pełny tekst - Wydział Chemii UJ

Transkrypt

CHEMICZNE ASPEKTY BADAŃ ŚRODOWISKA
POWIERZCHNIOWO WZMOCNIONY EFEKT RAMANA
fluorescencyjne uzyskiwane w standardowych warunkach pomiarowych, w pokojowej
(ang. surface-enhanced Raman scattering, SERS)
temperaturze i środowisku ciekłym często maskuje cechy indywidualne pojedynczych molekuł.
Ponadto, rezonansowe wzbudzenie przejść elektronowych w badaniach fluorescencyjnych
niejednokrotnie powoduje fotodekompozycję badanego związku, a tym samym ogranicza czas, w
Edyta Podstawka1 i Leonard M. Proniewicz2
którym molekuła jest dostępna do badań fluorescencyjnych. Należy również dodać, iż stosunkowo
1
Środowiskowe Laboratorium Analiz Fizykochemicznych i Badań Strukturalnych
długi czas życia elektronowych stanów wzbudzonych w porównaniu z czasem życia stanów
Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków; e-mail: [email protected]
oscylacyjnych ogranicza maksymalną liczbę cyklów wymuszonej emisji fotonów, które są
2
Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, ul. Ingardena 3, 30-060 Kraków;
emitowane przez molekułę w warunkach nasycenia do około 103 na sekundę.
e-mail:[email protected]
Porównując z innymi metodami, spektroskopia Ramana (ang. Raman spectroscopy, RS)
wydaje się niemalże perfekcyjnym „narzędziem” do pokonania tychże problemów. Charakteryzuje
1. Wprowadzenie
Badania nad ustaleniem molekularnej tożsamości i strukturalnej charakterystyki
pojedynczych molekuł stanowi w ostatnich kilku latach podstawowy cel chemii i fizyki
analitycznej. Otrzymanie informacji na temat indywidualnych właściwości pojedynczej molekuły i
porównanie ich z własnościami, jakie wykazują one w fazach skondensowanych pozwalają na
zrozumienie występujących wzajemnych oddziaływań, a tym samym na przewidywanie własności
fizykochemicznych projektowanych, czy izolowanych ze skomplikowanych układów, materiałów.
Spektroskopia molekularna stanowi uniwersalną drogę badań zmian fizycznych i
chemicznych zachodzących w tkankach, komórkach, chromoforach i w wielu organicznych i
biologicznych związkach oferując szerokie możliwości w diagnostyce i terapii. Nic też dziwnego,
że dziedzina ta charakteryzuje się ogromnym dynamizmem rozwoju. Nie tylko rozwijane są nowe
się ona unikalną własnością, albowiem widmo Ramana stanowi „odcisk palca” badanej cząsteczki.
Dodatkowo, spektroskopia RS może być używana in situ w warunkach fizjologicznych, a gdy
zostaną spełnione wymogi rezonansowego rozproszenia Ramana (ang. resonance Raman
spectroscopy, RR) technika ta staje się wysoce selektywna. Jakkolwiek pojawia się kilka
niedogodności związanych z wykorzystaniem spektroskopii RS w biomedycynie. Należą do nich
mały efektywny ramanowski przekrój czynny (ang. Raman cross-section) obniżający poziom
sygnału, co niestety uniemożliwia użycie tej techniki w badaniach na poziomie pojedynczej
molekuły,
możliwość
termicznej
degradacji
próbki
oraz
pojawienie
się
silnego
tła
fluorescencyjnego pochodzącego od zanieczyszczeń obecnych w biomedycznych ekstraktach,
próbkach komórek i tkanek. Dodatkowo, rozproszenie Ramana jest raczej słabym efektem.
Jednakże efekt ten może być znacznie wzmocniony, jeżeli badana cząsteczka jest zaadsorbowana
techniki pomiarowe, ale podążają za tym także zaawansowane metody obliczeniowe.
W latach ubiegłych spektroskopia fluorescencyjna była pierwszą ze spektroskopii, która
została wykorzystana do badania pojedynczych molekuł.1-3 Jednakże szerokie pasmo
lub znajduje się w mikroskopowej odległości od odpowiednio porowatej powierzchni metali,
takich jak np.: Ag, Cu lub Au.4,5 Metoda ta, nazwana powierzchniowo wzmocnionym efektem
Ramana (ang. surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS),6,7 została odkryta przez
5
6
Fleishmana, Hendrę i McQuillana w 1974 roku,6,8 jakkolwiek wytłumaczenie obserwowanych
(5)
efektów nastąpiło dopiero w 1977 roku, w którym to Jeanmaire i Van Duyne9 oraz Albrecht i
elektronowych kompleksów aromatycznych, np. reszt aminokwasowych i δ-
Creighton10 niezależnie opublikowali i objaśnili widma SERS pirydyny zaadsorbowanej na
kompleksów grup zawierających niesparowaną parę elektronów z powierzchnią metalu,
elektrodzie srebrowej. Z końcem lat 70-tych Koglin i Sequarias
11
oraz Cotton
12,13
14-16
i Nabiev
jako pierwsi rozwinęli technikę SERS w badaniach związków biologicznych. Zyskuje ona obecnie
17
wiele uwagi w biomedycynie
18
(6)
mechanizm wzmocnienia efektu SERS jest uwarunkowany tworzeniem π-
może pojawić się luminescencja, absorpcja, pewne nieliniowe efekty i adsorpcją
wyindukowana aktywność optyczna chiralnych chromoforów.
i genetyce , albowiem umożliwia wzmocnienie efektywnego
Wzmocnienie sygnału SERS zależne jest od efektywnego ramanowskiego przekroju
ramanowskiego przekroju czynnego cząsteczek zaadsorbowanych na powierzchni metalu (tzw.
czynnego, od częstości promieniowania wzbudzającego (λ exc.), rodzaju powierzchni metalicznej i
2
6
8
15 5,19-22
adsorbatu) o kilka rzędów wielkości (10 -10 , a dla pewnych systemów nawet 10 -10 )
w
stopnia jej schropowacenia (rysunek 1), a także chemicznego pochodzenia molekuły.14
stosunku do efektywnego ramanowskiego przekroju czynnego cząsteczek nie zaadsorbowanych.23-
Wzmocnienie to staje się jeszcze bardziej intensywne, jeżeli częstość promieniowania
26
Technika SERS posiada także inne niezwykle ważne cechy, do których należą:
(1)
wzbudzającego jest w rezonansie z pasmem absorpcyjnym, o dużym współczynniku ekstynkcji
6
wzmocnienie sygnału rzędu 10 na ziarnach metalu jest uzyskiwane tylko, gdy
zarówno średnica ziaren metalu jest znacznie mniejsza od długość promieniowania
molowej, badanej cząsteczki. To tzw. powierzchniowo wzmocniony rezonansowy efekt Ramana
(ang. surface-enhanced resonance Raman spectroscopy, SERRS).
wzbudzającego (a<0.02λ), jak i indeks odbicia ziaren metalu przy linii wzbudzającej
lub Ramana wynosi m=√2i (warunek rezonansu dla oscylującego dipola elektrycznego),
(2)
znaczna redukcja tła fluorescencyjnego, które jakże często maskuje widmo
Ramana związków biologicznych,
(3)
wysoka selektywność informacji molekularnej co związane jest z faktem, że
Rysunek 1. Elektronowe widma absorpcyjne dla koloidów srebra
różniących się stopniem agregacji [K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R.
Dasari, M. S. Feld, J. Phys.: Condens. Mater, „Surface-enhanced
Raman scattering and biophysics”, 14 (2002) R597, za pozwoleniem
Institute of Physics Publishing].
tylko cząsteczki (lub pojedyncze grupy molekularne) znajdujące się na lub bardzo
blisko powierzchni metalu dają wkład do widma SERS; co więcej, nie wszystkie pasma
SERS są równocennie wzmocnione,
(4)
ultra-wysoka czułość pozwala na uzyskanie widm SERS przy stężeniach
badanych związków nawet rzędu 10-14M, dzięki czemu może być potencjalnie
2. Mechanizm efektu SERS
Podejścia mające na celu wyjaśnienie anomalnie dużego wzmocnienia sygnału w SERS do
chwili obecnej nie są w pełni satysfakcjonujące. Odpowiednie wyjaśnienie musi bowiem
stosowana do badań pojedynczych cząsteczek,
uwzględniać zmiany anomalnej czułości wzmocnienia względem stopnia schropowacenia
7
8
powierzchni metalu, fakt, iż adsorpcja na srebrze, złocie, czy miedzi wywołuje ogromny efekt
użytego metalu, częstości promieniowania wzbudzającego może zostać wytłumaczona poprzez
(102-106 dla wzbudzenia linią z zakresu promieniowania widzialnego)27 w porównaniu z adsorpcją
warstwy struktury ziaren metalu z adsorbatem pokrywającą gładką powierzchnie metaliczną.
na powierzchniach innych metali (np. dla Pd i Pt obserwuje się wzmocnienie rzędu 102-103 przy
Stwierdził on, iż takie umieszczenie obok siebie ziaren metalu może prowadzić do
5
wzbudzeniu w bliskim nadfiolecie) , sposób, w jaki sygnał zanika wraz z odległością badanego
kooperatywnego rezonansu, który ma swe pochodzenie w procesach elektronowych pokrewnych
związku względem powierzchni,28 depolaryzację silnie spolaryzowanych pasm i zależność
do rezonansu plazmy wykazywanego przez pojedyncze izolowane ziarna metalu. W 1982 roku
intensywności promieniowania ramanowskiego względem linii wzbudzającej. Inne czynniki, które
Cooney i współpracownicy34 przypisali efekt SERS laserowej fotodegradacji związku na
należałoby również uwzględnić, to możliwa zależność kąta padania promieniowania
powierzchni metalu i wtrąceniu adsorbatów do grafitowego węgla na powierzchni metalu. Otto35
wzbudzającego względem kątów odbicia i upakowania zaadsorbowanych molekuł.
w swym artykule przeglądowym z 1984 roku przedstawił tzw. mechanizm chemiczny i klasyczny
Nawiązując do zależności wzmocnienia sygnału względem długości linii wzbudzającej w
wzmocnienia SERS, podczas gdy Metiu i Das36 zaproponowali tłumaczenie wzmocnienia SERS
1978 roku Creighton29 opisał nadspodziewany wzrost intensywności pasm wraz z obniżeniem
poprzez mechanizm elektromagnetyczny. Z kolei, Chang i Lube37 przedyskutowali efekt SERS
częstości padającego promieniowania elektromagnetycznego. W rok później Van Dune30, jako
bazując na zjawiskach rządzących elektrochemią i optyką nieliniową. W rok później, Efrima38
pierwszy podjął próbę wyjaśnienia sześciokrotnego wzmocnienia pasm pirydyny zaadsorbowanej
krytykując powyższe teorie wprowadził pojecie mechanizmu rezonansowego. Natomiast
na elektrodzie srebra, w porównaniu do pirydyny nie zaadsorbowanej. Zasugerował on, iż
Moskovits5 uwzględnił wpływ adsorpcji, emisji, fotochemii i procesów nieliniowych na
wzmocnienie to jest w pewnym stopniu proporcjonalne od zdolności metalu do odbijania
wzmocnienie SERS.
padającego promieniowania. Inne podejście wyjaśnienia SERS zaproponowane przez Efrima i
31,32
Metiu
Nie jest naszym zadaniem ani celem wyczerpujące omówienie mechanizmów, które są
polegało na zastosowaniu modelu klasycznego dipola znajdującego się na gładkiej
proponowane w celu wyjaśnienia powstania efektu SERS. Czytelników, którzy chcą zapoznać się
płaskiej powierzchni metalicznej z zależną od czasu polaryzowalnością. W modelu tym,
dokładniej z tymi zagadnieniami odsyłamy do bogatej literatury.4-16,19-37 Tutaj jedynie chcemy
początkowe pole elektromagnetyczne generuje oscylujący moment dipolowy, który zawiera
nakreślić podstawowe elementy, które decydują o powstaniu tego efektu. Więcej czasu natomiast
zarówno elastyczną część promieniowania o tej samej częstości, co promieniowanie padające i
chcemy poświęcić na omówienie zastosowania tej techniki do specjalistycznych badań
nieelastyczną część promieniowania o częstościach ramanowskich. Ponieważ promieniowanie jest
strukturalnych związków biologicznych, czy tych, które są związkami mającymi potencjalną
odbijane od płaskiej powierzchni metalicznej w kierunku molekuły pojawia się sprzężenie
aktywność fizjologiczną.
zwrotne prowadzące do wyższej harmonicznej. Na tej podstawie, Efrima i Metiu31,32 przypisali
Efektywny ramanowski przekrój czynny można opisać poprzez moment dipolowy
występowanie efektu SERS do wielokrotnego efektu rozproszenia. Z drugiej strony Moskovits33
cząsteczki µ(ωL) wyindukowany przez oddziaływanie pola elektromagnetycznego padającego
zaproponował, iż zależność wzmocnienia sygnału SERS od stopnia schropowacenia, rodzaju
EL) i polaryzowalności cząsteczki (α
α):
promieniowania (E
[1]
9
10
i inni41 rozwinęli teorię EME dla izolowanych sferycznych ziaren metalu o różnych rozmiarach,
µ (ωL) = α EL(ωL)
gdzie:
która następnie została przedyskutowana dla ziaren sferoidalnych42 i elipsoidalnych43.
µ (ωL) – moment dipolowy
EL (ωL) – pole elektromagnetyczne
α - polaryzowalność cząsteczki
Mechanizm elektromagnetyczny zakłada wprost, iż intensywność zarówno padającego, jak
i rozproszonego promieniowania elektromagnetycznego jest wyższa na powierzchni metalu,
wydaje się logiczne, że obserwowane w SERS wzmocnienie promieniowania rozproszonego
aniżeli w jego wnętrzu. Intensywność promieniowania rozproszonego (IR) można opisać
(wzmocnienie ramanowskiego przekroju czynnego) przez zaadsorbowaną cząsteczkę następuje
zależnością:
przez wzrost intensywności pola elektromagnetycznego lub zwiększonej polaryzowalności tej
IR ~ α (ER(r,ωS))2
[2]
cząsteczki lub też, gdy równocześnie wzrastają obie te wielkości. Równanie powyższe opisuje
mechanizmy wzmocnienia efektu SERS, w którym pole elektromagnetyczne jest odpowiedzialne
gdzie: ER (r,ωS) - całkowite natężenie pola związanego z zaadsorbowaną cząsteczką
za opis mechanizmu elektromagnetycznego, a polaryzowalność cząsteczki wpływa na powstanie
To całkowite natężenie pola związanego z zaadsorbowaną cząsteczką na powierzchni metalu (ER
mechanizmu chemicznego (cząsteczkowego) efektu SERS. Mechanizm elektromagnetyczny
(r,ωS)) stanowi sumę natężeń pola elektromagnetycznego działającego na adsorbat będący
(EME) jest dominującym mechanizmem wzmocnienia sygnału, gdyż mechanizm chemiczny (CE)
dipolem pod nieobecność schropowaceń (Edip(r,ωS)) i pola emitowanego przez poszczególne
1
2
jest odpowiedzialny za powstanie sygnału SERS intensywniejszego o 10 -10 w stosunku do RS.
39
EME zależy silnie od obecności tzw. schropowaceń na powierzchni metalu (twory w postaci np.
igieł), a CE wpływa wyłącznie na zmianę stanu elektronowego zaadsorbowanej cząsteczki w
wyniku jej chemisorpcji.40 Zgodnie z CE, natura chemiczna zaadsorbowanej molekuły zmienia się
schropowacenia (Esc(ωSC)).5,27
W przypadku normalnego efektu Ramana Edip(r,ωS) przyjmuje stosunkowo niewielką
wartość ze względu na małą energię oddziaływania dipol-promieniowanie laserowe. Natomiast w
SERS, schropowacenia, a w szczególności nierówności typu igieł, czy nanostruktury klasterów
podczas jej oddziaływania z metalem, podczas gdy EME zmienia intensywność rozproszenia
stanowią źródło dodatkowego bardzo silnego pola elektromagnetycznego (Esc(ωSC)), które działa
zaadsorbowanej cząsteczki nie zmieniając efektywnego przekroju czynnego.
bezpośrednio na zaadsorbowaną na powierzchni metalu molekułę wywołując ogromny wzrost ER.
2.1. Mechanizm elektromagnetyczny (EME)
Ponieważ występowanie elektronów powierzchniowych metalu jest ograniczone do miejsc
Jak już wspomniano, dominującą częścią wzmocnienia sygnału SERS jest wzmocnienie
schropowaceń, których rozmiary są małe, stąd wzbudzenie plazmonów jest również ograniczone
zachodzące zgodnie z zaproponowanym mechanizmem elektromagnetycznym, które jest
do miejsc schropowaceń. Wytworzone tak pole plazmonów jest bardzo intensywne biorąc pod
bezpośrednim wynikiem obecności schropowaceń na powierzchni metalicznej. Schropowacenia
uwagę, że natężenie pola elektrycznego na „czubku” takiej szpilki w teorii osiąga wartość dążącą
te, czy inaczej mówiąc nierówności, mogą być uzyskane na różne sposoby (patrz punkt 3). Kerker
do nieskończoności.5 Wysoka gęstość energii w miejscach schropowaceń wywołuje zmiany
intensywności promieniowania rozproszonego (IR) zgodnie z zależnością przedstawioną powyżej.
11
12
Powoduje to, iż pole oddziałujące na cząsteczkę zaadsorbowaną pomiędzy dwoma aktywnymi
przesunięcie maksimum rezonansu w stronę niższych energii46 (ang. red shift)), a co za tym idzie
ziarnami metalu będzie znacznie bardziej wzmacniane niż to, gdy cząsteczka będzie
wpływa na wielkość wzmocnienia i rezonansową częstość plazmonów.
zaadsorbowana tylko na jednym ziarnie metalu przy zachowaniu podobnej geometrii ziaren
19
(schropowaceń).
Wzmocnienie EME jest silne, gdy ziarna metalu wykazują dużą krzywiznę. A zatem,
Dodatkowo, poprzez rezonans plazmonowy wzmacniane są szczególnie
oscylacje cząsteczki zaadsorbowanej wzdłuż długich lub cienkich osi elipsoidalnych lub
drgania, dla których promieniowanie wzbudzające i rozproszone jest prostopadłe do powierzchni
sferoidalnych ziaren metalu są silniej wzmacniane, aniżeli te dla cząsteczki zaadsorbowanej na
metalu, słabiej natomiast oscylacje, dla których promieniowanie rozproszone lub padające jest
ziarnach metalu o kształcie kulistym o tej samej objętości.5,47
prostopadłe do powierzchni metalu. Natomiast, najsłabiej będą wzmacniane drgania, dla których
Hilderbrant i Stockburger48 sugerowali, iż miejscami szczególnie aktywnymi były miejsca
padające promieniowanie elektromagnetyczne oraz rozproszone nie są prostopadłe w stosunku do
wiązania o wysokim powinowactwie (65 KJ/mol) związane z występowaniem anionów takich,
powierzchni metalicznej.44
jak: Cl- i Br-. Jest rzeczą stwierdzoną, iż właśnie w obecności tych anionów sygnał SERS potrafi
być wzmocniony nawet o rząd wielkości.
koliod metalu
EL (ωL)
powierzchnia elektrody
εs
εm
α
ESC (ωS)
A
ER (r,ωS)
r
Edip (r,ωS)
ELM (ωL)
EP (r’,ωL)
Rysunek 2. Schemat mechanizmu wzmocnienia
elektromagnetycznego (EME) w SERS [εm i εs funkcje dielektryczne ziarna metalu i jego
otoczenia, EL (ωL) - natężenie pola padającego
promieniowania elektromagnetycznego, ELM (ωL) natężenie elastycznie rozproszonego pola ziarna
metalu opisanego według teorii Lorenza-Mie, EP
(r’,ωL) – całkowite natężenie pola na zewnątrz
ziarna metalu, ESC (ωS) - natężenie pola na
zewnątrz ziarna metalu, Edip (r,ωS) - natężenie pola
elektrycznego dipola i ER (r,ωS) - natężenie pola
elektrycznego w punkcie A] [przystosowane z E.
Koglin, J.-M. Sequaris, „Surface enhanced Raman
sattering of biomolecules”, Top. Cur. Chem., 134
(1986) 1, za pozwoleniem Springer].
r’
2.2. Mechanizm chemiczny (CE)
Mechanizm
chemiczny
przewiduje
znaczny
wzrost
polaryzowalności
cząsteczki
zaadsorbowanej na powierzchni metalu w wyniku jej oddziaływania z metalem w zależności od
wielkości przeniesienia ładunku, tworzenia par elektron-dziura, czy istnienia tzw. adatomów.35
W mechanizmie zakładającym przeniesienie elektronu uważa się, iż proces chemisorpcji
molekuły powoduje powstanie nowego stanu wzbudzonego, który wchodzi w rezonans z
promieniowaniem wzbudzającym, podobnie jak ma to miejsce w rezonansowym efekcie Ramana.
biocząsteczka (dipol)
W związku z tym, w celu scharakteryzowania efektu przeniesienia ładunku wprowadzono model
zaproponowany przez Albrechta do opisu rezonansowego rozproszenia Ramana.10 W modelu tym,
2.1.1. Miejsca szczególnie aktywne
Istotnym zagadnieniem mechanizmu wzmocnienia elektromagnetycznego jest wpływ
poziom Fermiego położony jest pomiędzy zapełnionymi i niezapełnionymi orbitalami
rozmiaru, kształtu i orientacji schropowaceń obecnych na powierzchniach metalicznych na
molekularnymi. Takie jego położenie pozwala na tunelowanie elektronu, w wyniku którego
wielkość wzmocnienia sygnału SERS.45 Wielkości te wraz z rodzajem użytego metalu modulują
powstają nowe stany pośrednie z przeniesieniem ładunku wykazujące znacznie wyższy
optymalną częstość promieniowania (np. wzrost rozwinięcia powierzchni metalicznej wywołuje
ramanowski efektywny przekrój czynny dla molekuły zaadsorbowanej na powierzchni metalu.19
Przeniesienie ładunku następuje albo z poziomu Fermiego danego metalu na niezapełnione
13
14
orbitale molekularne, albo z zapełnionych orbitali molekularnych na poziom Fermiego metalu.
W
wyniku
mechanizmu
z
przeniesieniem
ładunku
wzmacniane
są
drgania
Proces ten ograniczony jest przez czas życia elektronu w stanie wzbudzonym. Aby był efektywny
pełnosymetryczne efektywnie relaksujące energię pomiędzy molekułą a metalem, tzn. drgania
wymagany jest bliski kontakt molekuła/metal.49 To tłumaczy fakt tzw. „krótkozasięgowości”
opisywane współrzędnymi normalnymi, wzdłuż których stan wzbudzony (molekuła-metal)
mechanizmu CE, który odnosi się praktycznie tylko do pierwszej warstwy adsorbatu.
44
relaksuje efektywnie do stanu podstawowego. Dla takich drgań obserwuje się także w widmie
SERS nadtony.44
LUMO
A
hνS
hν0
EF
Rysunek 3. Mechanizm CE poprzez
przeniesienie ładunku: A - z poziomu
Fermiego metalu na niezapełniony orbital
molekularny i B - z zapełnionego orbitalu
molekularnego na poziom Fermiego [W.
Grochala,
Analiza
składowych
współczynników wzmocnienia w widmach
powierzchniowo
wzmocnionego
rezonansowego (SERRS) i nierezonansowego
rozproszenia ramanowskiego (SERS), Praca
doktorska, Warszawa 1998 r.].
4
4
1
3. Przykładowe formy substratów najczęściej stosowanych w technice SERS
2
3
(1) koloid metalu w roztworze, w którym rozmiary ziaren są małe w porównaniu z długością
HOMO
wzbudzającego promieniowania elektromagnetycznego,
B
E
(2) elektrody, których odpowiednio porowate powierzchnie aktywne otrzymywane są w
2
1
4
3
określonych
ECT
EF
stan podstawowy
Ag 5s
utleniania-redukcji
(ORC)
zachodzących
w
celach
elektrochemicznych,
(3) aktywne powierzchnie metaliczne o kontrolowanej homogeniczności i regularnej
v=1
v=0
Q0
cyklach
porowatości otrzymane przy wykorzystaniu technik mikrolitograficznych, napylania
Q
metalu na różnorodne powierzchnie lub polistyrenowe nanocząsteczki.5,47
Rysunek 3 przedstawia jeden z proponowanych mechanizmów CE. W wyniku absorpcji
fotonu przez metal następuje wybicie elektronu (1), w wyniku czego w pobliżu poziomu Fermiego
4. Substraty stosowane w SERS
metalu powstaje para elektron-dziura. Wybite elektrony są pułapkowane na powierzchni metalu
(1) metale, jak np.: Ag, Au i Cu, których d-pasmo leży poniżej poziomu Fermiego,
(2) (czas życia ok.10-14-10-13s) i w zależności od kierunku przeniesienia ładunku są przenoszone
(2) metale przejściowe, jak np.: Ni, Pd, Pt, których d-pasmo pokrywa się z poziomem
(koherentne tunelowanie) na lub z odpowiedniego orbitalu molekularnego zaadsorbowanej
cząsteczki. W kolejnym etapie (3) elektron (lub dziura) powraca do metalu pozostawiając
Fermiego,
(3) metale: Al, Na i K, które nie mają d-pasma.
molekułę we wzbudzonym stanie oscylacyjnym. Następnie elektron i dziura rekombinują (4),
czemu towarzyszy emisja fotonu.
5. Przykładowy schemat systemu z mikroskopem do pomiarów techniką SERS
15
16
Na rysunku 4 przedstawiona jest przykładowa aparatura pomiarowa używana w technice
pojedynczych molekuł. W technice tej orientacja badanej molekuły oraz odległość jej grup
powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana.
funkcyjnych względem powierzchni metalu, na którym została zaadsorbowana, odgrywa
kluczową rolę we wzbudzeniu indywidualnych pasm ramanowskich. Warunek ten pozwala na
uzyskanie wyjątkowych (specyficznych) informacji na temat struktury zaadsorbowanego związku
na powierzchni roztwór/ciało stałe i pozwala na zrozumienie oddziaływań substrat-powierzchnia,
Rysunek 4. Schemat typowego
systemu do pomiarów techniką SERS
[L. Sneppen, Section Analytical
Chemistry and Applied Spectroscopy,
Virije University Amsterdam, 2003].
co może prowadzić do zrozumienia wielu mechanizmów substrat-receptor.
A więc, technikę SERS wykorzystuje się do starannego wyznaczenia struktur, topografii i
składu związków, do wyznaczenia różnic w sposobie ich oddziaływania z powierzchnią metalu,
ich orientacji (ułożenia) na powierzchni metalu, co stanowi pierwsze podejście w zaproponowaniu
np. mechanizmu wiązania substratu do receptora o nieznanej strukturze oraz do wyznaczenia siły
wytworzonych wiązań w bardzo specyficznych układach, jak również selektywnego badania
pewnych fragmentów złożonych cząsteczek, jak np. specyfiki oddziaływania z odpowiednio
6. Zastosowanie SERS do badań związków biologicznych
Dzięki możliwości stosowania różnorodnych substratów i systemów eksperymentalnych
przygotowanymi substratami aromatycznych (fenyloalanina (Phe), tryptofan (Trp), tyrozyna (Tyr)
oraz dzięki niezwykłej czułości i selektywności SERS wyłania się jako niezwykle potężna
i histydyna (His)), kwasowych (kwas asparaginowy (Asp) i glutaminowy (Glu)) i zasadowych
technika badań (bio)chemicznych szeroko wykorzystywana do ilościowej i jakościowej analizy
aminokwasów (arginina (Arg) i lizyna (Lys)), mostków disiarczkowych (S-S) i wiązań
szerokiej gamy związków. Może być stosowana do badań rozkładu leków w żywych komórkach,
peptydowych (-CO-NH-), zasad pirymidynowych i purynowych, reszt fosfonowych i cukrowych,
w selektywnym oznaczeniu składników membran komórkowych, jak również w analizie
kwasów nukleinowych, czy grup chromoforowych, porfiryn, chlorofili, flawin, retinalu, żółci,
zanieczyszczeń ekstraktów biomedycznych, czy przy modelowaniu oddziaływań wirus-inhibitor.
barwników oczu i leków, które są zlokalizowane na powierzchni metalu.
To tylko część z możliwych pól badawczych. Co więcej, widma SERS mogą być z łatwością
6.1. Aminokwasy i peptydy
otrzymane dla aminokwasów, peptydów, kwasów nukleinowych, białek rozpuszczalnych w
Wyniki badań aminokwasów i niewielkich peptydów zaadsorbowanych na powierzchni
metalicznego złota przy użyciu techniki SERS są nieliczne.50-55 Natomiast proces adsorpcji tych
wodzie i membranowych, puryn i pirymidyn, katecholamin, porfiryn i chlorofili, czy flawin.
W ostatnim dziesięcioleciu technika SERS została uznana za jedną z najefektywniejszych
molekuł na powierzchni srebra znalazł swe odbicie w szeregu opracowań.13,15,16,23,56-72 Nie
technik do ilościowej i jakościowej analizy różnorodnych biocząsteczek obecnych w roztworze w
zaskakują pojawiające się jednakże różnice w prezentowanych widmach SERS dla danego
-3
stężeniach 10 – 10
-10
M. Zalety tej techniki brane są pod uwagę w rozwijaniu tzw. spektroskopii
związku, co tłumaczy się rodzajem powierzchni metalicznej i sposobem jej przygotowania,
17
18
stężeniem badanego związku i kinetyką jego adsorpcji, czy też warunkami temperaturowymi.
zależności od mechanizmu adsorpcji wzmocnienie drgań pierścienia aromatycznego następuje
Wskazuje to jednoznacznie, iż SERS jest techniką, w której warunki pomiaru muszą być w sposób
zarówno poprzez mechanizm elektromagnetyczny, jaki i chemiczny. Przykładowo, w widmie
perfekcyjny kontrolowane, jeśli otrzymane wyniki mają być powtarzalne, zrozumiałe i prawdziwe.
SERS Phe (C2v) wzmacniane są przede wszystkim drgania o symetrii a1 (~1601 cm-1, ν8a), b1
Dodatkowo, prowadzone badania wskazują raczej na krótko-zasięgowy mechanizm wzmocnienia
(~1000 cm-1, ν12) i b2 (~1514 cm-1, ν19b) wówczas, gdy pierścień Phe zajmuje pozycję prostopadłą
drgań dla aminokwasów i niewielkich peptydów.16
w stosunku do powierzchni metalu. Natomiast, w sytuacji równoległego ułożenia pierścienia Phe
Chumanow i inni16 zaproponowali podział aminokwasów na trzy grupy pod względem
względem powierzchni metalu wzmacniane są drgania o symetrii a1, a2 (1326 cm-1, ν3) i b1.16,24
sposobu ich oddziaływania z powierzchnią metalu. Do pierwszej grupy zaliczyli aminokwasy
Wielką ciekawość budzą badania SERS cysteiny (Cys) i metioniny (Met), aminokwasów
alifatyczne (glicyna (Gly), alanina (Ala), walina (Val), cysteina (Cys) i leucyna (Leu)), które
zawierających siarkę w swym łańcuchu bocznym. Mogą one spontanicznie adsorbować na
oddziałują z powierzchnią metalu poprzez zjonizowaną grupę karboksylową (w widmie SERS
elektrodzie srebrowej,56,73,74 jakkolwiek Cys z łatwością tworzy wiązania disiarczkowe.
obserwuje się charakterystyczne pasma pochodzące od drgań νs(COO-) i ν(C-COO-) pojawiające
Właściwości elektrochemiczne Cys zaadsorbowanej na powierzchni różnych typów elektrod69,75,76
się, odpowiednio, przy około 920 i 1390 cm-1) i sprotonowaną grupę aminową (pasma drgań
i na koloidalnym srebrze70,77, a także badania in situ warstwy Cys na Au(III)78-80 przy użyciu
δ(NH3+) w zakresie częstości 1120-1140 cm-1).16,60,70 Grupę drugą stanowiły: kwas asparaginowy
skaningowej mikroskopii tunelowej (STM) oraz Met zaadsorbowanej na powierzchni
(Asp) i glutaminowy (Glu), których oddziaływanie z metalem odbywa się poprzez dwie grupy
koloidalnego srebra70,73 i elektrody srebrowej69 wykazały, iż aminokwasy te oddziałują z
karbksylowe i jedną aminową.16,69 Należy wspomnieć, iż w widmach SERS tych dwóch
powierzchnią metalu przede wszystkim przez grupę karboksylową i aminową, jak również
aminokwasów oraz ich pochodnych (asparagina (Asn) i glutamina (Gln)) dodatkowo
poprzez atom siarki łańcucha bocznego (pasmo SERS drgania ν(CS) w zakresie częstości 620-750
obserwowano pasma pochodzące od drgań szkieletowych (ν(CC)) i grup –CH2- (δ(CH2)). Jest to
cm-1). Praktycznie, w obecności mostka disiarczkowego, adsorpcja powoduje zerwanie wiązania
możliwe dzięki obecności w tych cząsteczkach dodatkowych miejsc adsorpcji, które zmniejszają
S-S, jakkolwiek w widmach SERS można obserwować drganie ν(SS), które nie adsorbuje się na
efektywną odległość pomiędzy daną grupą atomów, a powierzchnią metalu. Natomiast do grupy
powierzchni metalu lecz pojawia się w jej pobliżu.72,91
trzeciej zaliczono aminokwasy aromatyczne (fenyloalanina (Phe), histydyna (His), tyrozyna (Tyr)
Spośród badania adsorpcji peptydów najwięcej kontrowersji dotyczyło dipeptydu glicyny
i tryptofan (Trp)), które adsorbując się poprzez grupę karboksylową i ewentualnie pierścień
(Gly-Gly).24,60,62,65 Suh60,65 i Nabiev62 pokazali, iż dipeptyd ten oddziałuje z powierzchnią srebra
aromatyczny powodując najintensywniejsze spośród wszystkich aminokwasów widma SERS.61-
bezpośrednio poprzez grupę karboksylową, podczas gdy Garrell24 wykazał, iż adsorbuje się on na
65,67,69,70
Wzmocnienie to zostało przypisane tworzeniu kompleksów pomiędzy π-elektronowym
nanocząsteczkach srebra poprzez grupę aminową. Rozwiązanie tego zagadnienia przyniosły nasze
systemem pierścienia, a powierzchnią metalu.61-65,69,70 Profile wzbudzeń SERS wskazują, iż w
badania.70 W pomiarach SERS „zależnych od czasu” wykazaliśmy, iż dipeptyd ten początkowo
adsorbuje się głównie poprzez grupę karboksylową, a po upływie kilku dni następuje
19
20
Cys
Met
najprawdopodobniej zmiana struktury koloidu
przedstawił wyniki SERS otrzymane
srebra,
przeorientowanie
dla peptydów zawierających resztę
homodipeptydu glicyny, która wiąże się do
Trp, które charakteryzowały się silnym
powierzchni grupą
pasmem
co
powoduje
aminową. Ten przykład
pochodzącym
od
Cy
s
grupy
Met
dobitnie wskazuje, jak decydujące na otrzymane
aminowej
i
słabym
pasmem
wyniki jest zachowanie warunków przygotowania
charakterystycznym
próbki i potem jej pomiaru. A więc otrzymany
karboksylowej (np. Trp-Gly i Trp-Gly-
wynik sugeruje, iż agregacja koloidu i stężenie
Gly). Co ciekawe, udowodnił on, iż
Gly-Gly na powierzchni lub między ziarnami
atom azotu indolowego pierścienia Trp
metalu srebra zmieniają się w czasie wymuszając
wiąże się z powierzchnią metalu tylko
zmiany orientacji i sposobu wiązania się tego
w sytuacji, gdy reszta Trp zajmuje
dipeptydu.
pozycję
dla
Gly
grupy
Gly
Ala
Leu
Leu
Pro
Phe
500
1000
1500
Val
Ile
Pro
Widma
SERS
peptydów
C-terminalną
peptydu.
Z
Phe
56
w
kolei, Watanabe i Maeda pokazali, iż
się
mostek disiarczkowy cystyny (Cys-
intensywnymi pasmami pochodzącymi od drgań
Cys) ulega redukcji do tioli przy
pierścieni aromatycznych (np. Phe-Gly, Gly-Phe,
ujemnym
Phe-Val, Phe-Ala, Tyr-Gly, Trp-Leu),16,24,72,81 co
srebrowej, przy czym proces ten jest
wskazuje na udział tych pierścieni w aktywnym oddziaływaniu peptydu z metalem. Dodatkowo,
odwracalny przy dodatnim potencjale.
szereg badań SERS na niewielkich peptydach pokazuje, iż oddziaływują one z powierzchnią
Natomiast
srebra poprzez grupę karboksylową (np. Leu-Leu i Pro-Pro, Phe-Val, Gly-Phe, Gly-Tyr, Gly-Trp
pokazali, że cystyna zaadsorbowana na
Ala-Gln, Gly-Glu, Ser-Gly, Phe-Gly-Gly-Phe, poli-Ala, poli-Phe, czy poli-Lys).63,70,72,81,82
(lub leżąca w pobliżu) powierzchni koloidalnego srebra zachowuje mostek disiarczkowy.
Jakkolwiek, Herne24 oraz Podstawka i współp.70 wykazali, iż niektóre z tych peptydów adsorbują
Dodatkowo, wykazaliśmy,70 że struktura Met w jej różnych dipeptydach (X-Met i Met-X, gdzie:
się na powierzchni srebra nie tylko przez grupę karboksylową, ale również angażują do tego
X=Gly, Leu, Pro i Phe) zaadsorbowanych na koloidalnym srebrze silnie zależy od związanego z
przesunięcie ramanowskie (cm-1)
zawierających
łańcuchu
Rysunek
5. Widma SERS
aminokwasów
zaadsorbowanych na powierzchni koloidalnego
srebra [E. Podstawka, Y. Ozaki, L. M. Proniewicz,
„Part I: Surface-Enhanced Raman Spectroscopy
Investigation of Amino Acids and Their
Homodipeptides Adsorbed on Colloidal Silver”,
Appl. Spectrosc., 58 (2004) 570, za pozwoleniem
aromatyczne
bocznym
aminokwasy
charakteryzują
Tyr
Trp
procesu grupę aminową (np. Met- i Leu-enkefaliny, Cys-Cys i Met-Met). Natomiast Lee
23
21
potencjale
Podstawka
elektrody
i
współ.70
1600
1400
1200
1000
800
600
przesunięcie ramanowskie (cm1
)
Rysunek 6. Widma SERS dipeptydów zaadsorbowanych na
powierzchni elektrody srebrowej [przystosowane ze S. Stewart, P. M.
Fredericks, „Surface-enhanced Raman spectroscopy of peptides and
proteins adsorbed on an electrochemically prepared silver surface”,
Spectrochim. Acta, Part A, 55 (1999) 1615, za pozwoleniem Elsevier].
nią aminokwasu.71 Widma SERS tych peptydów, za wyjątkiem Phe-Met, zawierają pasma drgań
22
ν(COO–),
występujących w pobliżu chymotrypsyny (AMBA-Cys-Glu-Cys-Glu, AMBA = kwas p-
odpowiednio, w zakresie 920–930 i 1380–1396
aminometylobenzoil-p-benzoesowy) wiążą się do powierzchni złota wymuszając prostopadłe
cm–1 i pasma drgań ν(CS), co świadczy o ich
ustawienie szkieletu polipeptydowego względem powierzchni.
oddziaływaniu z powierzchnią przez atom siarki i
.
6.2. Białka niehemowe
rozciągających
Tyr-Gly
ν(C–COO–)
i
Trp-Leu
.
Met-Phe
1600
1400
1200
1000
800
600
Analiza widm RS daje informacje na temat łańcucha polipeptydowego i jego konformacji,
aminowej, co może sugerować, iż grupa ta w
obecności i geometrii mostków disiarczkowych, wpływu rozpuszczalnika na łańcuchy boczne,
pewnym stopniu również jest odpowiedzialna za
takie jak: Tyr, Trp, czy Met. W technice SERS informacje te uzyskuje się jedynie z fragmentu
oddziaływanie peptydów z metalem lub znajduje
białka, który jest w bliskim kontakcie z powierzchnia metalu.
.
Rysunek
7.
Widma
SERS
dipeptydów
zaadsorbowanych na powierzchni elektrody srebrowej
[przystosowane ze S. Stewart, P. M. Fredericks,
„Surface-enhanced Raman spectroscopy of peptides
and proteins adsorbed on an electrochemically
prepared silver surface”, Spectrochim. Acta, Part A,
55 (1999) 1615, za pozwoleniem Elsevier].
Spektroskopia Ramana (RS) jest szeroko stosowana do badań białek niehemowych.
grupę karboksylową. Ponadto, zaobserwowano
.
niskiej intensywności pasma drgań grupy
się w jego pobliżu.71
Widma SERS białek różnią się od ich widm Ramana nie tylko pod względem ilości i
częstości obserwowanych pasm, ale również ich intensywności. Różnice te w sposób prosty zależą
od różnych mechanizmów wzmocnienia RS i SERS.83 Po pierwsze, widma RS i SERS są obrazem
Pro-Pro-Thr-(DOPA)-Lys-Ala (x8)
Ooka51 w badaniach peptydów zawierających
różnych fragmentów struktury białka. Po drugie, fizyko- lub chemisorpcja białek na powierzchni
DOPA (3,4-dihydroksyfenyloalanina) (Thr-(DOPA)-Lys-
metalu wywołuje zmiany w ich strukturze. Po trzecie, reszty łańcuchów bocznych białka
oddziałują z powierzchnią metalu zwiększając odległość innych fragmentów białka, np. wiązań
Ala, Pro-Thr-(DOPA)-Lys-Ala, Prp-Pro-Thr-(DOPA)Lys-Ala) będących analogami białek adhezyjnych z
Pro-Thr-(DOPA)-Lys-Ala (x2)
amidowych, od powierzchni metalu, w wyniku czego pasma od tych fragmentów są niewidoczne
w widmach SERS.
morskiego omułka Mytilus edulis wykazał, iż związki te
Thr-(DOPA)-Lys-Ala
adsorbują się na złocie przez atom tlenu cząsteczki
Przyjmuje się, iż białka winny adsorbować się na powierzchni srebra poprzez aminokwasy,
DOPA i pierwszorzędową grupę aminową oraz, że
które wiążą się z tym metalem. Preferowane są: Cys (wolna para elektronowa siarki), His, Trp
sekwencja
diproliny
wywołuje
naprężenia
400
800
1200
1600
(wolna para elektronowa azotu pierścienia aromatycznego), Phe (π-elektronowy system), Tyr (π-
konformacyjne, co ma decydujący wpływ na struktury i
sposób zaadsorbowania się badanych peptydów. Z kolei,
Bass i współ.50 pokazli, iż reszty Cys w peptydach
elektronowy system i wolna para elektronowa tlenu) i w wysokich pH zasadowe aminokwasy: Lys
Rysunek 8. Widma SERS peptydów
zaadsorbowanych
na
powierzchni
koloidalnego złota [A. A. Ooka, R. L. Garrell,
„Surface-enhanced Raman spectroscopy of
DOPA-containing peptides related to adhesive
protein of marine muszel, mytilus edulis”,
Biopolymers (Biospectroscopy), 57 (2000) 92,
za pozwoleniem Wiley Publisher Science].
23
i Arg. Z kolei, kwasowe aminokwasy, Asp i Glu, powinny brać udział w oddziaływaniu białka z
metalem, gdy ich grupy karbonylowe uległy deprotonacji.84
24
Jak do tej pory, ze względu na brak powtarzalności wyników (bardzo skomplikowany
srebrze (ν(C=O) przy 1728, 1695, 1673, 1585 i 1418 cm-1).90 Jakkolwiek, nie zdefiniowano pasm
układ pomiarowy), niewiele białek zostało przebadanych przy użyciu techniki SERS.16,61,62,72,83,85-
amidu I i III, co wytłumaczono maskowaniem ich przez silne rozproszenie pochodzące od
91
W latach 80-tych uzyskano pierwsze widma SERS polipeptydów i białek rozpuszczalnych w
92
wodzie: Leu-Ile-Val, specyficznych Leu-białek z periplazmatycznej przestrzeni E. coli ,
93
94
94-96
aromatycznych aminokwasów. Natomiast dla BSA i lizozymu zaadsorbowanego na elektrodzie
srebrowej na podstawie obserwacji częstości pasma amidu I w widmach SERS stwierdzono, iż
. W rzeczywistości, nie ma pełnego
BSA oddziaływuje z powierzchnią przede wszystkim prze α-helisę, natomiast wiązanie insuliny
i logicznego przypisania obserwowanych pasm SERS występujących w widmach białek
następuje poprzez jej fragment o strukturze nieuporządkowanej.72 Z kolei badania SERS na
odpowiednim drganiom, za wyjątkiem może albuminy z surowicy wołu (BSA)16,72,83,86,
koloidalnym srebrze α-CHT, insuliny, lizozymu, oxytocyny, SST i SSI pokazują, iż wszystkie te
immunoglobuliny G (IgG)72,90, lizozymu16,64,72,86,87,89,91, czy insuliny, oxytocyny (OXT), α-
białka oddziałują z powierzchni srebra
chypotrypsyny (α-CHT), inhibitoru trypsyny wyizolowanego z soji (STI) i inhibitoru z
przede wszystkim przez α-helisę i
Streptomyces Subtilisin (SSI)72,91,97,98. Jakkolwiek, część z tych przypisań pozostaje w dalszym
atomy siarki, za wyjątkiem STI. W
ciągu przedmiotem dyskusji badaczy.
wiązanie to zaangażowane jest także
oksydazy glukozowe , białka wiążące ryboflawiny i inne
Widma SERS białek niehemowych zawierają głównie pasma od drgań pierścieni
grupa iminowa Trp i His.91 Ponadto,
aromatycznych aminokwasów, co potwierdza wysokie powinowactwo tych aminokwasów do
Trp oddziałując z metalem przyjmuje
metalu i wskazuję, iż reszty te biorą udział w oddziaływaniu białek z powierzchnią metalu lub
kątowe
znajdują się blisko powierzchni metalicznej. Warto nadmienić, iż w widmie SERS lizozymu,
indolowego względem metalu, a Tyr
-1
ułożenie
pierścienia
białka zawierającego trzy Phe, drganie „oddychające” pierścienia spodziewane przy ~1000 cm
adsorbuje
nie występuje. Fakt ten sugeruje, iż łańcuch boczny zawierający reszty Phe znajduje się daleko od
hydroksylową.
powierzchni metalu.
disiarczkowy(e) w α-CHT, insulinie,
W widmach białek dodatkowo obserwuje się pasma od innych grup.76,84,99 W przypadku
IgG zaadsorbowanej na elektrodzie srebrowej analiza widma wskazuje, że mostek disiarczkowy
się
poprzez
Natomiast
grupę
α-CHT
insulina
lizozym
OXT
mostek(i)
lizozymie, OXT i SSI wiąże(ą) się do
STI
SSI
srebra bez rozerwania (ν(SS) przy 511-
-1
tego białka oddziałuje z powierzchnią metalu poprzez jeden atom siarki (ν(SS) przy 509 cm i
-1
ν(CS) przy 667 cm ) za wyjątkiem wysokiego pH, w którym następuje dysocjacja wiązania S-S
-1
(ν(SH) przy 2581 cm ). Grupy karbonylowe Asp i Glu biorą również udział w adsorpcji na
25
515 dla GGG, 527-530 dla TGG i 543-1
546 cm
może
dla TGT konformeru). Być
obecność
drgania
ν(SS)
Rysunek 9. Widma SERS α-chypotrypsyny (α-CHT), insuliny,
lizozymu, oxytocyny (OXT), inhibitoru trypsyny (STI) i inhibitoru
z Streptomyces Subtilisin (SSI) [E. Podstawka, Y. Ozaki, L. M.
Proniewicz, „Adsorption of S–S Containing Proteins on a Colloidal
Silver Surface Studied by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy”,
Appl. Spectrosc., 58 (2004) w druku, za pozwoleniem Society for
Applied Spectroscopy].
26
świadczy o tym, iż mostek disiarczkowy nie jest bezpośrednio związany z powierzchnią
trudniej utlenialna, (2) jego potencjał oksydacyjny jest wyższy aniżeli Ag, co pozwala na szerokie
koloidalnego srebra, lecz jedynie pozostaje w jego najbliższej odległości. Białka te oddziałują z
jego stosowanie w badaniach reakcji oks- i redoks na elektrodach, (3) możliwe także, iż
powierzchnią srebra również poprzez grupę karboksylową (νs(COO-) i ν(C-COO-) są
hemoproteidy zaadsorbowane na powierzchni Au będą w mniejszym stopniu ulegać denaturacji.
Po pierwszych doniesieniach SERRS dla cytochromu c12 szereg badań przeprowadzono na
obserwowane, odpowiednio, przy około 1390 i 908-936 cm-1).91
cytochromie c46,89,101-107 i innych cytochromach, np. cytochromie cd113,108, cytochromie c3109-111 i
6.3. Hemoproteidy
Kolejnym dowodem na oddziaływanie białek z powierzchnią metalu poprzez grupę
cytochromie P450111-116, jak również ma hemoglobinie (Hb)100,117, mioglobinie (Mb)12, czy
karboksylową są widma SERRS cytochromów, oxyhemoglobiny i związków modelowych hemu.
peroksydazie tyroidowej (HTI)116. Przebadano także strukturalnie podobne cytochromy do P450,
Widma te pokazują, iż pierścień hemu wiąże się z powierzchnia metalu głównie przez podstawniki
czyli PB3a i PB3b (97% zgodności strukturalnej), a wyniki badań pokazały jednoznacznie, iż
propionowe.100
cytochromy te maja różne otoczenia hemu.114 Przeprowadzone badania wykazały, iż obserwowane
wzmocnionym
zmiany strukturalne mogą być spowodowane warunkami, które nie są związane z oddziaływaniem
rezonansowym efekcie Ramana (SERRS) wzmacnia sygnał dodatkowo o 102-103. Obok czułości,
hemoproteidu z powierzchnią metalu. Na przykład, w hemoproteidach zaadsorbowanych na
jak już wspomniano, selektywność jest dodatkową i wielką zaletą SERRS. Na przykład, pomiar
powierzchni koloidalnego srebra otrzymanego poprzez redukcje AgNO3 borowodorkiem litu hem
widma SERRS cytochromu cd1 zaadsorbowanego na powierzchni elektrody srebrowej umożliwił
tworzy µ-okso dimery.106 Zaobserwowano, iż liczba tworzących się dimerów jest większa w
selektywne wzmocnienie albo tylko hemu c albo tylko hemu d1, co nie było możliwe przy
przypadku Hb i cytochromu b, aniżeli dla cytochromu c. Wynik ten wskazuje, iż hem w Hb i
wykorzystaniu RR.13 Technika ta pozwala więc na wysoce selektywne badanie fragmentów
cytochromie b jest niekowalencyjne związany z białkiem, w przeciwieństwie do cytochromu c, co
struktur grup prostetycznych białek przenoszących tlen molekularny, centrów aktywnych kataliz,
z kolei wpływa na stabilność tych białek. Przyczynę dysocjacji wiązań hem-białko upatrywano w
reakcji redoks zachodzących w cytochromach i procesów fotochemicznych mających miejsce w
zmianach ładunku powierzchniowego i efektach agregacji, aby następnie przypisać obserwowane
chlorofilach. W widmach SERRS, podobnie jak w widmach rezonansowego efektu Ramana (RR),
zjawisko obecności jonów Ag+ w roztworze. Natomiast wykazano, że hemoproteidy
pasma od białka nie są wzmacniane. Obserwuje się więc tylko pasma pochodzące od drgań hemu
zaadsorbowane na powierzchni koloidalnego srebra zredukowanego cytrynianem sodowym
będącego w rezonansie z linia wzbudzającą, przy czym czułość SERRS jest wyższa aniżeli RR.
zachowują swą natywną formę.12,107 Efekt ten przypisano adsorpcji na powierzchni koloidu
Rezonansowe
wzmocnienie
obserwowane
w
powierzchniowo
Srebro jest powszechnie używanym metalem w SERRS, podczas gdy złoto zaczyna
cytrynianu lub produktów jego utlenienia, które chronią białko przed bezpośrednią jego adsorpcją
odgrywać ogromne znaczenie, jakkolwiek kontrola jego stabilności i odtwarzalności struktury
na powierzchni metalu, co chroni białko przed denaturacją.115,118 Wyniki te dobitnie wskazują, co
powierzchni pozostawia jeszcze wiele do życzenia. Tym samym wyniki te są często nie
już podkreślano w tej pracy, iż sposób przygotowania substratu, a następnie prowadzona adsorpcja
powtarzalne. Złoto ma bowiem wiele zalet w stosunku do srebra: (1) jego powierzchnia jest
w sposób decydujący wpływa na kształt widma SER(R)S, a tym samym na interpretacje
27
28
otrzymanych wyników. Eksperymenty te pokazały dodatkowo, iż wzbudzenie SERRS przebiega
białko jest zaadsorbowane na elektrodzie o ujemnym potencjale. Stwierdzono zatem, iż
zgodnie z spodziewanym mechanizmem EME.37,119
zachowanie adsorpcyjne białka silnie zależy od potencjału elektrod, czego w sumie należało się
Zredukowane białka są znacznie trwalsze na powierzchni koloidalnego srebra.120 Analiza
spodziewać. Otrzymano także widma SERRS cytochromu c zaadsorbowanego na elektrodzie w
widm SERRS niskiego zakresu (zakres występowania pasm czułych na strukturę hemu i
temperaturze ciekłego azotu.108
oddziaływania hem-białko) pokazuje, iż widma te są praktycznie identyczne z widmami RR, co
6.4. Pirymidyny, puryny, DNA
sugeruje, że adsorpcja białka na powierzchni metalu nie powoduje zmian w oddziaływaniu hem-
Obiektem intensywnych badań
białko. Jakkolwiek, w widmie deoksy Hb pasmo drgania rozciągającego wiązania Fe-His (ν(Fe-
SERS są również zasady purynowe i
His)) ulega przesunięciu z 215 do 200 cm-1, co wskazuje na pewne zmiany konfirmacyjne hemu w
pirymidynowe. Wyniki badań nad tymi
zaadsorbowanym białku. Poszerzenie tego pasma, dodatkowo wskazywało na heterogeniczność
związkami
otoczenia hemu w tetramerycznej cząsteczce Hb.
zebrane
46,82,89,101,102
86
artykułach
Hilderbrant i Stockbourger103 pokazali, że
są
w
Spośród
SERRS (Fe+2-cytochrom c)
na AgORC elektrodzie
wielu
nich
artykuł przeglądowy Paisley i Morris
znakomitym
RRS (Fe+2-cytochrom c)
cytochrom c zaadsorbowany na koloidalnym srebrze
jest
podsumowaniem
wykazuje
eksperymentów prowadzonych do 1987
na AgFON elektrodzie
na AgFON/6-MHA
elektrodzie
1600
równowagę
oxyHb
(Fe+3PP)2O
1000
1200
1400
1600
Rysunek 10. Widma SERRS oxy hemoglobiny i
(Fe+3PP)2O zaadsorbowanej na koloidalnym
srebrze [J. deGroot, R. G. Hester, „ Surfaceenhanced resonance Raman spectroscopy of
oxyhemoglobin adsorbed onto colloidal silver”, J.
Phys. Chem., 91 (1987) 1693, za pozwoleniem
American American Chemical Society].
temperaturowo
stanu
zależną
spinowego.
odwracalną
W
niskich
roku.82
Pierwsze
temperaturach dominująca część hemu występuje w
badania
SERS
1000
Rysunek 11. Widma RRS i SERRS Fe+2 cytochromu c
zaadsorbowanego na różnych powierzchniach srebrowych [L. A.
Disk, A. J. Haes, R. P. Van Duyne,”Distance and Orientation
Dependence of Heterogeneous Electron Transfer: A SurfaceEnhanced Resonance Raman Scattering Study of Cytochrome c
Bound to Carboxylic Acid Terminated Alkanethiols Adsorbed on
Silver Electrodes”, J. Phys. Chem. B, 104 (2000) 11752, za
pozwoleniem American Chemical Society].
zasadami
elektrodzie Ag ulega zazwyczaj fotodegradacji, która
pirymidynowymi
odpowiedzialna jest za zmiany obserwowane w
określenie orientacji tych związków na powierzchni metalicznej poprzez analizę intensywności
widmie SERRS. Po 25 s naświetlania przechodzi on z
pasm. Podobnie, jak w przypadku aminokwasów i tu pojawiły się niezgodności w publikowanych
natywnego
widmach. I tak, adenina (A) daje intensywne widmo SERS. Przy niskich stężeniach (poniżej 10-
zdenaturowanego
nisko-spinowego
wysoko-spinowego.
do
Badacze
miały
na
i
1200
formie wysoko-spinowej. Natomiast cytochrom c na
stanu
purynowymi
nad
1400
celu
5
M) pierścień A przyjmuje równolegle ułożenie do powierzchni metalu. W wysokich stężeniach
wykazali, że potencjał redoks zaadsorbowanego
pierścień jest zorientowany prostopadle do powierzchni srebra wiążąc się poprzez grupę aminową.
cytochromu c jest identyczny z tym w roztworze, gdy
W tym wypadku procesy stężeniowe są dominujące i sposób adsorpcji A nie zależy od potencjału
elektrody. Jeśli grupa aminowa jest metylowana to A przyjmuje dwie różne orientacje przy
29
30
potencjale -0.2 i -0.7 V. Przy potencjale dodatnim jej pierścień jest ustawiony praktycznie
DNA jest związane ze znacznymi zmianami obserwowanymi w widmie SERS, co wynika ze
prostopadle do powierzchni elektrody, podczas gdy przy -0.7 V równolegle. Na tej podstawie
zmian w oddziaływaniu tych cząsteczek z powierzchnią metalu. Orientacje, jakie mononukleotydy
Otto121 stwierdził, że grupa aminowa odgrywa ważną role w procesie adsorpcji adeniny.
przyjmują na powierzchni elektrody są tłumaczone poprzez oddziaływanie pola elektrycznego
122
Dodatkowo, Itoh
wykazał, iż orientacja 9-metyloadeniny na elektrodzie srebrowej jest zależna
elektrody z ładunkiem i momentem dipolowym adsorbatu. Na przykład, na elektrodzie
od pH i potencjału tej elektrody. Nabiev123 pokazał, że na koloidzie srebra aktywowanym NaCl
naładowanej dodatnio (-0.1 V), ładunek reszty –OPO32- w 3’CMP (3’-monofosforan cytozyny)
tylko dADP daje intensywne widmo, ale tylko w sytuacji, gdy do koloidu dodana jest
determinuje jego orientację. 3’CMP adsorbuje się więc bezpośrednio poprzez grupę fosforanową
równomolowa mieszanina nukleotydów. Nieaktywowany koloid nie wyróżnia pod względem
(pasmo przy 236 cm-1), a pierścień cytozyny skierowany jest w kierunku roztworu w pewnej
intensywności widma żadnego z nukleotydów.
odległości od powierzchni (brak sygnału w widmie SERS).62,89,126 Zaadsorbowana ryboza znajduje
dAMP
Cytozyna (C) i tymina (T) zazwyczaj orientują
się prawdopodobnie w odległości 0.6 nm od powierzchni metalu, podczas gdy pierścień cytozyny
się prostopadle do powierzchni srebra, jakkolwiek ich
w odległości 1 nm. Eksperyment ten wskazuje na zależność wielkości wzmocnienia sygnału SERS
orientacja jest ściśle zależna od pH, stężenia i
od odległości określonych fragmentów cząsteczki od powierzchni metalu. Natomiast, przy
obecności jonów przeciwnych. Lee
124
pokazał, że
zmianie potencjału elektrody do -0.6 V w widmie SERS 3’CMP, w zakresie częstości od 790 do
zmieniają
1650 cm-1 pojawia się szereg pasm, a pasmo 236 cm-1 przypisane oddziaływaniu Ag-
orientację wraz ze zmianą stężenia, przy czym 5’-
monofosforan praktycznie zanika. Spośród tych pasm, to obserwowane przy 798 cm-1 jest pasmem
rCMP
pod
charakterystycznym cytozyny i pochodzi od drgań „oddychających” jej pierścienia. Pozostałe
wpływem zmian pH. Natomiast uracyl (U) daje
pasma (1028, 1218, 1304, 1510, 1584 i 1645 cm-1) są przypisane drganiom szkieletowym
intensywne widma SERS na elektrodzie srebrowej i
cytozyny.127,128
dGMP
cytozyna
dCMP
dTM
P
i
jej
zmienia
pochodna
dodatkowo
5’-rCMP
swe
ułożenie
na koloidalnym srebrze. Jest to prawdopodobnie
1500
1000
500
Rysunek 12. Widma SERS dezoksynukleotydów
zaadsorbowanych na nie aktywowanym
koloidzie srebra [I. R. Nabiev, K. V. Sokolov, O.
N. Voloshin, „Surface-enhanced Raman
spectroscopy of Biomolecules. Part III:
Determination of the local Destabilization
regions in the double helix”, J. Raman
Spectrosc., 21 (1990) 333, za pozwoleniem John
Wiley & Sons Limited].
wynikiem
orientacji
cytydyny), w zakresie drgań „oddychających”, wykazują silną zależność intensywności pasm w
potencjału
zależności od potencjału elektrod. Przy potencjale -0.1 V adenina rozprasza silnie, co sugeruje, iż
powierzchni.125 Dodanie do zasad purynowych i
adsorpcja zachodzi poprzez pierścień A i resztę fosforanową, a zasady U i C są odpychane przez
pirymidynowych reszt rybozy i grupy fosforanowej, a
powierzchnię.89 Natomiast widma SERS polinukleotydów, np. poli-A (podwójna helisa w niskim
zatem badanie mono-, di- i polinukleotydów, czy
pH) wskazują na preferencyjne oddziaływanie rybozo-fosforanowego szkieletu z powierzchnią
pirymidyny
zmian
pod
zachodzących
wpływem
w
Widma SERS dinukleotydów, np. ApU (adenylyl(3’-5’)-urydyny) i ApC (adenylyl-(3’-5’)-
zmian
metalu (796 cm-1).89
31
32
7. Literatura cytowana
1.
M. D. Morris w Applied Laser Spectroscopy; D. L. Andrews (red.), VCH Publishers Inc.: New York 1992,
rozdział 6.
2.
N. B. Colthup, L. H. Daly, S. E. Wiberly w Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy; Academic
Press: New York 1990.
3.
J. R. Ferraro, K. Nakamoto w Introductory Raman Spectroscopy; Academic Press: London 1994.
4.
M. Kerker, D. S. Wang, H. Chew, O. Siiman, L. A. Bumm w Surface Enhanced Raman Scattering; R. K.
Chang i T. E. Furtak (red.), Plenum Press: New York 1982, str. 109.
5.
M. Moskovits, Rev. Mod. Phys., 57 (1985) 783.
6.
M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. McQuillan, Chem. Phys. Lett., 26 (1974) 163.
7.
R. K. Chang i T. E. Furtak (red.), Surface Enhanced Raman Scattering; New York: Plenum Press 1982.
8.
M. Fleishman, P. J. Hendra, A. J. McQuillan, J. Chem. Soc., Chem. Commun., (1973) 83.
9.
D. J. Jeanmaire, R. P. Van Duyne, J. Electroanal. Chem., 84 (1977) 1.
10. M. G. Albrecht, J. A. Creighton, J. Am. Chem. Soc., 99 (1977) 2515.
11. E. Koglin, J. M. Sequaris, P. Valenta w Proc. 14th European Congres on Molecular Spectroscopy, Frankfurt/M.
1979, str. 122.
12. T. M. Cotton, S. G. Schultz, R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc., 102 (1980) 7960.
13. T. M. Cotton, R. Timkovich, M. S. Cork, FEBS Lett., 133 (1981) 133.
14. I. R. Nabiev, K. V. Sokolov, M. Manifat w Biomolecular Spectroscopy; R. J. H. Clark i R. E. Hester (red.),
Wiley: Chichester 1993, rozdział 7, str. 267.
15. R. Nabiev, M. Manifat, Rev. Inst. Fr. Petr., 48 (1993) 261.
16. G. D. Chumanov, R. G. Efromov, I. R. Nabiev, J. Raman Spectrosc., 21 (1990) 43.
17. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R.R. Dasari, M.S. Feld, Current Science, 77 (1999) 915.
18. T. VoDinh, D. L. Stokes, G. D. Griffin, M. Volkan, U. J. Kim, M. I. Simon, J. Raman Spectrosc., 30 (1999)
785.
19. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, M. S. Feld, Chem. Rev., 99 (1999) 2957.
20. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, M. S. Feld, Phys. Rev. Lett., 76 (1996) 2444.
21. K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, M. S. Feld, Phys. Rev. Lett., 78 (1997) 1667.
22. S. Nie, S. R. Emory, Science, 275 (1997) 1102.
23. H. Lee, S. W. Suh, M. S. Kim, J. Raman Spectrosc., 19 (1988) 491.
24. T. M. Herne, A. M. Ahern, R. L. Garrell, J. Am. Chem. Soc., 113 (1991) 846.
25. J. Thornton, R. K. Force, Appl. Spectrosc., 45 (1991) 1522.
26. S. K. Kim, T. H. Joo, S. W. Suh, M. S. Kim, J. Raman Spectrosc., 17 (1986) 381.
27. R. L. Garell, Anal. Chem., 61 (1989) 401A.
28. R. R. Smardzewski, R. J. Colton, Coltom. S. Murday, Chem. Phys Lett., 68 (1979) 53.
29. J. A. Creighton, M. G. Albrecht, R. E. Hester, J. A. D. Matthew, Chem Phys Lett., 55 (1978) 55.
30. R. P. Van Duyne w Chemical and Biochemical Aplications of Lasers; C. B. Moore (red.), Academic Press:
New York 1979, rozdział 4, str. 101.
31. S. Efrima, H. Metium, Chem. Phys. Lett., 69 (1978) 59.
32. S. Efrima, H. Metium J. Chem. Phys., 70 (1979) 1613.
33. M. Moskovits, J. Chem. Phys., 69 (1978) 4159.
34. R. P. Cooney, M. R. Mahoney, A. J. McQuillan w Advences w Infrared and Raman Spectroscopy; R. J. H.
Clark i R. E. Hester (red.), Heyden&Sons: Philadelphia 1982, rozdział 9, str. 188.
35. A. Otto w Light Scattering in Solids IV; M. Cardona i G. Gunterodt (red.), Springer: New York 1984, str 289.
36. H. Metiu, P. Das, Ann. Rev. Phys. Chem., 35 (1984) 507.
37. R. K. Chang, B. L. Lube, CRC Cit. Rev. Solid State Mater Sci., 12 (1984) 1.
38. S. Efrima w Modern Aspects in Electrochemistry; B. E. Conway, R. E. White, J. O’M. Bockris (red.), Plenum:
New York 1985, rozdział 16, str. 253.
39. P. Kambhampati, C. M. Child, M. C. Foster, A. Campion, J. Chem. Phys., 108 (1998) 5013.
40. M. J. Weaver, S. Zou, H. Y. H. Chan, Anal. Chem., 72 (2000) 38A.
41. M. Kerker, D.-S. Wang, H. Chew, Appl. Optics, 19 (1980) 4159.
42. D. S. Wang, M. Kerker, Phys. Rev. B, 24 (1981) 1777.
43. P. W. Barber, R. K. Chang, H. Massoudi, Phys. Rev. Lett., 50 (1983) 997.
44. W. Grochala w Analiza składowych współczynników wzmocnienia w widmach powierzchniowo wzmocnionego
rezonansowego (SERRS) i nierezonansowego rozproszenia ramanowskiego (SERS); Praca doktorska,
Warszawa 1998 r.
33
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
S. R. Emory, W. E. Haskins, S. Nie, J. Am. Chem. Soc., 120 (1998) 8009.
T. M. Cotton w The Application of Surface–Enhanced Raman Scattering to Biochemical Systems; R. J. H.
Clark i R. E. Hester (red.), Wiley: Chichester 1988, rozdział 3, str. 91.
T. R. Jensen, M. D. Malinsky, C. L. Haynes, R. P. Van Duyne, J. Phys. Chem. B, 104 (2000) 10549.
P. Hilderbrandt, M. Stockburger, J. Phys. Chem., 88 (1984) 5935.
P. Suppan, Chemia i światło; PWN: Warszawa 1997.
T. Baas, L. Gamble, K. D. Hauchi, D. G. Castner, T. Sasaki, Langmuir, 18 (2002) 4898.
A. A. Ooka, R. L. Garrell, Biopolymers (Biospectroscopy), 57 (2000) 92.
X.-M. Dou, Y. Ozaki, Rev. Anal. Chem., 18 (1999) 285.
C. J. Sandroff, D. R. Herschbach, J. Phys. Chem., 85 (1981) 248.
I. Taniguchi, M. Iseki, H. Yamaguchi, K. Yasukouchi, J. Electroanal. Chem., 175 (1984) 341.
M. Takahashi, M. Fujita, M. Ito, Surf. Sci., 158 (1985) 307.
T. Watanabe, H. Maeda, J. Phys. Chem., 93 (1989) 3258.
X. Dou, Y. M. Jung, Z.-Q. Cao, Y. Ozaki, Appl. Spectrosc., 53 (1999) 1440.
K. V. Sokolov, N. E. Byramova, L. V. Mochalova, A. B. Tuzikov, S. D. Shiyan, N. V. Bovin, I. R. Nabiev,
Appl. Spectrosc., 47 (1993) 535.
B. N. Rospendowski, J. M. Campbell, J. Reglinski, W. E. Smith, Eur. Biophys. J., 21, 257 (1992).
J. S. Suh, M. Moskovits, J. Am. Chem. Soc., 108 (1986) 4711.
I. R. Nabiev, S. D. Trakhanov, E. S. Efremov, V. V. Marinyouk, R. M. Lasorenko-Manevich, Biophys. Chem.,
7 (1981) 945.
I. R. Nabiev, V. A. Savchenko, E. S. Efremov, J. Raman Spectrosc., 14 (1983) 375.
I. R. Nabiev, G. D. Chumanov, Biofizika, 31 (1986) 199.
I. R. Nabiev, G. D. Chumanov, Biophysics, 31 (1986) 183.
S. K. Kim, M. S. Kim, S. W. Suh, J. Raman Spectrosc., 18 (1987) 171.
D. Curley, O. Siimian, Langmuir, 4 (1988) 1021.
G.-J.A. Vidugiris, A. V. Guadavicius, V. J. Razumas, J. J. Kulys, Eur. Biophys. J., 17 (1989) 19.
S. Martusevicius, G. Niaura, Z. Taleikyte, V. Razumas, Vib. Spectrosc., 10 (1996) 271.
S. Stewart, P. M. Fredericks, Spectrochim. Acta, Part A, 55 (1999) 1641.
E. Podstawka, Y. Ozaki, L. M. Proniewicz, Appl. Spectrosc., 58 (2004) 570.
E. Podstawka, Y. Ozaki, L. M. Proniewicz, Appl. Spectrosc., 58 (2004) 581.
S. Stewart, P. M. Fredericks, Spectrochim. Acta, Part A, 55 (1999) 1615.
S. Habuchi, M. Cotlet, R. Gronheid, G. Dirix, J. Michiles, J. Vanderleyden, F. C. De Schryver, J. Hofkens, J.
Am. Chem. Soc., 125 (2003) 8446.
T. R. Ralph, M. L. Hitchman, J. P. Millington, F. C. Walsh, J. Electroanal. Chem., 375 (1994) 1.
N. Spataru, B. V. Sarada, E. Popa, D. A. Tryk, A. Fujishima, Anal. Chem., 73 (2001) 514.
W. R. Fawcett, M. Ferduco, Z. Kovacova, Z. Borkowska, Langmuir, 10 (1994) 912.
A. S. Dakkouri, D. M. Kolb, R. Edelstein-Shima, D. Mantler, Langmuir, 12 (1996) 2849.
J. Zhang, Q. Chi, U. Nilsen, E. P. Friis, J. E. T. Andersen, J. Ulstrup, Langmuir, 16 (2000) 7229.
Q.-M. Xu, L. J. Wan, C. Wang, C. L. Bai, Z.-Y. Wang, T. Nozawa, Langmuir, 17 (2001) 6203.
H. Lee, M. S. Kim, S. W. Suh, J. Raman Spectrosc., 22 (1991) 91.
J. L. Castro, M. R. Lopez Ramirez, I. Lopez Tocon, J. C. Otero, J. Col. Inter. Sci., 263 (2003) 357.
R. F. Paisley, M. D. Morris, Prog. Anal. Spectrosc., 11 (1988) 111.
S. Cinta-Pinzaru, S. Cavalu, N. Leopold, R. Petry, W. Kiefer, J. Mol. Struct., 565 (2001) 225.
A. L. Lehninger w Biochemistr, Worth Publishers: New York 1975, str. 74.
I. R. Nabiev, S. D. Trakhanov, A. Surin, T. Vorotyntseva, E. S. Efremov, V. Platney w Chemistry of Peptides
and Proteins; W. Volter, F. Wumsch, J. Ovchinnikov, V. Ivanov (red.), de Gruyter: New York 1982, rozdział
1, str. 467.
T. M. Cotton, J. H. Kim, G. D. Chumanov, J. Raman Spectrosc., 22 (1991) 729.
J. Hu, R. S. Sheng, Z. S. Xu, Y. Zeng, Spectrochim. Acta, 51A (1995) 1987.
A. M. Ahern, R. L. Garrell, Langmuir, 7 (1991) 254.
E. Koglin, J.-M. Sequaris, Top. Cur. Chem., 134 (1986) 1.
E. S. Grabbe, R. P. Buck, J. Am. Chem. Soc., 111 (1989) 8362.
E. Podstawka, Y. Ozaki, L. M. Proniewicz, Appl. Spectrosc., 58 (2004) w druku.
I. R. Nabiev, S. D. Trakhanov, E. S. Efremov, V. V. Marinyouk, R. M. Lasorenko-Manevich, Bioorg. Khim., 7
(1981) 941.
R. E. Holt, T. M. Cotton, J. Am. Chem. Soc., 111 (1989) 2815.
34
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
111.
112.
113.
114.
115.
116.
117.
118.
119.
120.
121.
122.
123.
124.
125.
126.
127.
128.
V. J. Razumas, G.-J. A. Vidugiris, J. J. Kulys, Biofizika, 32 (1987) 967.
I. R. Nabiev, R. G. Efremov, G. D. Chumanov, Usp. Fiz. Nauk, 154 (1988) 459.
E. J. Bjerneld, Z. Foldes-Papp, M. Kall, R. Rigler, J. Phys. Chem. B., 106 (2002) 1213.
K. Nakamura, S. Era, Y. Ozaki, M. Sogami, T. Hayashi, M. Murakami, FEBS Lett., 417 (1997) 375.
R. C. L. Teles, S. M. Freitas, Y. Kawano, E. M. T. de Souza, E. P. G. Areas, Spectrochim. Acta, 55A (1999)
1279.
M. A. Bryant, J. E. Pemberton, J. Am. Chem. Soc., 113 (1991) 3629.
J. deGroot, R. G. Hester, J. Phys. Chem., 91 (1987) 1693.
I. R. Nabiev, R. G. Efremov, G. D. Chumanov, Sov. Phys. Usp., 31 (1988) 241.
T. M. Cotton w Surface in Interfacial Aspects of Biomedical Polymers; J. Andrade (red.), Plenum Press: New
York 1985, rozdział 2, str. 161.
P. Hilderbrant, M. Stockburger w Raman Spectroscopy: Sixty Years on Vibrational Spectra and Structure; H.
D. Bist, J. R. During, J. F. Sullivan (red.), Elsevier Sci. Publishing: Amsterdam 1989, rozdział 17A, str. 443.
P. Hilderbrant, M. Stockburger, Biochemistry, 28 (1989) 6710.
P. Hilderbrant, M. Stockburger, Biochemistry, 28 (1989) 6722.
G. Smulevich, T. G. Spiro, J. Phys. Chem., 89 (1985) 5168.
J. deGroot, R. E. Hester, S. Kaminaka, T. Kitagawa, J. Phys. Chem., 92 (1988) 2044.
T. M. Cotton, V. Schlegel, R. E. Holt, B. Swanson, P. Ortiz de Montellano w Raman Scattering, Luminiscence,
and Spectroscopic Instrumentation in Technology, (1989) 263.
K. Niki, Y. Kawasaki, Y. Kiura, Y. Higuchi, N. Yasuoka, Langmuir, 3 (1987) 982.
A. L. Verma, K. Kiura, T. Yagi, A. Nakamura, H. Inokuchi, T. Kitagawa, Chem. Phys. Lett., 159 (1989) 189.
T. M. Cotton, B. Rospendowski, V.Schlegel, R. A. Uphaus, D. L. Wang, L. H. Eng, M. T. Sankovich w Laser
Applications in Life Science, Proc., 1403 (1991) 93.
K. Kelly, B. N. Rospendowski, W. E. Smith, C. R. Wolf, FEBS Lett., 222 (1987) 120.
P. Hilderbrant, R. Reinsert, A. Stier, M. Stockburger, H. Taniguchi, FEBS Lett., 227 (1988) 76.
C. R. Wolf, J. S. Miles, S. Seilman, M. D. Burke, B. N. Rospendowski, K. Kelly, W. E. Smith, Biochemistry,
27 (1988) 1597.
B. N. Rospendowski, K. Kelly, C. R. Wolf, W. E. Smith, J. Am. Chem. Soc., 113 (1991) 1217.
S. Hashimoto, R. Nakajima, I. Yamazaki, T. Kotani, S. Ohtaki, T. Kitagawa, FEBS Lett., 248 (1989) 205.
P. Etchigoin, H. Liem, R. C. Maher, L. F. Cohen, R. J. C. Brown, M. J. T. Milton, J. C. Gallop, Chem. Phys.
Lett., 367 (2003) 223.
B. N. Rospendowski, V. L. Schlegel, R. E. Holt, T. M. Cotton w Charge and Field Effects in Bisoystems-2; M.
J. Allen, S. F. Cleary, F. M. Hawkridge (red.); Plenum Press 1989, str. 43.
G. J. Kovacs, R. O. Loutfy, P. Vincett, C. Jennings, R. Aroca, Langmuir, 2 (1986) 689.
D. L. Farrens, R. E. Holt, B. N. Rospendowski, P.-S. Song, T. M. Cotton, J. Am. Chem. Soc., 111 (1989) 9162.
C. Otto, F. F. M. de Mul, A. Huizinga, J. Greve, J. Phys. Chem., 92 (1988) 1239.
K. Itoh, K. Minami, T. Tsujino, M. Kim, J. Phys. Chem., 95 (1991) 1339.
I. R. Nabiev, K. V. Sokolov, O. N. Voloshin, J. Raman Spectrosc., 21 (1990) 333.
H. Lee, S. W. Suh, M. S. Kim, J. Raman Spectrosc., 21 (1990) 237.
W. S. Oh, S. W. Suh, M. S. Kim, J. Raman Spectrosc., 19 (1988) 261.
H. H. Lewinsky, Rozprawa Doktorska, Universytet Frankfurdzki, Frankfurt 1985.
Y. Nishimura, M. Tsuboi, S. Kato, K. Morakuma, J. Am Chem. Soc., 103 (1981) 1354.
Y. Nishimura, M. Tsuboi, S. Kato, K. Morakuma w Raman Spectroscopy – linear and nonlinear; J. Lascombe,
P. v. Huong (red.), J. Wiley: New York 1982, str. 703.
35

pełny tekst - Wydział Chemii UJ

Transkrypt

Podobne dokumenty

elektrochemicznie otrzymywane nanostruktury złota jako podłoża

Marcin (19 lat) Wybitny młody naukowiec, którego wielką pasją są

NARZĘDZIA TNĄCE MN-65-025 Piła do metalu 150 mm

Wykrywacze metalu tunelowe

Passex 100M - Transactor sp. z oo

Brzeszczot ( piłka ) do metalu

Wniosek Pani Danuty Roman