Анотація до роботи:

Токар В.П. Спектральні прояви взаємодії нуклеїнових кислот з низькомолекулярними -електронмісткими сполуками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено експериментальному дослідженню спектральними методами електронних процесів, що мають місце в системах макромолекула ДНК – стирилціанінові зонди, з’ясуванню особливостей взаємодії полінуклеотидів з низькомолекулярними синтетичними сполуками (барвниками). Ідентифіковано центри поглинання, флюоресценції та фосфоресценції розчинів стирилціанінів та їх комплексів з ДНК. Зареєстровано двофотонно збуджувану флюоресценцію бензотіазолових, пірідинієвих, індолінільних барвників та отримано перерізи їх двофотонного поглинання на довжинах хвилі 1064 нм, 880 нм, 840 нм. Зафіксовано прояви переносу енергії триплетного електронного збудження в макромолекулах ДНК: гасіння фосфоресценції ДНК при додаванні у розчин бензотіазолового гомодимера Dbos-30; при збудженні в області поглинання ДНК зареєстровано затриману флюоресценцію (ЗФ) та фосфоресценцію зв’язаного з цією макромолекулою зонда. Показано, що ЗФ зонда спричинена анігіляцією мобільних Т-збуджень, що мігують в ДНК на зв’язаних з цією макромолекулою зондах-пастках. Оцінено середню довжину пробігу мобільного триплетного електронного збудження в макромолекулі ДНК (70 , що відповідає відстані між сусідніми пастками у 20 пар основ), використовуючи зв’язані з нею барвники як пастки для таких збуджень. Показано можливість використання бензотіазолового гомодимера DBos-21 для ДФЗ флюоресцентної мікроскопії живих клітин з ідентифікацією конкретних внутрішньоклітинних органел, зокрема мітохондрій та ядерець.

1. Ідентифіковано центри поглинання, флюоресценції та фосфоресценції розчинів стирилціанінових барвників та їх комплексів з ДНК. Встановлено, що наявність у зонда бічної групи з зарядженими атомами азоту (ефекторної групи), забезпечує більше відношення інтенсивностей флюоресценції зв’язаного з ДНК та вільного барвника І/І₀, ніж у відповідних аналогів без згаданих груп.

2. Уперше зареєстровано двофотонно збуджувану флюоресценцію серій бензотіазолових, пірідинієвих, індолінільних барвників у комплексі з ДНК та отримано перерізи їх двофотонного поглинання на довжинах хвиль 1064 нм, 880 нм, 840 нм. Барвники з несиметричними хромофорами з меншою електронодонорністю однієї кінцевої групи і при однаковій другій кінцевій групі мають більші перерізи двофотонного поглинання.

   3. Зафіксовано прояви перенесення енергії триплетного електронного збудження в біомакромолекулах ДНК та від ДНК до молекул-зондів: 1) гасіння фосфоресценції ДНК при додаванні у розчин барвника; 2) при збудженні в області поглинання ДНК зареєстровано фосфоресценцію зв’язаного з цією макромолекулою зонда; 3) при збудженні у максимумі поглинання ДНК зареєстровано затриману флюоресценцію барвника, зв’язаного з ДНК. Для мобільних Т-збуджень, що мігрують в макромолекулі ДНК, можна застосовувати запропоновану раніше для синтетичних макромолекул модель анігіляції цих збуджень на зондах-пастках.

      4. Середня довжина пробігу мобільного триплетного електронного збудження в макромолекулі ДНК становить приблизно 70 (20 пар основ), що додатково підтверджує отримані іншими методами оцінки.

         5. Продемонстровано можливість проникнення до живих клітин HeLa бензотіазолових стирилових барвників DBos-21 та Bos-3. Успішно використано гомодимер DBos-21 для ДФЗ флюоресцентної мікроскопії живих клітин з ідентифікацією конкретних внутрішньоклітинних органел, зокрема мітохондрій та ядерець.

Публікації автора:

1. Токар В.П. Особливості люмінесценції системи ДНК – стирилціаніновий барвник / В.П. Токар, М.Ю. Лосицький, В.М. Ящук // Український фізичний журнал. – 2008. – T.53. – №12. – C.1149-1154.

2. Fluorescence of styryl dyes-DNA complexes induced by single- and two-photon excitation / V.P. Tokar, M.Yu. Losytskyy, V.B. Kovalska [and others] // Journal of Fluorescence. – 2006. – V.16. – No.6. – P.783-791.

3. Fluorescent homodimer styrylcyanines: synthesis and spectral-luminescent studies in nucleic acids and protein complexes / V.B. Kovalska, D.V. Kryvorotenko, A.O. Balanda, M.Yu. Losytskyy, V.P. Tokar, S.M. Yarmoluk // Dyes and Pigments. – 2005. – V.67. – P.47-54.

4. Optical biomedical diagnostics: sensors with optical response based on two-photon excited luminescent dyes for biomolecules detection / V.M. Yashchuk, S.M. Yarmoluk, V.Yu. Kudrya, M.Yu. Losytskyy, V.P. Tokar [and others] // Advances in Optical Technologies. – 2008. – V.2008, ID 908246. – 11 p.

5. Spectral-luminescent characterization of the homodimer styrylcyanines in nucleic acids complexes: book of abstracts ICEPOM-5 (Kyiv, May 24-29, 2004). – K: Naukoviy Svit, 2004. – P.87-88.

6. Design of benzothiazole homodimer styryls for fluorescent DNA detection upon TPE: book of abstracts of the 9^th International conference on methods and applications of fluorescence (Lisbon, Portugal, September 4-6, 2005). – P.152.

7. Synthesis of New Benzothiazole Homodimer Styryl Dyes For Fluorescent DNA Detection Upon TPE: book of abstracts of the Vth Prague Workshop On PhotoInduced Molecular Processes (Prague, Czech Republic, March 12-14, 2006). – P.40.

8. Homodimer Styryl Dyes For Two-Photon Fluorescent Detection of Nucleic Acids: book of abstracts of the XXIth IUPAC Symposium on Photochemistry (Kyoto, Japan, April 2-7, 2006). – P.218.

9. Spectroscopy of the DNA. II. The luminescence manifestation of the interaction between the DNA and two-photon excited styryl dyes: book of abstracts of the III International Conference on Hydrogen bonding and Molecular interactions (Kyiv, Ukraine, May 15-21, 2006). – P.163.

10. The high-effective two-photon excited luminescent styryl dyes for imaging and detection of nucleic acids: сборник тезисов докладов ІІІ Международной конференции по молекулярной спектроскопии (Самарканд, Республика Узбекистан, 29-31 мая 2006). – С.91-92.

11. The Spectral Properties Studying of Two-Photon Excited Fluorescent Dyes for Nucleic Acids Detection: book of abstracts of the Abstracts XII European Conference on Spectroscopy of Biological Molecules (Paris, France, September 1-6, 2007). – P.101.

12. Pyrimidinestyrylcyanines – novel fluorescent dyes for TPE detection of RNA: book of abstracts of the 10^th Conference on methods and applications of fluorescence (Salzburg, Austria, September 9-12, 2007). – P.168.

13. Fluorescent molecular probes as an instrument for studying of the triplet electronic excitation energy transfer in DNA molecules: book of abstracts of the EOS Annual Meeting. (Paris, France, September 29 – October 2, 2008). – Tom1: Biophotonics.