zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-633Research ArticleСтатьиСПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ИНДОТРИКАРБОЦИАНИНОВОГО КРАСИТЕЛЯ ПРИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИИ С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ АЛМАЗАМИ ДЕТОНАЦИОННОГО СИНТЕЗА И БЕЛКАМИ СЫВОРОТКИ КРОВИSPECTRAL PROPERTIES OF AN INDOTRICARBOCYANINE DYE UPON COMPLEX FORMATION WITH DETONATION NANODIAMONDS AND HUMAN SERUM PROTEINSБелькоН. В.BelkoN. V.

220045, Минск 

220030, Минск

Minsk, 220045

Minsk, 220030

nikita.belko@gmail.comСамцовМ. П.SamtsovM. P.

Minsk, 220045

ГусаковГ. А.GusakovG. A.

Minsk, 220045

ХлудеевИ. И.KhludeevI. I.ЛуговскийА. П.LugovskiA. P.

Minsk, 220045

ЛуговскийА. А.LugovskiA. A.НИИ прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета; Белорусский государственный университетA. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State University; Belarusian State UniversityНИИ прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университетаA. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State UniversityБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsУчреждение БГУ “Республиканский центр проблем человека”Belarusian State University, “Republican Center for Human Problems”202030062020873368377Copyright © Белько Н.В., Самцов М.П., Гусаков Г.А., Хлудеев И.И., Луговский А.П., Луговский А.А., 20202020Белько Н.В., Самцов М.П., Гусаков Г.А., Хлудеев И.И., Луговский А.П., Луговский А.А.Belko N.V., Samtsov M.P., Gusakov G.A., Khludeev I.I., Lugovski A.P., Lugovski A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/633

Исследованы спектральные свойства молекул индотрикарбоцианинового красителя в процессе образования комплексов с ультрадисперсными алмазами в водных растворах. Образование комплексов сопровождается исчезновением полосы поглощения H*-агрегатов при 514 нм и батохромным смещением максимума длинноволнового поглощения с 706 до 718 нм. Спектр испускания красителя практически не изменяется, а максимум спектра возбуждения флуоресценции смещается с 706 до 710 нм. На основании анализа спектров ИК поглощения установлено, что в процессе комплексообразования красителя с ультрадисперсными алмазами важную роль играют карбоксильные группы в молекулах красителя. В присутствии сыворотки крови человека комплексы распадаются и молекулы красителя связываются с белками сыворотки крови, что подтверждается существенным увеличением времени жизни и степени поляризации их флуоресценции. Полученные комплексы могут применяться в качестве основы флуоресцентных биосенсоров.

Spectral properties of an indotricarbocyanine dye upon complex formation with nanodiamonds in aqueous medium were studied. Complex formation is accompanied by the disappearance of the H*-aggregated band at 514 nm as well as by a bathochromic shift of the electronic absorption peak from 706 to 718 nm. At the same time, the emission spectrum of the dye is almost unchanged, and the fluorescence excitation peak is shifted from 706 to 710 nm. Based on the analysis of IR absorption spectra, it was found that carboxyl groups in the dye molecules play an important role in the complex formation of the dye with nanodiamonds. In the presence of human blood serum, complexes break down and dye molecules bind to serum proteins, which is confirmed by a significant increase in the lifetime and fluorescence anisotropy. The complexes obtained can be used as a basis of fluorescent biosensors.

цианиновые красителиультрадисперсные алмазысыворотка кровикомплексообразованиеабсорбционная спектроскопияфлуоресцентная спектроскопияcyanine dyesnanodiamondsblood serumcomplex formationabsorption spectroscopyfluorescence spectroscopyReferencesA. M. Schrand, H. Huang, C. Carlson, J. J. Schlager, E. Osawa, S. M. Hussain, L. Dai. J. Phys. Chem. B, 111, N 1 (2007) 2—7A. M. Schrand, H. Huang, C. Carlson, J. J. Schlager, E. Osawa, S. M. Hussain, L. Dai. J. Phys. Chem. B, 111, N 1 (2007) 2—7A. M. Schrand, L. Dai, J. J. Schlager, S. M. Hussain, E. Osawa. Diamond Relat. Mater., 16, N 12 (2007) 2118—2123A. M. Schrand, L. Dai, J. J. Schlager, S. M. Hussain, E. Osawa. Diamond Relat. Mater., 16, N 12 (2007) 2118—2123A. M. Schrand, S. A. C. Hens, O. A. Shenderova. Critic. Rev. Sol. State Mater. Sci., 34, N 1-2 (2009) 18—74A. M. Schrand, S. A. C. Hens, O. A. Shenderova. Critic. Rev. Sol. State Mater. Sci., 34, N 1-2 (2009) 18—74A. S. Barnard. Analyst, 134, N 9 (2009) 1751—1764A. S. Barnard. Analyst, 134, N 9 (2009) 1751—1764X. Zhang, W. Hu, J. Li, L. Tao, Y. Wei. Toxicol. Res., 1, N 1 (2012) 62—68X. Zhang, W. Hu, J. Li, L. Tao, Y. Wei. Toxicol. Res., 1, N 1 (2012) 62—68V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi. Nat. Nanotech., 7, N 1 (2012) 11—23V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi. Nat. Nanotech., 7, N 1 (2012) 11—23H. B. Man, D. Ho. J. Lab. Autom., 18, N 1 (2013) 12—18H. B. Man, D. Ho. J. Lab. Autom., 18, N 1 (2013) 12—18L. Lai, A. S. Barnard. J. Nanosci. Nanotech., 15, N 2 (2015) 989—999L. Lai, A. S. Barnard. J. Nanosci. Nanotech., 15, N 2 (2015) 989—999B. V. Spitsyn, S. A. Denisov, N. A. Skorik. Diamond Relat. Mater., 19, N 2-3 (2010) 123—127B. V. Spitsyn, S. A. Denisov, N. A. Skorik. Diamond Relat. Mater., 19, N 2-3 (2010) 123—127K. B. Holt. Philosoph. Transact. Royal Soc. A: Mathemat., Phys. Engin. Sci., 365, N 1861 (2007) 2845—2861K. B. Holt. Philosoph. Transact. Royal Soc. A: Mathemat., Phys. Engin. Sci., 365, N 1861 (2007) 2845—2861K. K. Liu, M. F. Chen, P. Y. Chen, T. J. F. Lee, C. L. Cheng, C. C. Chang, Y. P. Ho, J. I. Chao. Nanotech., 19, N 20 (2008) 205102K. K. Liu, M. F. Chen, P. Y. Chen, T. J. F. Lee, C. L. Cheng, C. C. Chang, Y. P. Ho, J. I. Chao. Nanotech., 19, N 20 (2008) 205102K. K. Liu, C. C. Wang, C. L. Cheng, J. I. Chao. Biomater., 30, N 26 (2009) 4249—4259K. K. Liu, C. C. Wang, C. L. Cheng, J. I. Chao. Biomater., 30, N 26 (2009) 4249—4259T. L. Wee, Y. W. Mau, C. Y. Fang, H. L. Hsu, C. C. Han, H. C. Chang. Diamond Relat. Mater., 18, N 2-3 (2009) 567—573T. L. Wee, Y. W. Mau, C. Y. Fang, H. L. Hsu, C. C. Han, H. C. Chang. Diamond Relat. Mater., 18, N 2-3 (2009) 567—573N. Mohan, Y. K. Tzeng, L. Yang, Y. Y. Chen, Y. Y. Hui, C. Y. Fang, H. C. Chang. Adv. Mater., 22, N 7 (2010) 843—847N. Mohan, Y. K. Tzeng, L. Yang, Y. Y. Chen, Y. Y. Hui, C. Y. Fang, H. C. Chang. Adv. Mater., 22, N 7 (2010) 843—847Y. Y. Hui, C. L. Cheng, H. C. Chang. J. Phys. D: Appl. Phys., 43, N 37 (2010) 374021Y. Y. Hui, C. L. Cheng, H. C. Chang. J. Phys. D: Appl. Phys., 43, N 37 (2010) 374021J. M. Say, C. van Vreden, D. J. Reilly, L. J. Brown, J. R. Rabeau, N. J. C. King. Biophys. Rev., 3, N 4 (2011) 171—184J. M. Say, C. van Vreden, D. J. Reilly, L. J. Brown, J. R. Rabeau, N. J. C. King. Biophys. Rev., 3, N 4 (2011) 171—184E. K. Chow, X. Q. Zhang, M. Chen, R. Lam, E. Robinson, H. Huang, D. Schaffer, E. Osawa, A. Goga, D. Ho. Sci. Trans. Med., 3, N 73 (2011) 73ra21E. K. Chow, X. Q. Zhang, M. Chen, R. Lam, E. Robinson, H. Huang, D. Schaffer, E. Osawa, A. Goga, D. Ho. Sci. Trans. Med., 3, N 73 (2011) 73ra21A. Krueger. J. Mat. Chem., 21, N 34 (2011) 12571—12578A. Krueger. J. Mat. Chem., 21, N 34 (2011) 12571—12578V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, J. Vacik, J. Kucka, J. Stursa, P. Cigler, M. Ledvina, A. Fiserova, P. Kneppo. Adv. Funct. Mater., 22, N 4 (2012) 812—819V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, J. Vacik, J. Kucka, J. Stursa, P. Cigler, M. Ledvina, A. Fiserova, P. Kneppo. Adv. Funct. Mater., 22, N 4 (2012) 812—819R. G. Mendes, A. Bachmatiuk, B. Büchner, G. Cuniberti, M. H. Rümmeli. J. Mater. Chem. B, 1, N 4 (2013) 401—428R. G. Mendes, A. Bachmatiuk, B. Büchner, G. Cuniberti, M. H. Rümmeli. J. Mater. Chem. B, 1, N 4 (2013) 401—428D. Ho, C. H. K. Wang, E. K. H. Chow. Sci. Adv., 1, N 7 (2015) e1500439D. Ho, C. H. K. Wang, E. K. H. Chow. Sci. Adv., 1, N 7 (2015) e1500439K. Turcheniuk, V. Mochalin. Nanotech., 28, N 25 (2017) 252001K. Turcheniuk, V. Mochalin. Nanotech., 28, N 25 (2017) 252001A. Mishra, R. K. Behera, P. K. Behera, B. K. Mishra, G. B. Behera. Chem. Rev., 100, N 6 (2000) 1973—2012A. Mishra, R. K. Behera, P. K. Behera, B. K. Mishra, G. B. Behera. Chem. Rev., 100, N 6 (2000) 1973—2012F. Würthner, T. E. Kaiser, C. R. Saha‐Möller. Angew. Chem. Int. Ed., 50, N 15 (2011) 3376—3410F. Würthner, T. E. Kaiser, C. R. Saha‐Möller. Angew. Chem. Int. Ed., 50, N 15 (2011) 3376—3410R. R. Anderson, J. A. Parrish. J. Investig. Dermatol., 77, N 1 (1981) 13—19R. R. Anderson, J. A. Parrish. J. Investig. Dermatol., 77, N 1 (1981) 13—19P. Agostinis, K. Berg, K. A. Cengel, T. H. Foster, A. W. Girotti, S. O. Gollnick, S. M. Hahn, M. R. Hamblin, A. Juzeniene, D. Kessel, M. Korbelik. CA: Cancer J. Clinic., 61, N 4 (2011) 250—281P. Agostinis, K. Berg, K. A. Cengel, T. H. Foster, A. W. Girotti, S. O. Gollnick, S. M. Hahn, M. R. Hamblin, A. Juzeniene, D. Kessel, M. Korbelik. CA: Cancer J. Clinic., 61, N 4 (2011) 250—281S. Li, L. He, F. Xiong, Y. Li, G. Yang. J. Phys. Chem. B, 108, N 30 (2004) 10887—10892S. Li, L. He, F. Xiong, Y. Li, G. Yang. J. Phys. Chem. B, 108, N 30 (2004) 10887—10892H. von Berlepsch, S. Kirstein, R. Hania, A. Pugzlys, C. Böttcher. J. Phys. Chem. B, 111, N 7 (2007) 1701—1711H. von Berlepsch, S. Kirstein, R. Hania, A. Pugzlys, C. Böttcher. J. Phys. Chem. B, 111, N 7 (2007) 1701—1711А. К. Чибисов, Т. Д. Славнова, Х. Гёрнер. Рос. нанотехнол., 3, № 1-2 (2008) 26—41А. К. Чибисов, Т. Д. Славнова, Х. Гёрнер. Рос. нанотехнол., 3, № 1-2 (2008) 26—41S. Chakraborty, P. Debnath, D. Dey, D. Bhattacharjee, S. A. Hussain. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 293 (2014) 57—64S. Chakraborty, P. Debnath, D. Dey, D. Bhattacharjee, S. A. Hussain. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 293 (2014) 57—64N. Sato, T. Fujimura, T. Shimada, T. Tani, S. Takagi. Tetrahedron Lett., 56, N 22 (2015) 2902—2905N. Sato, T. Fujimura, T. Shimada, T. Tani, S. Takagi. Tetrahedron Lett., 56, N 22 (2015) 2902—2905S. Van Der Wal, J. Kuil, A. R. P. M. Valentijn, F. W. B. Van Leeuwen. Dyes and Pigments, 132 (2016) 7—19S. Van Der Wal, J. Kuil, A. R. P. M. Valentijn, F. W. B. Van Leeuwen. Dyes and Pigments, 132 (2016) 7—19X. Qiu, L. Xu, Y. Zhang, A. Yuan, K. Wang, X. Zhao, J. Wu, H. Guo, Y. Hu. Mol. Pharmac., 13, N 3 (2016) 829—838X. Qiu, L. Xu, Y. Zhang, A. Yuan, K. Wang, X. Zhao, J. Wu, H. Guo, Y. Hu. Mol. Pharmac., 13, N 3 (2016) 829—838S. Uthaman, A. P. Mathew, H. J. Park, B. I. Lee, H. S. Kim, K. M. Huh, I. K. Park. Carbohydr. Polym., 181 (2018) 1—9S. Uthaman, A. P. Mathew, H. J. Park, B. I. Lee, H. S. Kim, K. M. Huh, I. K. Park. Carbohydr. Polym., 181 (2018) 1—9A. A. Lugovski, M. P. Samtsov, K. N. Kaplevsky, D. Tarasau, E. S. Voropay, P. T. Petrov, Y. P. Istomin. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 316 (2016) 31—36A. A. Lugovski, M. P. Samtsov, K. N. Kaplevsky, D. Tarasau, E. S. Voropay, P. T. Petrov, Y. P. Istomin. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 316 (2016) 31—36T. Lin, A. Yuan, X. Zhao, H. Lian, J. Zhuang, W. Chen, Q. Zhang, G. Liu, S. Zhang, W. Cao, C. Zhang. Acta Вiomater., 53 (2017) 427—438T. Lin, A. Yuan, X. Zhao, H. Lian, J. Zhuang, W. Chen, Q. Zhang, G. Liu, S. Zhang, W. Cao, C. Zhang. Acta Вiomater., 53 (2017) 427—438A. V. Sorokin, I. Y. Ropakova, R. S. Grynyov, M. M. Vilkisky, V. M. Liakh, I. A. Borovoy, S. L. Yefimova, Y. V. Malyukin. Dyes and Pigments, 152 (2018) 49—53A. V. Sorokin, I. Y. Ropakova, R. S. Grynyov, M. M. Vilkisky, V. M. Liakh, I. A. Borovoy, S. L. Yefimova, Y. V. Malyukin. Dyes and Pigments, 152 (2018) 49—53Y. Chen, Z. Li, H. Wang, Y. Wang, H. Han, Q. Jin, J. Ji. ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, N 11 (2016) 6852—6858Y. Chen, Z. Li, H. Wang, Y. Wang, H. Han, Q. Jin, J. Ji. ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, N 11 (2016) 6852—6858A. Krueger, D. Lang. Adv. Funct. Mater., 22, N 5 (2012) 890—906A. Krueger, D. Lang. Adv. Funct. Mater., 22, N 5 (2012) 890—906В. А. Лапина, С. Б. Бушук, Т. А. Павич, А. В. Воробей. Журн. прикл. спектр., 83 (2016) 347—353 [V. A. Lapina, S. B. Bushuk, T. A. Pavich, A. V. Vorobey. J. Appl. Spectr., 83, N 3 (2016) 344–349]В. А. Лапина, С. Б. Бушук, Т. А. Павич, А. В. Воробей. Журн. прикл. спектр., 83 (2016) 347—353 [V. A. Lapina, S. B. Bushuk, T. A. Pavich, A. V. Vorobey. J. Appl. Spectr., 83, N 3 (2016) 344–349]Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко. Изв. РАН. Сер. физ., 71, № 1 (2007) 145—149Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко. Изв. РАН. Сер. физ., 71, № 1 (2007) 145—149Н. В. Белько, М. П. Самцов, Г. А. Гусаков, Д. С. Тарасов, А. А. Луговский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 85, № 6 (2018) 868—878 [N. V. Belko, M. P. Samtsov, G. A. Gusakov, D. S. Tarasau, A. A. Lugovski, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 85, N 6 (2019) 997—1005]Н. В. Белько, М. П. Самцов, Г. А. Гусаков, Д. С. Тарасов, А. А. Луговский, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 85, № 6 (2018) 868—878 [N. V. Belko, M. P. Samtsov, G. A. Gusakov, D. S. Tarasau, A. A. Lugovski, E. S. Voropay. J. Appl. Spectr., 85, N 6 (2019) 997—1005]Г. А. Гусаков, А. А. Луговский, А. П. Луговский, М. П. Самцов, В. А. Пархоменко, И. И. Азарко. Журн. прикл. спектр., 87, № 1 (2020) 33—42 [G. A. Gusakov, A. А. Lugovski, A. P. Lugovski, M. P. Samtsov, V. A. Parhomenko, I. I. Azarko. J. Appl. Spectr, 87 (2020)]Г. А. Гусаков, А. А. Луговский, А. П. Луговский, М. П. Самцов, В. А. Пархоменко, И. И. Азарко. Журн. прикл. спектр., 87, № 1 (2020) 33—42 [G. A. Gusakov, A. А. Lugovski, A. P. Lugovski, M. P. Samtsov, V. A. Parhomenko, I. I. Azarko. J. Appl. Spectr, 87 (2020)]W. Heller, H. B. Klevens, H. Oppenheimer. J. Chem. Phys., 14, N 9 (1946) 566—567W. Heller, H. B. Klevens, H. Oppenheimer. J. Chem. Phys., 14, N 9 (1946) 566—567I. I. Kulakova. Phys. Solid State, 46, N 4 (2004) 636—643I. I. Kulakova. Phys. Solid State, 46, N 4 (2004) 636—643Y. Liu, Z. Gu, J. L. Margrave, V. N. Khabashesku. Chem. Mater., 16, N 20 (2004) 3924—3930Y. Liu, Z. Gu, J. L. Margrave, V. N. Khabashesku. Chem. Mater., 16, N 20 (2004) 3924—3930К. В. Рейх. Письма в ЖЭТФ, 94, № 1 (2011) 23—27К. В. Рейх. Письма в ЖЭТФ, 94, № 1 (2011) 23—27А. Е. Алексенский, А. Я. Вуль, С. В. Коняхин, К. В. Рейх, Л. В. Шаронова, Е. Д. Эйдельман. ФТТ, 54, № 3 (2012) 541—548А. Е. Алексенский, А. Я. Вуль, С. В. Коняхин, К. В. Рейх, Л. В. Шаронова, Е. Д. Эйдельман. ФТТ, 54, № 3 (2012) 541—548A. H. Herz. Adv. Coll. Interf. Sci., 8, N 4 (1977) 237—298A. H. Herz. Adv. Coll. Interf. Sci., 8, N 4 (1977) 237—298Л. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул, Москва, Иностр. лит. (1963) 231—232Л. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул, Москва, Иностр. лит. (1963) 231—232Л. Беллами. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул, Москва, Мир (1971) 287—288Л. Беллами. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул, Москва, Мир (1971) 287—288L. M. Ilharco, R. B. de Barros. Langmuir, 16, N 24 (2000) 9331—9337L. M. Ilharco, R. B. de Barros. Langmuir, 16, N 24 (2000) 9331—9337B. G. Cox. Acids and Bases: Solvent Effects on Acid-Base Strength, Oxford, Oxford University Press (2013) 44—45B. G. Cox. Acids and Bases: Solvent Effects on Acid-Base Strength, Oxford, Oxford University Press (2013) 44—45R. C. Millikan, K. S. Pitzer. J. Am. Chem. Soc., 80, N 14 (1958) 3515—3521R. C. Millikan, K. S. Pitzer. J. Am. Chem. Soc., 80, N 14 (1958) 3515—3521P. J. Corish, W. H. T. Davison. J. Chem. Soc. (1955) 2431—2436P. J. Corish, W. H. T. Davison. J. Chem. Soc. (1955) 2431—2436T. D. Slavnova, H. Görner, A. K. Chibisov. J. Phys. Chem. B, 111, N 33 (2007) 10023—10031T. D. Slavnova, H. Görner, A. K. Chibisov. J. Phys. Chem. B, 111, N 33 (2007) 10023—10031H. von Berlepsch, E. Brandenburg, B. Koksch, C. Böttcher. Langmuir, 26, N 13 (2010) 11452—11460H. von Berlepsch, E. Brandenburg, B. Koksch, C. Böttcher. Langmuir, 26, N 13 (2010) 11452—11460K. Vus, U. Tarabara, A. Kurutos, O. Ryzhova, G. Gorbenko, V. Trusova, N. Gadjev, T. Deligeorgiev. Mol. BioSyst., 13, N 5 (2017) 970—980K. Vus, U. Tarabara, A. Kurutos, O. Ryzhova, G. Gorbenko, V. Trusova, N. Gadjev, T. Deligeorgiev. Mol. BioSyst., 13, N 5 (2017) 970—980E. S. Voropay, M. P. Samtsov, L. S. Lyashenko. J. Bel. State Univ. Phys., 1 (2017) 28—33E. S. Voropay, M. P. Samtsov, L. S. Lyashenko. J. Bel. State Univ. Phys., 1 (2017) 28—33Н. В. Белько, И. И. Хлудеев, В. П. Зорин, М. П. Самцов. Вести БГПУ. Сер. 3, № 1 (2018) 14—20Н. В. Белько, И. И. Хлудеев, В. П. Зорин, М. П. Самцов. Вести БГПУ. Сер. 3, № 1 (2018) 14—20M. Monici. Biotech. Ann. Rev., 11 (2005) 227—256M. Monici. Biotech. Ann. Rev., 11 (2005) 227—256

The authors declare that there are no conflicts of interest present.