Оптические свойства ленгмюровских пленок органических красителей и белков

• Автор: Чудинова, Галина Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 319 с. : ил.

„ СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Структура пленки Ленгмюра - Блоджетт

Литературный обзор

Литература

Глава 2. Метод приготовления монослоев и его применение для

различных исследований

Литературный обзор

Оригинальные результаты

2Л. Влияние солевого состава субфазы на формирование

монослоя белка на границе раздела фаз

2.2. Исследование корреляции между поведением органических молекул в монослоях на границе раздела фаз вода-воздух и их спектральными свойствами в пленках ЛБ
Литература
Глава 3. Взаимодействие между молекулами красителя в растворах и
ленгмюровских пленках
Литературный обзор
Оригинальные результаты
3.1. Спектральное исследование агрегации бензотиазольных цианиновых красителей (БТЦК) в растворах и 105 полимолекулярных слоях
3.2. Агрегирование БТЦК в растворах
3.3. Полислои ЛБ
3.4. Формирование агрегатов скварилиевого красителя (СК) в
^ растворах и пленках ЛБ
3.5. Исследование агрегации СК в растворах
3.6. Образование агрегатов СК в слоях ЛБ
Литература
Глава 4. Перенос энергии в системе пленки Ленгмюра — Блоджетт
раствор
Литературный обзор
Оригинальные результаты
4.1. Флуоресценция и кофлуоресценция УЬ, Бу,Тт комплексов с тетрафенилпорфирином
4.2. Влияние окружения на флуоресценцию лантаноидных комплексов порфиринов. Флуоресценция УЬ комплекса мезотетра(р-сульфофенил)порфирина в растворах
4.3. Флуоресценция УЬ комплекса мезотетра (р-сульфофенил ) порфирина в мицеллярных растворах
4.4. Флуоресценция комплексов РЗИ с теноилтрифторацетоном
4.5. Исследование флуоресценции и кофлуоресценции УЬТФП на поверхности раздела фаз вода/воздух и в ленгмюровских пленках
4.6. Исследование флуоресценции и кофлуоресценции ОуТФП в ленгмюровских пленках
4.7. Исследование флуоресценции и кофлуоресценции ТшТФП в ленгмюровских пленках
к Литература
Глава 5. Биосенсоры. Флуоресцентный иммуноанализ
Литературный обзор
Оригинальные результаты
5.1. Иммуносенсорные моделыше системы на основе ленгмюровских пленок с флуоресцентной регистрацией
(ФИА анализ)
5.2. FRET иммуносенсор с регистрацией в ближнем ИК
5.3. FRET иммуносенсор с регистрацией сигнала в красном диапазоне спектра
Литература
Выводы
Список
публикаций
Заключение

Актуальность темы. Значительные успехи, достигнутые в области конструирования различных молекулярных структур в последние десятилетия, во многом обусловлены использованием такого метода получения организованных пленок амфифильных (биполярных) соединений, как метод Ленгмюра - Блоджетт (ЛБ). Его важным достоинством является возможность получения многослойных планарных структур с заданным количественным и качественным составом как в плоскости монослоя, так и в направлении, перпендикулярном к подложке.
Другие высокотехнологичные методы, такие как молекулярно - лучевая эпитаксия, металлорганическое химическое газофазное нанесение, жидкофазная эпитаксия, расширяют возможности для создания новых пленочных материалов за счет модификации субстрата с помощью нанесения тонкого слоя или слоев. Технология ЛБ является одним из методов, позволяющих создавать молекулярные приборы. Конечно, как любая технология получения тонких пленок, метод ЛБ имеет свои ограничения, прежде всего - это необходимость использования биполярных молекул, способных образовывать монослои на водной поверхности. Пленки, полученные методом ЛБ, имеют ту же область применения в оптических и электронных устройствах, как и пленки, полученные другими методами.
Поскольку живые организмы имеют в своем составе многие компоненты, которые применяются для получения пленок ЛБ (жирные кислоты, фосфолипиды, белки), существует возможность создания совместимых поверхностей раздела между традиционными материалами и биоматериалами для конструирования биосенсоров или биохимических зондов. Тонкие органические пленки часто используются в качестве матрицы для роста ориентированных кристаллов из белков или органических и неорганических материалов, с помощью которых достаточно просто изменять кристаллическую структуру и кинетику роста кристаллов.
Разработка высокочувствительных биосенсоров — быстро прогрессирующая область прикладной науки, которая становится главной темой исследований по созданию дешевых и быстродействующих (в режиме реального времени) анализов для определения биомолекул: антигенов, ферментов, антител. Метод ЛБ позволяет осуществлять нанесение пленок белка на твердый субстрат. Такой способ не только не разрушает структуру белка, но и придает ей новые полезные свойства, такие как термоустойчивость, стабильность во времени и определенную анизотропию пленки белка. Известно, что структура белков в пленках ЛБ не претерпевает существенных изменений при нагревании. Термическая стабильность таких пленок белков на 30 - 40°С выше по сравнению с их растворами.
Таким образом, использование пленок ЛБ является одним из перспективных и эффективных подходов к получению наноструктур, обладающих уникальными свойствами,
открытой (мероцианиновой) формы красителя. При облучении (рис.2.6, кривая 3) количество ^ мероцианиновой формы возрастает, перегиб при 100 А2 (считая по касательной к кривой и в
том и в этом случае) становится ярко выраженным, дальнейшее увеличение давления приводит к образованию монослоя из, в основном, мероцианиновой формы спиропирана, который представляет собой двумерную жидкость, отсутствие алифатического заместителя не позволяет сформировать слой в виде двумерного кристалла. Таким образом, изотермы очень чутко отражают конформационные и геометрические перестройки, происходящие в молекулах на поверхности субфазы при увеличении поверхностного давления. При заданной температуре и влажности можно получить нужное фазовое состояние монослоя, задавая определенную величину поверхностного давления. Это делается автоматически с установлением электрической связи между мотором, передвигающим барьер, и измерителем поверхностного давления. В качестве последнего используют весы Вильгельми, которые измеряют поверхностное натяжение (поверхностное давление есть разность поверхностных натяжений чистой водной поверхности и поверхности, покрытой монослоем поверностно-активного вещества).
Метод Ленгмюра-Блоджетт. Для получения монослоя поверхностно-активное вещество (ПАВ) растворяют в легколетучем растворителе (хлороформ, дихлорметан, бензол) и по I каплям наносят на поверхность специально очищенной бидистиллированной воды или
субфазы (буферной системы), приготовленной на основе этой воды. Раствор растекается по поверхности, а растворитель улетучивается. Оставшиеся ПАВ поджимается механическим барьером до получения сплошной пленки. Момент образования жидкокристаллического фазового состояния монослоя фиксируется весами Вильгельми, после этого осуществляется последовательный перенос монослоев на твердую подложку.
Для переноса слоев применяется механическое устройство, которое медленно со скоростью несколько мм в минуту опускает и поднимает твердую подложку, проводя ее через поверхность субфазы, как это показано на рис. 2.8. По мере последовательного осаждения монослоев на подложку количество вещества на поверхности воды уменьшается, и барьер автоматически передвигаеся и таким образом поддерживается постоянство поверхностного давления. Общая схема установки приведена на рис. 2.7.
В зависимости от направления движения подложки через монослой можно получать ленгмюровские пленки различной ориентации. Обычно различают три типа слоев: два полярных - X и Ъ, и один симметричный неполярный слой У типа (рис. 2.9).