Гуральчук Гліб Ярославович. Вплив умов формування на оптичні властивості J-агрегатів поліметинових барвників РІС та Сyan-BTh. : Дис... канд. наук: 01.04.05 - 2008.
Анотація до роботи:
Гуральчук Г.Я. Вплив умов формування на оптичні властивості J-агрегатів поліметинових барвників РІС та Сyan-bTh. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 – оптика, лазерна фізика. Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків 2008.
Дисертаційна робота присвячена встановленню спектральних властивостей J-агрегатів поліметинових барвників PIC та Cyan-bTh в водних розчинах за умов контролювання ступеня агрегації барвника, для чого було досліджено вплив умов агрегації цих поліметинових барвників (витримка розчину в продовж певного часу, додавання електролітів, поверхнево-активних речовин, нуклеїнових кислот) на оптичні властивості J-агрегатів,
Використання методів флуоресцентної мікроскопії та мікроспектроскопії дозволило встановити мікро- та макроструктуру J-агрегатів, вивчити люмінесцентні властивості окремих агрегатів. Було встановлено три стадії трансформації у часі структури J-агрегатів РІС у водних розчинах електроліту (NaCl) та зафіксовано утворення стержень-подібних кристалітів з діаметром понад 1 мкм та довжиною декілька сотень мкм. Показано, що стержень-подібні кристаліти є ефективними оптичними хвилеводами.
Показано ефективний вплив катіонної поверхнево-активної речовини (cethylpyridinium bromide, СРВ) на агрегацію барвника Cyan-bTh. Встановлено, що додавання СРВ в концентрації, вищій за критичну концентрацію міцело утворення, приводить до утворення комплексів «J-агрегат-ПАР» та суттєво підвищює квантовий вихід люмінесценції J-агрегатів Cyan-bTh. Показано специфічність агрегації барвника Cyan-bTh на ДНК та РНК, що дозволяє запропонувати J-агрегати Cyan-bTh для використання у якості люмінесцентного зонду для детекції НК.
У дисертаційній роботі було вирішено поставлену задачу і встановлено вплив умов отримання J-агрегатів поліметинових барвників PIC та Cyan-bTh (витримка розчину впродовж певного терміну часу, додавання електролітів, поверхнево-активних речовин, нуклеїнових кислот) в водних розчинах на їх мікроструктуру та спектрально-люмінесцентних властивості.
Основними науковими результатами є такі:
Реальна надмолекулярна структура та люмінесцентні властивості J-агрегатів РІС у водних розчинах електроліту (NaCl) є метастабільними і можуть змінюватись як при зміні мікрооточення, так і з часом, що підтверджується спостереженням трансформації окремих ниткоподібних J-агрегатів РІС з діаметром менш ніж 1 мкм та довжиною декілька сотень мкм в стержень-подібні кристаліти з діаметром понад 1 мкм та довжиною декілька сотень мкм.
Ниткоподібні J-агрегати РІС, на відміну від стержень-подібних кристалітів, є надмолекулярними структурами, які можуть легко змінювати молекулярну упаковку під дією зовнішніх чинників. Наприклад, при короткохвильовому опромінюванні ниткоподібних J-агрегатів РІС має місце фотостимульована реорганізація їх молекулярного упакування.
Стержень-подібні кристаліти РІС є ефективними оптичними хвильоводами, які можуть бути використані при створенні нано-, та мікроелементів фотоприладів.
Оптичні властивості та ступень асоціації барвників РІС і Cyan-bTh можна ефективно контролювати шляхом додавання у розчин електроліту, ПАР або макромолекул з розвинутою поверхнею (НК).
Встановлено, що Cyan-bTh взаємодіє з ДНК за механізмом борозенкового зв’язування. При цьому спектри поглинання та люмінесценції барвника мають складний характер. Проведено інтерпретацію всіх смуг у спектрах.
Основним «будівельним блоком» J-агрегатів Cyan-bTh, що утворюються у малій борозенці ДНК, є дімери барвника.
Специфічність агрегації барвника Cyan-bTh на ДНК та РНК дає можливість запропонувати цей барвник у якості люмінесцентного зонду для детекції НК.
Перелік опублікованих праць за темою дисертації.
Pseudoisocyanine J-аggregate to optical waveguiding crystallite transition: microscopic and microspectroscopic exploration / A.N. Lebedenko, G.Ya. Guralchuk, A.V. Sorokin, S.L. Yefimova, Yu.V. Malyukin // J. Phys. Chem. B. – 2006. – v.110. – P.17772-17775.
Specificity of cyanine dye L-21 aggregation in solutions with nucleic acids / G.Ya. Guralchuk, A.V. Sorokin, I.K. Katrunov, S.L. Yefimova, A.N. Lebedenko, Yu.V. Malyukin, S.M. Yarmoluk // Journal of Fluorescence. – 2007. – v.17. – P. 370-376.
Применение агрегатов полиметиновых красителей для детекции нуклеиновых кислот / Г.Я. Гуральчук, Р.С. Гринев, И.К. Катрунов, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, Ю.В. Малюкин, С.М. Ярмолюк // Вісник Харківського національного університету. Біофізичний вісник. – 2007. – вип.18(1). – С.102-107.
Исследование одиночных J-агрегатов псевдоизоцианина / А.В. Сорокин, Г.Я. Гуральчук, А.Н. Лебеденко, С.Л. Ефимова, Ю.В. Малюкин // Матеріали конференції молодих вчених «Фізика низьких температур». – Харків. – 2005. – С.32.
Features of individual PIC J-aggregate morphology /A.V. Sorokin, G.Ya. Guralchuk, A.N. Lebedenko, S.L. Efimova, Yu.V. Malyukin // Books of abstracts of 6th International Young Scientists Conference “Optics & High Technology Material Science”. – Kyiv (Ukraine), 2005. – P.60.
Specificity of cyanine dye L-21 self-aggregation on nucleic acids templates / A.V. Sorokin, G.Ya. Guralchuk, I.K. Katrunov, S.L. Yefimova, A.N. Lebedenko, Yu.V. Malyukin, S.M. Yarmolyuk // Book of abstracts of International Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM’2006)”. – Uzhorod – “Karpaty” (Ukraine). – 2006. – P.272-273.
Управление оптическими свойствами метастабильных молекулярных нанокластеров на примере J-агрегатов CyanbTh / Г.Я. Гуральчук, И.К. Катрунов, Р.С. Гринёв, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, Ю.В. Малюкин // Матеріали конференції молодих учених «Фізика низьких температур». – Харків. – 2007. – С.32.
