CC BY
8Набухание полимерной мембраны в водных суспензиях аминокислот в зависимости от изотопного состава
П.Н. Болоцкова2, Н.Ф. Бункин12, В.А. Козлов1'2, М.А. Окунева2, Н.В. Пеньков3
1-Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Россия, 119991 Москва, ул. Вавилова, 38 2-Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана, Россия, 105005Москва,
2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1 3-Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской Академии наук», Россия, 142290 Московская область, Пущино, Проспект Науки, д. 3
e-mail: neonlight009 7@gmail. com
В экспериментах по фотолюминесцентной спектроскопии изучен режим взаимодействия полимерной мембраны Нафиона с различными аминокислотами. Аминокислоты растворялись в физиологических растворах NaCl, приготовленных на основе обычной природной воды (содержание дейтерия равно 157 ± 1 ppm), а также на основе воды, обедненной по дейтерию (содержание дейтерия < 1 ppm). Эти исследования были мотивированы тем фактом, что когда Нафион набухает в обычной воде, полимерные волокна эффективно «разматываются» в объем жидкости, в то время как в воде, обедненной по дейтерию, эффект разматывания отсутствует. Кроме того, полимерные волокна, размотанные в объем жидкости, подобны внеклеточному матриксу (гликокаликсу) на поверхности клеточной мембраны. Таким образом, взаимодействие аминокислот и полимерной мембраны Нафиона можно рассматривать в качестве модели взаимодействия аминокислот с клеточной мембраной. В данной работе впервые изучена роль размотанных полимерных волокон при взаимодействии аминокислот с поверхностью полимерной мембраны. Оказалось, что при взаимодействии аминокислот с поверхностью мембраны возникают эффекты тушения люминесценции за счет переноса заряда от отрицательно заряженного центра люминесценции (поверхностная сульфогруппа) к положительно-заряженной либо нейтральной аминокислоте. В работе описаны различные динамические режимы, возникающие при набухании мембраны Нафиона в суспензии аминокислот с различным изотопным содержанием, включая эффекты переключения, аналогичные процессам, протекающим в бинарных логических ячейках компьютеров. Оказалось, что динамика набухания мембраны Нафиона и тушения люминесценции аминокислотами различна для физиологических растворов, приготовленных на основе обычной воды и воды, обедненной по дейтерию. Уровень вышедшей на стационарный уровень интенсивности люминесценции в суспензиях аминокислот, приготовленных на основе обычной воды, намного выше, чем для суспензий аминокислот, приготовленных на основе обедненной по дейтерию воды, что связано с эффектом разматывания полимерных волокон в объем жидкости. Таким образом, эффект разматывания играет роль своего рода защитной функции, предотвращающей контакт аминокислот с поверхностью мембраны. Показано, что эффекты тушения / восстановления люминесценции с поверхности полимерной мембраны за счет добавления аминокислот с различной величиной заряда могут быть использованы для создания логической бинарной ячейки на основе Нафиона, который вымачивается в суспензиях аминокислот на основе воды, обедненной по дейтерию.
