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

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКАРобота 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;У більшості випадків застосування ціанінів визначається їх спектральними властивостями, що повязані з електронними переходами в цих барвниках, зокрема значеннями довжини хвилі максимуму та напівширини спектрів поглинання і флюоресценції, оптичної густини поглинання та інтенсивності флюоресценції. Мета роботи полягала у вивченні спектральних проявів агрегації деяких ціанінових барвників у водному середовищі та в присутності ДНК, зясуванні просторової будови агрегатів, структури їх електронних рівнів та електронних переходів, а також впливу процесу агрегації на чутливість визначення ДНК ціаніновими барвниками. 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 звязок 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.Короткохвильовий зсув агрегатного максимуму відносно мономерного вказує на те, що утворені в буфері агрегати ТО та Cyan 13 є H-агрегатами та мають т.зв. Концентраційна залежність їх вказує на агрегаційну природу, а оскільки для розчинів вільного барвника тих же концентрацій подібні максимуми не спостерігаються, то ці нові максимуми належать не агрегатам, утвореним вільними молекулами барвника, а звязаним з ДНК агрегатам. Що стосується структури пакування мономерів в агрегаті, то тут слід звернути увагу на те, що спектр поглинання агрегату складається, в основному, з однієї смуги, зсунутої відносно мономерного спектра поглинання у короткохвильовий бік. Це вказує на те, що напрямки дипольних моментів переходу молекул барвника (які практично збігаються з довгою віссю молекули барвника) в агрегаті є паралельними, і кут між напрямком дипольного моменту переходу барвника та віссю трансляції знаходиться в інтервалі між 54,7о та 90о [2]. Як і для барвника Cyan 40, агрегати К-6 та К-Т, як утворені у водному розчині, так і звязані з ДНК, мають "сендвічеву" структуру, що випливає з короткохвильового зсуву максимумів спектрів поглинання агрегатів відносно відповідних максимумів мономерних спектрів.Доведено, що довгохвильова флюоресценція ціанінових барвників TO, Cyan 13 та Cyan 40 у водних розчинах зумовлена їхніми H-агрегатами. Висловлено припущення про те, що завеликий як для ціанінових барвників Стоксів зсув для H-агрегатів повязаний з процесами перебудови агрегатів в збудженому електронному стані. Встановлено, що на ДНК барвники TO, Cyan 13 та Cyan 40 утворюють агрегати H-типу. Вони утворюються через взаємодію незвязаних молекул барвника зі звязаними з ДНК у вигляді мономера. Виявлено, що триметинціаніновий барвник Cyan ?IPR селективно утворює в борозенці AT-ділянок ДНК J-агрегати, у спектрах електронного поглинання яких проявляється давидівське розщеплення енергетичних рівнів.

Основний зміст роботи