Синтезът и изследването на нови биологично активни молекули е актуална научна тематика, пряко свързана с разработването на ‘eco-friendly’ молекулни сензори и е област на анализ, която получава значително внимание, поради директната способност да се откриват йони на тежки метали в различни обекти. Нарастващият мащаб на замърсяването на околната среда, например с тежки метали рефлектира пряко и косвено върху човешкото здраве като увеличаване на генетичните мутации, рак, сърдечно-съдови и професионални заболявания, отравяния, дерматози, намален имунитет и свързаните с това заболявания.
За тази цел се въвежда строго превантивно законодателство за всички възможни видове замърсяване с метали и техни форми, което гарантира необходимата съгласуваност на европейско и световно ниво. Това изисква разработването на строга система от правила и контрол на използваните химикали и търговското разпространение и стриктен контрол на емисиите им в околната среда, особено във водните зони. Това превръща откриването на ефективни молекулни сензори за детекция и количествено определяне на метални йони в развиваща се област в химията и технологията, поради тяхната простота, ниска цена, чувствителни йонно-индуцирани спектрометрични и електрохимични промени, лесно наблюдение на работните условия и анализ в реално време.
В последните няколко години интерес прдставлява разработването на т.нар „двойни“ хемосензори, имащи предимства пред хемосензорите за определяне на един аналит. Разработването на двоен сензор за метални йони може да спести време и разходи, тъй като може да бъде използван при откриването на два различни метални йона, като по този начин намалява усилията за подготовка на два отделни сензора за откриване на всеки от аналитите поотделно. Понякога един хемосензор може да „усети“ два вида аналит при различни условия, като например при различни дължини на вълните на възбуждане или излъчване, промяна в разтворителя, рН и т.н. Това означава, например, че с помощта на такива хемосензори идентифицирането на два метални йона в жива клетка е възможно чрез проста промяна на дължината на вълната на възбуждане или наблюдение на дължината на вълната на излъчване. В тази връзка пептидите и техните производни биха се оказали благоприятни молекули за комплексообразуване и разработване на „двойни“ хемосензори, тъй като притежават различни донорни атоми в пептидния скелет и аминокиселинните странични вериги. Образуваните комплексни съединения могат да съществуват в различни конформации, които зависят от pH на околната среда и концентрацията както на пептида, така и на металния йон.
Хибридните пептидни молекули като пептидите, съдържащи хромофорни единици биха били много ценни като хемосензори, поради тяхната по-висока биологична съвместимост и разтворимост в сравнение с чистите изходни съединения, ниска токсичност, висок афинитет и специфични взаимодействия с целевия йон, както и стабилност в сравнение с пептидите във водни разтвори. Нещо повече, желаните аминокиселинни последователности, изграждащи дадена пептидна молекула могат да бъдат лесно синтезирани чрез промяна на аминокиселинните секвенции чрез усъвършенстваната техника на твърдофазен пептиден синтез (SPPS) и лесно конюгирани с различни хромофори.
Въз основа на все по-нарастващото значение на пептидните производни и на техните комплекси с йони на преходни метали ние си поставяме за цел:
1) да се синтезират, пречистят и структурно охарактеризират препаративни количества от нови хибридни олигопептидни производни с различна аминокиселинна последователност от една страна и от друга с различен брой аминокиселини (от 3 до 10), конюгирани с хромофорни групи (родамини, кумарини, нафталимиди и други хетероциклени системи), които ще се тестват като „двойни“ хемосензори за детекция и определяне на метални йони;
2) да се изследва редокси механизма на действие на нови хибридни пептидни съединения в различна електролитна среда чрез прилагане на волтамперометрични и потенциометрични техники за установяване на киселинно основни константи;
3) да се изследват комплексообразувателните свойства на пептидни производни, конюгирани с хромофорни групи с метални йони като Cu (II), Co (II), Ni (II), Zn (II) и др. в среди с различно рН чрез електрохимични и спектрални подходи;
4) да се изследва възможността за разработване на спектрални/електрохимични методи за детекция и определяне на комбинации от метални йони в реални проби (повърхностни и отпадни води; биологични течности и др.) и оформяне на предписания за процедури за създаване на „двойни“ сензори за ефективно приложение.
В резултат на изпълнение на заложените задачи се очаква за първи път да бъдат изследвани комплексообразувателните свойства на йоните Cu(II), Co(II)-, Ni(II)- Zn(II)- и др. с новосинтезирани пептидни производни. Тези научни резултати ще обогатят базата данни в областта на координационната химия на национално и световно ниво. За първи път ще бъдат разработени двойни хемосензорни молекули на пептидна основа и използвани създаване на нови аналитични подходи и иновативни техники за детекция и определяне на метални йони в полеви условия.
