Технические основы создания люминесцентного сенсора для определения тяжелых металлов в белках - Автореферат

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО СЕНСОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В БЕЛКАХРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Официальные оппоненты: Сысоев Виктор Владимирович доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», профессор кафедры физики Защита состоится «10» октября 2013 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.01 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, Саратов, ул. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».Комплексообразование альбумина с тяжелыми металлами препятствует выполнению им его основных функций, в связи с этим целесообразно своевременное определение ионов тяжелых металлов в белках плазмы крови. Для определения механизмов взаимодействия «белок - тяжелый металл» используют различные методы: атомно-абсорбционное определение металлов в крови (Ф.А. Использование люминесцентного сенсора, являющегося чувствительным элементом портативного фосфориметра, позволяет контролировать наличие ионов тяжелых металлов, присутствующих в биологических образцах, что востребовано в медицинской диагностике и при осуществлении экологического мониторинга. Цель работы - разработка технологических основ создания активного элемента люминесцентного сенсора на основе молекулы белка (создание надмолекулярных комплексов «белок-ТМ-эозин» и «белок-ТМ-пирен», а также «белок-квантовая точка» в растворах и в пленках) для осуществления контроля тяжелых металлов в биологических образцах и исследование его фотофизических свойств, а также проведение исследований конструктивных основ создания прибора - портативного фосфориметра для определения ионов тяжелых металлов в водных растворах. • Исследования процессов тушения флуоресценции и фосфоресценции полярных и неполярных люминесцентных зондов, связанных с сывороточным альбумином человека (САЧ) в фосфатном буфере РН 7,4, позволили обнаружить влияние структурных изменений белков, под действием солей тяжелых металлов, на процессы тушения синглетных и триплетных состояний зондов, а также эффект экранировки зарядов белков ионами солей тяжелых металлов.Приведен обзор существующих результатов по исследованию процессов тушения возбужденных состояний люминофоров, а также процессов взаимодействия тяжелых металлов с белками. Люминесцентный сенсор выполнен на основе макромолекулы белка, в качестве которого выбран сывороточный альбумин человека (САЧ), и молекулы полярного или неполярного люминесцентных зондов, либо зонда в виде квантовой точки ZNCDS. Скорость процессов дезактивации триплетных состояний зондов, находящихся в глобулярной и водной фазах, в присутствии ионов тяжелых металлов, а также скорость изменения концентрации ионов таллия в глобулярной микрофазе можно представить следующими уравнениями:-[d(MAT)]/dt=k_[MAT]-k [AT][M] кфсм[МАТ] KTLM[MAT][MTL ] KQM[MAT][Q] ([d(MTL )]/dt) = квх [М][Tl ] - квых[MTL ], где [МАТ], [AT] - концентрации молекул зонда - эозина в триплетном состоянии в глобуле белка и в водной микрофазе соответственно; [MTL ], [Tl ] - концентрации молекул тушителя таллия в белковой микрофазе и в водной макрофазе соответственно; k_, k - константы скорости выхода и входа молекул зонда из глобулы и в глобулу белка соответственно; [M] - концентрация глобул белка; кфсм - константа скорости затухания фосфоресценции триплетных состояний эозина в глобуле белка; KTLM, KTLB - константы скорости тушения триплетных состояний молекул зонда таллием в глобуле белка и в водной макрофазе соответственно; KQM[Q], KQB[Q] - псевдомономолекулярные константы скорости тушения примесями, преимущественно это концентрация остаточного кислорода в глобуле белка и в водной макрофазе соответственно; [Q] - концентрация остаточного кислорода; квх, квых - константы входа ионов таллия в глобулярную микрофазу и выхода в водную макрофазу соответственно. По результатам измерений интенсивности флуоресценции эозина в зависимости от концентрации ионов тяжелых металлов построены зависимости Штерна-Фольмера и определены константы тушения ионами тяжелых металлов электронно-возбужденных синглетных состояний эозина в САЧ (табл.1).