Отзыв ведущей организации (Спектрально-кинетические исследования фотофизических процессов с участием молекул красителей и биомолекул в присутствии наночастиц серебра)

УТВЕРЖДАЮПроректор по НР ОГУ, профессор_____________ В.И. Жаданов« ___ » _____________ 2018 годаОТЗЫВведущей организациифедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Оренбургский государственный университет» (ОГУ) одиссертационной работе Зюбина Андрея Юрьевича «Спектрально-кинетическиеисследования фотофизических процессов с участием молекул красителей ибиомолекул в присутствии наночастиц серебра», представленной на соисканиеученой степени кандидата физико-математических наук по специальности01.04.05 – «Оптика»Исследованияпроцессовпреобразованияэнергииэлектронноговозбуждения в молекулярных системах с участием объектов нанометровогомасштаба представляют интерес не только для понимания механизмоввзаимодействия электромагнитного излучения различного спектральногодиапазона с веществом, но и имеют выраженную практическую направленность.Сведения об эффективности таких процессов востребованы в квантовойэлектронике и лазерной физике, молекулярной оптике и биофизике.

На ихоснове разрабатываются современные технологии исследования структурыбиомолекул, методики определения малых концентраций веществ идетектирования единичных макромолекул. Данные о процессах радиационного ибезызлучательного преобразования энергии электронного возбуждения широкоиспользуются при разработке активных элементов лазеров на красителях,создании новых типов люминофоров и сцинтилляторов, расширениивозможностей лазерной фотохимии и биохимии. Поэтому в настоящее времяинтенсивного развития нанотехнологий, молекулярных и клеточных технологий,особую актуальность приобрели работы по исследованию системнаноструктуры-молекулы вещества, к которым относится и рассматриваемаядиссертация.Целью диссертационной работы автор определил экспериментальное итеоретическое изучение фотофизических процессов с участием наночастиц (НЧ)серебра, макромолекул и красителей на поверхности твердого тела, вполимерных матрицах и в растворах, а также практическое использованиевыявленных закономерностей для анализа структуры и оптических свойствбиомолекул при возникновении патологий.Для достижения поставленной цели диссертант использовал различныеэкспериментальные методы исследования, удачно дополнив методикиклассическойспектроскопииоригинальнымиэкспериментальнымиитеоретическими разработками.

В ходе выполнения работы изучены процессыпоглощения, флуоресценции, комбинационного рассеяния света системой «НЧсеребра - молекулы красителей» в пленках поливинилового спирта (ПВС), в томчисле, помещенных на шероховатые поверхности стекла, допированногонаночастицами серебра. На основании полученных данных оцененаэффективность безызлучательного переноса энергии в исследованных доноракцепторных парах.

В перечне задач, решенных при подготовке диссертации,экспериментальное и теоретическое исследование усиления комбинационногорассеяния света и изменения параметров флуоресценции и поглощения в паре«НЧ серебра – родамин 6Ж», сравнение вторичной структуры сывороточногоальбумина человека (САЧ) по группам Амид I, II, III в норме и при патологии(сепсис) в растворе и на структурированной серебряной поверхности. Длямолекул белка, адсорбированного на структурированных серебряных пленках,рассчитаны коэффициенты усиления комбинационного рассеяния света.Определены параметры анизотропии флуоресценции молекул белка в норме ипри патологии, а также конформационные изменения молекул белка припатологии (сепсис). Разработан подход к определению концентрации молекулАТФ в эритроцитах и митохондриях методом конфокальной микроскопии.Автор оправданно представил результаты исследования в традиционнойпоследовательности – введение, обзор литературы, завершенный постановкойзадач исследования, объекты и методы исследования, описание и обсуждениеэкспериментальных результатов в трех рабочих главах.

Каждая главазавершается аргументированными выводами. В заключении подытожены иобобщены результаты диссертационного исследования в целом. В работепредставлен обширный список литературы, содержащий 239 источников.Завершается диссертация двумя приложениями, в которых представленыэкспериментальные данные расчета АТФ в клетках крови и в митохондрияхклеток крови, а также данные для расчета поляризованной флуоресценции TrpСАЧ в норме и при сепсисе.Вовведенииобоснованаактуальностьтемыисследования,сформулированы цель и задачи работы, представлены защищаемые положения,научная новизна и практическая значимость полученных результатов. В ходевыполнения работы, поставленные задачи были успешно решены, а цель работыдостигнута. Важно, что предложенные автором способы исследования свойствмакромолекул имеют реальную перспективу быть использованными дляразработки альтернативной диагностики структуры сывороточного альбуминачеловека.Литературный обзор, представленный в первой главе достаточно объемныйи полный.

Из доступных литературных источников автором собраны сведенияоб особенностях преобразования световой энергии молекулами вещества вприсутствии наночастиц, на основании чего обоснована актуальность темыисследования и востребованность работ по выбранному направлению.В экспериментальной части работы подробно описаны объекты и методыисследований. Наночастицы размером до 100 нм изготавливались двумянезависимыми способами - путем лазерной абляции из химически чистойсеребряной пластины в жидкости и методом химического восстановления изсолей серебра. Представлены способы изготовления шероховатых стекол, в томчисле модифицированных НЧ серебра и окрашенных родамином 6Ж пленокполивинилового спирта с внедренными НЧ серебра. Диссертантом использованысовременные приборы и оборудование для электронной флуоресцентной (в т.ч.

свременным разрешением), фотокорреляционной и ИК-спектроскопии, зондовойсканирующей (атомно-силовой) и оптической микроскопии. Детально описаныпробоподготовка и эксперименты со сложными объектами - сывороточнымальбумином человека, наноструктурированными серебряными пленками дляэкспериментовпоусилениюкомбинационногорассеяниясвета,внутриклеточным и митохондриальным аденозинтрифосфатом в крови детей сострым лимфобластным лейкозом.Автором диссертации получены новые интересные результаты. Так,установлено, что при наличии НЧ серебра и молекул красителей в матрице ПВСвозникают центры поглощения и рассеяния света, проявляющиеся в спектрахкомбинационного и гигантского комбинационного рассеяния молекул родамина6Ж.

При этом повышается эффективность безызлучательного переноса энергиии наблюдается усиление флуоресценции молекул. Эффект обоснован с позицийсовременных представлений наноплазмоники.Экспериментально обнаружено усиление наночастицами серебракомбинационного рассеяния света молекулами родамина 6Ж (до 104) нашероховатых стеклах.Исследована вторичная структура белковых молекул в норме и припатологии, адсорбированных на структурированной серебряной поверхности и врастворе, определены параметры обмена энергией белков и НЧ серебра.Обнаружено изменение вторичной структуры белков при развитии патологии(сепсис).

По анализу групп Амид I, Aмид III показано, что количество αтрубчатых слоев в молекулах белка уменьшается и повышаетсянеупорядоченность укладки во вторичной структуре макромолекул. Предложеноиспользовать обнаруженную закономерность для разработки методадиагностики не только сепсиса, но и других патологий, вызывающихконформационные изменения сывороточного альбумина человека.Обнаружено усиление флуоресценции аминокислотных остатковтриптофана вследствие локализации остатков триптофана на поверхностибелковой глобулы при развитии патологии.Следует признать успешным использование автором методов лазернойкорреляционной спектроскопии квазиупругого рассеяния света для решениязадач диссертационного исследования, учитывая важную роль структурномасштабной идентификации исследуемой системы в перечне очерченныхдиссертантом проблем.Теоретически исследован диполь-дипольный перенос энергии с НЧ намолекулы белка, рассчитаны параметры переноса, показаны различия такихпараметров, а также параметров анизотропии флуоресценции для молекул САЧздоровых и больных сепсисом людей.Предложен неинвазивный флуоресцентный метод оценки концентрациикороткоживующих молекул АТФ в клетках крови и митохондриях пациентов invitro.

Определены концентрации молекул АТФ в клетках крови и митохондриях.В диссертационной работе Зюбина А.Ю. обнаружен ряд других новыхэкспериментальных фактов, которые могут быть использованы для оценкивторичной структуры молекул белков при развитии патологии, предложеныоригинальные подходы к решению некоторых фундаментальных и прикладныхпроблем молекулярной фотоники и наноплазмоники, с обоснованием ихвозможного применения в клеточной и молекулярной биологии.В целом диссертационная работа выполнена на хорошем научном уровне,что подтверждается соответствующими публикациями и докладами наразличных конференциях.

При всей высокой оценке диссертации необходимоотметить, что она не лишена некоторых недостатков.Существенное замечание относится к языку и стилю изложения. Стильизложения очень трудный для восприятия. И в диссертации, и в авторефератевстречаются опечатки и орфографические ошибки. Например, (стр.