Межмолекулярные взаимодействия в монослоях высокомолекулярных соединений

• Автор: Горелкин, Петр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Список сокращений
Введение
1 Обзор литературы
1.1 Способы модифицирования поверхности кантилевера и факторы, влияющие на формирование латеральных напряжений в адсорбированном слое
1.2 Теоретическое обоснование возникновения латеральных напряжений в слое, нанесенном на поверхность золота или кремния, при протекании химических процессов
1.2.1 Влияние биохимических реакций на формирование латеральных напряжений в биополимерном слое
1.2.2 Модель формирования латеральных напряжений в вязкоупругом слое, закрепленном на твердой поверхности
1.3 Модели формирования латеральных напряжений в слое олигонуклеотидов, иммобилизованных на поверхности, в процессе их гибридизации
2 Влияние электростатического и структурного факторов на формирование латеральных напряжений в мономолекулярных слоях
3 Изучение адсорбции поликатиона на отрицательно заряженную поверхность
4 Первичная структура полинуклеотидов и механизм адсорбции
комплементарных ДНК на модифицированную поверхность
5. Влияние структуры слоя на природу межмолекулярных взаимодействий
при связывании аптамера с белком
6 Влияние ориентации белковых макромолекул на формирование латеральных напряжений в слое при образовании иммунного комплекса
(антиген-антитело)
Выводы
Литература
Список сокращений
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
НКС - наномеханическая кантилеверная система
4-ВП - поли-М-этил-4-винилпиридиний
СЗМ - сканирующий зондовый микроскоп
КМВ - кварцевое микровзвешивание
РНК - рибонуклеиновая кислота
1§0 - иммуноглобулин козы
ПХ — пероксидаза хрена
БСА - бычий сыворочный альбумин

Введение
Направление изучения химических процессов, свойств и структуры нанометровых полимерных покрытий на твердых поверхностях является одним из приоритетных в развитие современной науки о полимерах. Не смотря на то, что к настоящему времени получено большое количество экспериментальных данных, подтверждающих факт возникновения поверхностных напряжений в тонких полимерных пленках, процесс формирования латеральных напряжений в слоях высокомолекулярных соединений, иммобилизованных на поверхности в результате химических реакций или адсорбции, изучен недостаточно глубоко. Очень важно понимание основных механизмов развития латеральных напряжений в слоях таких полимеров, как, полиэлектролиты и биополимеры. Это необходимо для дальнейшего, изучения процессов, происходящих на биологических мембранах, в рецепторных слоях биосенсорных датчиков и на биокаталитических поверхностях. Создание высокоселективных биосенсоров, способных проводить непрерывный качественный и количественный анализ веществ в жидкостях в режиме реального времени, важно, например, для создания непрерывной прикроватной клинической диагностики.
Наиболее перспективным направлением в разработке таких биосенсоров является создание нанометровых датчиков на базе кантилеверов атомно-силового микроскопа. Изгиб кантилеверной консоли, регистрируемый лазерооптической системой, происходит в результате формирования латеральных напряжений внутри сенсорного слоя, который нанесен на поверхность. Причины возникновения латеральных напряжений связаны с возникновением взаимодействия между соседними молекулами в слое. На рисунке 1 представлена схема, показывающая как закрепленные на поверхности молекулы, взаимодействуя друг с другом, формируют

Уравнения (25а) и (256) возможно решить для двух напряжений (получить полное распределение напряжений), если известны деформация, вызванная сорбцией, и отклонение кантилевера, как функции времени. Для случаев, когда кантилевер, покрытый полимером, химически взаимодействует с анализируемым веществом, предполагается, что удлинение, вызванное абсорбцией, пропорционально концентрации абсорбированного вещества. Предполагая, что кинетический процесс абсорбции на полимерное покрытие подчиняется первому порядку, изгиб кантилевера, описывается следующим образом [124]:
лс Щ.[.сатдо-с(о]

.*м~ь
-Ей-Л-С(0-г,-Еи.Л,

Ей Е,

- + г, -| (I +
-Ея-Я-С(0-тг-Еи-Я~,

2,(0
- 3 /г, /г2 - 2 к

о-0 (0 +
-ТГ-'О-Ог0 (0
Е Ея 1 +
о-и(0
- 3 /г, /г2 - 4 /г-
Д. Л

О-,, 2 (О
(26 а)
(26 б)
Данная модель [124], описанная в уравнениях (26 а) и (26 б), не включает в себя пластификации полимеров. Если известно, что свойства покрытия изменяются значительно при сорбции анализируемого вещества, тогда величины (Ец, и т>) могут быть записаны как функции концентрации сорбировавшегося вещества. С учетом этого эффекта дифференциальное уравнение (26 а) принимает нелинейный вид.
Уравнения (26 а и 26 б) полезны для анализа ответа микрокантилеверных датчиков, когда все свойства покрытия и