Введение к работе
>- .
'""Актуальность проблемы. Ленгмюровские пленки природных 'полимеров привлекают внимание исследователей как в связи с развитием фундаментальных исследований по моделированию биологических мембран, так и в связи с открывающимися в последнее время возможностями их практического использования. Одной из интенсивно развивающихся областей, в которой может быть применена ленгмюровская методика, является область создания биосенсорных устройств, поскольку ленгмюровский метод является одним из перспективных методов иммобилизации белков на сенсорные устройства. Этот метод позволяет создавать ориентированные ультратонкие пленки с заданной толщиной с сохранением нативных свойств белков. В связи с этим становится необходимым исследование поведения белков в монослоях на границе раздела фаз, подбор оптимальных условий для формирования моно- и мультислоев. Среди активно исследуемых белков можно выделить светочувствительные белки. Мембранные системы на основе таких белков могут быть использованы при создании светочувствительных биосенсоров. Перспективным является использование технологии Ленгмюра-Блоджетт для создания ферментных биосенсоров.
Цель работы. Настоящая работа является частью программы исследований по созданию стабильных липид-белковых моно- и мультислойных пленок на границе раздела фаз проводимых в Институте биоорганической химии им.М.М. Шемякина. Работа посвящена получению и исследованию липид-белковых чонослоев на поверхности раздела фаз вода/воздух, создание на их основе мультислойных структур на твердых подложках различного типа с использованием различных белков: реакционных центров (РЦ) зеленых нитчатых и пурпурных бактерий, глюкозоксидазы (ГОД), уреазы и бактериолюциферазн (БЛ). Основная часть исследований выполнена с использованием РЦ, для которых важно сохранить их фотоэлектрическую активность и получить преимущественную ориентацию белковых молекул в пленках на поверхности раздела фаз.
Научная новизна и практическая ценность работы.
Определены условия формирования стабильных моно- и
мультислоев ряда белков на поверхности раздела фаз: мембранного белка РЦ и водорастворимых.белков (ГОД, уреазы, БЛ). Для белка уреазы впервые получены монослои, обладающие достаточной прочностью. Исследованы условия адсорбции РЦ, ГОД и уреазы на монослои различных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Подобраны условия переноса монослоев РЦ и ГОД на твердые подложки, установлено, что эти белки сохраняют активность в пленках. Впервые показана смена ориентации белка РЦ на твердой подложке в зависимости от первоначальной площади, занимаемой молекулой белка в монослое и ПАВ, используемого при формировании смешанных монослоев. Показана защитная функция мультислоев жирной кислоты, которые при нанесении на поверхность белковой пленки, способствуют сохранению функциональной активности белков.
Показана возможность создания биосенсора на основе ГОД, адсорбированной на поверхность монослоев липидов, область определяемой концентрации глюкозы в растворе составила 0,5-5,0 мМ. Обнаружена зависимость амперометрического отклика на глюкозу от числа липид-белковых монослоев и от поверхностного давления, при котором осуществляется указанный перенос. Установлено, что БЛ сохраняет свою активность на поверхности раздела фаз и в связи с этим, является перспективным объектом дальнейших исследований.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались на Всесоюзной школе-конференции по ленгмюровским пленкам (Звенигород, апрель 19Э0 г.), ла 11-ой европейской конференции "Химия поверхностей" (Берлин, Германия, 23-28 апреля 1990 г.), на международном конгрессе по мембранам и мембранным процессам (Чикаго, США, 20-24 августа 1990 г.), на конференции по аналитической химии и прикладной спектроскопии (Чикаго, США, 3-8 марта 1991 г.), на 5-ой конференции по. пленкам Лангмюра-Блоджетт (Парик, Франция, 26-30 августа 1991 г.).
Структура диссертации.
Диссертация изложена на -П7& страницах машинописного текста, включая І5Ґ рисунков, таблиц. Работа состоит из введения, литературного обзора по белковым ленгмюровским пленкам, описания и обсуждения результатов исследования.
экспериментальной части, кратких выводов и списка цитируемой литературы, вклхлащего/УЗ" наименования.
