Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому
Materials capable of sorbing nucleic acids are in great demand for the development of sensor systems for biological purposes, analytical separation, and gene delivery. Due to their unique properties, nanoscale oxide materials are increasingly becoming the basis of research and development of new cat...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/772 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543967617744897 |
|---|---|
| author | Markitan, O. V. Kozakevych, R. B. Kamenskyh, D. S. Tertykh, V. A. |
| author_facet | Markitan, O. V. Kozakevych, R. B. Kamenskyh, D. S. Tertykh, V. A. |
| author_sort | Markitan, O. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T08:54:42Z |
| description | Materials capable of sorbing nucleic acids are in great demand for the development of sensor systems for biological purposes, analytical separation, and gene delivery. Due to their unique properties, nanoscale oxide materials are increasingly becoming the basis of research and development of new catalytic and sensor systems. Silicas are of particular interest. The stability of their physicochemical parameters, significant rate of reaching equilibrium, large surface areas, and mechanical stability contribute to the wide use of these materials for modification and immobilization on their surface various functional groups. Chemical modification of the silica surface allows one to control the strength of the adsorption interaction of substances with the surface, preserving the functionality of the adsorbate, ensuring the reversibility of the process and increasing the selectivity of materials.The purpose of this work was to study the adsorption of deoxyribonucleic acid from an aqueous solution on the surface of silochrome modified with 3-aminopropyltriethoxysilane, depending on the pH of the medium and the concentration of the adsorbate. It has been shown that the driving force of adsorption is the electrostatic interaction between positively charged aminopropyl groups of the sorbent surface and nucleic acid anions. Adsorption of DNA in the acidic region can be carried out due to dispersion forces or hydrogen bonds between surface functional groups and highly polar secondary phosphate groups on the outer surface of the nucleic acid molecule. Based on the calculated thermodynamic parameters, the process of interaction of deoxyribonucleic acid with the surface of aminosilane modified silochrome is believed to be spontaneous and proceeds according to the ion-exchange mechanism, as a result of which sorbate molecules bind to the surface quite strongly. The implementation of electrostatic interaction between aminosylochrome and deoxyribonucleic acid allows to stabilize its structure in a certain way, creating the possibility of further interaction by intercalation with biologically active substances. This will allow the use of such organo-mineral systems as biocompatible carriers and as model structures in biotechnological, medical, and catalytic research. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:38Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-772 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-09-24T17:46:01Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7722025-06-19T08:54:42Z Interaction of deoxyribonucleic acid with silochrome modified by aminosilane Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому Markitan, O. V. Kozakevych, R. B. Kamenskyh, D. S. Tertykh, V. A. silochrome chemical modification deoxyribonucleic acid adsorption isotherm adsorption models силохром хімічне модифікування дезоксирибонуклеїнова кислота адсорбція ізотерма моделі адсорбції Materials capable of sorbing nucleic acids are in great demand for the development of sensor systems for biological purposes, analytical separation, and gene delivery. Due to their unique properties, nanoscale oxide materials are increasingly becoming the basis of research and development of new catalytic and sensor systems. Silicas are of particular interest. The stability of their physicochemical parameters, significant rate of reaching equilibrium, large surface areas, and mechanical stability contribute to the wide use of these materials for modification and immobilization on their surface various functional groups. Chemical modification of the silica surface allows one to control the strength of the adsorption interaction of substances with the surface, preserving the functionality of the adsorbate, ensuring the reversibility of the process and increasing the selectivity of materials.The purpose of this work was to study the adsorption of deoxyribonucleic acid from an aqueous solution on the surface of silochrome modified with 3-aminopropyltriethoxysilane, depending on the pH of the medium and the concentration of the adsorbate. It has been shown that the driving force of adsorption is the electrostatic interaction between positively charged aminopropyl groups of the sorbent surface and nucleic acid anions. Adsorption of DNA in the acidic region can be carried out due to dispersion forces or hydrogen bonds between surface functional groups and highly polar secondary phosphate groups on the outer surface of the nucleic acid molecule. Based on the calculated thermodynamic parameters, the process of interaction of deoxyribonucleic acid with the surface of aminosilane modified silochrome is believed to be spontaneous and proceeds according to the ion-exchange mechanism, as a result of which sorbate molecules bind to the surface quite strongly. The implementation of electrostatic interaction between aminosylochrome and deoxyribonucleic acid allows to stabilize its structure in a certain way, creating the possibility of further interaction by intercalation with biologically active substances. This will allow the use of such organo-mineral systems as biocompatible carriers and as model structures in biotechnological, medical, and catalytic research. Матеріали, що здатні ефективно сорбувати нуклеїнові кислоти, є необхідними при розробці відповідних сенсорних систем біомедичного призначення, для аналітичного розділення та доставки генів. Нанорозмірні оксидні сорбенти все частіше стають основою досліджень та розробки нових каталітичних і сенсорних систем. Особливий інтерес в цьому відношенні являють кремнеземні сорбенти. Стабільність фізико-хімічних параметрів, значна швидкість досягнення сорбційної рівноваги, розвинена питома поверхня, механічна стійкість сприяють широкому використанню цих матеріалів для модифікації та іммобілізації на поверхні різних функціональних груп. Хімічна модифікація поверхні кремнеземів дозволяє контролювати силу адсорбційної взаємодії речовин з поверхнею, зберігаючи функціональність адсорбата, забезпечуючи оборотність процесу та підвищуючи селективність адсорбента.Метою даної роботи було вивчити адсорбцію дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) на поверхні модифікованого 3-амінопропілтриетоксисиланом силохрому з водного розчину в залежності від рН середовища та концентрації адсорбата. Показано, що визначальною силою адсорбції є електростатична взаємодія між позитивно зарядженими амінопропільними групами поверхні сорбента та аніонами нуклеїнової кислоти. Адсорбція ДНК в кислій області здійснюється за допомогою дисперсійних сил та водневих зв’язків між функціональними групами поверхні кремнезему та високополярними вторинними фосфатними групами на зовнішній поверхні молекул нуклеїнової кислоти. Виходячи з розрахованих термодинамічних параметрів, процес взаємодії дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому є самовільним та відбувається за іонообмінним механізмом, в результаті чого молекули адсорбата досить міцно зв’язуються з поверхнею. Реалізація електростатичної взаємодії між аміносилохромом та дезоксирибонуклеїновою кислотою дозволяє певним чином стабілізувати структуру ДНК, створюючи можливість подальшої взаємодії шляхом інтеркаляції біологічно активних речовин. Це дозволить використовувати такі органо-мінеральні системи як біосумісні носії та як модельні структури в біотехнологічних, медичних, каталітичних дослідженнях. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/772 10.15407/hftp16.02.191 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 191-203 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 2 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 191-203 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 2 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 191-203 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/772/790 Copyright (c) 2025 O. V. Markitan, R. B. Kozakevych, D. S. Kamenskyh, V. A. Tertykh |
| spellingShingle | силохром хімічне модифікування дезоксирибонуклеїнова кислота адсорбція ізотерма моделі адсорбції Markitan, O. V. Kozakevych, R. B. Kamenskyh, D. S. Tertykh, V. A. Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title | Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title_alt | Interaction of deoxyribonucleic acid with silochrome modified by aminosilane |
| title_full | Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title_fullStr | Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title_full_unstemmed | Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title_short | Взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| title_sort | взаємодія дезоксирибонуклеїнової кислоти з поверхнею модифікованого аміносиланом силохрому |
| topic | силохром хімічне модифікування дезоксирибонуклеїнова кислота адсорбція ізотерма моделі адсорбції |
| topic_facet | silochrome chemical modification deoxyribonucleic acid adsorption isotherm adsorption models силохром хімічне модифікування дезоксирибонуклеїнова кислота адсорбція ізотерма моделі адсорбції |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/772 |
| work_keys_str_mv | AT markitanov interactionofdeoxyribonucleicacidwithsilochromemodifiedbyaminosilane AT kozakevychrb interactionofdeoxyribonucleicacidwithsilochromemodifiedbyaminosilane AT kamenskyhds interactionofdeoxyribonucleicacidwithsilochromemodifiedbyaminosilane AT tertykhva interactionofdeoxyribonucleicacidwithsilochromemodifiedbyaminosilane AT markitanov vzaêmodíâdezoksiribonukleínovoíkislotizpoverhneûmodifíkovanogoamínosilanomsilohromu AT kozakevychrb vzaêmodíâdezoksiribonukleínovoíkislotizpoverhneûmodifíkovanogoamínosilanomsilohromu AT kamenskyhds vzaêmodíâdezoksiribonukleínovoíkislotizpoverhneûmodifíkovanogoamínosilanomsilohromu AT tertykhva vzaêmodíâdezoksiribonukleínovoíkislotizpoverhneûmodifíkovanogoamínosilanomsilohromu |