Подробное исследование адсорбции БСА на градиентных композитных плёнках из микро- и нанокристаллического алмаза/β-SiC методом флуоресцентной микроскопии с временным разрешением

Адсорбцию бычьего сывороточного альбумина (БСА) на композитных плёнках из микро- и нанокристаллического алмаза/β-SiC, синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы на горячей нити (HFCVD), исследовали с помощью конфокальной микроскопии визуализации времени жизни флуоресценции. В качестве зонда использовали БСА, меченный флуоресцеинизотиоцианатом (FITC). Было установлено, что конъюгат БСА преимущественно адсорбируется на микро- и нанокристаллическом алмазе с поверхностью, функционализированной O-/OH-группами, по сравнению с β-SiC, функционализированным OH-группами. Поэтому по мере увеличения соотношения алмаз/β-SiC количество адсорбированного БСА на градиентных поверхностях возрастало. Различная сила адсорбции — более чем в 30 раз для алмаза с размером зёрен 570 нм — соответствовала различиям параметров поверхностной энергии и конформационным изменениям при адсорбции. Флуоресценция адсорбированного БСА на градиентной плёнке с различной долей алмаза характеризовалась четырёхэкспоненциальным затуханием; для зёрен размером 570 нм времена затухания составляли 3,71, 2,54, 0,66 и 0,13 нс. Различные времена затухания связывают с флуоресценцией тиомочевинно-флуоресцеиновых остатков связанного FITC, распределённых в молекуле БСА и находящихся на различном расстоянии друг от друга и от поверхности. Было обнаружено, что наиболее длительное время затухания линейно коррелирует с размером алмазных зёрен. Флуоресценция БСА подвергается внешнему динамическому тушению на поверхности алмаза под действием H- и/или sp-дефектов, а также аморфного углерода или графитовых фаз. Предполагается, что вторичный вклад вносит ускорение внутреннего концентрационного тушения флуоресценции в БСА вследствие структурных изменений альбумина при адсорбции. Полученные результаты показывают, что градиентные композитные плёнки из микро- и нанокристаллического алмаза/β-SiC можно использовать для пространственного управления адсорбцией белков и размером алмазных кристаллитов, что облегчает систематическое исследование этих перспективных (био)интерфейсов.