SPECTRAL PROPERTIES OF AN INDOTRICARBOCYANINE DYE UPON COMPLEX FORMATION WITH DETONATION NANODIAMONDS AND HUMAN SERUM PROTEINS
Abstract
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.
About the Authors
N. V. Belko
A. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State University; Belarusian State University
Belarus
Belarus
Minsk, 220045
Minsk, 220030
M. P. Samtsov
A. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
G. A. Gusakov
A. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
I. I. Khludeev
Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
Belarus
Minsk, 220013
Belarus
Minsk, 220013
A. P. Lugovski
A. N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of the Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
A. A. Lugovski
Belarusian State University, “Republican Center for Human Problems”
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
References
1. A. 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—7
2. A. M. Schrand, L. Dai, J. J. Schlager, S. M. Hussain, E. Osawa. Diamond Relat. Mater., 16, N 12 (2007) 2118—2123
3. A. M. Schrand, S. A. C. Hens, O. A. Shenderova. Critic. Rev. Sol. State Mater. Sci., 34, N 1-2 (2009) 18—74
4. A. S. Barnard. Analyst, 134, N 9 (2009) 1751—1764
5. X. Zhang, W. Hu, J. Li, L. Tao, Y. Wei. Toxicol. Res., 1, N 1 (2012) 62—68
6. V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi. Nat. Nanotech., 7, N 1 (2012) 11—23
7. H. B. Man, D. Ho. J. Lab. Autom., 18, N 1 (2013) 12—18
8. L. Lai, A. S. Barnard. J. Nanosci. Nanotech., 15, N 2 (2015) 989—999
9. B. V. Spitsyn, S. A. Denisov, N. A. Skorik. Diamond Relat. Mater., 19, N 2-3 (2010) 123—127
10. K. B. Holt. Philosoph. Transact. Royal Soc. A: Mathemat., Phys. Engin. Sci., 365, N 1861 (2007) 2845—2861
11. K. 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) 205102
12. K. K. Liu, C. C. Wang, C. L. Cheng, J. I. Chao. Biomater., 30, N 26 (2009) 4249—4259
13. T. 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—573
14. N. 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—847
15. Y. Y. Hui, C. L. Cheng, H. C. Chang. J. Phys. D: Appl. Phys., 43, N 37 (2010) 374021
16. J. 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—184
17. E. 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) 73ra21
18. A. Krueger. J. Mat. Chem., 21, N 34 (2011) 12571—12578
19. V. 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—819
20. R. G. Mendes, A. Bachmatiuk, B. Büchner, G. Cuniberti, M. H. Rümmeli. J. Mater. Chem. B, 1, N 4 (2013) 401—428
21. D. Ho, C. H. K. Wang, E. K. H. Chow. Sci. Adv., 1, N 7 (2015) e1500439
22. K. Turcheniuk, V. Mochalin. Nanotech., 28, N 25 (2017) 252001
23. A. Mishra, R. K. Behera, P. K. Behera, B. K. Mishra, G. B. Behera. Chem. Rev., 100, N 6 (2000) 1973—2012
24. F. Würthner, T. E. Kaiser, C. R. Saha‐Möller. Angew. Chem. Int. Ed., 50, N 15 (2011) 3376—3410
25. R. R. Anderson, J. A. Parrish. J. Investig. Dermatol., 77, N 1 (1981) 13—19
26. P. 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—281
27. S. Li, L. He, F. Xiong, Y. Li, G. Yang. J. Phys. Chem. B, 108, N 30 (2004) 10887—10892
28. H. von Berlepsch, S. Kirstein, R. Hania, A. Pugzlys, C. Böttcher. J. Phys. Chem. B, 111, N 7 (2007) 1701—1711
29. А. К. Чибисов, Т. Д. Славнова, Х. Гёрнер. Рос. нанотехнол., 3, № 1-2 (2008) 26—41
30. S. Chakraborty, P. Debnath, D. Dey, D. Bhattacharjee, S. A. Hussain. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 293 (2014) 57—64
31. N. Sato, T. Fujimura, T. Shimada, T. Tani, S. Takagi. Tetrahedron Lett., 56, N 22 (2015) 2902—2905
32. S. Van Der Wal, J. Kuil, A. R. P. M. Valentijn, F. W. B. Van Leeuwen. Dyes and Pigments, 132 (2016) 7—19
33. X. Qiu, L. Xu, Y. Zhang, A. Yuan, K. Wang, X. Zhao, J. Wu, H. Guo, Y. Hu. Mol. Pharmac., 13, N 3 (2016) 829—838
34. S. Uthaman, A. P. Mathew, H. J. Park, B. I. Lee, H. S. Kim, K. M. Huh, I. K. Park. Carbohydr. Polym., 181 (2018) 1—9
35. A. 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—36
36. T. 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—438
37. A. 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—53
38. Y. Chen, Z. Li, H. Wang, Y. Wang, H. Han, Q. Jin, J. Ji. ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, N 11 (2016) 6852—6858
39. A. Krueger, D. Lang. Adv. Funct. Mater., 22, N 5 (2012) 890—906
40. 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]
41. Е. С. Воропай, М. П. Самцов, К. Н. Каплевский, Д. Г. Мельников, Л. С. Ляшенко. Изв. РАН. Сер. физ., 71, № 1 (2007) 145—149
42. 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]
43. 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)]
44. W. Heller, H. B. Klevens, H. Oppenheimer. J. Chem. Phys., 14, N 9 (1946) 566—567
45. I. I. Kulakova. Phys. Solid State, 46, N 4 (2004) 636—643
46. Y. Liu, Z. Gu, J. L. Margrave, V. N. Khabashesku. Chem. Mater., 16, N 20 (2004) 3924—3930
47. К. В. Рейх. Письма в ЖЭТФ, 94, № 1 (2011) 23—27
48. А. Е. Алексенский, А. Я. Вуль, С. В. Коняхин, К. В. Рейх, Л. В. Шаронова, Е. Д. Эйдельман. ФТТ, 54, № 3 (2012) 541—548
49. A. H. Herz. Adv. Coll. Interf. Sci., 8, N 4 (1977) 237—298
50. Л. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул, Москва, Иностр. лит. (1963) 231—232
51. Л. Беллами. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул, Москва, Мир (1971) 287—288
52. L. M. Ilharco, R. B. de Barros. Langmuir, 16, N 24 (2000) 9331—9337
53. B. G. Cox. Acids and Bases: Solvent Effects on Acid-Base Strength, Oxford, Oxford University Press (2013) 44—45
54. R. C. Millikan, K. S. Pitzer. J. Am. Chem. Soc., 80, N 14 (1958) 3515—3521
55. P. J. Corish, W. H. T. Davison. J. Chem. Soc. (1955) 2431—2436
56. T. D. Slavnova, H. Görner, A. K. Chibisov. J. Phys. Chem. B, 111, N 33 (2007) 10023—10031
57. H. von Berlepsch, E. Brandenburg, B. Koksch, C. Böttcher. Langmuir, 26, N 13 (2010) 11452—11460
58. K. Vus, U. Tarabara, A. Kurutos, O. Ryzhova, G. Gorbenko, V. Trusova, N. Gadjev, T. Deligeorgiev. Mol. BioSyst., 13, N 5 (2017) 970—980
59. E. S. Voropay, M. P. Samtsov, L. S. Lyashenko. J. Bel. State Univ. Phys., 1 (2017) 28—33
60. Н. В. Белько, И. И. Хлудеев, В. П. Зорин, М. П. Самцов. Вести БГПУ. Сер. 3, № 1 (2018) 14—20
61. M. Monici. Biotech. Ann. Rev., 11 (2005) 227—256
Review
For citations:
Belko N.V., Samtsov M.P., Gusakov G.A., Khludeev I.I., Lugovski A.P., Lugovski A.A. SPECTRAL PROPERTIES OF AN INDOTRICARBOCYANINE DYE UPON COMPLEX FORMATION WITH DETONATION NANODIAMONDS AND HUMAN SERUM PROTEINS. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2020;87(3):368-377. (In Russ.)
Views: 359
Email this article 