Дизайн матеріалів: зонди та мітки для медико-біологічних застосувань.

Розроблені матеріали використовуються у медико-біологічних і фармацевтичних дослідженнях, заснованих на вимірюванні інтенсивності флуоресценції, поляризації, часу життя або флуоресцентного резонансного переносу енергії (FRET). Вони мають певні переваги над комерційними барвниками серій Cy, Alexa, DyLight та ATTO і включають:

• Аміно- та тіоло-реакційноздатні флуоресцентні мітчики для видимого та ближнього інфрачервоного спектральних діапазонів серій барвників Square і Seta для ковалентного приєднання до біомолекул (білків, амінокислот, пептидів, олігонуклеотидів, ДНК, РНК), ліпідів та ліків
• Барвники з біоортогональними групами для клік-реакцій
• Флуоресцентні зонди для нековалентного мічення білків, ліпідів і клітин
• Флуоресцентні барвники для двофотонного збудження
• Надзвичайно яскраві та фотостабільні зонди та мітки для флуоресцентної візуалізації і одержання зображень із високою роздільною здатністю
• Флуоресцентні барвники та тандеми з флуоресцентними білками для проточної цитометрії для використання з джерелами світла 405, 488 та 633 нм
• pH- чутливі зонди та мітчики
• Зонди та мітчики серії SeTau для визначень за часом життя флуоресценції (FLT), поляризації і візуалізації
• Флуоресцентні донорно-акцепторні системи та реакційноздатні гасителі серії SQ для застосування у дослідженнях з резонансним переносом енергії (FRET)
• Високостабільні довгохвильові флуоресцентні барвники з низьким рівнем блимання для одномолекулярних застосувань

Інтеркалятори нуклеїнових кислот та новітні димерні барвники.

Було розроблено та синтезовано нові барвники на основі біс-акридинового оранжевого (BAO) для виявлення нуклеїнових кислот та ПЛР-аналізу. Проведено порівняльний аналіз барвників BAO та широко використовуваного ДНК-зв'язуючого барвника EvaGreen® для фарбування фібробластів та аналізу за допомогою ПЛР. Барвники BAO перевершили EvaGreen®, дозволяючи проводити ПЛР‑ампліфікацію в ширшому діапазоні концентрацій (0,5-5 мкМ) і створюючи послідовні криві плавлення ДНК, навіть при різних концентраціях ДНК. Моделювання методами молекулярної динаміки показало, що при зв'язуванні з длДНК барвники BAO переходять від стекової до витягнутої конформації, причому цей структурний перехід корелює з підвищенням їхньої флуоресценції. Ці результати поглиблюють наше розуміння взаємодії димерних барвників з длДНК і підтверджують їхній потенціал у застосуванні в ПЛР та біовізуалізації.

Флуоресцентні барвники чутливі до середовища

Створено серію гемісквараїнових барвників типу push-pull (Sq1-Sq6) з різними вторинними та третинними аміногрупами. Тип амінозамісника відіграє ключову роль у налаштуванні чутливості барвників до водневого зв'язку, полярності, рН, в'язкості, наявності протеїнів та іонів Hg2+, що робить їх високоадаптивними інструментами для сенсорних застосувань. Селективність, чутливість та інші аналітичні параметри таких хемосенсорів досліджено також у водних розчинах, живих клітинах та тест-системах.

Хемочутливі наночастинки на основі політіофенборонової кислоти

Розроблено масштабований метод синтезу хімічно чутливих наночастинок полі-3-тіенілборонової кислоти, що дозволяє використовувати їх для виявлення вуглеводів та контрольованої доставки ліків. Наночастинки були ретельно охарактеризовані, і було показано, що їх розмір, заряд і поведінка зв'язування сильно залежать від рН і присутності сахариду. Вперше було застосовано новий метод плазмонної мікроскопії (WF-SPRM) для вивчення індивідуальних реакцій наночастинок в режимі реального часу, що дозволило отримати цінну інформацію про їхні хемосенсорні властивості.

Галогеновмісні поліметинові барвники та флуорофори для протиракової та протимікробної фотодинамічної терапії

Ці дослідження зосереджено на вирішенні ключових проблем розроблення та застосуванні галогеновмісних поліметинових барвників з метою створення ефективних фотосенсибілізаторів для протиракової та протимікробної фотодинамічної терапії (ФДТ). 
В ході проведення досліджень з цієї теми вирішуються наступні основні завдання: 

• Фундаментальні дослідження реакцій, які можуть бути використані для синтезу галогеновмісних поліметинових барвників
• Розробка синтетичних методів одержання галогеновмісних поліметинових барвників та люмінесцентних матеріалів на їхній основі. Експериментальне та теоретичне вивчення спектрально-люмінесцентних властивостей для визначення впливу молекулярної структури на фотофізичні властивості
• Розробка методів для практичного застосування галогеновмісних поліметинових барвників і флуорофорів у медико-біологічних дослідженнях, фотодинамічній терапії та фотовольтаїці

Яскраві та стабільні флуоресцентні зонди на основі сквараїн-ротаксанів та інших супрамолекулярних архітектур

Розроблено яскраві, хімічно та фотохімічно стабільні флуоресцентні барвники, зонди та маркери на основі наноінкапсульованих сквараїнів. Формування надмолекулярної архітектури, такої як системи сквараїн-ротаксан (SR), значно підвищує квантовий вихід, час життя флуоресценції та стійкість до фотовицвітання і хімічної деградації. Такі ефекти зумовлені стеричним захистом, який забезпечує структура ротаксану, що захищає центральний флуорофор сквараїну від зовнішніх впливів навколишнього середовища. Примітно, що SR може приймати рідкісне косе молекулярне пакування, яке пропонує явні переваги для застосувань у передачі енергії, збиранні світла та квантовій обробці інформації. Про таку поведінку упаковки свідчать екситонно-розщеплені смуги поглинання майже однакової інтенсивності, що спостерігаються при зв’язуванні двох барвників SR з ДНК.

Окрім систем на основі сквараїну, створюються та досліджуються супрамолекулярні архітектури на основі гемісквараїнових, ціанінових, трифенілпіразолінових та стирилових барвників, а також димерних похідних акридинового оранжевого. Ці матеріали використовуються для проведення медико-біологічних досліджень.