмолюк С.М. Вивчення токсичності ряду ціанінових барвників, що застосовуються для детекції нуклеїнових кислот та білків // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2005. – Том 3, №2. – С.35-38.

4. Kovalska V.B., Losytskyy M.Yu., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Tokar V.P., Yarmoluk S.M. Synthesis of novel fluorescent styryl dyes based on the imidazo[1,2-a]pyridinium chromophore and their spectral-fluorescent properties in the presence of nucleic acids and proteins // Dyes and Pigments. – 2006. – Vol.68. – P.39-45.

5. Баланда А.О., Волкова К.Д., Ковальська В.Б., Лосицький М.Ю., Лукашов С.С. та Ярмолюк С.М. Нові стирилціаніни та їх димери як флуоресцентні барвники для детекції нуклеїнових кислот: синтез та спектрально-люмінесцентні властивості // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2006. – Том 4, №1. – С.17-29.

6. Tokar V.P., Losytskyy M.Yu., Kovalska V.B., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Prokopets V.M., Galak M.P., Dmytruk I.M., Yashchuk V.M. and Yarmoluk S.M. Fluorescence of Styryl Dyes-DNA Complexes Induced by Single- and Two-Photon Excitation // J. Fluoresc. – 2006. – Vol.16. - P.783-791.

7. Баланда А.О., Волкова К.Д., Ковальська В.Б., Лосицький М.Ю., Токар В.П., Прокопець В.М. та Ярмолюк С.М. Синтез та спектральні дослідження стирилціанінів на основі 4-оксо-4,6,7,8-тетрагідропіроло[1,2-a]тієно[2,3-d]піримідину та 5-оксо-1,2,3,5-тетрагідропіроло[2,1-b]хіназоліну // Ukrainica Bioorganica Acta, www.bioorganica.org.ua. – 2006. – Том 4, №2. – С.10-16.

8. Kovalska V.B., Kocheshev I.O., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Schonenberger B. and Yarmoluk S.M. Studies on the spectral-luminescent properties of the dimer styryl dyes in presence of DNA // 8^th Conference on Methods and Applications of Fluorescence. – Prague (Czech Republic), 2003. – P.166.

9. Kovalska V.B., Kryvorotenko D.V., Kocheshev I.O., Balanda A.O. and Yarmoluk S.M. Spectral-luminiscent properties of the dimer styryl dyes in the DNA presence // Conference for young scientists PhD students and students, Institute of Molecular Biology and Genetics. – Kyiv (Ukraine), 2003. – P.172.

10. Kovalska V.B., Tokar V.P., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O. and Yarmoluk S.M. Spectral-luminescent characterization of the homodimer styrylcyanines in nucleic aсids complexes // 5-th International Conference Electronic Processes in Organic Materials. – Kyiv (Ukraine), 2004. – P.87-88.

11. Kovalska V.B., Tokar V.P., Losytskyy M.Yu., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Prokopets V.M., Galak M.P. and Yarmoluk S.M. Design of benzothiazole homodimer styryls for fluorescent DNA detection upon TPE // 9^th International Conference on Methods and Applications of Fluorescence. – Lisbon (Portugal), 2005. – P.94.

12. Tokar V.P., Prokopets V.M., Galak M.P., Yashchuk V.М., Kovalska V.B., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O. Two-photon excited fluorescence of styrylbased dyes at DNA presence // XVII International School-Seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”. – Beregove (Ukraine), 2005. – P.27.

13. Losytskyy M.Yu., Kudrya V.Yu., Tokar V.P., Kovalska V.B., Balanda A.O., Kryvorotenko D.V., Galak M.P., Prokopets V.M., Dmytruk I.M., Yashchuk V.M., Yarmoluk S.M. Homodymer styryl dyes as two-photon excitation fluorescent probes for DNA detection // 6-th International Young Scientists Conference Problems of Optics and High Technology Materials Science SPO 2005. – Kyiv (Ukraine), 2005. – P.230.

14. Balanda A.O., Kovalska V.B., Tokar V.P., Losytskyy M.Yu., Kryvorotenko D.V., Galak M.P., Prokopets V.M., Yashchuk V.M. and Yarmoluk S.M. Synthesis of new benzothiazole homodimer styryl dyes for fluorescent DNA detection upon TPE // Vth Prague Workshop on PhotoInduced Molecular Process. – Prague (Czech Republic), 2005. – P.40.

15. Losytskyy M.Yu., Tokar V.P., Kovalska V.B., Kryvorotenko D.V., Balanda A.O., Yashchuk V.M., Prokopets V.M., Galak M.P. and Yarmoluk S.M. Homodimer styryl dyes for two-photon exited fluorescent detection of nucleic acids // XXIst IUPAC Symposium on Photochemistry. – Kyoto (Japan), 2006. – P.218.

16. Yashchuk V.M., Losytskyy M.Yu., Kudrya V.Yu., Tokar V.P., Gusak V.V., Prokopets V.M., Kovalska V.B., Balanda A.O., Kryvorotenko D.V., Yarmoluk S.M., Rahimov Sh.I. The High-effective two-photon excited luminescent styryl dyes for imaging and detection of nucleic acids // III Международная конференция по молекулярной спектроскопии. - Самарканд (Узбекистан), 2006. – С.91-92.

17. Balanda A.O., Kovalska V.B., Volkova K.D. and Yarmoluk S.M. Synthesis and spectral-luminescent studies of dimer dyes based on p-(dimethylaminostyryl)pyridinium // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry. – Sudak (Ukraine), 2006. – P.C-199.

18. Balanda A.O., Kovalska V.B., Losytskyy M.Yu., Volkova K.D., Tokar V.P., Prokopets V.M. and Yarmoluk S.M. Spectral-luminescent studies of novel 4-oxo-4,6,7,8-tetrahydropyrrolo[1,2-a]thieno[2,3-d]pyridinium styryl as TPE fluorescent dyes for nucleic acids detection // International Conference for Physics Students. – Bucharest (Romania), 2006. – P.14.

19. Volkova K.D., Kovalska V.B., Balanda A.O., Kryvorotenko D.V., Losytskyy M.Yu. and Yarmoluk S.M. Interaction of dimeric styryl dyes with dsDNA: spectral-luminescent studies // International Conference for Physics Students. – Bucharest (Romania), 2006. – P.14.

20. Balanda A.O., Kovalska V.B., Volkova K.D., Losytskyy M.Yu., Yarmoluk S.M. Syntesis and spectral-luminescent atudies of novel 4-oxo-4,6,7,8-tetrahydropyrrolo[1,2-a]thieno[2,3-d]pyridinium styryls as fluorescent dyes for biomolecules detection // International conference chemistry of nitrogen containing heterocycles. – Kharkiv (Ukraine), 2006. – P.254.

21. Balanda A.O., Kovalska V.B., Volkova K.D., Yarmoluk S.M. Synthesis and spectral-luminescent studies of dimeric styrylcyanine dyes // International conference chemistry of nitrogen containing heterocycles. – Kharkiv (Ukraine), 2006. – P.253.