Оренбургский государственный университет

Исследование адсорбции полиамфолитных полипептидов на поверхности поляризованной металлической наночастицы

Проект № 19-43-560003 от 10.06.2019

Руководитель НИР — канд. физ.-мат. наук, доцент Н.Ю. Кручинин

Исследование направлено на установление характера адсорбции полиамфолитных полипептидов на поверхности поляризованной сферической металлической наночастицы.

С использованием метода молекулярной динамики была исследована перестройка конформационной структуры полиамфолитных макроцепей с разными законами распределений заряженных звеньев в электрическом поле поляризованной металлической наночастицы, в том числе, когда с полиамфолитной макромолекулой были связаны атомарные кластеры золота малого размера. На поверхности поляризованной металлической наночастицы формировалось неоднородное распределение плотности атомов полипептида в зависимости от угла между направлением вектора дипольного момента и вектором нормали к поверхности наночастицы. Также в сравнении с неполяризованной металлической наночастицей наблюдалось набухание макромолекулярной опушки с преимущественным выбрасыванием петель в направлении оси поляризации.

Было осуществлено построение математической модели формирования конформационных перестроек адсорбированной макроцепи полиамфолита, вызванных распределенными электрическими зарядами на поверхности поляризованной металлической сферической наночастицы. Произведено обобщение математической модели кинетики кросс-аннигиляции электронных возбуждений молекул кислорода и триплетных возбуждений органических молекул, учитывающей неоднородный и неизотропный характер распределения звеньев полимерной цепи вблизи поверхности сферической наночастицы.

Проведены оригинальные эксперименты по изучению спектров поглощения водных растворов наночастиц золота и серебра, полученных цитратным или боргидридным методом, в присутствии белковых молекул лизоцима, альбумина, трипсина и трансферрина.

Такие значительные изменения конформационной структуры адсорбированной на поверхности наночастицы полиамфолитной макроцепи будут оказывать существенное влияние на фотохимические процессы, протекающие в многопетлевом слое полимерной опушки, и могут быть использованы для создания и модификации сенсоров и нанозондов с перестраиваемой (переключаемой) под воздействием электрического поля конформационной структурой макромолекул. К таким системам могут быть отнесены, например, такие сенсорные устройства, как датчики на основе эффекта гигантского комбинационного рассеяния, а также люминесцентно-оптические измерители концентрации молекулярного (в том числе синглетного) кислорода.