Иммобилизация глюкозооксидазы на сетку одностенных углеродных нанотрубок

When elaborating the biosensor based on single-walled carbon nanotubes (SWNTs), it is necessary to solve such an important problem as the immobilization of a target biomolecule on the nanotube surface. In this work, the enzyme (glucose oxidase (GOX)) was immobilized on the surface of a nanotube network, which was created by the deposition of nanotubes from their solution in 1,2-dichlorobenzene by the spray method. 1-Pyrenebutanoic acid succinimide ester (PSE) was used to form the molecular interface, the bifunctional molecule of which provides the covalent binding with the enzyme shell, and its other part (pyrene) is adsorbed onto the nanotube surface. First, the usage of such a molecular interface leaves out the direct adsorption of the enzyme (in this case, its activity decreases) onto the nanotube surface, and, second, it ensures the enzyme localization near the nanotube. The comparison of the resonance Raman (RR) spectrum of pristine nanotubes with their spectrum in the PSE environment evidences the creation of a nanohybrid formed by an SWNT with a PSE molecule which provides the further enzyme immobilization. As the RR spectrum of an SWNT:PSE:GOX film does not essentially differ from that of SWNT:PSE ones, this indicates that the molecular interface (PSE) isolates the enzyme from nanotubes strongly enough. The efficient immobilization of GOX along the carbon nanotubes due to PSE is confirmed with atomic force microscopy images. The method of molecular dynamics allowed us to establish the structures of SWNT:PSE:GOX created in the aqueous environment and to determine the interaction energy between hybrid components. In addition, the conductivity of the SWNT network with adsorbed PSE and GOX molecules is studied. The adsorption of PSE molecules onto the SWNT network causes a decrease of the conductivity, which can be explained by the appearance of scattering centers for charge carriers on the nanotube surface, which are created by PSE moleculesПри створеннi бiологiчних сенсорiв з використанням одностiнних вуглецевих нанотрубок (ОВНТ) треба вирiшити таку важливу проблему, як iммобiлiзацiя молекули, яка повинна розпiзнати мiшень, на поверхнi нанотрубок. В данiй роботi проведена iммобiлiзацiя ферменту глюкозооксидаза (ГОК) на поверхню сiтки нанотрубок, яка була одержана шляхом осадження нанотрубок з їх розчину у дiхлорбензолi за допомогою спрей-методу. У ролi молекулярного iнтерфейсу було застосовано сукцинiмiдний ефiр 1-пiренбутанової кислоти (ПСЕ), бiфункцiональна молекула якого забезпечує хiмiчний зв’язок з оболонкою ферменту, а друга її частина (пiренова) адсорбується на поверхню нанотрубки. Використання такого молекулярного iнтерфейсу виключає, з одного боку, пряму адсорбцію ферменту на поверхню нанотрубки, яка знижує його активнiсть, а з другого, забезпечує локалiзацiю ферменту поблизу нанотрубки. Порiвняння спектрiв резонансного комбiнацiйного розсiювання свiтла (РКРС) нанотрубок з їх спектром в оточеннi ПСЕ вказує на створення наногiбриду молекулою ПСЕ з нанотрубкою, що дає пiдставу для подальшої іммобілізації ферментiв. Оскiльки спектри РКРС плiвок ОВНТ:ПСЕ:ГОК суттєво не вiдрiзняються вiд спектрiв ОВНТ:ПСЕ, то можна стверджувати, що молекулярний iнтерфейс ПСЕ достатньо мiцно iзолює фермент вiд нанотрубки. Ефективна іммобілізація ферменту ГОК поблизу вуглецевої нанотрубки завдяки ПСЕ пiдтверджується за допомогою зображень, отриманих атомно-силовим мiкроскопом. Молекулярна динамiка дозволила встановити структури отриманих нанобiогiбридiв та енергiї мiжмолекулярної взаємодiї мiж компонентами потрiйного комплексу у водному оточеннi. Було також дослiджено провiднi властивостi сiтки ОВНТ з адсорбованими молекулами ПСЕ та ГОК. Адсорбцiя молекул ПСЕ на сiтку з ОВНТ супроводжується зменшенням провiдностi, яке, скорiш за все, пов’язано з появою розсiювальних центрiв для носiїв заряду у нанотрубкахПри создании биологических сенсоров с использованием одностiнних углеродных нанотрубок (ОВНТ) нужно решить такую ​​важную проблему, как iммобiлiзацiя молекулы, которая должна распознать мишень, на поверхности нанотрубок. В данной работе проведена iммобiлiзацiя фермента глюкозооксидаза (ГОК) на поверхность сетки нанотрубок, которая была получена путем осаждения нанотрубок с их раствора в дiхлорбензолi с помощью спрей - метода. В роли молекулярного интерфейса были применены сукцинiмiдний эфир 1 - пiренбутановои кислоты (ПСЭ), бiфункцiональна молекула которого обеспечивает химический связь с оболочкой фермента, а вторая ее часть (пiренова) адсорбируется на поверхность нанотрубки. Использование такого молекулярного интерфейса исключает, с одной стороны, прямую адсорбцию фермента на поверхность нанотрубки, которая снижает его активность, а с другой, обеспечивает локализацию фермента вблизи нанотрубки. Сравнение спектров резонансного комбiнацiйного рассеяния света (РКРС) нанотрубок с их спектром в окружении ПСЭ указывает на создание наногiбриду молекулой ПСЭ с нанотрубку, что дает основание для дальнейшей иммобилизации ферментов. Поскольку спектры РКРС пленок ОВНТ:ПСЭ:ГОК существенно не отличаются от спектров ОВНТ:ПСЭ, то можно утверждать, что молекулярный интерфейс ПСЭ достаточно крепко iзолюе фермент от нанотрубки. Эффективная иммобилизация фермента ГОК вблизи углеродной нанотрубки благодаря ПСЭ подтверждается с помощью изображений, полученных атомно - силовым микроскопом. Молекулярная динамика позволила установить структуры полученных нанобiогiбридiв и энергии мiжмолекулярнои взаимодействия между компонентами тройного комплекса в водном окружении. Было также исследовано ведущие свойства сетки ОВНТ с адсорбированными молекулами ПСЭ и ГОК. Адсорбции молекул ПСЭ на сетку с ОВНТ сопровождается уменьшением проводимости, которое, скорее всего, связано с появлением розсiювальних центров для носителей заряда в нанотрубка

Study of Radiation Damage in Lead Tungstate Crystals Using Intense High Energy Beams

We report on the effects of radiation on the light output of lead tungstate crystals. The crystals were irradiated by pure, intense high energy electron and hadron beams as well as by a mixture of hadrons, neutrons and gammas. The crystals were manufactured in Bogoroditsk, Apatity (both Russia), and Shanghai (China). These studies were carried out at the 70-GeV proton accelerator in Protvino

Kaon Production and Kaon to Pion Ratio in Au+Au Collisions at \snn=130 GeV

Mid-rapidity transverse mass spectra and multiplicity densities of charged and neutral kaons are reported for Au+Au collisions at \snn=130 GeV at RHIC. The spectra are exponential in transverse mass, with an inverse slope of about 280 MeV in central collisions. The multiplicity densities for these particles scale with the negative hadron pseudo-rapidity density. The charged kaon to pion ratios are $K^+/\pi^- = 0.161 \pm 0.002 {\rm (stat)} \pm 0.024 {\rm (syst)}$ and $K^-/\pi^- = 0.146 \pm 0.002 {\rm (stat)} \pm 0.022 {\rm (syst)}$ for the most central collisions. The $K^+/\pi^-$ ratio is lower than the same ratio observed at the SPS while the $K^-/\pi^-$ is higher than the SPS result. Both ratios are enhanced by about 50% relative to p+p and $\bar{\rm p}$+p collision data at similar energies.Comment: 6 pages, 3 figures, 1 tabl

Mid-rapidity anti-proton to proton ratio from Au+Au collisions at sNN=130 \sqrt{s_{NN}} = 130 GeV

We report results on the ratio of mid-rapidity anti-proton to proton yields in Au+Au collisions at \rts = 130 GeV per nucleon pair as measured by the STAR experiment at RHIC. Within the rapidity and transverse momentum range of $|y|<0.5$ and 0.4 $<p_t<$ 1.0 GeV/$c$, the ratio is essentially independent of either transverse momentum or rapidity, with an average of $0.65\pm 0.01_{\rm (stat.)} \pm 0.07_{\rm (syst.)}$ for minimum bias collisions. Within errors, no strong centrality dependence is observed. The results indicate that at this RHIC energy, although the $p$-\pb pair production becomes important at mid-rapidity, a significant excess of baryons over anti-baryons is still present.Comment: 5 pages, 3 figures, accepted by Phys. Rev. Let

Photoluminescence intensity enhancement in SWNT aqueous suspensions due to reducing agent doping: Influence of adsorbed biopolymer

The influence of biopolymer wrapped around nanotube on the enhancement of the semiconducting single-walled carbon nanotube (SWNT) photoluminescence (PL) in aqueous suspension which increases due to the reducing agent dithiothreitol (DTT) doping effect was revealed. The greatest enhancement of PL was observed for SWNTs covered with double- or single stranded DNA (above 170%) and DTT weak influence was revealed for SWNTs:polyC suspension ( 45%). The magnitude of the PL enhancement depends also on nanotube chirality and sample aging. The behavior of PL from SWNTs covered with various polymers is explained by the different biopolymers ordering on the nanotube surface. The ordered polymer conformation on the nanotube weakens the reducing agent doping effect. The method of reducing agent doping of nanotube:biopolymer aqueous suspension can serve as a sensitive lumines- cent probe of the biopolymer ordering on the carbon nanotube and can be used to increase the sensitivity of luminescent biosensors

Binding of Polycitydylic Acid to Graphene Oxide: Spectroscopic Study and Computer Modeling

Hybridization of nucleic acids with graphene nanomaterials is of great interest due to its potential application in genosensing and nanomedicine. In this work we study the interaction between polyribocytidylic acid (poly(rC)) and graphene oxide (GO). The study involves comparing the UV absorption spectra of the free polymer and the polymer bonded to graphene oxide and analyzing the vibrational structure of the systems and their components using FTIR spectroscopy. Spectral shifts of the electronic and vibrational bands of the poly(rC) and changes of their thermostability due to the adsorption on GO are observed. Molecular dynamics simulation of the adsorption process of the r(C)10 and r(C)30 oligomers on graphene demonstrates their disordering due to the π-π stacking of cytosine on graphene and shows that the longer oligomer adsorbs slower. The binding energies of a single cytosine stacked with graphene in water and in vacuum were determined. The calculated IR lines of the stacked cytosine with graphene are red shifted by up to 20 cm-1 compared to free cytosine. A strong decrease of the intensities of the cytosine vibrations in the 1800-1400 cm-1 range resulting from the interaction with graphene is revealed in the spectra. When cytosine is adsorbed to graphene oxide, their complex is additionally stabilized by H-bonding. It leads to an increase of the red shifting of the cytosine lines