Монастирський Г. П. Ефекти та механізми структурних перебудов в модельних та реальних мембранах під дією наночастинок MoS₂ та WS₂

АНОТАЦІЯ У дисертаційній роботі «Ефекти та механізми структурних перебудов в модельних та реальних мембранах під дією наночастинок MoS₂ та WS₂», поданої на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія», досліджено вплив зовнішніх чинників та наночастинок дихалькогенідів перехідних металів (MoS₂, WS₂) на структурні та функціональні характеристики біологічних і модельних мембран. У першому розділі наведено огляд сучасних літературних джерел з біофізики клітинних мембран, їх будови, функціональних особливостей, зокрема ліпідних рафтів та фазової поведінки ліпідів. Один із параграфів присвячений аналізу ліпосом як модельних систем для вивчення мембранних процесів та систем доставки лікарських засобів. У другому розділі детально описано методику експериментальних досліджень, включаючи інфрачервону Фур’є-спектроскопію (FTIR - Fourier-transform infrared spectroscopy), спектроскопію комбінаційного розіювання (Raman scattering), люмінесцентну спектроскопію, оптичну та конфокальну мікроскопію, скануючу електронну мікроскопію (СЕМ), енергодисперсійний аналіз (EDS - Energy-dispersive X-ray spectroscopy) та динамічне розсіювання світла (DLS dynamic light scattering). Висвітлено принципи роботи, переваги, а також специфіку застосування кожного методу для аналізу ліпідних мембран та наночастинок. У третьому розділі за допомогою методів СЕМ та EDS досліджено морфологічну будову, хімічний склад, а також електричні та магнітні властивості 2D наночастинок MoS₂ і WS₂. Показано, що ці матеріали демонструють дефіцит сірки та схильність до поверхневого окиснення. MoS₂ проявляє феромагнітні властивості. У четвертому розділі проаналізовано взаємодію модельних мембран (ліпосом) з наночастинками MoS₂ та WS₂ на основі DLS, FTIR, спектроскопію комбінаційного розсіювання та квантово-хімічного моделювання. Вперше виявлено, що MoS₂ та WS₂ мають здатність взаємодіяти з ліпідами і знаходитись всередині ліпосом. Показано, що MoS₂ і WS₂ викликає зміни у структурі ліпосом та впливає на спектральні маркери мембран. Наночастинки WS₂ у водному чи буферному середовищі біологічних молекул та клітин, переважно знаходяться в окисленому стані , в той час як MoS₂ є більш стійким до окислення. У п’ятому розділі досліджено структурні перебудови у клітинах легеневої карциноми Льюїса (LLC) під впливом 2D-наночастинок MoS₂ і WS₂. Проведено аналіз морфології клітин за допомогою електронної, оптичної та флуоресцентної мікроскопії. Вперше виявлено зміни в цитоскелеті, та структурі під дією наночастинок MoS₂ і WS₂. Отримані результати мають значний потенціал для подальшого використання у моделюванні мембранних процесів, створенні новітніх систем доставки ліків, діагностичних засобів. Ключові слова: MoS₂ WS₂, наночастинки, спектральні та оптичні властивості, ліпосоми, мембранні міметики, коливальна спектроскопія, спектроскопія комбінаційного розсіювання, люмінесцентна спектроскопія, оптична мікроскопія, електронна мікроскопія.