1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Коллоидный журнал
  4. T. 85, № 5, 2023

Коллоидный журнал, 2023, T. 85, № 5, стр. 583-592

Влияние старения ультрамалых наночастиц золота на их взаимодействие с холестерическими микрочастицами ДНК

М. А. Климович 1, 2, М. А. Колыванова 1, 2, О. В. Дементьева 3, О. Н. Климович 1, В. М. Рудой 3, В. А. Кузьмин 1, В. Н. Морозов 1, *

1 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН
119334 Москва, ул. Косыгина, 4, Россия

2 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России
123098 Москва, ул. Живописная, 46, Россия

3 Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
119071 Москва, Ленинский просп., 31, корп. 4, Россия

* E-mail: morozov.v.n@mail.ru

Поступила в редакцию 30.06.2023
После доработки 12.07.2023
Принята к публикации 12.07.2023

Аннотация

Исследована корреляция между временем предварительной выдержки синтезированных по методу Даффа ультрамалых наночастиц золота (НЧЗ) и структурными аспектами их взаимодействия с частицами холестерических жидкокристаллических дисперсий (ХЖКД) ДНК. Установлено, что “возраст” НЧЗ в значительной мере определяет величину их деструктивного действия по отношению к упорядоченной организации частиц ХЖКД ДНК. Наблюдаемый эффект может быть связан как с постепенным совершенствованием кристаллической решетки (металлизацией) исследуемых НЧЗ, так и с изменением во времени химии их поверхности.

Ключевые слова: жидкие кристаллы ДНК, круговой дихроизм, наночастицы золота, старение наночастиц, металлизация наночастиц

Список литературы

  1. Jordan C.F., Lerman L.S., Venable J.H. Structure and circular dichroism of DNA in concentrated polymer solutions // Nature: New Biology. 1972. V. 236. № 64. P. 67–70. https://doi.org/10.1038/newbio236067a0

  2. Earnshaw W.C., Casjens S.R. DNA packaging by the double-stranded DNA bacteriophages // Cell. 1980. V. 21. № 2. P. 319–331. https://doi.org/10.1016/0092-8674(80)90468-7

  3. Yevdokimov Y.M., Skuridin S.G., Salyanov V.I. The liquid-crystalline phases of double-stranded nucleic acids in vitro and in vivo // Liquid Crystals. 1988. V. 3. № 11. P. 1443–1459. https://doi.org/10.1080/02678298808086687

  4. Livolant F. Ordered phases of DNA in vivo and in vitro // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 1991. V. 176. № 1. P. 117–137. https://doi.org/10.1016/0378-4371(91)90436-G

  5. Cheng S.-M., Mohr S.C. The thermal transition of ‘PSI’ DNA monitored by circular dichroism // FEBS Letters. 1974. V. 49. № 1. P. 37–42. https://doi.org/10.1016/0014-5793(74)80626-5

  6. Nikogosyan D.N., Repeyev Y.A., Yakovlev D.Y. et al. Photochemical alterations in DNA revealed by DNA-based liquid crystals // Photochemistry and Photobio-logy. 1994. V. 59. № 3. P. 269–276. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1994.tb05033.x

  7. Kolyvanova M.A., Klimovich M.A., Shibaeva A.V. et al. Cholesteric liquid-crystalline DNA – a new type of chemical detector of ionizing radiation // Liquid Crystals. 2022. V. 49. № 10. P. 1359–1366. https://doi.org/10.1080/02678292.2022.2032854

  8. Колыванова М.А., Белоусов А.В., Кузьмин В.А. и др. Модификация радиочувствительности холестерической дисперсии ДНК с помощью диметилсульфоксида // Химия высоких энергий. 2022. Т. 56. № 5. С. 416–418. https://doi.org/10.31857/S0023119322050072

  9. Yevdokimov Y.M., Salyanov V.I., Lortkipanidze G.B. et al. Sensing biological effectors through the response of bridged nucleic acids and polynucleotides fixed in liquid-crystalline dispersions // Biosensors and Bioelectronics. 1998. V. 13. № 3–4. P. 279–291. https://doi.org/10.1016/S0956-5663(97)00133-4

  10. Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Кондрашина О.В. и др. Жидкокристаллические дисперсии комплексов ДНК с гадолинием – потенциальная платформа для нейтронозахватывающей терапии // Доклады Академии наук. 2005. Т. 402. № 5. С. 693–696. https://doi.org/10.1007/s10628-005-0081-z]

  11. Koval V.S., Arutyunyan A.F., Salyanov V.I. et al. DNA sequence-specific ligands. XVII. Synthesis, spectral properties, virological and biochemical studies of fluorescent dimeric bisbenzimidazoles DBA(n) // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2018. V. 26. № 9. P. 2302–2309. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.03.018

  12. Koval V.S., Arutyunyan A.F., Salyanov V.I. et al. DNA sequence-specific ligands. XVIII. Synthesis, physico-chemical properties; genetic, virological, and biochemical studies of fluorescent dimeric bisbenzimidazoles DBPA(n) // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2020. V. 28. № 7. P. 115378. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2020.115378

  13. Morozov V.N., Kolyvanova M.A., Dement’eva O.V. et al. Fluorescence superquenching of SYBR Green I in crowded DNA by gold nanoparticles // Journal of Luminescence. 2020. V. 219. P. 116898. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116898

  14. Morozov V.N., Kolyvanova M.A., Dement’eva O.V. et al. Comparison of quenching efficacy of SYBR Green I and PicoGreen fluorescence by ultrasmall gold nanoparticles in isotropic and liquid-crystalline DNA systems // Journal of Molecular Liquids. 2021. V. 321. P. 114751. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114751

  15. Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Рудой В.М. и др. Действие наночастиц золота на упаковку молекул ДНК в модельных системах // Доклады Академии наук. 2010. Т. 432. № 6. С. 838–841.

  16. Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Кац Е.И. и др. Кластеры из наночастиц золота в квазинематических слоях частиц жидкокристаллических дисперсий двухцепочечных нуклеиновых кислот // Acta Naturae. 2012. Т. 4. № 4 (15). С. 80–93.

  17. Евдокимов Ю.М., Скуридин С.Г., Салянов В.И. и др. Наночастицы золота влияют на “узнавание” двухцепочечных молекул ДНК и запрещают формирование их холестерической структуры // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2014. Т. 14. № 4. С. 5–21.

  18. Duff D.G., Baiker A., Edwards P.P. A new hydrosol of gold clusters. 1. Formation and particle size variation // Langmuir. 1993. V. 9. № 9. P. 2301–2309. https://doi.org/10.1021/la00033a010

  19. Duff D.G., Baiker A., Gameson I., Edwards P.P. A new hydrosol of gold clusters. 2. A comparison of some different measurement techniques // Langmuir. 1993. V. 9. № 9. P. 2310–2317. https://doi.org/10.1021/la00033a011

  20. Морозов В.Н., Климович М.А., Колыванова М.А. и др. Взаимодействие наночастиц золота с цианиновыми красителями в холестерических субмикрочастицах ДНК // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55. № 5. С. 339–346.

  21. Колыванова М.А., Климович М.А., Дементьева О.В. и др. Взаимодействие наночастиц золота с цианиновыми красителями в холестерических субмикрочастицах ДНК. Влияние способа их введения в систему // Химическая физика. 2023. Т. 42. № 1. С. 64–72. https://doi.org/10.31857/S0207401X23010065

  22. Swarnkar R.K., Singh S.C., Gopal R. Effect of aging on copper nanoparticles synthesized by pulsed laser ablation in water: Structural and optical characterizations // Bulletin of Materials Science. 2011. V. 34. № 7. P. 1363–1369. https://doi.org/10.1007/s12034-011-0329-4

  23. Ma Y., Chechik V. Aging of gold nanoparticles: Ligand exchange with disulfides // Langmuir. 2011. V. 27. № 23. P. 14432–14437. https://doi.org/10.1021/la202035x

  24. Gubicza J., Lábár J.L., Quynh L.M. et al. Evolution of size and shape of gold nanoparticles during long-time aging // Materials Chemistry and Physics. 2013. V. 138. № 2–3. P. 449–453. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.01.012

  25. Дементьева О.В., Карцева М.Е., Сухов В.М. и др. Температурно-временная эволюция ультрамалых затравочных наночастиц золота и синтез плазмонных нанооболочек // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 5. С. 562–568. https://doi.org/10.7868/S0023291217050056

  26. Карцева М.Е., Шишмакова Е.М., Дементьева О.В. и др. Рост фосфониевых наночастиц золота в щелочной среде: кинетика и механизм процесса // Коллоидный журнал. 2021. Т. 83. № 6. С. 644–650.https://doi.org/10.31857/S0023291221060057

  27. Keller D., Bustamante C. Theory of the interaction of light with large inhomogeneous molecular aggregates. II. Psi-type circular dichroism // The Journal of Chemical Physics. 1986. V. 84. № 6. P. 2972–2980. https://doi.org/10.1063/1.450278

  28. Компанец О.Н. Портативные оптические биосенсоры для определения биологически активных и токсичных соединений // Успехи физических наук. 2004. Т. 174. № 6. С. 686–690.

  29. Ершов Б.Г. Короткоживущие малые кластеры металлов в водных растворах: получение, идентификация и свойства // Известия Академии наук. Серия химическая. 1999. № 1. С. 1–15.

  30. Livolant F., Leforestier A. Condensed phases of DNA: Structures and phase transitions // Progress in Polymer Science. 1996. V. 21. № 6. P. 1115–1164. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(96)00016-0

  31. Muzzopappa F., Hertzog M., Erdel F. DNA length tunes the fluidity of DNA-based condensates // Biophysical Journal. 2021. V. 120. № 7. P. 1288–1300. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.02.027

  32. Семенов С.В., Евдокимов Ю.М. Круговой дихроизм частиц жидкокристаллических дисперсий ДНК // Биофизика. 2015. Т. 60. № 2. С. 242–252.

  33. Скуридин С.Г., Лорткипанидзе Г.Б., Мусаев О.Р. и др. Формирование жидкокристаллических микрофаз двухцепочечных нуклеиновых кислот и синтетических полинуклеотидов низкой молекулярной массы // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1985. Т. 27. № 11. С. 2261–2265.

  34. Morozov V.N., Klimovich M.A., Kostyukov A.A. et al. Förster resonance energy transfer from Hoechst 33258 to SYBR Green I in cholesteric liquid-crystalline DNA // Journal of Luminescence. 2022. V. 252. P. 119381. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119381

  35. Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Штыкова Э.В. и др. Фиксация наночастиц золота в структуре квазинематических слоев, образованных молекулами ДНК // Биологические мембраны. 2011. Т. 28. № 3. С. 191–198.

  36. Евдокимов Ю.М. Наночастицы золота и жидкие кристаллы ДНК // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2015. Т. 56. № 3. С. 147–157.

  37. Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Скуридин С.Г. и др. Физико-химический и нанотехнологический подходы к созданию “твердых” пространственных структур ДНК // Успехи химии. 2015. Т. 84. № 1. С. 27–42.

  38. Brach K., Matczyszyn K., Olesiak-Banska J. et al. Stabilization of DNA liquid crystals on doping with gold nanorods // Physical Chemistry Chemical Physics. 2016. V. 18. P. 7278–7283. https://doi.org/10.1039/C5CP07026K

  39. Скуридин С.Г., Салянов В.И., Попенко В.И. и др. Структурные эффекты, вызываемые наночастицами золота, в частицах холестерических жидкокристаллических дисперсий двухцепочечных нуклеиновых кислот // Химико-фармацевтический журнал. 2013. Т. 47. № 2. С. 3–11. https://doi.org/10.30906/0023-1134-2013-47-2-3-11

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Коллоидный журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал