Красноярские ученые совместно с коллегами из Италии и Швеции исследовали свойства наночастиц золота, покрытых пептидами — небольшими аминокислотными цепочками. Исследование актуально для разработки металлических имплантатов и высокочувствительных наносенсоров. Об этом сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ).
В центре внимания ученых оказались наночастицы из нитрида титана — перспективного недорогого материала для создания современных фотонных устройств.
«Свойства наноразмерных объектов сильно отличаются от свойств тех веществ, с которыми мы встречаемся в обычной жизни. Например, они могут самоорганизовываться, то есть группироваться в определенном порядке. Понимать механизмы того, как это происходит (как физических, так и химических), нужно для создания новых материалов и устройств», — рассказывают в вузе.
Методы компьютерного моделирования позволили красноярским ученым раскрыть механизмы, недоступные для изучения в ходе традиционных экспериментов.
«Мы изучили взаимодействия между поверхностью металлических наночастиц и биомолекулами, такими как аминокислоты, пептиды и белки. Мы использовали метод атомистического компьютерного моделирования динамики объекта, при котором можно различить каждый атом большой системы с высокой точностью», — рассказал один из авторов работы, профессор Ханс Арвид Огрен.
Результаты работы на атомном уровне показали все детали, касающиеся механизмов присоединения пептидов к поверхности золотых наночастиц, стабилизации получившейся системы, а также ее самосборки. Оказалось, что способные к реакции группы аминокислот (-COOH, -SH, -NH2) могут образовывать химические связи с золотом. Кроме того, между молекулами прикреплённых пептидов есть электростатическое (между заряженными фрагментами) и гидрофобное (между незаряженными фрагментами, стремящимися уйти от контакта с окружающей водой) взаимодействие.
«Понимание тонких механизмов взаимодействия наночастиц друг с другом и с присоединенными к их поверхности биомолекулами открывает новые перспективы в разработке конструкций для двух основных областей. Во-первых, это более совершенные биосовместимые материалы для металлических имплантатов. Во-вторых, это дизайн гибридных наносенсоров, позволяющих с высокой точностью детектировать даже отдельные молекулы», — прокомментировал работу Огрен.
В своей следующей работе ученые сконцентрировались на исследовании свойств наночастиц из нитрида титана (TiN). По сравнению с обычно применяемым в таких случаях золотом наночастицы из нитрида титана и дешевле, и устойчивее к температуре. Это перспективный материал для создания современных фотонных устройств. Более того, внутренние особенности TiN позволяют установить частоту колебания наночастиц, применяемую для большинства современных цифровых микросхем в телекоммуникации.
