ИСТИНА

Лазерная микроскопия – один из наиболее перспективных оптических методов медицинской диагностики, позволяющий получать информацию о самых разнообразных процессах в биологических средах и изучать процессы межмолекулярного взаимодействия в ней, анализировать взаимосвязь между размером частиц и их оптическими свойствами. Данный метод позволяет визуализировать броуновское движение частиц, находящихся в сфокусированном лазерном листе, по сигналу рассеяния от них, а также производить анализ траектории данных наночастиц (NTA) и определять их размер. Также одним из известных методов, основанных на исследовании броуновского движения отдельных частиц, является метод динамического рассеяния света (DLS), который активно применяется для определения ряда важных параметров белка на уровне отдельных молекул (формы, коэффициента диффузии, гидродинамического радиуса и др.). Эндогенная автофлуоресценция биологических систем является важным источником информации для биомедицинской диагностики. Особый интерес представляет вопрос о молекулярных источниках автофлуоресценции (АФ) в красной/ближней инфракрасной области спектра (БИК). Так, ранее уже было продемонстрировано, что продукты окисления органических компонентов (липидов, белков, аминокислот и др.) могут служить молекулярным источником автофлуоресценции в красной и ближней инфракрасной области детектирования. Возникновение данной АФ также часто сопровождает формирование супрамолекулярных агрегатов, например, при агрегации белков в амилоидные фибриллы. Более того, на примере исследования гетерогенных систем неживых органических соединений и гуминовых веществ, находящиеся в водных средах, почвах и органических породах, и обладающих АФ в красной области излучения, было продемонстрировано, что существует взаимосвязь между формированием оптических свойств и характерными размерами исследуемой системы. Таким образом, целью данной работы была проверка возникновения в результате окисления биоорганических молекул агрегации отдельных мономеров в большие супрамолекулярные агрегаты. Объектом исследования в настоящей работе выступал раствор аминокислоты триптофана (TRP), окисленный с помощью УФ-излучения (максимум эмиссии 254 нм, интенсивность излучения на образце ~10 мВт/см2, облучение производилось в течение 45 мин при 25 °C). Для исследования гетерогенности системы в водных растворах окисленного с помощью УФ излучения триптофана были выделены молекулярные фракции размерами менее и более 3 кДа. Был произведен одновременный анализ оптических характеристик исследуемых растворов и размеров образовавшихся в них наночастиц. Визуализация и определение размеров наночастиц производились методом оптической микроскопии «светового листа» (на длине волны возбуждения 405 нм) по сигналам упругого рассеяния и флуоресценции. В качестве дополнительного метода для анализа размера образующихся наноагрегатов была использована техника динамического рассеяния света (DLS). В результате проделанной работы было показано, что в гетерогенных системах продуктов окисления аминокислот происходит агрегация отдельных мономеров в наночастицы, при этом размер частиц может достигать нескольких сотен нанометров. Было установлено, что размер агрегатов связан со свойствами поглощения и флуоресценции: фракция агрегатов менее 3 кДа (т.е. наночастицы и отдельные молекулы размером менее 2-3 нм) обладают малым спектральным наклоном поглощения и высоким квантовым выходом флуоресценции, в отличие от крупных агрегатов (более 3 кДа), которые имеют бóльшие значения спектрального наклона поглощения и низкий квантовый выход флуоресценции. Полученные в работе результаты указывают на наличие агрегации в растворе в результате фотоокисления и свидетельствуют о значимой роли межмолекулярного взаимодействия в системах с эндогенной флуоресценцией в красной области спектра. Представленные результаты дают ключевую информацию для объяснения механизмов возникновения указанной флуоресценции в различных биологических системах, и имеют важное значение для решения задач биофизики и медицины.