КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-73-00184
НазваниеВлияние буферов Гуда на формирование и свойства модельных биологических мембран на подложке
РуководительКузьмина Наталья Викторовна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук, г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2024 - 06.2026 |
Конкурс№97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-406 - Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция
Ключевые словалипидный бислой на подложке, липидные везикулы, адсорбция, липиды, атомно-силовая микроскопия, буферы Гуда, биосенсоры
Код ГРНТИ31.15.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Знания о биологических мембранах, о происходящих в них молекулярных процессах во многом накоплены и приумножаются благодаря исследованиям с применением модельных систем. Липидные бислои на подложке активно используются в качестве модели биологических мембран для широкого круга задач: исследования структуры, механических и физико-химических свойств мембраны, межмембранных взаимодействий, структуры и свойств мембран-связанных белков и т.д. На сегодняшний день существует несколько методик приготовления мембран на подложках: Ленгмюра-Блоджетт, Ленгмюра-Шеффера, перенос из органической фазы, метод полива (spin-coating), метод бицелл, а также метод слияния везикул. Последний отличается преимуществом в его применимости для исследования систем с интегрированными белками. Для биологических систем при работе с белками крайне важно поддерживать постоянным значение pH среды, поскольку оно влияет на электростатические взаимодействия между заряженными функциональными карбоксильными и аминогруппами белка и при значительном отклонении может привести к изменению структуры белка и потере его функциональности. Для стабилизации pH широко применяются буферные агенты Гуда, состоящие из слабой кислоты и основания в водном растворе. Однако, несмотря на всю важность использования буферных агентов в модельных системах биологических мембран, на сегодняшний день нет понимания об их влиянии на формирование и свойства липидных бислоев на подложке. В связи с этим данный проект просвящен исследованию формирования липидного бислоя на подложке (или отсутствие), анализу динамики формирования и морфологии бислоя (характерной толщине бислоя, наличии доменов, их размерах и форме) в различных буферных растворах Гуда. Работа над проектом позволит выявить особенности формирования бислоя на подложке в зависимости от структуры подложки, липида и буферного агента и сделать выводы о природе взаимодействий в модельной системе. Более глубокое понимание физико-химических основ получения стабильных липидных мембран на подложке для различного липидного состава, солей и буферных агентов, сможет значительно расширить диапазон применения современных биосенсорных технологий, базирующихся на применении искусственных липидных мембран.
Ожидаемые результаты
По итогам первого года выполнения проекта ожидается получить данные о влиянии буферов Гуда на формирование на подложке двухкомпонентной модельной мембраны из фосфтидилхолина и фосфатидилсерина. Концентрационно-зависимое формирование (или отсутствие) липидного бислоя методом слияния везикул из фосфтидилхолина и фосфатидилсерина на слюде будет оценено путем анализа адсорбции везикул разной концентрации при фиксированном времени адсорбции. Данные о динамике формирования бислоя будут получены из экспериментов с различным временем адсорбции везикул. Вклад заряженного и незаряженного липидов в формирование бислоя и его особенности будет определен путем варьирования содержания фосфтидилхолина и фосфатидилсерина в смеси. Эффект ионной силы раствора Гуда на электростатические взаимодействия в системе, экранирование отталкивания и формирование бислоя будет определен по экспериментам с различными концентрациями NaCl, включая физиологические значения 100-200 mM. Будет определен эффект ионов Na и K в растворе Гуда на взаимодействия в системе. Эффективность и особенности формирования бислоя в зависимости от протонированного или депротонированного состояния буферного агента будут выявлены при различных сдвигах pH относительно pKa. Также будет оценена концентрационная зависимость влияния буферных агентов на формирование бислоя и его особенности. На основании полученных данных с учетом анализа структуры составных компонентов буфера, липидов и подложки будет предложена модель формирования бислоя на подложке из везикул в растворе Гуда. Результаты исследований найдут широкое практическое применение для решения как фундаментальных, так и прикладных научных задач в виду масштабности использования модельных мембран на подложке, в том числе в биосенсорных устройствах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ