Детектирование спектров комбинационного рассеяния света высокого спектрального разрешения в коротких олигонуклеотидах: сравнение со спектрами полноразмерных ДНК

Детектирование спектров комбинационного рассеяния света высокого спектрального разрешения…

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 2

сеяние света вызывается совместным действием двух механизмов усиления —

электромагнитного [5–7] и химического [8, 10, 12]. Большинство исследователей

полагает, что электромагнитный механизм является доминирующим механиз-

мом усиления. Он обусловливается значительным усилением напряженности

локального электрического поля падающей световой волны вблизи шерохова-

тостей поверхности металлических частиц путем резонансного возбуждения

локализованных плазменных колебаний. При этом параметры такого резонанс-

ного возбуждения, масштаб усиления и спектральные характеристики суще-

ственно зависят от морфологии поверхности, проводимости металла и свойств

диэлектрического окружения [21]. Кроме того, для адсорбированных молекул,

находящихся в непосредственном контакте с металлической поверхностью,

может иметь место дополнительное усиление, обусловленное возникновением

связи электронных орбиталей молекулы и состояний зоны проводимости

металла. Масштаб такого усиления может достигать одного-двух порядков ве-

личины [8], но при этом может образовываться комплекс адсорбированной мо-

лекулы и металлической наночастицы.

В результате действия этих двух эффектов возникающие внутренние ги-

гантские электрические поля и комплексообразование молекул сильно зависят

от ряда физико-химических свойств рассматриваемой системы и могут суще-

ственно влиять на спектральные параметры соответствующих линий рассеянно-

го света.

Задача исследования.

Ключом к более корректным исследованиям может

быть развитие высокочувствительных методов молекулярной спектроскопии в

отсутствие металлических наноструктур и флуоресцентных меток. Результаты,

полученные в настоящей работе, показывают следующее: разработанная аль-

тернативная высокочувствительная методика нерезонансной спектроскопии

неупругого рассеяния света высокого спектрального разрешения может быть

использована для изучения молекулярной структуры и выяснения химической

природы межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий в синтети-

ческих олигонуклеотидах.

Экспериментальная часть.

Исследования комбинационного рассеяния све-

та выполнены для одноцепочных олигонуклеотидов 20G (гуанин) и 20T (тимин)

нуклеотидных оснований — d(20G, 20T), синтезированных твердофазным ами-

дофосфитным методом. Возбуждение спектров комбинационного рассеяния

света осуществлялось излучением второй гармоники лазера на алюмо-

иттриевом гранате с длиной волны



= 532,17 нм по методике, приведенной в

работах [22–24]. Спектральный состав рассеянного света анализировался с по-

мощью спектрометра

LabRAM

HR800 (Франция) с охлаждаемой ПЗС-матрицей

в качестве детектора. Излучение мощностью 0,05 мВт фокусировалось на по-

верхность образца с использованием микроскопного объектива (

Olympus

) со

100-кратным увеличением. Диаметр пятна лазерного излучения в фокусе со-

ставлял 0,9 мкм, что определяло пространственное разрешение измерительной

системы. Спектральное разрешение равно 2 см

–1