Гидрозоли золота, стабилизированные нетиолированными олигонуклеотидами : взаимосвязь устойчивости и плазмонно-резонансных свойств

• Автор: Семёнов, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Устойчивость и кинетика коагуляции лиофобных золей

1.1.1. Устойчивость лиофобных золей

1.1.2. Основы теории ДЛФО

1.1.3. Кинетика коагуляции частиц дисперсной фазы

1.2. Оптические свойства наночастиц металлов

1.2.1. Локализованный поверхностный плазмонный резонанс

1.2.2. Влияние формы наночастиц металлов на ЛППР

1.2.3. Оптические характеристики агрегатов наночастиц металлов

1.3. Конъюгаты наночастиц металлов с биомолекулами
1.3.1. Закрепление биомолекул на поверхности наночастиц
1.3.2. Использование олигонуклеотидов в качестве модификаторов поверхности наночастиц
Глава 2. Методическая часть
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Синтез золей золота цитратным методом
2.2.1. Классический цитратный гидрозоль золота
2.2.2. Золи с различным размером наночастиц
2.2.3. Низкотемпературный синтез и введение олигонуклеотидов
2.2.4. Изменение числовой концентрации гидрозолей золота
2.3. Изучение коагуляции гидрозолей золота
2.3.1. иУ-У1э спектрометрия локализованного поверхностного плазмонного резонанса в ходе электролитической коагуляции
2.3.2. Оценка устойчивости гидрозолей
2.3.3. Измерение адсорбции олигонуклеотидов на поверхности наночастиц золота методом спектроскопии поглощения
2.4. Методы исследования
2.4.1. UV-Vis спектрофотометрия
2.4.2. Динамическое рассеяние света
2.4.3. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
2.4.4. Спектрометрия кругового дихроизма
2.4.5. Флуоресцентная спектроскопия
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Закономерности коагуляции гидрозолей золота
3.1.1. Характеристики цитратных золей золота
3.1.2. Изменения спектров экстинкции золей золота в ходе электролитической коагуляции
3.1.3. Влияние размера наночастиц золота на изменения спектров экстинкции в ходе электролитической коагуляции
3.1.4. Влияние числовой концентрации гидрозолей на изменения спектров экстинкции в ходе электролитической коагуляции
3.1.5. Методика оценки устойчивости цитратных гидрозолей золота к электролитической коагуляции методом спектроскопии ЛППР
3.2. Синтез и устойчивость золей Au с наночастицами,
модифицированными нетиолированными гомоолигонуклеотидами
3.2.1. Влияние температуры синтеза на характеристики гидрозоля
3.2.2. Влияние присутствия олигонуклеотида в процессе синтеза
на характеристики гидрозоля
3.2.3. Исследование стабилизирующего действия
гомоолигонуклеотидов
3.2.4. Изучение коагуляции золей, стабилизированных цитозиновыми гомоолигонуклеотидами
3.2.5. Адсорбция олигонуклеотидов на золотых наночастицах
по данным спектроскопии поглощения

3.2.6. Применение метода флуоресцентной спектроскопии для оценки адсорбции олигонуклеотидов на поверхности золотых наночастиц
3.3. Стабилизирующее действие нетиолированных гетероолигонуклеотидов на гидрозоли золота и создание ДНК-сенсора
3.3.1. Стабилизирующее действие гетероолигонуклеотидов
и двухцепочечных молекул ДНК
3.3.2. Новый ДНК-сенсор
Общие выводы
Благодарности
Список литературы

достаточно плотном ее заполнении так называемые щетки) [85-87]. Однако азотистые основания также способны неспецифически адсорбироваться на золоте [88-91]. В сочетании с высокой гибкостью молекул олигонуклеотидов [92-94] это может приводить к образованию ими «петель» [95, 96]. При этом комплементарная гибридизация ДНК с молекулой-мишенью затрудняется, так как часть оснований в молекуле модификатора (ДНК-зонда) оказывается недоступной в результате их связывания с золотом.
Количество «петель» можно свести к минимуму, формируя на поверхности золота плотный монослой олигонуклеотидов, в результате чего большая часть поверхности оказывается занятой связями в-Аи. Однако при этом гибридизация ДНК также затрудняется вследствие стерических ограничений [86, 97, 98], в связи с чем было предложено создавать смешанные хемосорбционные монослои из олигонуклеотида и иного тиолированного соединения, например, олигоэтиленгликоля [99-102]. В этом случае азотистые основания олигонуклеотида (ДНК-зонда) не могут связываться с поверхностью золота, так как молекулы олигоэтиленгликоля блокируют свободные участки поверхности.
Однако, как уже отмечалось выше, азотистые основания, а значит, и нетиолированные олигонуклеотиды могут неспецифически адсорбироваться на поверхности золота [72, 89-91, 103, 104 ]. Согласно литературным данным [105-109], адсорбция нуклеозидов на золоте уменьшается в ряду в > А > С > Т (следует учитывать, однако, что гуаниновые гомоолигонуклеотиды склонны к образованию в растворе вторичных структур [110], что снижает их адсорбцию).
Гидрозоль золота, содержащий наночастицы, модифицированные нетиолированными олигонуклеотидами, удобно использовать в качестве простого сенсора для детектирования ДНК-мишеней. Известно, что олигонуклеотиды повышают устойчивость гидрозолей золота к электролитической коагуляции [106] (хотя систематические исследования величины их стабилизирующего эффекта до сих пор не проводились). В то же время, олигонуклеотиды, гибридизованные в двойную спираль с