Принципы создания гибридных мезоскопических комплексов на основе неорганических наноструктур, природных пигмент-белковых комплексов и органических красителей

Проведены исследования фотоактивных белков и гибридных систем на их основе с полупроводниковыми структурами при различных методах связи. Исследованы свойства гибридных комплексов реакционных центров (РЦ) Rhodobacter sphaeroides и квантовых точек (КТ) в составе различных твердотельных матриц. Изучены эффекты воздействия ультрафиолетового излучения и высокой температуры на спектры поглощения и перенос электрона в дегидратированных пленочных образцах фотосинтетических РЦ пурпурных бактерий Rb. sphaeroides и гибридных конструкций РЦ и КТ. Наиболее эффективной в обеспечении функциональной стабильности фотоактивных белков и гибридных систем была матрица на основе трегалозы. Гибридные пленки, содержащие дополнительно КТ, устойчивы к феофитинизации при УФ-облучении, но на процессы УФ-деструкции каротиноида их присутствие не влияло. На характеристики самих КТ (время жизни их флуоресценции) УФ-облучение влияло незначительно. Исследовано влияние ионной силы на стабильность и процессы миграции энергии в гибридном комплексе на основе полупроводниковых квантовых точек и замещенных фталоцианинов алюминия. Показано, что электростатическое взаимодействие в гибридном комплексе КТ-ФЦ достаточно велико, поскольку увеличение ионной силы раствора до физиологических значений (0,15 - 0,2 М) не нарушает стабильности комплекса КТ-ФЦ; наличие ионов NaCl в растворе способствует усилению эффективности миграции энергии в комплексе. Созданы ковалентно связанные гибридные структуры из полупроводниковых нанокристаллов (CdSe/ZnS-квантовые точки) с фотосинтетическим белком аллофикоцианином (АФЦ). Установлено, что квантовые точки CdSe/ZnS образуют стабильные комплексы с АФЦ в водных растворах. Показано, что эффективность переноса энергии электронного возбуждения в таких системах может быть существенно повышена при условиях, вызывающих мономеризацию тримеров аллофикоцианина. Созданные ковалентно связанные гибридные структуры открывают новые возможности для их практического применения в качестве флуоресцентных маркеров, гибридных фотосенсоров, элементов гибридных фотоэлектрических ячеек. Выполнены исследования коваленто-связанных гибридных систем на основе фотоактивного белка OCP и ряда флуоресцентных красителей. Ковалентное мечение ОСР красителем на основе тетраметилродамина по трем цистеинам позволило получить систему, флуоресценция которой чувствительна к фотоиндуцированному изменению конформации белка ОСР. Анализ кинетик флуоресценции фотоактивного белка при его фотоиндуцированной конформации позволил визуализировать перемещение каротиноида внутри фотоактивного белка, что дало возможность разработать метод для детектирования локальных изменений температуры и вязкости среды.