Тема: Поверхностные свойства растворов смеси наночастиц золота и биомакромолекул

Наночастицы золота (ЗНЧ) и других металлов представляют большой интерес для исследователей в последние десятилетия. В частности, ЗНЧ имеют наибольшее распространение среди прочих металлических наночастиц (НЧ) из-за своих уникальных оптических и биологических свойств. На данный момент они хорошо изучены благодаря их характеристичному поверхностному плазмонному резонансу, который проявляется в середине видимой области спектра. Так, впервые в современной научной литературе ЗНЧ упоминаются в работе Фарадея около 160 лет назад, а их первый синтез разработан и описан Туркевичем в 1851 году.
Среди уникальных свойств ЗНЧ отмечают их каталитические и настраиваемые оптические свойства, способность к самосборке. Они хорошо поглощают и рассеивают свет, нетоксичны и химически более стабильны, чем прочие металлические наночастицы, что делает их перспективными материалами для создания целого ряда оптических и не только приборов: от средств медицинской диагностики до различных химических сенсоров, оптоволоконных устройств и компьютерных схем. Также одной из перспективных областей их применения служит создание полимерных нанокомпозитов, которые сохраняют свойства одной частицы при переходе к их множеству. Подобные материалы находят широкое применение в создании каталитических, оптических, абсорбирующих приборов, светофильтров.
Еще больший интерес представляют так называемые биосовместимые свойства ЗНЧ. Они обусловлены высокоразвитой поверхностью наночастиц, которая может служить удобной «посадочной площадкой» для различных полимеров, органических кислот, белков и других биомакромолекул. Слой адсорбированных на наночастице биомакромолекул называется биомолекулярной короной и представляет собой некоторое индивидуальное свойство данной частицы. В зависимости от материала, формы и размера НЧ может сорбировать сугубо специфичный, присущий ей одной набор соединений. Именно это обстоятельство выступает ключевым в области наномедицины: благодаря такой специфичности биомолекулярная корона может служить «паспортом» данной НЧ в биологической среде и обуславливать соответствующий биологический ответ. Крайне интересным представляется тот факт, что НЧ могут селективно адсорбировать некоторые биомолекулы, в частности и некоторые «поврежденные» фибриллы. В настоящее время уже происходит разработка некоторых лекарственных препаратов, использующих данное свойство. Таким образом, свойства соединений ЗНЧ с макромолекулами открывают путь к новым многообещающим применениям в области наномедицины, позволяют ставить люминесцентные метки и производить новейшие химические сенсоры.
Более узким, но не менее важным термином в научной литературе считается «белковая корона» (БК), т.е. корона, целиком состоящая из адсорбированных белков. Такая система в некотором роде служит модельной, так как в процессе ее формирования не только меняются свойства самой НЧ, но и белковая молекула претерпевает некоторые изменения. Среди таких эффектов в литературе отмечается изменение конформации, появление структурных дефектов и частичная денатурация. Показано, что комплексы НЧ/белок обладают поверхностной активностью, поэтому исследование поверхностных свойств данных систем может указать на конформационные изменения белковых молекул при адсорбции и дать дополнительную информацию о взаимодействиях между наночастицей и ее короной.
Основной целью данной выпускной квалификационной работы служит изучение динамических поверхностных свойств растворов ЗНЧ в смеси с глобулярным белком бычьим сывороточным альбумином (БСА) с целью определения механизма формирования адсорбционных пленок в растворах ЗНЧ/БСА.
Среди задач данной работы необходимо выделить: 1) синтез и анализ ЗНЧ; 2) нахождение кинетических зависимостей поверхностных свойств БСА; 3) подбор оптимальных концентраций компонентов комплекса ЗНЧ/БСА, при которых наблюдалось бы наибольшее отклонение от свойств чистого БСА; 4) исследование адсорбции комплекса на поверхности раствора в условиях повышенной ионной силы.
Купить

Выводы
1. Синтезированы ЗНЧ со средним размером порядка 20 нм и малым индексом полидисперсности.
2. Подобраны оптимальные концентрации компонентов для образования комплекса ЗНЧ/БСА, при которых не происходило осаждение и коагуляция, но в то же время наблюдалось наибольшее отличие хода кинетических зависимостей поверхностных свойств от растворов чистого белка.
3. Образование БК не повлияло на механизм формирования адсорбционного слоя растворов смеси БСА и ЗНЧ, хотя он и включает в себя малое число ЗНЧ. Равновесные значения поверхностных свойств растворов комплексов НЧ/белок и нативного белка совпадают.
4. При повышении ионной силы в растворах комплексов ЗНЧ/БСА значительно ускорилось формирование адсорбционной пленки. В узкой области концентраций белка на кинетической зависимости поверхностной упругости появился локальный максимум, который может быть связан с наличием в пленке достаточного количества комплексов НЧ/белок с частично денатурированной молекулой белка.
Купить