Функціоналізація вуглецевих нанотрубок за допомогою молекул біологічного походження різної природи

Abstract

З метою розширення можливостей застосування вуглецевих нанотрубок (ВНТ) у бiотехнологiї дослiджено здатнiсть молекул бiологiчного походження взаємодiяти iз ВНТ. Показано формування стабiльних водних полiдисперсних колоїдних систем одношарових та багатошарових ВНТ, нековалентно функцiоналiзованих за допомогою ряду бiомолекул — дволанцюгової ДНК, дезоксирибонуклеозидтрифосфатiв, аденозинтрифоcфату натрiю, бичачого сироваткового альбумiну, бiлкiв екстракту склистого тiла, гумату натрiю. Наведено результати раманiвської спектроскопiї, трансмiсiйної електронної та атомно-силової мiкроскопiй зразкiв функцiоналiзованих ВНТ, що свiдчать про ряд морфологiчних та структурних змiн, спричинених функцiоналiзацiєю. Обговорюються механiзми нековалентної взаємодiї бiомолекул з ВНТ.

Для расширения возможностей применения углеродных нанотрубок (УНТ) в биотехнологии исследована способность молекул биологического происхождения взаимодействовать с УНТ. Показано формирование стабильных водных полидисперсных коллоидных систем однослойных и многослойных УНТ, нековалентно функционализированных с помощью ряда биомолекул — двухцепочной ДНК, дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, аденозинтрифоcфата натрия, бычьего сывороточного альбумина, белков экстракта стекловидного тела, гумата натрия. Приведены результаты рамановской спектроскопии, трансмиссионной электронной и атомно-силовой микроскопий функционализированных УНТ, которые свидетельствуют о ряде морфологических и структурных изменений, вызванных функционализацией. Обсуждаются механизмы нековалентного взаимодействия биомолекул с УНТ.

In order to expand biotechnological applications of carbon nanotubes (CNTs), the ability of biological molecules to interact with CNTs is studied. We report the formation of stable aqueous polydisperse colloidal systems of SWNTs and MWNTs non-covalently functionalized with several biomolecules — double-stranded DNA, deoxyribonucleotide triphosphates, adenosine triphosphate sodium salt, bovine serum albumin, vitreous body extract proteins and sodium humate. The results of Raman spectroscopy, transmission electron and atomic-force microscopies of functionalized CNTs demonstrating morphological and structural changes in CNTs caused by the functionalization are shown. Mechanisms of non-covalent biomolecules-CNTs interactions are discussed.