УФ-індуковані ефекти у нематичних рідких кристаллах з домішками стероїдних біомолекул

Предмет:

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

style="text-align: justify;">Апробація результатів роботи. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на Міжнародній конференції “Перспективні матеріали” (Київ, Україна, 1999), 3-му Міжнародному симпозіумі “Технологія перспективних дисплеїв” (Новий Світ, Крим, Україна, 1999) ; на 18-й Міжнародній конференції по рідких кристалах (Сендай, Японія, 2000) ; 1-му Міжнародному симпозіумі “Сучасні сенсори 2000” (Київ, Україна, 2000) ; 8-й Міжнародній конференції по нелінійній оптиці рідких та фоторефрактивних кристалів (Алушта, Крим, Україна, 2000) ; 9-й Національній Конференції по Росту Кристалів (Москва, Росія, 2000) ; 1-му Українському Антарктичному з’їзді (Київ, Україна, 2001) ; 6-му Міжнародному симпозіумі “Біологічні ефекти світла” (Бостон, СШA, 2001) ; 15-й Міжнародній школі-семінарі “Спектроскопія молекул та кристалів” (Чернігів, Україна, 2001) ; 20-й Міжнародній конференції по фотохімії (Москва, Росія, 2001) ; 9-й Європейській конференції по спектроскопії біологічних молекул (Прага, Чехія, 2001) ; 8-й Європейській конференції по організованих плівках (Отранто, Iталія, 2001) ; 14-й конференції по рідких кристалах (Хімія, фізика і застосування) (Закопане, Польща, 2001).

Матеріали дисертаційної роботи неодноразово доповідалися на семінарах відділів оптичної квантової електроніки та фізики кристалів Інституту фізики НАН України.

Публікації. Результати дисертації опубліковано у 19 наукових роботах, в тому числі в 5 статтях у наукових журналах та 14 матеріалах та тезах національних, міжнародних конференцій та симпозіумах.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, трьох розділів і списку використаної літератури, що містить 136 найменувань робіт. Роботу викладено на 172 сторінках машинописного тексту, який включає 54 рисунки та 6 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, визначено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, подано інформацію про апробацію роботи і публікації автора, а також коротко викладено зміст дисертації за розділами.

Перший розділ містить оригінальні дослідження з індукування холестеричної фази стероїдними біомолекулами, яким передує короткий огляд робіт [8-11] з дослідження впливу структурних модифікацій стероїдних молекул на властивості власних холестеричних РК.

Досі поза увагою вчених залишались дослідження впливу структури стероїдних біомолекул на індуковану холестеричну фазу у нематичних РК, а також ефекти УФ опромінювання, що і стало предметом дослідження дисертаційної роботи.

З цією метою було вибрано низку стероїдів, наведених в табл. 1, які відрізняються будовою стероїдного ядра та периферійних груп. При цьoму шість перших сполук мають “жорстке” стероїдне ядро і лише ергокальціферол має “гнучку” структуру.

Для дослідження ефектів УФ опромінювання на індуковану холестеричну фазу РК матриця повинна задовольняти такі вимоги: бути прозорою в області смуги поглинання фоточутливих стероїдних домішок (250-310нм), бути фото- і термостабільною (принаймні в інтервалі температур 10-400С) та бути добрим розчинником для молекул стероїдів, наведених у табл. 1. Із цих міркувань були вибрані нематичні рідкі кристали ЖК-805 (НИОПИК) та ZLI-1695 (Merck), які відрізняються хімічним складом та деякими фізичними характеристиками, зокрема густиною, в’язкістю та температурою переходу в ізотропну фазу.

Спроможність хіральних молекул (табл. 1) індукувати холестеричну фазу при їх розчиненні у вибраних нематиках досліджувалась методом поляризаційної мікроскопії. Про індукування холестеричної фази свідчили типові текстури Кано-Гранжана [1*] та “відбитків пальців”. Визначення кроку та знаку холестеричної спіралі проводилося відомим методом клина (Кано-Гранжана [9]) при розчиненні однакової кількості (по масі) стероїдних молекул в обох нематичних РК. В табл. 1 подаються значення кроку спіралі та її знак, а також температури переходу в ізотропну фазу для індукованих холестериків.

Із табл. 1 видно, що на відміну від власної холестеричної фази [8-11], структурні зміни молекул стероїдів не суттєво впливають на характеристики індукованих холестериків, при цьому крок холестеричної спіралі більший у ЖК-805, а її знак для обох матриць є однаковим. Суттєво, що в обох РК при однаковій концентрації стероїдних домішок (10%) величина кроку спіралі складає 9-12 мкм, і лише у випадку ергокальціферолу (вітаміну Д2) крок спіралі значно менший (3-4мкм).

Додатково методом поляризаційної мікроскопії досліджувалась динаміка наведення холестеричної фази (табл. 1) при розчиненні стероїдних кристалів довжиною 0. 1-1мм у краплині нематичного РК (ZLI-1695). При цьому було виявлено, що процес розчинення голкоподібних та призматичних кристалів супроводжується їх обертанням у напрямі (за або проти руху годинникової стрілки), який однозначно корелює із знаком індукованої холестеричної спіралі, визначеної методом Кано-Гранжана (рис. 1). Виявлений ефект дозволяє запропонувати новий експресний метод визначення знаку індукованої холестеричної спіралі.

Другий розділ присвячений дослідженню впливу УФ випромінювання на крок холестеричної спіралі та особливостей фотоізомеризації 7-ДГХ у нематичній РК матриці.

Як відомо, фотоізомеризація провітаміну Д є першою стадією біологічно важливого процесу синтезу вітаміну Д (рис. 2а). УФ опромінення провітаміну Д призводить до утворення превітаміну Д, який в подальшому термохімічно перетворюється в вітамін Д. Оскільки превітамін Д є нестійким до УФ випромінювання, то він зазнає низку побічних фотохімічних перетворень, з яких цис-транс ізомеризація є найбільш ефективною.

На початку розділу зроблено короткий огляд впливу мікрооточення на фотоізомеризацію провітаміну Д3 у різноманітних середовищах [10, 11] у порівнянні із добре вивченими фотореакціями в розчинах [12]. Виявлений помітний вплив мікросередовища на ефективність цис-транс ізомеризації превітаміну Д в вищезгаданих системах [10, 11] було віднесено за рахунок зміщення конформаційної рівноваги превітаміну Д, що зумовлено обмеженням його конформаційної рухливості.

Фотоізомеризація 7-ДГХ у нематичних РК досліджувалась методом УФ абсорбційної