WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Обґрунтування психофізіологічних критеріїв професійного відбору лікарів до служби в збройних силах (автореферат) - Реферат

Обґрунтування психофізіологічних критеріїв професійного відбору лікарів до служби в збройних силах (автореферат) - Реферат

3

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ЛОСИЦЬКИЙ Михайло Юрійович

УДК 535.37+539.196

Спектральні прояви взаємодії ціанінових барвників у водних розчинах та на поверхні ДНК

01.04.05 - оптика, лазерна фізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі експериментальної фізики фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор

Ящук Валерій Миколайович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

завідувач кафедри експериментальної фізики фізичного факультету

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Остапенко Ніна Іванівна,

Інститут фізики НАН України,

провідний науковий співробітник відділу фотоактивності

кандидат фізико-математичних наук,

доктор біологічних наук, професор

Говорун Дмитро Миколайович,

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України,

заступник директора з наукової роботи,

завідувач відділу молекулярної біофізики

Провідна установа: Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, м. Київ

Захист відбудеться "23" травня 2005 року о 1430 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23 в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 2, корп. 1, фізичний факультет, ауд. 200

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий " 21" квітня 2005 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23,

доктор фізико-математичних наук, професор Поперенко Л.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Ціанінові барвники широко застосовуються в багатьох галузях науки та техніки, зокрема як флюоресцентні зонди для детекції біологічних об'єктів, сенсибілізатори у фотографії, пасивні затвори й активні середовища для лазерів. У більшості випадків застосування ціанінів визначається їх спектральними властивостями, що пов'язані з електронними переходами в цих барвниках, зокрема значеннями довжини хвилі максимуму та напівширини спектрів поглинання і флюоресценції, оптичної густини поглинання та інтенсивності флюоресценції. Тому природно, що процеси утворення агрегатів ціанінів, що можуть викликати зміни вищезазначених властивостей, характер цих змін та умови, за яких такі процеси відбуваються, а також природа та механізми агрегації потребують детального вивчення.

Утворення агрегатів ціанінових барвників найсильніше проявляється у водних розчинах. А оскільки саме у водних розчинах здійснюються дослідження біологічних молекул, зокрема ДНК, то вплив агрегації ціанінових флюоресцентних зондів на чутливість детекції ДНК за допомогою цих зондів може бути значним. Якщо спектральні прояви взаємодії окремих молекул ціанінових барвників з ДНК є достатньо вивченими, то утворення агрегатів ціанінових барвників на ДНК досліджено недостатньо. Окрім того, хоча вплив агрегації на спектри поглинання ціанінів у водному розчині досить добре відомий, недостатньо вивченим є прояв агрегації ціанінів у спектрах флюоресценції, особливо в присутності ДНК. Також недостатньо дослідженим є вплив агрегації барвників у розчині на чутливість детекції ДНК.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є результатом досліджень фотофізичних властивостей ціанінових барвників, які проводились на кафедрі експериментальної фізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка у співробітництві з Інститутом молекулярної біології і генетики НАН України. Тема роботи пов'язана з розробками держбюджетної теми Кабінету міністрів України №01БФ051-12ДП "Розробка фізичних основ створення і дослідження функціональних матеріалів для фотоніки та наноелектроніки".

Мета роботи полягала у вивченні спектральних проявів агрегації деяких ціанінових барвників у водному середовищі та в присутності ДНК, з'ясуванні просторової будови агрегатів, структури їх електронних рівнів та електронних переходів, а також впливу процесу агрегації на чутливість визначення ДНК ціаніновими барвниками.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

Дослідити спектри поглинання, флюоресценції та збудження флюоресценції деяких ціанінових барвників у водному розчині та в органічних розчинниках за різних значень концентрації та температури. На основі проведених вимірів визначити природу окремих центрів поглинання та флюоресценції, структуру пакування мономерів у агрегаті, зробити висновки про систему електронних енергетичних рівнів та переходів між ними.

Дослідити спектральні властивості барвників у присутності ДНК при різних співвідношеннях концентрацій барвника та нуклеїнової кислоти (НК); визначити природу окремих центрів поглинання та флюоресценції, структуру пакування мономерів у агрегаті, та зв'язок агрегатів з ДНК.

Шляхом аналізу спектрів поглинання та флюоресценції, а також дослідження поляризації та часу затухання флюоресценції J-агергатів, утворених на полінуклеотиді poly(dA)-poly(dT), зробити висновки про структуру пакування мономерів в агрегаті, систему його енергетичних електронних рівнів та переходів між ними, визначити розмір делокалізації електронного збудження.

Об'єкт дослідження – оптичні спектри монометинових ціанінових барвників тіазолового оранжевого (ТО), Cyan 13 та Cyan 40, бісціанінового (К-6) та трисціанінового (К-Т) монометинових барвників, триметинціанінового барвника Cyan iPr (рис. 1) у водних розчинах та в присутності ДНК і полінуклеотидів poly(dA)-poly(dT) та poly(dG-dC)-poly(dG-dC).

Рис. 1. Структурні формули досліджуваних барвників.

Предмет дослідження – вплив процесів агрегатоутворення ціанінових барвників у водних розчинах та в присутності НК на оптичні спектри барвників.

Методи дослідження – спектрофотометричні методи; спектролюмінесцентні методи (спектри флюоресценції та збудження флюоресценції, поляризаційні та часові вимірювання); комп'ютерне (зокрема, квантовохімічне) моделювання.

Наукова новизна дослідження. Вперше показано, що довгохвильова флюоресценція досліджуваних ціанінів у водних розчинах належить їх H-агрегатам. Вперше вивчено флюоресцентні властивості H-агрегатів досліджуваних ціанінів, утворених на ДНК. Вперше досліджено структуру електронних енергетичних рівнів та електронні переходи J-агрегату з давидівським розщепленням спектра поглинання, селективно утвореного на АТ-послідовностях ДНК.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати, що стосуються умов формування та спектральних властивостей агрегатів ціанінових барвників, утворених у водному середовищі та на поверхні ДНК, є важливими для розуміння процесів, що відбуваються в системах ДНК-барвник, зокрема, при детектуванні ДНК, і можуть бути використані як безпосередньо при дослідженні ДНК, так і при розробці нових процедур детектування. Так, результати спектральних досліджень умов агрегації барвників дають можливість встановити оптимальні концентрації барвників – зондів для детектування НК, що вже застосовуються для двофотонно індукованого флюоресцентного зображення внутрішньоклітинних об'єктів, які містять НК [1].

Особистий внесок здобувача. Основний обсяг експериментальної роботи, обробка та аналіз отриманих результатів, формулювання висновків дисертаційної роботи виконані пошукувачем. Частину спектральних досліджень проведено у співпраці з Огульчанським Т.Ю, Лукашовим С.С, Ковальською В.Б. і Погребняком М.Л. Постановка задачі, обговорення й узагальнення результатів проведені з науковим керівником Ящуком В.М. та з основним консультантом з хімічних та біологічних аспектів роботи Ярмолюком С.М.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи були представлені на Студентській науковій конференції з фізики (Львів, 1999), 8 Європейській конференції зі спектроскопії біологічних молекул (Голандія, Енсхеде, 1999), ХV Науковій конференції з біоорганічної хімії та нафтохімії (Київ, 2000), Міжнародній конференції молодих науковців "Наукові проблеми оптики в XXI сторіччі" (Київ, 2000), 7 Конфренції з методів та застосування флюоресценції: спектроскопія, зображення та зонди (Голандія, Амстердам, 2001), Другій міжнародній конференції молодих науковців "Наукові проблеми оптики та сучасного матеріалознавства" (Київ, 2001), 4 Міжнародній конференції з електронних процесів в органічних матеріалах (Львів, 2002), 5 Міжнародній конференції з електронних процесів в органічних матеріалах (Київ, 2004).

Loading...

 
 

Цікаве