ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-03-102-110

УДК: 535.373.2

Сенсибилизированный фотохромизм пленок бактериородопсина

Лантух Ю.Д.
Ссылка для цитирования:

Лантух Ю.Д. Сенсибилизированный фотохромизм пленок бактериородопсина // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 3. С. 102–110. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-03-102-110

Lantukh Yu.D. Sensitized photochromism of bacteriorhodopsin films [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 3. P. 102–110. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-03-102-110

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Фотохромные свойства бактериородопсина в твердой матрице с добавками красителя-сенсибилизатора акридинового оранжевого. Цель работы. Демонстрация возможности сенсибилизированного управления фотохромизмом пленочной формы бактериородопсина посредством безызлучательного переноса энергии от молекул органических красителей и, в качестве примера, модели элементарного полностью оптически управляемого транспаранта. Метод. Пленочная донорно-акцепторная система получена посредством иммобилизации красителя акридинового оранжевого (донор) из водного раствора в пленку «Биохром» на основе бактериородопсина (акцептор). Динамика изменения спектра пропускания бактериородопсина в видимой области спектра при лазерном возбуждении донора исследована спектрофотометрически. Основные результаты. Показано, что при возбуждении донора наблюдалось обратимое исчезновение полосы поглощения белка в видимой области (500–600 нм). Данный эффект можно отнести к управляемому фотохромизму бактериородопсина за счет переноса энергии возбуждения. Фактически реализован прототип ячейки с модулируемым оптическим пропусканием. Практическая значимость. Результаты работы позволяют распространить область спектральной чувствительности бактериородопсина за пределы полосы поглощения основной формы белка. Тем самым расширяются возможности применения бактериородопсина как фотохромного материала, а также его использования в фотовольтаике, сенсорике и других областях.

Ключевые слова:

бактериородопсин, перенос энергии, органические красители, ассоциаты, оптический управляемый транспарант

Коды OCIS: 300.6390, 160.1435, 250.2080

Список источников:
  1. Ashwini R., Vijayanand S., Hemapriya J. Photonic potential of haloarchaeal pigment bacteriorhodopsin for future electronics: Review // CurrMicrobiol. 2017. V. 74. P. 996–1002. https://doi.org/10.1007/s00284-017-1271-5
  2. Saeedi P., Moosaabadi J.M., Sebtahmadi S.S., et al. Potential applications of bacteriorhodopsin mutant // Bioengineered. 2012. V. 3. № 6. P. 326–328. https://doi.org/10.4161/bioe.21445
  3. Li Y-T., Tian Y., Tian H., et al. A review on bacteriorhodopsin-based bioelectronic devices // Sensors (Basel). 2018. V. 18. № 5. P. 1368. https://doi.org/10.3390/s18051368
  4. Ranaghan M.J., Wagner N.L., Sandberg M.N., et al. Optical applications of biomolecules // Optical Biomimetics. Materials and Applications. Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials. 2012. P. 20–78. https://doi.org/10.1533/9780857097651.20
  5. Дружко А.Б. Бактериородопсин: фундаментальные аспекты и возможности для практического применения. М.: РАН, 2022. 92 с.
Druzhko A.B. Bacteriorhodopsin: Fundamental aspects and possibilities for practical application [in Russian]. Moscow: Publishing House of the Russian Academy of Sciences, 2022. 92 p.
  1. Всеволодов Н.Н. Биопигменты — фоторегистраторы: фотоматериал на бактериородопсине / Под ред. Иваницкого Г.Р. М.: Наука, 1988. 224 с.
Vsevolodov N.N. Biopigments — photo recorders: Photographic material based on bacteriorhodopsin [in Russian] / Ed. by Ivanitsky G.R. Moscow: “Nauka” Publ., 1988. 224 p.
  1. Druzhko A.B., Dyukova T.V. Phototransformations of bacteriorhodopsin and its derivatives in polymer matrices // Trends in Photochem. and Photobiol. 2011. V. 13. P. 13–24.
  2. Rakovich A., Sukhanova A., Bouchonville N., et al. Resonance energy transfer improves the biological function of Bacteriorhodopsin within a hybrid material built from purple membranes and semiconductor quantum dots // Nano Lett. 2010. V. 10. № 7. P. 2640–2648. https://doi.org/10.1021/nl1013772
  3. Krivenkov V., Samokhvalov P., Nabiev I. Remarkably enhanced photoelectrical efficiency of bacteriorhodopsin in quantum dot — Purple membrane complexes under two-photon excitation // Biosensors and Bioelectrons. 2019. V. 13. P. 117–122. https://doi.org/10.1016/j.bios.2019.05.009
  4. Johnson K.E., Gakhar S., Risbud S.H., et al. Development and characterization of titanium dioxide gel with encapsulated Bacteriorhodopsin for hydrogen production // Langmuir. 2018. V. 34. № 25. P. 7488–7496. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b01471
  5. Bryl K. Fluorescence resonance energy transferas a spectroscopic ruler for the investigation of protein induced lipid membrane curvature: Bacteriorhodopsin and Bacteriorhodopsin analogs in model lipid membranes // Appl. Spectrosc. 2023. V. 77. № 2. P. 187–199. https://doi.org/10.1177/00037028221135645
  6. Лантух Ю.Д., Летута С.Н., Алиджанов Э.К. Сенсибилизированная флуоресценция и суперлюминесценция красителя в функциональной хитозан-желатиновой матрице // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 10. С. 59–64. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-59-64
Lantukh Yu.D., Letuta S.N., Alidzhanov E.K. Sensitized fluorescence and superluminescence of a dye in a functional chitosan–gelatin matrix // J. Opt. Technol. 2021. V. 88. № 10. P. 593–596. https://doi.org/10.1364/JOT.88.000593
  1. Лантух Ю.Д. Фотохромные свойства пленки Биохром после 30-летней консервации // Тез. докл. 20 междунар. конф. по голографии и прикладным оптическим технологиям — HOLOEXPO-2023. Сочи, Россия. 11–15 сентября 2023. С. 464-467.
Lantukh Yu.D. Photochromic properties of biochrome film after 30 years of conservation [in Russian] // 20th Intern. Conf. Holography and Appl. Opt. Technol. — HOLOEXPO–2023. Abstracts of reports. Sochi, Russia. September 11–15, 2023. P. 464–467.
  1. Лакович Д. Основы флуоресцентной спектроскопии / Пер. с англ. Козьменко М.В., Савицкого А.П. под ред. Кузьмина М.Г. М.: Мир, 1986. 496 с.
Lakowicz J. Principles of fluorescence spectroscopy, 3rd ed. Springer, 2006. 954 p. https://doi.org/ 10.1007/978-0-387-46312-4  ISBN: 978-0-387-31278-1
  1. Rivera J.A., Desai K.V., Eden J.G. Fluorophore-gold nanoparticle FRET/plasmonic lasers with the streptavidin-biotin complex as the acceptor–donor linkage // AIP Advances. 2021. V. 11. № 12. P. 125033. https://doi.org/10.1063/5.0068168
  2. Грачев. А.В., Пономарев А.Н., Южаков В.И. Фотоэнергетика молекулярных форм акридиновых красителей в полимерных матрицах // Вестник Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 1992. № 6. С. 30–37.
Grachev A.V., Ponomarev A.N., Yuzhakov V.I. Photoenergetics of molecular forms of acridine dyes in polymer matrices [in Russian] // Bulletin Moscow Univer. Ser. 3. Phys. Astron. 1992. № 6. P. 30–37.
  1. Барановский С.Ф., Болотин П.А., Чернышев Д.Н. Спектральное исследование самоассоциации гидрохлорида акридина оранжевого в водном растворе // Вестник СевГТУ. Физика и математика. 2007. Вып. 85. С. 1–5.
Baranovskiy S.F., Bolotin P.A., Chernyshev D.N. Spectral investigation of self-association of acridine orange hydrochloride in an aqueous solution [in Russian] // Bulletin of SevSTU. Physics and Mathematics. 2007. Iss. 85. P. 1–5.
  1. Лантух Ю.Д., Летута С.Н., Пашкевич С.Н. и др. Высокоэффективный излучатель на основе пленок желатина с модифицированной структурой // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 9. С. 63–67. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-09-63-67
Lantukh Yu.D., Letuta S.N., Pashkevich S.N., et al. Highly efficient emitter based on gelatin films with a modified structure // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. № 9. P. 582–586. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000582
  1. Гребенников Е.П. Бактериородопсин — биологический преобразователь световой энергии с уникальными технологическими возможностями // Российский химический журнал. 2006. Т. L. № 5. С. 25–36.
Grebennikov E.P. Bacteriorhodopsin is a biological light energy converter with unique technological capabilities [in Russian] // Russian Chemical Journal. 2006. V. L. № 5. P. 25–36.