Диссертация (1151496), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Для КТ измерения зета-потенциала дализначения -4.5 мВ, -44 мВ и +62 мВ почти в равных долях, а для КТ 570 ираспределение по размерам было вполне гомогенным (80% дало пик 8.7 нм) изета-потенциал на 86% имел значение -11 мВ.Size Distribution by IntensityIntensity (Percent)1210864200.1110100100010000Size (d.nm)Record 9: 536_PEG-OH 1Рисунок 3.7 – Распределение по размерам солюбилизированных КТ 536 .Zeta Potential DistributionTotal Counts3000002000001000000-1000100200Apparent Zeta Potential (mV)Record 10: 536_PEG-OH 1Рисунок 3.8 – Величина ζ-потенциала солюбилизированных КТ 536 .67Size Distribution by IntensityIntensity (Percent)1510500.1110100100010000Size (d.nm)Record 5: 570_PEG-OH 1Рисунок 3.9 – Распределение по размерам солюбилизированных КТ 570 .Zeta Potential Distribution25000Total Counts20000150001000050000-1000100200Apparent Zeta Potential (mV)Record 6: 570_PEG-OH 1Рисунок 3.10 – Величина ζ-потенциала солюбилизированных КТ 570 .КТ 470 , КТ 540 и КТ 640 практически одинаково влияли на кинетику М-формы,образованнойнакороткуюлазернуювспышку532нм,хотяполосыфлуоресценции 470 нм и 640 нм плохо перекрываются с полосой поглощения БР,а КТ 540 – хорошо (рис.
3.11). И по кинетическим кривым затуханияфлуоресценции КТ отчетливо видно, что только в случае смеси БР с КТ 540 и КТ 570наблюдается уменьшение времени жизни, что может свидетельствовать о ФРПЭ(Рис. 3.12).68Для точек 470 и 640 времена жизни практически не изменялись. КТ540тушились молекулами БР лучше, чем точки КТ 570 , а влияние на кинетикуфотоцикла БР последних было гораздо сильнее.Рисунок 3.11 – Кинетика образования и распада М-формы фотоцикла БР привзаимодействии с различными КТ.69Рисунок 3.12– Кинетика тушения КТ с длиной волны флуоресценции 470 нм, 540нм, 570 нм, 640 нм. Черная кривая – время жизни флуоресценции раствора КТ,синяя кривая - время жизни флуоресценции раствора КТ с ПМ.Кинетические измерения проводились в 100 мМ натрий-фосфатном буфереи 100 мМ KCl, pH 7.3.
Точки исходно были разной концентрации (соответственнодля точек 470, 540, 570 и 640 концентрация в основном растворе была 325 мкМ,54 мкМ, 38 мкМ и 0,9 мкМ). При измерении времен жизни КТ в качествеконтроля были использованы такие же концентрации точек в буфере без ПМ.Важным результатом [95] экспериментов с фотоактивацией смесей ПМКТ 570 является то, что энергия, собираемая КТ 570 , вероятно, передается на БР помеханизмуФРПЭсвысокойэффективностью(рисунок3.13).ФРПЭподтверждается значительными изменениями в интенсивности флуоресценциираствора КТ 570 (~ 1 µM) после добавления суспензии ПМ с различными70концентрациями (от 0,25 до 6 µM хромофора БР) (рис 3.13а).
Выраженноеснижение времени жизни фотолюминесценции КТ 570 в присутствии КТ (примолярном соотношении КТ 570 :БР 1: 9; 1,4: 9 и 2: 9) (рис 3.13б, в) такжеподтверждают ФРПЭ эффект. Тушение флуоресценции КТ показано на рисунке3.14.Рисунок 3.13 - (а) Изменение интенсивности флуоресценции раствора КТ 570 (1µM) после добавления суспензии ПМ: кривая 1 (верхняя) - КТ 570 без ПМ; кривая11 (нижняя) - КТ 570 в присутствии суспензии ПМ с максимальной концентрацией(около 6 µM БР). (б) Зависимость тушения флуоресценции КТ 570 от БР вкоординатах уравнения Штерна-Фольмера без поправочного коэффициента (171кривая) и той же зависимостью скорректированной по количеству разбавления,эффектами реабсорбции и «внутреннего фильтра» (2 кривая).Рисунок 3.14 - Кинетика времени жизни фотолюминесценции исходного раствораКТ 570 (1 кривая) и в присутствии ПМ с молярным соотношением БР: КТ 570 6: 1 (2)кривая.Помимо суспензионных систем ПМ-КТ, описанных выше, были созданыориентированныеслоиПМ,содержащиесолюбилизированныеКТ.Ориентированные слои получали методом электрофоретического осаждениясуспензии ПМ-КТ на прозрачный ITO-электрод.
Существует ряд опубликованныхданных о фоточувствительных параметрах БР в присутствии различных веществ ипри различных условиях, однако данное исследование является первым, котороедемонстрирует, что КТ вызываютзначительные изменения в кинетикепоглощения ПМ (БР) при 410 нм (рис. 3.15). Средние времена увеличенияпоглощения 40±1 μс в ПМ-КТ комплексах и 105 ±2 μс в ПМ суспензии; среднеевремя уменьшения поглощения 4,9±0,2 мс и 5,6 ±0,4 мс, соответственно.Средние времена увеличения фотопотенциала для ПМ-КТ комплексов были20,5 ± 1 μс и 84,0 ± 3 μс в случае суспензии ПМ; средние времена сниженияфотопотенциала 306 ± 50 мс и 872 ± 35 мс, соответственно.72Увеличение скорости роста фотопотенциала в случае системы ПМ–КТ 570(рис. 3.16) может быть связано с ускорением образования М-формы.
Этиизменения особенно заметны на стадии уменьшения фотопотенциала (рис. 3.16),котораяможетбытьобъясненакакраспадМ-формы,вызванныйпротонированием основания Шиффа ретиналя.Рисунок 3.15 - Кинетика лазерно-индуцированных параметров смесей ПМ: (а)Кинетика изменений оптической плотности индуцированных лазером при 410 нм(пика поглощения М-форы) (1) суспензия ПМ и (2) суспензия ПМ-КТ 570 смолярным соотношением БР:КТ 570 4: 1. Пунктирная линия показываетфактическую кинетическу. Сплошная линия является результатоммультиэкспоненциального фитинга.73Рисунок 3.16 - (б) Кинетика лазерно-индуцированной генерации фотонапряжения(1) ориентированной пленки ПМ и (2) аналогичной пленки, полученной из смесиПМ-КТ 570 .
Амплитуда кривой 2 в несколько раз выше по сравнению с уровнемосновного образца, так как добавление отрицательно заряженных КТ к суспензииПМ значительно снижается степень ориентации ПМ фрагментов в смешаннойпленке. Пунктирная линия показывает фактическую кинетическу. Сплошнаялиния является результатом мультиэкспоненциального фитинга.Кинетические изменения (рис. 3.15) могут быть отнесены к разнымскоростям образования и распада М-формы за счет депротонирования ирепротонирования основания Шиффа ретиналя в БР.
Эффект КТ на фотоцикл БРможно объяснить несколькими факторами. Первый специфические изменения(реорганизация) в "микроокружении" поверхности мембраны из-за небольшихизменений рН, вызванных адсорбцией солюбилизированных КТ. Второй изменение мембранного потенциала ПМ из-за "эффекта поля" при адсорбции КТна поверхность, т.к. КТ имеют отрицательный заряд (их дзета-потенциалсоставляет около -5 мВ).
Это объяснение подтверждается хорошо известными74изменениями в скорости образования М-формы и распада при адсорбциикатионов тяжелых металлов на поверхность ПМ и изменениями потенциала ПМили внешнего электрического поля [29]. В целом, воздействие на кинетическиепараметры фотоцикла БР можно объяснить изменениями в структуре ПМвызванного адсорбцией КТ на поверхность, однако, конкретный механизм этихизменений остается неясным.В целом, было обнаружено выраженное влияние КТ на свойства ПМ.
Этоимеет как фундаментальное значение (для изучения молекулярных механизмовфоторецепции), так и потенциальное практическое значение (в том числе дляпроизводства био-наногибридных материалов). Таким образом, были полученыобразцы ПМ–КТ 570 способные к ФРПЭ и характеризующиеся увеличениемскорости образования и распада М-формы. Эффекты, наблюдаемые в системеПМ–КТ 570 значительно сильнее по сравнению с комбинациями ПМ с другимисинтезированными КТ. Выраженные изменения в кинетических параметрахфотоцикла БР можно объяснить локальной реорганизацией структуры мембраны,вызванной адсорбцией КТ на поверхности ПМ.Авторами предлагается использовать систему ПМ–КТ 570 в качестве основыдля новых био-нано гибридных материалов с улучшенными параметрами, чтоважно с точки зрения развития бионанотехнологических подходов дляформирования фотоэлектрических элементов и оптико-электронных приборов.3.3 Влияние металлических наночастиц на свойствабактериородопсина: исследования методами комбинационного и гигантскогокомбинационного рассеянияПрименение серебряных наночастц позволяет одновременно использоватьих в качестве своеобразного зонда для детекции свойств фотоцикла БР, а такжесистемы влияния на свойства БР.
Известно, что за счет эффекта поверхностногоплазмонного резонанса, вблизи AgНЧ, а особенно в малых зазорах между AgНЧ,происходит значительное усиление электромагнитного поля, обусловливающее75большое усиление оптических эффектов, в частности усиление комбинационногорассеяния света (гигантское комбинационное рассеяние света, ГКР). Усилениевесьма неоднородно. Наибольшие значения усиления (до 109 - 1011) достигаются вГКР-активных областях, так называемых «горячих точках», как правило, в зазорахмежду AgНЧ [74, 91]. Необходимо отметить, что именно в этих областях можноожидать наибольшего влияния AgНЧ на молекулы БР. Таким образом,использование эффекта ГКР позволяет направленно изучать влияние AgНЧ на БР,регистрируя селективный сигнал именно из областей, где влияние AgНЧ на БРмаксимально.Можно ожидать, что AgНЧ адсорбируются на ПМ случайным образом. Этоозначает, что расстояния между молекулами БР и AgНЧ могут варьироваться вшироких пределах.
Другими словами, кроме сильного взаимодействия в ГКРактивных областях можно ожидать и более слабого взаимодействия междубелком и наночастицами. Для получения информации об усредненном влиянииAgНЧ на БР, мы использовали и метод флеш-фотолиза [62], позволяющийоценить изменения образования и распада форм БР в процессе фотоцикла,индуцированного коротким лазерным импульсом.
В отличие от ГКР, этот методдает информацию усредненную по всем молекулам БР. Таким образом, внастоящем исследовании получены взаимодополняющие данные о влияниисеребряных наночастиц на БР в составе ПМ как в областях сильноговзаимодействия AgНЧ-БР, так в целом, с учетом усреднения воздействия AgНЧна все молекулы БР в ПM.Процессы связывания AgНЧ с фрагментами ПМ исследовали методамиАСМ и спектроскопии поглощения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
