CC BY
0
https://doi.org/10.62669/17270227.2024.3.35
УДК 539.199+544.723.2
1.3.8 - Физика конденсированного состояния (физико-математические науки);
1.3.17 - Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества (физико-математические науки)
Конформационная структура полиамфолитов на поверхности сферической металлической наночастицы при одновременном воздействии статического и переменного электрических полей
Н. Ю. Кручинин
Оренбургский государственный университет, Центр лазерной и информационной биофизики, Россия, 460018, Оренбург, пр. Победы, 13
Аннотация. Исследовано одновременное воздействие внешнего статического и переменного электрических полей на композитную наносистему "золотая сферическая наночастица-полиамфолит". Построены радиальные и угловые зависимости плотности полимера, в том числе в узком приповерхностном слое наночастицы. В случае, когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы значительно превышала величину статического дипольного момента, в экваториальной области сферической золотой наночастицы образовывалась опоясывающая кольцеобразная опушка. При увеличении амплитуды переменного электрического поля форма полиамфолитной опушки изменялась от вытянутой в направлении статической поляризации к набухшей в экваториальной области наночастицы. Разноименно заряженные звенья находились на тех половинах сферической наночастицы относительно экватора, где были индуцированы противоположные заряды вследствие воздействия статического электрического поля.
Ключевые слова: полипептид, конформационная структура, молекулярная динамика, золотая наночастица.
Н Никита Кручинин, e-mail: kruchinin_56@mail. ru
Conformational structure of polyampholytes on the surface of a spherical metal nanoparticle under simultaneous exposure to static and alternating electric fields
Nikita Yu. Kruchinin
Orenburg State University, Center for Laser and Information Biophysics (13, Pobedy Ave., Orenburg, 460018, Russian Federation)
Summary. The simultaneous effect of external static and alternating electric fields on the composite nanosystem "gold spherical nanoparticle-polyampholyte" was studied. Radial and angular dependences of the polymer density were constructed, including in a narrow surface layer of the nanoparticle. In the case where the amplitude of the alternating dipole moment of the nanoparticle significantly exceeded the value of the static dipole moment, a ring-shaped fringe was formed in the equatorial region of the spherical gold nanoparticle. With an increase in the amplitude of the alternating electric field, the shape of the polyampholyte fringe changed from elongated in the direction of static polarization to swollen in the equatorial region of the nanoparticle. Oppositely charged links were located on those halves of the spherical nanoparticle relative to the equator, where opposite charges were induced due to the effect of the static electric field.
Keywords: polypeptide, conformational structure, molecular dynamics, gold nanoparticle.
Н Nikita Kruchinin, e-mail: kruchinin_56@mail. ru
ВВЕДЕНИЕ
Конъюгаты золотых наночастиц с оболочкой из биополимеров широко применяются в наносенсорике, основанной на методах спектроскопии поверхностно-усиленного рамановского рассеяния и поверхностного плазмонного резонанса, а также на диполь-дипольном переносе энергии между связанными макроцелью молекулами донора и акцептора [1 - 12]. Особую актуальность в настоящее время приобретает дистанционное управление конформациями оболочки из полиамфолитных биополимеров на поверхности плазмонной наночастицы воздействием электрического поля. Одним из примеров такой
гибридной наносистемы с управляемыми характеристиками является сенсор концентрации молекулярного кислорода, в котором в полиамфолитной опушке вокруг наночастицы расположены фотоактивные молекулы [13].
Конформационная структура полиамфолитов, обволакивающих металлический нанообъект, находящийся во внешнем электрическом поле, значительно изменяется в связи с тем, что заряды на поляризованном нанообъекте распределяются неоднородно[14 - 21]. На поверхности, поляризованной во внешнем однородном электрическом поле сферической металлической наночастицы, происходит вытягивание полиамфолитной оболочки в направлении вектора напряженности этого поля [14]. А при сверхвысокочастотных колебаниях электрического поля происходит смещение полиамфолита с полюсов в центральную область наночастицы [15].
При одновременном воздействии внешнего статического и переменного электрических полей форма полиамфолитной оболочки будет изменяться по-другому. При этом будет рассмотрен случай, когда вектор напряженности переменного электрического поля изменяется вдоль направления оси статической поляризации наночастицы. Воздействие статического электрического поля будет обуславливать наличие постоянного дипольного момента у сферической металлической наночастицы. А воздействием переменного электрического поля будет обусловлен переменный дипольный момент наночастицы, который в одну половину периода будет сонаправлен со статическим дипольным моментом, а в другую половину периода они будут направлены в противоположные стороны. Таким образом, в зависимости от соотношения между величиной напряженности статического электрического поля и переменного электрических полей распределение поверхностных зарядов на наночастице будет изменяться во времени.
Поэтому целью данной работы является исследование изменений конформаций полиамфолитов на поверхности сферической металлической наночастицы при одновременном воздействии статического и сверхвысокочастотного электрических полей.
МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Произведено молекулярно-динамическое (МД) моделирование (NAMD 2.14 [22], температура 300 К, шаг 1 фс) полиамфолитных полипептидов на поверхности сферической золотой наночастицы (диаметр 3 нм). Как было показано в работе [23], сферические золотые наночастицы такого размера сохраняют свою форму, остаются неповрежденными и стабильными при МД-моделировании. Поэтому атомы наночастицы в процессе моделирования были зафиксированы.
Исследованы следующие полиамфолиты:
1) П1, в нем между отрицательно заряженными аминокислотными остатками Asp (-1e) и положительно заряженными звеньями Arg (+1e) находятся нейтральные звенья Ala -(Ala-Asp-Ala2-Arg-Ala)50;
2) П2 - (Ala2-Asp-Ala4-Arg-Ala2)30;
3) ПЗ - (Ala4-Arg2-Ala8-Asp2-Ala4)20;
4) П4 - Ala8- (Ala8-Asp2-Ala16-Arg2-Ala8)8-Ala8.
Силовое поле CHARMM36 [24 - 25] было использовано для описание макроцепей. А взаимодействие с поверхностью золотой наночастицы задавалось потенциалом Леннард-Джонса [26] (глубина потенциальной ямы для атома золота: -5.29 ккал/моль, а минимум потенциала на расстоянии 2.951 Â). Этот потенциал пользуется большой популярностью при исследованиях адсорбции молекул на поверхности золотых нанообъектов [27 - 33]. Потенциал Ван-дер-Ваальса обрезался на расстоянии 1.2 нм (функция сглаживания от 1.0 до 1.2 нм). Электростатические взаимодействия рассчитывались по закону Кулона между парциальными зарядами атомов на расстоянии менее 1.2 нм, а на большем расстоянии использовался метод "частица-сетка" Эвальда (PME) [34] (шаг сетки 0.11 нм). Наночастица с макромолекулой находилась в кубической коробке (длина ребра 20 нм) с молекулами воды TIP3P [35]. Молекулярно-динамическое моделирование с явным включением молекул воды
позволяет точно рассчитывать Ван-дер-Ваальсовы и электростатические взаимодействия между различными частями исследуемой системы. При этом силовое поле CHARMM с данным типом модели воды является хорошо сбалансированным.
В стартовой конфигурации полипептид окружал всю наночастицу. Эти конформации были получены в результате моделирования на нейтральной поверхности наночастицы [14 - 15]. Во внешнем однородном электрическом поле E индуцированные заряды на сферической металлической наночастице распределены с косинусоидальной зависимостью [36]:
а = cos в . (1)
При МД-моделировании заряды поляризация наночастицы (1) задавалась путем изменения величины парциальных зарядов [37 - 38].
Наночастица в статическом электрическом поле имела значения индуцированного дипольного момента равные ps1 = 2.73 и ps2 = 5.46 кД (на полюсах абсолютная величина зарядов была равна 0.25е и 0.5е соответственно). Парциальные заряды, индуцированные статическим электрическим полем, суммировались с парциальными зарядами, индуцированными переменным внешним электрическим полем, вектор напряженности которого изменялся вдоль направления оси статической поляризации наночастицы.
В течение моделирования заряды, индуцированных переменным внешним электрическим полем, изменялись по закону синуса (период T = 2.4 нс, всего 4 периода, частота колебаний 416.7 МГц, которая находится около нижней границы сверхвысокочастотного диапазона электромагнитных волн). Пиковые значения дипольных моментов наночастицы, обусловленных переменным полем, были одинаковыми по модулю со значениями в статических дипольных моментов: pa1 = 2.73 иpa2 = 5.46 кД. Каждый период колебания был разбит на 8 временных отрезков, на которых дипольный момент усреднялся: 1) +0.69pa, 2) +0.97pa, 3) +0.69pa, 4) 0, 5) -0.69pa, 6) -0.97pa, 7) -0.69pa, 8) 0.
По полученным конформациям адсорбированных на наночастице макромолекул рассчитывались радиальные и угловые распределения плотности атомов полипептидов, в том числе в приповерхностном слое толщиной 1 нм. Отрицательно заряженному полюсу на угловом распределении при поляризации в статическом поле соответствует угол 180 градусов, экватору - угол 90 градусов, а положительно заряженному полюсу - угол 0 градусов).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В зависимости от соотношения между величиной статического дипольного момента наночастицы и амплитудой периодически изменяющегося дипольного момента наночастицы, обусловленных ее поляризацией в статическом и переменном электрических полях, характер перестройки конформаций адсорбированных полиамфолитов значительно отличался.
В случае, когда величина статического дипольного момента наночастицы ps2 значительно превышала амплитуду изменяющегося дипольного момента pa1, знак заряда атомов на поверхности наночастицы не изменялся во времени. Так как амплитуда переменного дипольного момента была ниже статического, поэтому при направлении статического и переменного дипольного моментов в противоположные стороны происходило снижение суммарного дипольного момента сферической наночастицы. А если дипольный момент, обусловленный поляризацией наночастицы в переменном электрическом поле, был сонаправлен с направлением статического дипольного момента, то величина зарядов на поверхностных атомах наночастицы увеличивалась. Вследствие этого часть заряженных звеньев макроцепи полиамфолита адсорбировалась на противоположно заряженных полюсах поляризованной наночастицы (рис. 1, а, молекулы воды для наглядности не показаны). Характер адсорбции звеньев полиамфолитного полипептида в целом был схож со случаем поляризации в статическом электрическом поле [14]. На рис. 2, а
представлены радиальные распределения плотности атомов полипептида П3 по окончанию моделирования при одновременном воздействии статического (дипольный момент ps2) и переменного (дипольный момент pai) электрических полей. У поверхности наночастицы располагаются профили распределений плотности атомов заряженных звеньев Arg и Asp (рис. 2. а, кривые 3 и 4), а профиль нейтральных звеньев Ala (рис. 2, а, кривая 2) смещен от поверхности. В тот момент времени, когда переменный дипольный момент максимален по абсолютному значению и направлен противоположно статическому, изменений на кривых радиальных распределениях плотности по всем атомам полипептида почти не наблюдается (рис. 2, а, кривая 5).
c) d)
Рис. 1. Конформации полиамфолитов по окончанию моделирования на поверхности сферической золотой наночастицы при одновременном воздействии переменного и статического электрических полей (статический дипольный вдоль оси j): а) полипептид П2 приpal иps2; b) П4 приpa2 иpsl; c) П3 при pa2 и ps2; d) П4 при pal и psl (голубая трубка - аминокислотные остатки Ala, красным цветом изображены аминокислотные остатки Asp, а белым цветом - Arg)
Fig. 1. Conformations of polyampholytes at the end of the modeling on the surface of a spherical gold nanoparticle under the simultaneous action of alternating and static electric fields (static dipole along the y axis): a) polypeptide P2 atandpsi, b) P4 atp^ andps1, c) P3 atpa2 and psi, d) P4 atpa1 andps1 (blue tube - amino acid residues Ala, amino acid residues Asp are shown in red, and Arg in white)
Кроме того, по окончанию МД-моделирования происходило набухание макромолекулярной опушки, которая стала более рыхлой (рис. 3, кривая 3) как в сравнении со стартовой конформацией (рис. 3, кривая 1), так и со случаем статической поляризации (рис. 3, кривая 2). В зависимости от текущего значения переменного дипольного момента наночастицы степень вытягивания полимерной оболочки в направлении оси поляризации периодически изменялась. На рис. 4 изображены угловые распределения плотности атомов полипептида П2 в приповерхностном слое наночастицы толщиной 1 нм по окончанию моделирования при pa1 и ps2. Видно, что отрицательно заряженные звенья Asp находятся около верхнего положительного полюса наночастицы (рис. 1. а), а звенья Arg находятся около нижнего (рис. 1, а) отрицательно заряженного полюса.
0.4
0.2
0.0
р, кДа/нм
р, кДа/нм
-■-1
—т—4 -♦-5
0.6-ip, кДа/нм
0.4-
0.2-
0.0
4 г, нм
—-1
—3 —4 — ♦ —5
4 г, нм
рл Ч'&ч ,
2 3 4 г, нм
Рис. 2. Радиальные распределения плотности атомов полипептида ПЗ на поверхности сферической золотой наночастицы в результате моделирования при одновременном воздействии переменного и статического электрических полей: а) при pa1 и ps2\ b) при p^ и ps2, c) при pa1 и ps1 (1 - по окончанию моделирования по всем атомам макроцепи, а также 2, 3 и 4 по звеньям Ala, Arg и Asp; 5 - по всем атомам макроцепи в момент времени, когда пиковый переменный дипольный момент направлен в противоположную сторону статическому)
Fig. 2. Radial distributions of the density of P3 polypeptide atoms on the surface of a spherical gold nanoparticle as a result of modeling under the simultaneous action of alternating and static electric fields: a) forpa1 andps2; b) forpa2 andps2; c) forpa1 andpsl (1 - at the end of modeling for all atoms of the macrochain, as well as 2, 3 and 4 for Ala, Arg and Asp links; 5 - for all atoms of the macrochain at the moment in time when the peak alternating dipole moment is directed in the opposite direction to the static one)
В случае, когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы pa2 значительно превышала величину статического дипольного момента ps1, в экваториальной области сферической золотой наночастицы образовывалась опоясывающая набухшая кольцеобразная опушка (рис. 3, кривая 4). Такой характер образования кольцеобразной опушки наиболее ярко проявлялся для полипептида П4 (рис. 1, b). На рис. 5, а изображены угловые распределения атомов макроцепи П4 на последнем периоде колебаний переменного электрического поля. Видно, что в экваториальной области наблюдается пик углового
распределения атомов полипептида, который незначительно смещается при различных направлениях переменного дипольного момента наночастицы.
В отличие от случая отсутствия статической поляризации наночастицы [15], при наличии статической поляризации большую часть времени противоположно заряженные звенья полиамфолита были расположены с разных сторон от экватора на поверхности наночастицы. В моменты времени, когда переменный дипольный момент наночастицы был близок к нулю, или, когда статический и переменный дипольный моменты наночастицы были сонаправлены, на верхней (рис. 1, b) половине наночастицы располагались отрицательно заряженные звенья Asp, а аминокислотные остатки Arg располагались ниже экватора. В момент времени, когда вектор напряженности переменного электрического поля был направлен противоположно вектору напряженности статического электрического поля, происходила переполяризация сферической наночастицы. При этом за данный промежуток времени заряженным звеньям полимера было недостаточно времени для перемещения на другую половину наночастицы. Поэтому они смещались в экваториальную область наночастицы, которая была заряжена значительно слабее, чем области около полюсов.
р, кДа/нм°
2 3 4 г, нм
Рис. 3. Радиальные распределения плотности по всем атомам полимера П3 в стартовой конформации (1),
по результатам моделирования в статическом электрическом поле (2, дипольный момент ps2) в отсутствие переменного поля, а также в результате моделирования в переменном электрическом поле при наличии статической поляризации: 3 - pal и ps2, 4 - pa2 и psl
Fig. 3. Radial density distributions for all atoms of polymer P3 in the starting conformation (1), according to the results of modeling in a static electric field (2, dipole moment ps2) in the absence of an alternating field, as well as according to the results of modeling in an alternating electric field in the presence of static polarization: 3 - pa1 and ps2, 4 - pa2 and ps1
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Угол, град
Рис. 4. Зависимости угловых распределений атомов полимера П2 в приповерхностном слое наночастицы толщиной 1 нм по окончанию моделирования полипептида в переменном электрическом поле (дипольный момент наночастицы pa1) при наличии статической поляризации ps2 (1 - по всем атомам полимера, 2, 3 и 4 - по звеньям Ala, Arg и Asp)
Fig. 4. Dependences of the angular distributions of polymer P2 atoms in the surface layer of a 1 nm thick nanoparticle at the end of the polypeptide simulation in an alternating electric field (nanoparticle dipole moment pa1) in the presence of static polarizationps2 (1 - for all polymer atoms, 2, 3 and 4 - for Ala, Arg and Asp links)
Такой характер изменений конформаций виден на рис. 5, b, где изображены угловые распределения атомов звеньев Arg и Asp полипептида П4 в приповерхностном слое шириной 1 нм на последнем периоде колебаний переменного электрического поля. Видно, что когда переменный дипольный момент равен нулю (рис. 5, b, кривые 1 и 4) и сонаправлен со статическим (рис. 5, b, кривые 2 и 5), профили звеньев Arg находятся в области углов от 90 до 160 градусов, что соответствует нижней (рис. 1, b) половине наночастицы, а профили звеньев Asp находятся в области от 20 до 90 градусов, что соответствует верхней половине наночастицы (рис. 1, b). А когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы значительно превышает величину статического дипольного момента, когда переменный дипольный момент направлен в противоположную сторону статическому, заряженные звенья Arg и Asp сместились в слабо заряженную экваториальную область (рис. 5, b, кривые 3 и 6).
U I . I ■ I 'г*. I I -1 . I . i "I-- U I . I—. I . ■ I . I I . I LH—I—.......'•if*......* I
180 160 140 120 100 SO 60 40 20 0 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Угол, град Угол, град Угол, град
а) b) с)
Рис. 5. Угловые распределения атомов полимеров на поверхности наночастицы при моделировании одновременно в переменном и статическом электрических полях: а) по всем атомам полимера П4 по всему пространству вокруг наночастицы при pa2 и ps1; b) по атомам звеньев Arg (1-3) и Asp (4-6) полипептида П4 в приповерхностном слое наночастицы при pa2 и ps1; c) по атомам звеньев Arg (1-3) и Asp (4-6) полимера П3 в приповерхностном слое наночастицы при pa2 и ps2 (1, 4 - по окончанию моделирования, а также в момент времени, когда вектор напряженности переменного электрического поля максимален по абсолютной величине и направлен в одном (2, 5) и противоположном (3, 6) направлении со статическим)
Fig. 5. Angular distributions of polymer atoms on the surface of a nanoparticle during simulation simultaneously in alternating and static electric fields: a) over all atoms of polymer P4 over the entire space around the nanoparticle atpa2 andps1; b) over atoms of the Arg (1-3) and Asp (4-6) links of polypeptide P4 in the surface layer of the nanoparticle atpa2 andps1; c) over atoms of the Arg (1-3) and Asp (4-6) links of polymer P3 in the surface layer of the nanoparticle atpa2 andps2 (1, 4 - at the end of simulation, as well as at the moment in time when the vector of the alternating electric field strength is maximum in absolute value and is directed in one (2, 5) and opposite (3, 6) direction with the static one)
В случае, когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы была равна величине статического дипольного момента, обволакивающая полиамфолитная опушка разбухала. При этом для полимеров П1, П2 и П3 (рис. 1, с), у которых самый короткий нейтральный фрагмент макромолекулы наблюдалось вытягивание полиамфолитной оболочки в приполярных областях в направлении статического электрического поля и слабо выраженное набухание полимерной оболочки около экватора наночастицы. А для полипептида П4 с самым большим нейтральным фрагментом полимер в целом смещался к экватору, опоясывая наночастицу, при этом около полюсов были адсорбированы заряженные аминокислотные остатки, а нейтральные фрагменты из звеньев Ala находились в экваториальной области (рис. 1, d).
На рис. 2, b представлено радиальное распределение плотности атомов полипептида П3 по окончанию моделирования в переменном (дипольный момент наночастицы pa2) и статическом (дипольный момент наночастицы ps2) внешнем электрическом поле. Видно, что в целом характер распределения плотности атомов адсорбированного полимера схож со случаем моделирования при pa1 и ps2 (рис. 2, а). Однако, наблюдается еще большее снижение радиальной плотности атомов (рис. 2, b), что говорит о более сильном набухании макромолекулярной опушки. На кривой 5 рис. 2, b показано радиальное распределение по всем атомам полипептида П3 в момент времени, когда вектор напряженности переменного
электрического поля с максимальным значением (переменный дипольный момент наночастицы равен -0.97pa2) направлен в противоположную сторону (вниз) статическому (ps2) и почти полностью компенсирует его, то есть в данный момент времени поверхность наночастицы практически не заряжена. Тем не менее, радиальное распределение плотности по всем атомам полимера изменяется незначительно.
Другой характер набухания полиамфолитной опушки наблюдался по итогам моделирования при более низких дипольных моментах наночастицы pa1 и ps1 (рис. 2, с). Видно, что по сравнению со стартовой конформацией (рис. 3, кривая 1) плотность атомов макроцепи вокруг наночастицы снизилась. Однако, это набухание было меньше, а характер распределение звеньев в опушке отличался от случаев моделирования при более высоком статическом дипольном моменте ps2 (рис. 2, а и 2, b). При pa1 и ps1 (рис. 2, с) пики радиальных распределений плотности атомов для всех типов аминокислотных остатков макроцепи сосредоточены у поверхности наночастицы, что связано с более слабым воздействием статического и переменного электрических полей, не приводящих к значительному выбрасыванию петель макроцепи. А в момент времени, когда статическое электрическое поле компенсируется переменным (рис. 2, с, кривая 5), радиальное распределение плотности атомов полимера почти не изменяется.
При моделировании с одинаковой амплитудой вектора напряженности переменного и значением вектора напряженности статического электрических полей на угловых распределениях полимера П3 в приповерхностном слое толщиной 1 нм по атомам заряженных аминокислотных остатков Arg и Asp (рис. 5, с) видно, что при изменении переменного электрического поля расположение заряженных аминокислотных остатков в приповерхностном слое наночастицы почти не изменяется: аминокислотные остатки с различным знаком заряда сосредоточены на разных половинах наночастицы, что говорит об устойчивой форме полиамфолитной опушки в течение всего периода колебаний.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из результатов молекулярно-динамического моделирования видно, что одновременное воздействие статического и переменного внешнего электрических полей на металлическую сферическую наночастицу с адсорбированным на ее поверхности полиамфолитным полимером приводит к значительной перестройке полимерной оболочки, форма которой существенно зависит от амплитуды вектора напряженности переменного электрического поля и величины статического электрического поля.
Через некоторое время после воздействия переменного электрического поля и наличия постоянной поляризации наночастицы формировалась полиамфолитная опушка, форма которой незначительно менялась с течением времени. В случае, когда напряженность статического электрического поля значительно превышала амплитуду напряженности переменного электрического поля, то формировалась полиамфолитная опушка с вытягиванием петель макроцепи в направлении статического электрического поля. При этом, в отличие от случая только воздействия статического электрического поля [14], происходило разрыхление полимерной оболочки и периодическое изменение ее степени вытягивания в направлении вектора напряженности электрического поля в зависимости от текущего значения вектора напряженности переменного электрического поля.
При увеличении амплитуды напряженности переменного электрического поля полиамфолитная опушка еще больше разрыхлялась, а звенья макроцепи все сильнее смещались в экваториальную область, что было наиболее характерно для полипептидов с наибольшим расстоянием между заряженными аминокислотными остатками полипептида.
В случае, когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы значительно превышала величину статического дипольного момента, в экваториальной области сферической золотой наночастицы образовывалась опоясывающая кольцеобразная опушка. При этом, в отличие от случая отсутствия статического электрического поля [15], при его наличии разноименно заряженные аминокислотные остатки полимера были расположены с
разных сторон от экватора наночастицы, где воздействием статического электрического поля были индуцированы противоположные заряды по отношению к заряду аминокислотных остатков.
Но наиболее сильные отличия от случаев только статической поляризации или только наличия переменного электрического наблюдались тогда, когда амплитуда переменного дипольного момента наночастицы была равна величине статического дипольного момента. При этом для полипептидов с небольшим расстоянием между разноименно заряженными звеньями в макромолекуле наблюдалось вытягивание петель макроцепи в приполярных областях в направлении статической поляризации наночастицы и слабо выраженное набухание опушки в экваториальной области наночастицы. А для полимера с наибольшим нейтральным фрагментом происходило образование кольцеобразной полиамфолитной опушки с адсорбированными в приполярных областях заряженными аминокислотными остатками и петлями макроцепи из нейтральных звеньев в экваториальной области.
Таким образом, воздействуя одновременно статическим и переменным внешними электрическими полями на металлическую сферическую наночастицу с адсорбированным на ее поверхности полиамфолитным полимером, можно изменять форму и структуру полимерной оболочки, изменяя амплитуду переменного или величину статического электрического поля. Такое контролируемое управление структурой полимерной оболочки на поверхности сферической золотой наночастицы позволит расширить возможности существующих химических сенсоров и создать новые чувствительные элементы измерительной наноэлектроники.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках научного проекта № FSGU-2023-0003, гранта на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технического развития 075-15-2024-550.
The study was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of scientific project No. FSGU-2023-0003, grant for large scientific projects in priority areas of scientific and technological development 075-15-2024-550.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Yi F., Huang X., Ren J. Simple and Sensitive Method for Determination of Protein Kinase Activity Based on Surface Charge Change of Peptide-Modified Gold Nanoparticles As Substrates // Analytical Chemistry, 2018, vol. 90, pp. 3871-3877. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04569
2. Rouhbakhsh Z., Aili D., Martinsson E. Svärd A., Bäck M., Housaindokht M. R., Nilsson K. P. R., Selegärd R. Self-Assembly of a Structurally Defined Chiro-Optical Peptide-Oligothiophene Hybrid Material // ACS Omega, 2018, vol. 3, pp. 15066-15075. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b02153
3. Halder S., Aggrawal R., Jana S., Saha S. K. Binding interactions of cationic gemini surfactants with gold nanoparticles-conjugated bovine serum albumin: A FRET/NSET, spectroscopic, and docking study // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2021. vol. 225, 112351.
https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2021.112351
4. Raguindin R. K. M., Mercado C. C. Localized surface plasmon resonance shift of biosynthesized and functionalized quasi-spherical gold nanoparticle systems // RSC Advances, 2023, vol. 13,
pp. 24211-24227. https://doi.org/10.1039/D3RA04092E
5. Ge C., Zhu J., Ye H., Wei Y. Rational Construction of Protein-Mimetic Nano-Switch Systems Based on Secondary Structure Transitions of Synthetic Polypeptides // Journal of the American Chemical Society, 2023, vol. 145. pp. 11206-11214. https://doi.org/10.1021/jacs.3c01156
REFERENCES
1. Yi F., Huang X., Ren J. Simple and Sensitive Method for Determination of Protein Kinase Activity Based on Surface Charge Change of Peptide-Modified Gold Nanoparticles As Substrates. Analytical Chemistry, 2018, vol. 90, pp. 3871-3877. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04569
2. Rouhbakhsh Z., Aili D., Martinsson E. Svärd A., Bäck M., Housaindokht M. R., Nilsson K. P. R., Selegärd R. Self-Assembly of a Structurally Defined Chiro-Optical Peptide-Oligothiophene Hybrid Material. ACS Omega, 2018, vol. 3, pp. 15066-15075. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b02153
3. Halder S., Aggrawal R., Jana S., Saha S.K. Binding interactions of cationic gemini surfactants with gold nanoparticles-conjugated bovine serum albumin: A FRET/NSET, spectroscopic, and docking study. Journal of Photochemistry andPhotobiology B: Biology, 2021. vol. 225, 112351.
https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2021.112351
4. Raguindin R. K. M., Mercado C. C. Localized surface plasmon resonance shift of biosynthesized and functionalized quasi-spherical gold nanoparticle systems. RSC Advances, 2023, vol. 13,
pp. 24211-24227. https://doi.org/10.1039/D3RA04092E
5. Ge C., Zhu J., Ye H., Wei Y. Rational Construction of Protein-Mimetic Nano-Switch Systems Based on Secondary Structure Transitions of Synthetic Polypeptides. Journal of the American Chemical Society, 2023, vol. 145. pp. 11206-11214. https://doi.org/10.1021/jacs.3c01156
6. Usman F., Ghazali K. H., Fen Y. W., Meriaudeau F., Jose R. Biosensing through surface enhanced Raman spectroscopy: A review on the role of plasmonic nanoparticle-polymer composites // European Polymer Journal. 2023, vol. 195, 112250. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112250
7. Romain M., Roman P., Saviot L., Millot N., Boireau W. Inferring the Interfacial Reactivity of Gold Nanoparticles by Surface Plasmon Resonance Measurements // Langmuir, 2023, vol. 39,
pp. 13058-13067. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c01365
8. Chauhan N., Saxena K., Rawal R., Yadav L, Jain U. Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy-based sensors for detection of various biomarkers // Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2023, vol. 184, pp. 32-41. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2023.08.003
9. Baruah K., Singh A.K., Kumari K., Nongbri D. L., Jha A. N., Roy A. S. Interactions of Turmeric- and Curcumin-Functionalized Gold Nanoparticles with Human Serum Albumin: Exploration of Protein Corona Formation, Binding, Thermodynamics, and Antifibrillation Studies // Langmuir, 2024, vol. 40, pp. 1381-1398. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03032
10. Dallari C., Lenci E., Trabocchi A., Bessi V., Bagnoli S., Nacmias B., Credi C., Pavone F. S. Multilayered Bioorthogonal SERS Nanoprobes Selectively Aggregating in Human Fluids: A Smart Optical Assay for в-Amyloid Peptide Quantification // ACS Sensors, 2023, vol. 8, pp. 3693-3700. https://doi.org/10.1021/acssensors.3c00225
11. Liu F., Zhao J., Liu X., Zhen X., Feng Q., Gu Y., Yang G., Qu L., Zhu J.-J. PEC-SERS Dual-Mode Detection of Foodborne Pathogens Based on Binding-Induced DNA Walker and C3N4/MXene-Au NPs Accelerator // Analytical Chemistry, 2023, vol. 95, pp. 14297-14307. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02529
12. Кучеренко М. Г., Неясов П. П., Алимбеков И. Р., Кручинин Н. Ю., Масютин С. С., Степанов В. Н. Влияние сфероидальных наночастиц на флуоресценцию молекул красителей и адсорбированных макроцепей MEH-PPV в растворах // Химическая физика и мезоскопия. 2023. Т. 25, № 3. С. 343-361. https://doi.org/10.15350/17270529.2023.3.31
13. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Молекулярно-динамическое моделирование адсорбции полипептидов с фотоактивными молекулами поверхностью углеродной нанотрубки // Химическая физика и мезоскопия. 2016. Т. 18, № 2. С. 225-238.
14. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Молекулярно-динамическое моделирование перестройки конформационной структуры полиамфолитных макромолекул на поверхности поляризованной металлической наночастицы // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82, № 2. С. 177-185. https://doi.org/10.31857/S0023291220020081
15. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Конформационные изменения полиамфолитных полипептидов на поверхности металлической наночастицы в сверхвысокочастотном электрическом поле: молекулярно-динамическое моделирование // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82, № 4. С. 440-450. https://doi.org/10.31857/S0023291220040060
16. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Rearrangements in the conformational structure of polyampholytic polypeptides on the surface of a uniformly charged and polarized nanowire: molecular dynamics simulation // Surfaces and Interfaces, 2021, vol. 27, 101517. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101517
6. Usman F., Ghazali K. H., Fen Y. W., Meriaudeau F., Jose R. Biosensing through surface enhanced Raman spectroscopy: A review on the role of plasmonic nanoparticle-polymer composites. European Polymer Journal, 2023, vol. 195, 112250. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112250
7. Romain M., Roman P., Saviot L., Millot N., Boireau W. Inferring the Interfacial Reactivity of Gold Nanoparticles by Surface Plasmon Resonance Measurements. Langmuir, 2023, vol. 39,
pp. 13058-13067. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c01365
8. Chauhan N., Saxena K., Rawal R., Yadav L, Jain U. Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy-based sensors for detection of various biomarkers. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2023, vol. 184, pp. 32-41. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2023.08.003
9. Baruah K., Singh A.K., Kumari K. Nongbri D. L., Jha A. N., Roy A. S. Interactions of Turmeric- and Curcumin-Functionalized Gold Nanoparticles with Human Serum Albumin: Exploration of Protein Corona Formation, Binding, Thermodynamics, and Antifibrillation Studies. Langmuir, 2024, vol. 40, pp. 1381-1398. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03032
10. Dallari C., Lenci E., Trabocchi A., Bessi V., Bagnoli S., Nacmias B., Credi C., Pavone F. S. Multilayered Bioorthogonal SERS Nanoprobes Selectively Aggregating in Human Fluids: A Smart Optical Assay for ^-Amyloid Peptide Quantification. ACS Sensors, 2023, vol. 8, pp. 3693-3700. https://doi.org/10.1021/acssensors.3c00225
11. Liu F., Zhao J., Liu X., Zhen X., Feng Q., Gu Y., Yang G., Qu L., Zhu J.-J. PEC-SERS Dual-Mode Detection of Foodborne Pathogens Based on Binding-Induced DNA Walker and C3N4/MXene-Au NPs Accelerator. Analytical Chemistry, 2023, vol. 95, pp. 14297-14307. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02529
12. Kucherenko M. G., Neyasov P. P., Alimbekov I. R., Kruchinin N. Yu., Masyutin S. S., Stepanov V. N. Vliyanie sferoidal'nykh nanochastits na fluorestsentsiyu molekul krasiteley i adsorbirovannykh makrotsepey MEH-PPV v rastvorakh [Effect of spheroidal nanoparticles on the fluorescence of dye molecules and adsorbed MEH-PPV macrochains in solutions]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2023, vol. 25, no. 3, pp. 343-361. (In Russian). https://doi.org/10.15350/17270529.2023.331
13. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Molekulyarno-dinamicheskoe modelirovanie adsorbtsii polipeptidov s fotoaktivnymi molekulami poverkhnost'yu uglerodnoy nanotrubki [Molecular dynamics simulation of the adsorption of polypeptides with photoactive molecules on the surface of the carbon nanotube]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy, 2016, vol. 18. no. 2, pp. 225-238. (In Russian).
14. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Molecular-dynamics simulation of rearrangements in the conformational structure of polyampholytic macromolecules on the surface of a polarized metal nanoparticle. Colloid Journal, 2020, vol. 82, no. 2, pp. 136-143. https://doi.org/10.1134/S1061933X20020088
15. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Conformational rearrangements of polyampholytic polypeptides on metal nanoparticle surface in microwave electric field: molecular-dynamics simulation. Colloid Journal, 2020, vol. 82, no. 4, pp. 392402. https://doi.org/10.1134/S1061933X20040067
16. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Rearrangements in the conformational structure of polyampholytic polypeptides on the surface of a uniformly charged and polarized nanowire: molecular dynamics simulation. Surfaces and Interfaces, 2021, vol. 27, 101517. https://doi.org/ 10.1016/j. surfin .2021.101517
17. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Конформационные изменения полиамфолитных макроцепей на поверхности сплюснутого металлического наносфероида в переменном электрическом поле // Химия высоких энергий. 2022. Т. 56, № 6. С. 485-496. https://doi.org/10.31857/S0023119322060109
18. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Молекулярно-динамическое моделирование конформационной структуры полиамфолитных полипептидов на поверхности заряженной сферической золотой наночастицы во внешнем электрическом поле // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2023. Т. 65, № 2. С. 150-160. https://doi.org/10.31857/S2308112023700438
19. Кручинин Н. Ю. Перестройка конформаций полиамфолитных макромолекул на поверхности заряженной сферической металлической наночастицы в переменном электрическом поле: молекулярно-динамическое моделирование // Журнал физической химии. 2023. Т. 97, № 12. С. 1739-1747. https://doi.org/10.31857/S004445372312018X
20. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г., Неясов П. П. Перестройка конформаций адсорбированных полиамфолитов при периодическом изменении полярности заряженного вытянутого золотого наносфероида //. 2023. Т. 57, № 6. С. 423-436. https://doi.org/10.31857/S0023119323060074
21. Kruchinin N. Yu. Molecular dynamics simulation of the rearrangement of polyampholyte conformations on the surface of a charged oblate metal nanospheroid in a microwave electric field // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2023, vol. 14, no. 6, pp. 719-728.
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-6-719-728
22. Phillips J. C., Braun R., Wang W., Gumbart J., Tajkhorshid E., Villa E., Chipot C., Skeel R. D., Kale L., Schulten K. Scalable molecular dynamics with NAMD // Journal of Computational Chemistry, 2005, vol. 26, pp. 1781-1802. https://doi.org/10.1002/jcc.20289
23. Mhashal A. R, Roy S. Effect of Gold Nanoparticle on Structure and Fluidity of Lipid Membrane // PLoS One, 2014, vol. 9, is. 12, e114152. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114152
24. MacKerell A. D. Jr., Bashford D., Bellott M. et al. All-Atom Empirical Potential for Molecular Modeling and Dynamics Studies of Proteins // The Journal of Physical Chemistry B, 1998, vol. 102,
pp. 3586-3616. https://doi.org/10.1021/jp973084f
25. Huang J., Rauscher S., Nawrocki G., Ran T., Feig M.,
De Groot B. L. CHARMM36m: an improved force field for folded and intrinsically disordered proteins // Nature Methods, 2016, vol. 14, pp. 71-73. https://doi.org/10.1038/nmeth.4067
26. Heinz H., Vaia R. A., Farmer B. L., Naik R. R. Accurate Simulation of Surfaces and Interfaces of Face-Centered Cubic Metals Using 12-6 and 9-6 Lennard-Jones Potentials // The Journal of Physical Chemistry C, 2008, vol. 112, pp. 17281-17290. https://doi.org/10.1021/jp801931d
27. Qadikolae A. F., Sharma S. Facet Selectivity of Cetyltrimethyl Ammonium Bromide Surfactants on Gold Nanoparticles Studied Using Molecular Simulations // The Journal of Physical Chemistry B, 2022, vol. 126, pp. 10249-10255. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c06236
28. Farhadian N., Kazemi M. S., Baigi F. M., Khalaj M. Molecular dynamics simulation of drug delivery across the cell membrane by applying gold nanoparticle carrier: Flutamide as hydrophobic and glutathione as hydrophilic drugs as the case studies // Journal of Molecular Graphics and Modelling, 2022, vol. 116, 108271. https://doi.org/10.1016/j.jmgm.2022.108271
29. Wang X., Ham S., Zhou W., Qiao R. Adsorption of rhodamine 6G and choline on gold electrodes: a molecular dynamics study // Nanotechnology, 2022, vol. 34, 025501. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac973b
17. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Conformational changes in polyampholyte macrochains on the surface of an oblate metallic nanospheroid in alternating electric field. High Energy Chemistry, 2022, vol. 56, no. 6, pp. 499-510. https://doi.org/10.1134/S0018143922060108
18. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G. Molecular dynamics simulation of the conformational structure of polyampholyte polypeptides at the surface of a charged gold nanoparticle in external electric field. Polymer Science Series A, 2023, vol. 65, no. 2, pp. 224-233. https://doi.org/10.1134/S0965545X23700815
19. Kruchinin N. Yu. Rearrangement of the Conformations of Polyampholitic Macromolecules on the Surface of a Charged Spherical Metal Nanoparticle in an Alternating Electric Field: Molecular Dynamic Simulation. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2023, vol. 97, no. 12, pp. 2777-2785. https://doi.org/10.1134/S003602442312018X
20. Kruchinin N. Yu., Kucherenko M. G., Neyasov P. P. Conformational Rearrangements of Adsorbed Polyampholytes under Periodic Changes in Polarity of a Charged Prolate Gold Nanospheroi. High Energy Chemistry, 2023, vol. 57, no. 6, pp. 459-471. https://doi.org/10.1134/S0018143923060073
21. Kruchinin N. Yu. Molecular dynamics simulation of the rearrangement of polyampholyte conformations on the surface of a charged oblate metal nanospheroid in a microwave electric field. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2023, vol. 14, no. 6, pp. 719-728.
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-6-719-728
22. Phillips J. C., Braun R., Wang W., Gumbart J., Tajkhorshid E., Villa E., Chipot C., Skeel R. D., Kalé L., Schulten K. Scalable molecular dynamics with NAMD. Journal of Computational Chemistry, 2005, vol. 26, pp. 1781-1802. https://doi.org/10.1002/jcc.20289
23. Mhashal A. R, Roy S. Effect of Gold Nanoparticle on Structure and Fluidity of Lipid Membrane. PLoS One, 2014, vol. 9, is. 12, e114152. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114152
24. MacKerell A. D. Jr., Bashford D., Bellott M. et al. All-Atom Empirical Potential for Molecular Modeling and Dynamics Studies of Proteins. The Journal of Physical Chemistry B, 1998, vol. 102, pp. 3586-3616. https://doi.org/10.1021/jp973084f
25. Huang J., Rauscher S., Nawrocki G., Ran T., Feig M.,
De Groot B. L. CHARMM36m: an improved force field for folded and intrinsically disordered proteins. Nature Methods, 2016, vol. 14, pp. 71-73. https://doi.org/10.1038/nmeth.4067
26. Heinz H., Vaia R. A., Farmer B. L., Naik R. R. Accurate Simulation of Surfaces and Interfaces of Face-Centered Cubic Metals Using 12-6 and 9-6 Lennard-Jones Potentials. The Journal of Physical Chemistry C, 2008, vol. 112, pp. 17281-17290. https://doi.org/10.1021/jp801931d
27. Qadikolae A. F., Sharma S. Facet Selectivity of Cetyltrimethyl Ammonium Bromide Surfactants on Gold Nanoparticles Studied Using Molecular Simulations. The Journal of Physical Chemistry B, 2022, vol. 126, pp. 10249-10255. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c06236
28. Farhadian N., Kazemi M. S., Baigi F. M., Khalaj M. Molecular dynamics simulation of drug delivery across the cell membrane by applying gold nanoparticle carrier: Flutamide as hydrophobic and glutathione as hydrophilic drugs as the case studies. Journal of Molecular Graphics and Modelling, 2022, vol. 116, 108271. https://doi.org/10.1016/j.jmgm.2022.108271
29. Wang X., Ham S., Zhou W., Qiao R. Adsorption of rhodamine 6G and choline on gold electrodes: a molecular dynamics study. Nanotechnology, 2022, vol. 34, 025501.
https://doi.org/10.1088/1361 -6528/ac973b
30. Gutiérrez-Varela O., Merabia S. Santamaria R. Size-dependent effects of the thermal transport at gold nanoparticle-water interfaces // The Journal of Chemical Physics, 2022, vol. 157, 084702. https://doi.org/10.1063/5.0096033
31. Jia H., Zhang Y., Zhang C., Ouyang M., Du S. Ligand-Ligand-Interaction-Dominated Self-Assembly of Gold Nanoparticles at the Oil/Water Interface: An Atomic-Scale Simulation // The Journal of Physical Chemistry B, 2023, vol. 127, pp. 2258-2266. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07937
32. Janitra R. S., Destiarani W., Hardianto A., Baroroh U., Rohmatulloh F. G., Rustaman, Subroto T., Rukiah, Yusuf M. Multilayer Model of Gold Nanoparticles (AuNPs) and Its Application in the Classical Molecular Dynamics Simulation of Citrate-Capped AuNPs // The Journal of Physical Chemistry B, 2023, vol. 127,
pp. 7103-7110. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.3c00771
33. Wei X., Hernandez R. Heat Transfer Enhancement in Tree-Structured Polymer Linked Gold Nanoparticle Networks // The Journal of Physical Chemistry Letters, 2023, vol. 14, pp. 9834-9841. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02367
34. Darden T., York D., Pedersen L. Particle mesh Ewald: An N-log(N) method for Ewald sums in large systems // The Journal of Chemical Physics, 1993, vol. 98, pp. 10089-10092. https://doi.org/10.1063/1.464397
35. Jorgensen W. L., Chandrasekhar J., Madura J. D., Impey R. W., Klein M. L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // The Journal of Chemical Physics, 1983, vol. 79,
pp. 926-935. https://doi.org/10.1063/1.445869
36. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 621 с.
37. Shankla M., Aksimentiev A. Conformational transitions and stop-and-go nanopore transport of single-stranded DNA on charged grapheme // Nature Communications, 2014, vol. 5, 5171. https://doi.org/10.1038/ncomms6171
38. Chen P., Zhang Z., Gu N., Ji M. Effect of the surface charge density of nanoparticles on their translocation across pulmonary surfactant monolayer: a molecular dynamics simulation // Molecular Simulation, 2018, vol. 44, pp. 85-93. https://doi.org/10.1080/08927022.2017.1342118
30. Gutiérrez-Varela O., Merabia S. Santamaria R. Size-dependent effects of the thermal transport at gold nanoparticle-water interfaces. The Journal of Chemical Physics, 2022, vol. 157, 084702. https://doi.org/10.1063/5.0096033
31. Jia H., Zhang Y., Zhang C., Ouyang M., Du S. Ligand-Ligand-Interaction-Dominated Self-Assembly of Gold Nanoparticles at the Oil/Water Interface: An Atomic-Scale Simulation. The Journal of Physical Chemistry B, 2023, vol. 127, pp. 2258-2266. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07937
32. Janitra R. S., Destiarani W., Hardianto A., Baroroh U., Rohmatulloh F. G., Rustaman, Subroto T., Rukiah, Yusuf M. Multilayer Model of Gold Nanoparticles (AuNPs) and Its Application in the Classical Molecular Dynamics Simulation of Citrate-Capped AuNPs. The Journal of Physical Chemistry B, 2023, vol. 127, pp. 7103-7110. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.3c00771
33. Wei X., Hernandez R. Heat Transfer Enhancement in Tree-Structured Polymer Linked Gold Nanoparticle Networks. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2023, vol. 14,
pp. 9834-9841. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02367
34. Darden T., York D., Pedersen L. Particle mesh Ewald: An N-log(N) method for Ewald sums in large systems. The Journal of Chemical Physics, 1993, vol. 98, 10089. https://doi.org/10.1063/1.464397
35. Jorgensen W. L., Chandrasekhar J., Madura J. D., Impey R. W., Klein M. L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. The Journal of Chemical Physics, 1983, vol. 79, pp. 926-935. https://doi.org/10.1063/1.445869
36. Landau L. D., Pitaevskii L. P., Lifshitz E. M. Electrodynamics of Continuous Media, 2nd Edition. Elsevier Ltd. 1984. 460 p.
37. Shankla M., Aksimentiev A. Conformational transitions and stop-and-go nanopore transport of single-stranded DNA on charged grapheme. Nature Communications, 2014, vol. 5, 5171. https://doi.org/10.1038/ncomms6171
38. Chen P., Zhang Z., Gu N., Ji M. Effect of the surface charge density of nanoparticles on their translocation across pulmonary surfactant monolayer: a molecular dynamics simulation. Molecular Simulation, 2018, vol. 44, pp. 85-93.
https://doi.org/10.1080/08927022.2017.1342118
Поступила 27.05.2024; после доработки 23.09.2024; принята к опубликованию 25.10.2024 Received May 27, 2024; received in revised form September 23, 2024; accepted October 25, 2024
Информация об авторах Кручинин Никита Юрьевич,
доктор физико-математических наук, доцент, доцент кафедры радиофизики и электроники ОГУ, старший научный сотрудник центра лазерной и информационной биофизики ОГУ, Оренбург, Российская Федерация, e-mail: kruchinin_56@mail. ru
Information about the authors Kruchinin Nikita Yuryevich,
Dr. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Radiophysics and Electronics of Orenburg State University, Senior Researcher of the Center for Laser and Information Biophysics of OSU, Orenburg, Российская Федерация, e-mail: kruchinin_56@mail. ru
