Глубинная УФ-светодиодная динамическая оптическая визуализация и флуоресцентная спектроскопия короны белка в плазмонном растворе и эффект нагрева излучением лазера в ближней ИК-области

Исследовано взаимодействие светодиодного глубинного УФ-излучения (275 нм) с бычьим сывороточным альбумином (БСА), содержащим наночастицы золота (НЧЗ), с использованием динамического профилирования луча и флуоресцентной спектроскопии. Тепловое воздействие излучения диодного лазера с l = 800 нм на биоплазмонный раствор исследовано с помощью мониторинга зондирующего луча и ИК-камеры. Результаты показали последовательное нелинейное и колебательное поведение комплекса НЧЗ-БСА из-за процесса адсорбции и десорбции белка. Наблюдаемые усиление и тушение флуоресценции тирозина (Tyr) могут дать информацию о кинетике связывания и конформационных изменениях белка. После лазерного нагрева в течение 10 мин флуоресценция Tyr полностью исчезает и зондирующий пучок He–Ne расширяется на ~4 нм из-за столкновений молекул и денатурации белка. Изменение температуры вследствие разворачивания и денатурации белка демонстрирует аналогичную нелинейную картину при разных объемах НЧЗ. Однако температура ниже при более высоких концентрациях НЧЗ, что указывает на более высокую скорость адсорбции белка, способствующую уменьшению локализованного поверхностного плазмонного резонанса посредством нагревания.

1. J. Albanese, P. Tang, W. Chan, Ann. Rev. Biomed. Eng., 14, 1–16 (2012).

2. K. Jain, Clin. Chem., 53, 2002–2009 (2007).

3. P. Sharma, S. Brown, G. Walter, S. Santra, Adv. Colloid Interface Sci., 471-485, 123–126 (2016).

4. Y. Huang, Sh. He, W. Cao, K. Cai, X. Liang, Nanoscale, 4, 6135 (2012).

5. M. E. Khosroshahi, A. Mandelis, B. Lashkari, J. Biomed. Opt., 20, 076009 (2015).

6. V. Pattani, J. Tunnell, Lasers Surg. Med., 44, 675–684 (2012).

7. M. E. Khosroshahi, Z. Hassannejad, M. Firouzi, A. Arshi, Lasers Med. Sci., 30, 1913–1922 (2015).

8. J. Estelrich, E. Escribano, J. Queralt, Int. J. Mol. Sci., 16, 8070–8101 (2015).

9. M. E. Khosroshahi, L. Ghazanfari, Z. Hassannejad, S. Lenhert, Nanomed. Nanotech., 6, 1–9 (2015).

10. J. Finbloom, F. Sousa, M. Stevens, T. Desa, Adv. Drug Deliv. Rev., 167, 89–108 (2020).

11. P. Tartaj, M. Morales, S. Verdaguer, T. Gonzaleze-Carreno, C. Serna, J. Phys. D: Appl. Phys., 36, R182–183 (2003).

12. R., Gref, Y. Minamitake, M. Peracchia, V. Trubetskoy, V. Torchilin, Science, 263, 1600–1603 (1994).

13. P. Jain, P. Seok, I. El-Sayed, M. El-Sayed, J. Phys. Chem. B, 110, 7238–7248 (2006).

14. C. Noguez, J. Phys. Chem., 111, 3806–3819 (2007).

15. Z. Hasannejad, M. E. Khosroshahi, Opt. Mat., 35, 644–651 (2013).

16. K. Willets, R. Van Dune, Ann. Phys. Rev. Chem., 58, 267–297 (2007).

17. V. Pustovalov, V. Babenkov, Laser Phys. Lett., 10, 516–520 (2004).

18. P. Koegler, A. Clayton, H. Thissen, Adv. Drug Del., 64, 1820–1839 (2012).

19. M. Zehfus, G. Rose, Biochemistry, 25, 5759–5765 (1986).

20. R. Rodriguez-Oliveros, J. Sanchez-Gill, Opt. Exp., 20, 621–626 (2012).

21. D. Tsai, F. DelRio, A. Kneene, K. Tyner, Langmuir, 27, 2464–2477 (2011).

22. D. Darvill, A. Centeno, F. Xie, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 15709–15726 (2013).

23. Sh. Pawar, A. Bhattacharya, A. Nag, ACS Omega, 4, 5983–5990 (2019).

24. N. Zhdanova, E. Shirshin, E. Maksimov, I. Panchishin, V. Fadeev, Photochem. Photobiolog. Sci., 1, 1–32 (2013).

25. M. Losin, F. Toderas, S. Astilean, J. Mol. Struct., 924-926, 196–200 (2009).

26. G. Mandal, M. Bardhan, T. Ganguly, Colloids Surf. B: Biointer., 81, 178–184 (2010).

27. D. Gao, Y. Tian, S. Bi, Chen, Y. Spectrochem. Acta A, 62, 1203–1208 (2005).

28. D. Jang, M. Elsayed, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 86, 5815–5819 (1989).

29. M. Eftink, Biochem., 30, 8945–8953 (1991).

30. A. B. Ghisaidoobe, S. Chung. Int. J. Mol. Sci., 15, 22518–22538 (2014).

31. B. Khlebtsov, N. Khlebtsov, J. Quant. Spectr., 106, 154–169 (2007).

32. M. Fribel, A. Roggen, G. Muller, J. Biomed. Opt., 11, 034021 (2006).

33. M. E. Khosroshahi, Appl. Phys. B, 125, 229 (2019).

34. G. Baffou, R. Quidant, Laser Photon. Rev., 7, 171–187 (2013).

35. V. Pustovalov, V. Babenko, Laser Phys. Lett., 2, 84–89 (2005).

36. A. Govorov, W. Zhang, T. Skeini, H. Richardson, J. Lee, A. Kotov, Nanoscale Res. Lett., 1, 84–90 (2006).

37. M. Lacerda, A. Karim, J. Douglas, D. Pristinski, ACS Nano, 4, 365–379 (2010).

38. H. Moustaoui, J. Saber, I. Djeddi, Q. Liu, D. Movia, Nanoscale, 11, 3665–3673 (2019).

39. C. Rӧcker, M. Pӧtzl, W. Parak, U. Nienhaus, Nature Nanotech. Lett., 4, 577–580 (2009).

40. M. Cui, R. Liu, Zh. Deng, G. Ge, Nano Res., 7, 345–352 (2014).