УДК: 
539.194; 539.196.3

ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ НА ИК-СПЕКТРЫ И СТРУКТУРУ МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСА АЛМАЗОПОДОБНЫХ НАНОЧАСТИЦ И АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ ДНК

Аннотация

На основе молекулярного моделирования методом теории функционала плотности проанализировано влияние водород- ных связей на ИК-спектры и структуру молекулярного ком- плекса, образующегося при взаимодействии комплементарной пары азотистых оснований ДНК и алмазоподобных наночастиц. В качестве примера рассматривается взаимовлияние компле- ментарной пары аденин-тимин и адамантана, окружённого карбоксильными группами. Актуальность подобного исследования обусловливается тем, что в настоящее время алмазоподобные наночастицы находят всё большее применение в различных сферах науки и техники. В частности, ведутся активные раз- работки в области использования наночастиц как адсорбентов, биомаркеров, средств доставки лекарств и в других биомеди- цинских приложениях. Методом численного моделирования с помощью программного комплекса Gaussian были получены спектры и оптимизированная структура комплекса аденин-тимин-карбоксилированный адамантан. Проведено сравнение с экспериментальными данными. На основе полученных результатов исследовано межмолекулярное взаимодействие и структура водородных связей в образующемся молекулярном комплексе, что позволяет сделать выводы о возможностях вза- имодействия алмазоподобных наночастиц с ДНК на молекуляр- ном уровне.

DOI: 
10.18500/1817-3020-2016-16-4-218-227
Литература

1. Гонсалвес К., Хальберштадт К., Лоренсин К., На- ир Л. Наноструктуры в биомедицине. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 519 с.

2. Долматов В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детона- ционного синтеза : свойства и применение // Успехи химии. 2001. Т.70, № 7. С. 687–708.

3. Karpukhin A. V., Avkhacheva N. V., Yakovlev R. Yu., Kulakova I. I., Yashin V. A., Lisichkin G. V., Safronova V. G. Effect of detonation nanodiamonds on phagocyte activity // Cell Biology International. 2011. Vol. 35, № 7. P. 727–733. DOI: 10.1042/CBI20100548.

4. Самсонова Ю. С., Приезжев А. В., Луговцов А. Е., Петрова Г. П., Гибизова В. В., Е И.-Щ., Су Т.-Х., Переведенцева Е. В., Ченг Ч.-Л. Исследование вза- имодействия молекул альбумина с наночастицами алмазов в водных растворах методом динамического рассеяния света // Квантовая электроника. 2012. Т. 42, № 6. С. 484–488.

5. Colarusso P., Zhang K.-Q., Guo B., Bernath P. F. The infrared spectra of uracil, thymine, and adenine in the gas phase // Chemical Physics Letters. 1997. Vol. 269. P. 39–48. DOI: 10.1016/S0009-2614(97)00245-5.

6. Тен Г. Н., Нечаев В. В., Панкратов А. Н., Березин В. И., Баранов В. И. Влияние водородной связи на струк- туру и колебательные спектры комплементарных пар оснований нуклеиновых кислот. II. Аденин-тимин // Журн. структ. хим. 2010. Т. 51, № 5. С. 889–895.

7. Bokarev A. N., Plastun I. L. Рolarizing properties of molecules ensembles – new approaches to calculations // Proc. of SPIE. 2016. Vol. 9917. P. 99172C. DOI: 10.1117/12.2229801.

8. Беленков Е. А., Ивановская В. В., Ивановский А. Л. Наноалмазы и родственные углеродные наномате- риалы. Компьютерное материаловедение. Екатерин- бург : УрО РАН, 2008. 169 с.

9. Багрий Е. И. Адамантаны : Получение, свойства, применение. М. : Наука, 1989. 264 с.

10. Filik J., Harvey J. N., Allan N. L., May P. W., Dahl J. E. P., Shenggao L., Carlson R. M. K. Raman spectroscopy of diamondoids // Spectrochim. Acta. Part A : Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2006. Vol. 64, iss. 3. P. 681–692.

11. Байдакова М. В., Кукушкина Ю. А., Ситникова А. А., Яговкина М. А., Кириленко Д. А., Соколов В. В., Шестаков М. С., Вуль А. Я., Zousman B., Levinson O. Структура наноалмазов, полученных мето- дом лазерного синтеза // Физика твердого тела. 2013. Т. 55, № 8. С.1633–1639.

12. Кон В. Электронная структура вещества – волновые функции и функционалы плотности // Успехи физи- ческих наук. 2002. Т.172, № 3. С. 336–348.

13. Попл Дж. А. Квантово-химические модели // Успехи физических наук. 2002. Т. 172, № 3. С. 349–356.

14. Frisch M. J., Trucks G. W., Cheeseman J. R., Scalmani G., Caricato M., Hratchian H. P., Li X., Barone V., Bloino J., Zheng G., Vreven T., Montgomery J. A., Petersson Jr. G. A., Scuseria G. E., Schlegel H. B., Nakatsuji H., Izmaylov A. F., Martin R. L., Sonnenberg J. L., Peralta J. E., Heyd J. J., Brothers E., Ogliaro F., Bearpark M., Robb M. A., Mennucci B., Kudin K. N., Staroverov V. N., Kobayashi R., Normand J., Rendell A., Gomperts R., Zakrzewski V. G., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H. Gaussian 09, Revision A.02. Wallingford CT, Gaussian Inc., 2009. 989 p.

15. Dolenko T. A., Burikov S. A., Laptinskiy K. A., Sarmanova O. E. Improvement of the fi delity of molecular DNA computations: control of DNA duplex melting using raman spectroscopy // Laser Physics. 2016. Vol. 26, № 2. 25206.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):