Биогибридные наноструктуры: конъюгаты серебряных нанопластинок с бактериородопсином. Влияние плазмонного поля нанопластинок на адсорбированные на них молекулы.

Номер гранта:18-04-00893
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: (а)(а) конкурс проектов фундаментальных научных исследований
Год выполнения:2018г.
Руководитель: Олейников ВладимирАлександрович
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Целью проекта является получение новых знаний о процессах взаимодействия наноструктура-биологический объект, механизмах и результатах воздействия наноструктур на биологические объекты, а также о возможности направленного воздействия наноструктур на биологический молекулы с целью получения заданных функциональных свойств таких нанобиогибридных структур. В проекте планируется использовать серебряные нанопластинки с сильным плазмонным эффектом – усилением электромагнитного поля вблизи поверхности серебра. Особенностью нанопластинок является наличие сравнительно протяженных областей с атомарно гладкой поверхностью, что позволяет адсорбировать на них фрагменты клеточных мембран или формировать упорядоченные монослои малых биологических молекул (олигопептилы, олигонуклеотиды, липиды). Такие монослои способны связывать нанопластинки (попарно или в стопки), формируя оптически активные структуры, в частности, реализуя оптические эффекты, определяемые формированием локальных плазмонных полей (эффекты гигантского комбинационного рассеяния (ГКР), усиления флуоресценции и т.п.). Разработка методов формирования таких структур и их изучение способно открыть новое окно в создания ряда приложений, включая оптические переключатели, элементы для передачи и хранения данных, наносенсоры, наномеханические устройства, источники света, элементы солнечных батарей, биотопливные элементы. Будут исследованы два объекта, перспективные с точки зрения получения слоистых структур на атомарно-гладкой поверхности нанопластинок. (1) Бактериородопсин (BRh). Несмотря на то, что этот белок изучается уже несколько десятилетий, в последнее время нами обнаружены новые его свойства, связанные с воздействием на него наночастиц (квантовые точки, серебряные наночастицы сферической формы). В частности, мы показали, что адсорбция Ag наночастиц на поверхности пурпурной мембраны способна полностью подавить фотоцикл БР. При этом, хромофор белка ретиналь фиксируется в определенном состоянии, белок "запоминает" состояние в котором он фиксируется AgНСф. (2) Ассоциаты олигоглицинов на поверхности нанопластинок. Благодаря своим плазмонным свойствам, серебряные нанопластинки являются ГКР-активными субстратами. Это позволяет методами ГКР контролировать и изучать динамику формирования упорядоченных монослоев. Кроме того, формируемые системы: (ГКР-активные нанопластинки)/(упорядоченные молекулярные структуры) являются чувствительными к окружению и могут быть прототипами биосенсорных устройств. Таким образом, предлагаемый проект преследует три задачи: (1) получение фундаментальных знаний о влиянии наноструктур нетрадиционной формы на биологические молекулы, (2) изучение возможности создания упорядоченных молекулярных слоев на атомарно-гладкой поверхности ГКР-активных нанопластинок и исследование их свойств, и (3) исследование возможности создания новых типов наноэлементов для сенсорики и наноэлектроники на единичных молекулах и упорядоченных молекулярных слоях на атомарно-гладкой поверхности серебра с регистрацией сигналов методом ГКР. Кроме фундаментальных знаний мы планируем получение практически значимых результатов: создание новых нанобиогибридных систем, в которых функциональные свойства природного и мутантного белка направленно модулируются воздействием нуль-, одно- и двухразмерных наноструктур (наносферы, наностержни и нанопластинки), разработка методов и формирование упорядоченных слоев на атомарно-гладкой поверхности серебра, содержащих распознающие молекулы и способные к селективному детектированию определенных биологических и медицинских мишеней.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 21.09.2018.
Помог ли вам материал?
0    0