JARC و DNA زیستی مولکول ماکرو و آمینه اسید با شده بارگذاری کایرال پلیآنیلین بین برهمکنش مطالعه شده سنتز یونی چند آنیلین پلی کمپلکس فلوئورتابی ویژگی بررسی 3 و* زادمرد رضا و 2 گرجی بنفشه 1 کرمی شاه فاطمه ایران تهران اسالمی آزاد دانشگاه جنوب تهران واحد شیمی گروه آلی شیمی ارشد کارشناس 1- ایران تهران اسالمی آزاد دانشگاه جنوب تهران واحد شیمی گروه آلی شیمی استادیار 2- ایران تهران ایران شیمی مهندسی و شیمی پژوهشگاه نوین فناوریهای و علوم پژوهشکده آلی شیمی دانشیار 3-1394 اسفند پذیرش: 1394 بهمن بازنگری: 1394 آذر دریافت: منظور بدین گرفت. قرار بررسی مورد DNA با آن برهمکنش ادامه در و سنتز آمینه اسیدهای با بهینهشده کایرال پلیآنیلین مطالعه این در چکیده: شد. تهیه طبیعی( کایرال آمینه اسید )کوچکترین آالنین آمینه اسید با شده بارگذاری پلیآنیلین ذرات نانو کارآمد و ساده روشی بکارگیری با ابتدا در پلیآنیلین ذرات نانو شناسی ریخت همچنین و عنصری تجزیه FT-IR NMR طیفسنجی مانند متفاوت روشهای به شده سنتز ساختار شناسایی برهمکنش سپس شد. اندازهگیری تیترسنجی با نیز تولید بارگذاری درصد گرفت. قرار مطالعه مورد SEM الکترونی میکروسکوپ تصویرهای بهوسیله قرار بررسی مورد فلوئورتابی طیفسنجی طریق از باز( جفت 45 )حاوی DNA الیگوفسفاتی کوتاه زنجیرههای با شده سنتز پلیآنیلین ساختارهای گرفت. DNA فلوئورتابی آمینه اسید پلیآنیلین کلیدی: واژههای مقدمه بسپارهای سنتز به عالقه چشمگیر رشد دلیل به اخیر دهههای در صورت پلیآنیلین روی بر ای گسترده پژوهشهای کایرال رسانای که است رسانا بسپارهای مهمترین از یکی پلیآنیلین است. گرفته به بسپار زنجیره در آنیلین تکپار واحدهای متوالی پیوند نتیجه در مشاهده 1 شکل در که همانطور پلیآنیلین ساختار میآید. وجود و دیآمین فنیلن یافته کاهش شونده تکرار واحدهای شامل میشود حلقههای در نیتروژن اتم حضور است. دیایمین کینوئید شده اکسید ویژگی در که میشود متفاوتی اکسایش حاالت تشکیل باعث فنیل نیتروژن اکسایش درجه به توجه با است. مؤثر پلیآنیلین فیزیکی x( )1= یافته کاهش کامل بهطور متمایز حالت سه به پلیآنیلین امرالدین x( 0= / )5 یافته اکسایش نیمه حالت 1 )LB( باز لوکومرالدین پرنیگرانیلین x( )0= یافته اکسایش کامل طور به حالت و 2 )EB( باز 2[. و ]1 دارد وجود 3 )PB( باز پلیآنیلین تکپار ساختار 1 شکل 1. Leucoemenraldine Base (LB) 2. Emeraldine Base (EB) 3. Pernigraniline Base (PB) zadmard@ccerci.ac.ir مکاتبات: *عهدهدار 95 بهار 1 شماره دهم سال 43
... با شده بارگذاری کایرال پلیآنیلین بین برهمکنش مطالعه و پایین قیمت آسان سنتز مانند ویژگیهایی دلیل به پلیآنیلین بسپارهای پرکاربردترین و رایجترین جمله از بسپارش باالی بازده الکتریکی ویژگیهای و باال محیطی پایداریت دارای که رساناست آن صنعتی کاربردهای اما 4[. و ]3 است نوری و الکتروشیمیایی نقطه نداشتن و آلی رایج حاللهای اکثر در حاللیت فقر بهدلیل و بسپار اصلی زنجیره ناپذیری انعطاف و سختی از ناشی که ذوب وجود )بهعلت مجاور پلیمری رشتههای میان قوی هیدروژنی پیوند رو به رو محدودیتهایی با است قوی( مزدوج π الکترونی سامانه فرایندپذیری بهبود و ساختار اصالح برای رو این از ]5[. است جانشینی واکنش قبیل از واکنشهایی از استفاده با میتوان ساختار دوستی هسته و آروماتیک حلقه روی بر دوستی الکترون استفاده با پلیآنیلین دارکردن پروتون ]6[. کرد بهینه را پلیآنیلین )PTSA( اسید سولفونیک تولوئن پارا مانند آلی اسیدهای از اسید کامفورسولفونیک و )SSA( اسید سولفونیک بنزن دودسیل )SPAN( شده سولفوندار پلیآنیلین نمک ایجاد سبب که )CSA( 8[. و ]7 است روشها این جمله از میشود در گستردهشان کاربرد دلیل به نوری فعال رسانای بسپارهای حسگرهای و ]12[ کایرال تفکیک 11[ تا ]9 فضاگزین تجزیه هستند. توجه مورد بسیار 14[ و ]13 شیمیایی زیست و شیمیایی معرفی شیمیایی اکسایش با میتوان را کایرال پلیآنیلینهای 20[ و ]19 الکتروشیمیایی بسپارش طریق از یا 18[ تا ]15 کایرال ترکیبهای با کردن کمپلکس یا و ]21[ شیمیایی بخار فاز بسپارش کایرال آنیونهای آخر روش در که کرد تهیه ]22[ پاالدیم کایرال پلیآنیلین اصلی زنجیره به ضدیون پروتوندارکننده عامل عنوان به متصل هیدروژنی پیوند یا الکتروستاتیک برهمکنشهای طریق از میشوند. زا DNA با متفاوت ترکیبهای برهمکنش مطالعهی گروهی هیستونها مثال برای است. برخوردار باالیی اهمیت هستند سلولی کروماتین ساختار تشکیلدهنده پروتئینهای از 1 الیزین مانند قلیایی آمینه اسیدهای از باالیی مقدار دارای که سلولهای تمام در تقریب به پروتئینها این هستند. 2 آرژنین یا تشکیل متفاوت پروتئین پنج از بهطورکلی و میشوند یافت عادی DNA طول آنجاییکه از H(. 4 H 3 H 2B H 2A H 1 ( یافتهاند DNA فشردگی است سلول یک قطر از بیشتر بار هزار صدها در آرژنین و الیزین یعنی قلیایی واحدهای است. اهمیت حائز هیستونها سایر در و آن کربوکسی انتهای نزدیک H 1 هیستون که فیزیولوژیک ph در شدهاند. متمرکز آن آمینی انتهای بخش در انتهای بین یونی پیوند هستند شدید مثبت بار دارای هیستونها بقیه و کربوکسی انتهای ناحیه از H 1 ( هیستون مولکولهای قلیایی برقرار DNA فسفات گروه منفی بارهای و آمین( انتهای ناحیه از میشود. DNA به هیستونها پایدار و سریع پیوند باعث و شده فشردگی موجب هیستونها دور به DNA خوردن پیچ نهایت در 24[. و ]23 میشود نوکلئوزوم ایجاد و DNA هستند پایین مولکولی وزن با خطی آمینهای پلیآمینها pka دارای ترکیبات این دارند. را آب در انحالل قابلیت که پلیکاتیون بهصورت فیزیولوژیکی ph در و بوده 10 حدود در آنیونی-کاتیونی قوی برهمکنشهای دلیل بههمین دارند. حضور ]25[ دارند. RNA و DNA قبیل از آنیونی ماکرومولکولهای با 3 پوترسین دیآمین زنده سلولهای در پلیآمینها رایجترین پلیآمینها است. 5 اسپرمین تتراآمین و 4 اسپرمیدین تریآمین مولکولی سازوکار دارند. را DNA ساختار در تغییر ایجاد توانایی اسکلت خنثیسازی شامل پلیآمینها با DNA کردن متراکم اسپرمین مثبت باردار آمین گروههای بهوسیله DNA منفی باردار کی DNA با پلیآمینها پیوند مطالعههای است. اسپرمیدین و بین الکترواستاتیک غیرویژه برهمکنشهای شامل را پیوندی مدل رد میدهند. نشان کاتیونی پلیآمینهای و DNA فسفاتهای پیشنهاد مدل چندین تاکنون DNA با پلیآمینها برهمکنش مورد مدلی نبودهاند. توافق در هم با همیشه مدلها این که است شده نظر اتفاق برهمکنش سازوکار نخستین بهعنوان آن مورد در که اگرچه ]26[. است برهمکنش الکتروستاتیک ماهیت دارد وجود بهنظر ولی دارند تأکید الکتروستاتیک اثرات بر نویسندگان بسیاری پلیآمین- DNA برهمکنش نمیتواند بهتنهایی اثر این که میرسد 1. Lysine 2. Arginine 3. Putrescine 4. Spermidine 5. Spermine 95 بهار 1 شماره دهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 44
همکاران و زادمرد پلیآمین مشابه ترکیبهای روی بیشتر مطالعهها دهد. شرح را ویژهای ساختاری خواص وجود الکتروستاتیک اثرات بر افزون مطالعات است. داده نشان پلیآمین -DNA کمپلکس برای را پلیآمین مولکولهای که دادند نشان X پرتو پراش بهوسیله بگیرند قرار DNA کوچک یا بزرگ حفرههای طول در میتوانند افزون ]27[. مییابند را DNA بازهای با برهمکنش اجازه بنابراین قابل اهمیت از نیز DNA با پروتئینها همکنش بر پلیآمینها بر اتصال برای ویژهای نواحی پروتئینها ]28[. برخوردارست توجهی حفرهی در قرارگیری طریق از معمول بهطور و دارند DNA با جفت با هیدروژنی پیوندهای برقراری با بهتر بهعبارت یا بزرگ 30[. و ]29 دارند تعامل DNA رشتههای بازهای زا استفاده با ترکیبها وسایر DNA میان برهمکنشهای ماهیت به بستگی آن انتخاب که است بررسی قابل متفاوت روشهای اب DNA رشتههای برهمکنش مطالعه این در دارد. متفاوت ترکیبات ازطریقتغییر آمینه اسیدهای آنبا پلیآنیلینومشتقهایبهینهشده میگیرد. قرار بررسی مورد فلوئورتابی نور نشر شدت مقدار در و طبیعی کایرال ترکیبهای آمینه اسیدهای آنجاییکه از هستند هتروسیکلی نیز و آمینی اسیدی عاملی گروههای دارای آنیلین پلی به COOH گروه ناحیه از پیوند برقراری با میتوانند القای سبب کایرال اسیدآمینه اینصورت در که شوند متصل 33[. تا ]31 میشود آنیلین پلی به 1 کایرالی نور ویژگیهای با واکنش برای آماده پلیرادیکال یک پلیآنیلین رسانای نمک پلیآنیلین میان الکتروستاتیک پیوند برقراری ]34[. است پلییونها پلییون پلیآنیلین کمپلکس ایجاد سبب DNA مانند پلییونی و هوشمند ساختاری بهعنوان میتواند که میشود )PANI-PICs( مانند زیستی حسگرهای ساخت برای ویژه به الکترونیک در پلینوکلئوتید یا پروتئین مکمل قطعات شناساییکننده حسگرهای ]35[. گیرد قرار استفاده مورد گرفته صورت روشهای بررسی از بعد مطالعه این در ذرات نانو نخست 38[ و 37 22 تا ]15 ذرات نانو سنتز برای فناوری در آنجاییکه از شدند. سنتز سادهتر روشی به پلیآنیلین به سطح نسبت افزایش نتیجه در و ذرات اندازهی کاهش با نانو مییابد افزایش بهشدت آنها پذیری واکنش ذرات نانو حجم شده استفاده بستر عنوان به پلیآنیلین ذرات نانو از دلیل بههمین برای که شده انجام مشابه پژوهشهای بررسی از پس است. و ]39[ ) S (-ناپروکسن ساختارهای با پلیآنیلین کایرالیته القای بود شده بارگذاری ]31[ اسید ) 10-)-(-)R -کامفورسولفونیک بهمنظور شد. متصل پلیآنیلین عرضی زنجیره به آمینه اسید ) L (-آالنین آمینه اسید فضایی ازدحام کاهش و بهتر پیوند قرار استفاده مورد طبیعت( در کایرال آمینه اسید )کوچکترین اسیدی فعال عاملی گروه دو آمینه اسیدهای آنجاییکه از گرفت. واکنش از جلوگیری برای دارند واکنش در شرکت برای آمینی و محافظت گروه با آمینه اسید آمینی انتهای گروه دو هر همزمان پروتوندار برای سپس و شد محافظت کلروفرمات بنزیل کنندهی برهمکنش آخر مرحله در سپس گرفت. قرار استفاده مورد کردن الیگوفسفاتی کوتاه زنجیرههای با شده سنتز پلیآنیلین نمک قرار بررسی مورد فلوئورتابی سنجی طیف طریق از DNA گرفت. تجربی بخش مواد هیدروکلریک پرسولفات پتاسیم شده تقطیر بار دو آنیلین دی آمین اتیل ایزوپروپیل دی خشک تتراهیدروفوران اسید آالنین کربونیل اکسی بنزیل ایمید کربودی سیکلوهگزیل هپس. بافر باز جفت 45 حاوی DNA زنجیره )Z-Ala( دستگاهها سنج طیف )Bruker, IFS )48 فروسرخ سنج طیف الکترونی میکروسکوپ )Jasco FP-6500( فلوئورتابی عنصری تجزیهگر )Lecia Cambridge S 360( روبشی هسته مغناطیسی رزونانس سنج طیف )Quest-Eash EA1112(.)Universal 320( سانتریفیوژ )Bruker, 50(MHz(( 1. Opto-chiral 95 بهار 1 شماره دهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 45
مطالعه برهمکنش بین پلیآنیلین کایرال بارگذاری شده با... روشها سنتز نانو ذرات پلیآنیلین :)EB( در یک بالون 250 میلیلیتری 2 / 5 گرم )25 9 / میلی مول( پتاسیم پرسولفات در 100 میلیلیتر محلول هیدروکلریک اسید 1 موالر حل گردید و دمای ظرف واکنش توسط حمام یخ بین 0 تا 4 C- تنظیم شد )محلول اکسنده(. در مدت زمان یک ساعت 2 میلی لیتر آنیلین دو بار تقطیر شده بهطور یکنواخت همراه با هم زدن به محلول اکسنده افزوده شد. با افزایش آنیلین رنگ محلول از صورتی به سبز تغییر کرد که نشان دهنده شروع واکنش بسپارش بود. افزون بر آن گرانروی محلول افزایش یافت. سپس مخلوط غلیظ واکنش به مدت 5 ساعت در همان دما هم زده شد. پس از پایان زمان واکنش جامد سبز رنگ به دست آمده با قیف بوخنر صاف و با آب مقطر و متانول تا بیرنگ شدن محلول زیر صافی شستوشو داده شد. سپس رسوب به دست آمده با آمونیاک %3 شستوشو شد )به مدت 3 ساعت در دمای اتاق به هم زده شد( تا فرآورده خنثی تولید شود. سپس نانو ذرات پلیآنیلین )EB( با آب و استون شستوشو داده شد و در پایان رسوب در آون در دمای 70 C خشک شد. بارگذاری نانو ذرات پلیآنیلین با اسید آمینه: در یک بالن دو دهانه 15 میلیلیتری متصل به جریان گاز نیتروژن 0 / 18 گرم )8 0 / میلیمول( Z-Ala در 5 میلیلیتر تتراهیدرو فوران خشک حل شد و سپس 0 / 14 میلی لیتر )8 0 / میلیمول( باز دیایزو پروپیل اتیل آمین افزوده و به مدت 30 دقیقه در دمای محیط هم زده شد. در ادامه 124 میکرولیتر )8 0 / میلی مول( معرف پیوند دهنده DCC به آن افزوده شد و دوباره هم زدن به مدت یک ساعت ادامه یافت. سپس 0 / 1 گرم پلیآنیلین EB )معادل 0 / 55 میلی مول NH آزاد( به محتویات بالون افزوده شد و به مدت 18 ساعت زمان داده شد تا در دمای محیط واکنش کامل شود. بعد از اتمام واکنش رسوب سیاه رنگ بهدست آمده با قیف بوخنر صاف و سپس با استون به مدت 6 ساعت به وسیله سوکسله بهمنظور خروج کامل واکنشگرهای واکنش نداده بهویژه DCC شستوشو داده شد. سرانجام فراورده در آون در دمای 70 C خشک شد. نتیجهها و بحث شناسایی شکل 2 طیف FT-IR نانو ذرات پلیآنیلین )EB( را نشان میدهد. در این طیف جذب 1- cm 3430 مربوط به ارتعاشات کششی NH جذب 1- cm 2924 مربوط به ارتعاشات کششی CH حلقه آروماتیک جذب گسترهی 1- cm 1634 مربوط به ارتعاشات کینوییدی جذب 1- cm 1450 مربوط به ارتعاشات بنزوییدی جذب موجود در 1- cm 1120 مربوط به ارتعاش کششی C-N و جذب موجود در ناحیه 1- cm 696 مربوط به CH خمشی خارج از صفحه حلقه آروماتیک است. %T 83.0 82.5 82.0 81.5 81.0 80.5 80.0 79.4 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 1500 Wavenumber (cm -1 ) شکل IR 2 نانو ذرات پلیآنیلین )EB( شکل 3 طیف 1 H-NMR نانو ذرات پلیآنیلین )EB( را نشان میدهد. در این طیف پیک در ناحیه 5 / 79 تا 5 / 81 ppm مربوط به پروتونهای NH پلیمر پیک در ناحیه 6 / 74 تا 7 / 25 ppm مربوط به پروتونهای حلقه بنزوییدی پیک در ناحیه 7 / 37 تا 7 / 46 ppm مربوط به پروتونهای حلقه کینوییدی و پیک در ناحیه NH + 9 / مربوط به پروتونهای آب پیوند داده با گروه 30 ppm است. شکل 4 تصویرهای SEM پلیآنیلین سنتز شده را نشان میدهد در این تصویرها اندازه نانو ذرات پلیآنیلین به طور تقریبی حدود 30 تا 50 نانومتر برآورد شده است که بیانگر ابعاد نانو ساختار پلیآنیلین است. نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال دهم شماره 1 بهار 95 46
زادمرد و همکاران جذب موجود در 1- cm 1625 مربوط به ارتعاشات کششی C=O اسید آمینه جذب 1- cm 1574 مربوط به ارتعاشات حلقه کینوییدی 1- cm 1436 مربوط به ارتعاشات حلقه بنزوییدی جذب موجود در 1- cm 1311 مربوط به ارتعاش کششی C-O و جذب موجود در 1- cm 1242 مربوط به ارتعاش کششی C-N است. 83.0 82.5 82.0 81.5 %T 81.0 80.5 80.0 79.4 شکل 3 طیف 1 H-NMR نانو ذرات پلی آنیلین )EB( 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 1500 cm -1 شکل 5 طیف FT-IR ساختار پلی آنیلین کایرال بهینه شده با اسید آمینه شکل 4 تصویرهای SEM نانو ذرات پلی آنیلین )EB( درصد عناصر موجود در هر واحد تکرارشونده پلیآنیلین )EB( با %15 / 47 H %4 / عنصر 97 C %79 / عنصر 56 :C 24 H 18 N 4 فرمول عنصر N است که براساس نتیجههای تجزیه عنصری CHN درصد عناصر برای نانو ذرات پلیآنیلین سنتز شده %82 / 70 عنصر C 159 %4 / عنصر H و %10 / 94 عنصر N محاسبه شده است. شکل 5 طیف FT-IR ساختار پلیآنیلین کایرال بهینه شده با اسید آمینه را نشان میدهد. در این طیف جذب 1- cm 3326 مربوط به ارتعاشات کششی NH جذبهای 2928 و 1- cm 2850 مربوط به ارتعاشات کششی CH حلقه آروماتیک درصد عناصر موجود در هر واحد تکرارشونده پلیآنیلین کایرال :C 35 77 %71 / عنصر H 32 N 5 O 4 بهینه شده با اسید آمینه با فرمول C 55 %5 / عنصر H 95 %11 / عنصر N و %10 / 9 عنصر O است که براساس نتیجههای تجزیه عنصری CHN درصد عناصر برای نانو ذرات پلیآنیلین سنتز شده %68 / 80 عنصر C 16 %7 / عنصر H %12 / 04 عنصر N و %11 / 88 عنصر O محاسبه شده است. مقایسه طیفهای FT-IR پلیآنیلین پیش و پس از بارگذاری نشان دهنده پیوند اسید آمینه به نانو ذرات پلیآنیلین و ایجاد پلیآنیلین کایرال بهینه شده با اسید آمینه مطابق شکل 6 است. شکل 6- ساختار پلیآنیلین کایرال بهینه شده با اسید آمینه تعیین درصد باگذاری به روش تیتر سنجی بهمنظور بررسی و تعیین H های اسیدی در ساختار نمک نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال دهم شماره 1 بهار 95 47
... با شده بارگذاری کایرال پلیآنیلین بین برهمکنش مطالعه به الزم شد. گرفته بهکار پتانسیومتری تیترسنجی روش پلیآنیلین ساختاری که پلیآنیلین نمکی حالت تیترسنجی که است یادآوری تیترسنجی دارد آلی رایج حاللهای اکثر در نامحلول و سخت انحالل آنالیتهای برای بیشتر که چرا است )معکوس( برگشتی تیترسنجی طی میشود. گرفته بهکار تیترسنجی نوع این ناپذیر واکنش پلیآنیلین( )نمک اسیدی آنالیت با سود قلیایی محلول ph نتیجه در میشود. کاسته آنالیت H + غلظت از تدریج به و داده برای میرود. پیش قلیایی سپس و خنثی محیط سمت به محیط در پلیآنیلین نمک گرم 0 / 01 از سوسپانسیونی ابتدا در منظور این آنالیت سپس و اسیدی( )آنالیت شد تهیه مقطر آب لیتر میلی 20 مرحله هر در محیط ph و شد تیتر )تیترانت( نرمال 0 / 01 سود با نمودار از 7 شکل مطابق همارزی نقطه تعیین برای شد. ثبت مصرف تیترانت حجم برحسب حجم تغیرات به نسبت ph تغیرات شد. استفاده شده ph/ V 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 V NaOH (ml) تیترانت حجم برحسب حجم تغییرات به نسبت ph تغیرات نمودار 7 شکل شده مصرف است ظرفیتی دو اسیدی )ES( پلیآنیلین نمک آنکه بهدلیل اول نقاط بهترتیب که است ارزی هم نقطه دو دارای فوق نمودار رد NH هیدروژنهای و NH + هیدروژنهای به مربوط دوم و ]40[. هستند 8( شکل )مطابق پلیآنیلین نمک ساختار موالر( 0 / )01 سود حجم و است برابر آنالیت با تیترانت شده مصرف میتوان پس است میلیلیتر 3 با برابر ارزی هم نقطه در مصرفی گرم 0 / 01 در اسیدی H های اکیواالن تعداد که گرفت نتیجه است. میلیمول 0 / 03 با برابر پلیآنیلین نانو روی بر Z-Ala بارگذاری درصد تعیین جهت بعد مرحله در از سوسپانسیونی پتانسیومتری تیترسنجی روش به پلیآنیلین ذرات 20 در آمینه اسید با شده بهینه پلیآنیلین کایرال نمک گرم 0 / 015 نرمال 0 / 01 سود محلول با سپس شد. تهیه مقطر آب میلیلیتر سود حجم 9 شکل مطابق که شد انجام پتانسیومتری تیترسنجی است میلیلیتر 2 با برابر ارزی هم نقطه در مصرفی موالر( 0 / )01 برابر مذکور نمک گرم 0 / 015 در اسیدی H های اکیواالن تعداد پس تیترسنجی نتیجههای طبق بر حالیکه در است. میلیمول 0 / 02 با معادل مقدار در اسیدی H های اکیواالن تعداد پلیآنیلین نمک تعداد کاهش که آنجایی از است. میلیمول 0 / 03 با برابر پلیآنیلین هب مربوط شده بهینه کایرال پلیآنیلین در اسیدی H های اکیواالن پس است پلیآنیلین در اسیدی H های با Z-Ala شدن جانشین اکیواالن تفاضل حاصل بارگذاری درصد محاسبه برای است الزم پلیآنیلین اسیدی H های اکیواالن و پلیآنیلین اسیدی H های تقسیم پلیآنیلین اسیدی H های اکیواالن بر را شده بهینه کایرال بود. خواهد %33 با برابر بارگذاری درصد اینصورت در که کرده ph/ V 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 VNaOH (ml) تیترانت حجم برحسب حجم تغیرات به نسبت ph تغیرات نمودار 9 شکل شده مصرف پلیآنیلین نمک ساختار 8- شکل اکیواالنهای تعداد ارزی هم نقطه در اینکه به توجه با پلیآنیلین و پلیآنیلین نانو ساختارهای با DNA برهمکنش بررسی آمینه اسید با بهینهشده کایرال اب الکتروستاتیک برهمکنشی میتوانند پلیآنیلین N های 95 بهار 1 شماره دهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 48
همکاران و زادمرد دیگر سوی از ]35[. باشند داشته DNA رشتههای فسفات اسکلت برهمکنش این بر افزون آمینه اسید با بهینهشده کایرال پلیآنیلین اسیدهای میان هیدروژنی پیوند برقراری طریق از الکتروستاتیک DNA حفرههای بازهای جفت با ساختارهایشان در موجود آمینه درصد محاسبه لزوم مسئله همین داشت. خواهند برهمکنش نیز نمک ساختار در آمینه اسید حضور مقدار نتیجه در و بارگذاری زا میسازد. روشن را آمینه اسید با بهینهشده پلیآنیلین کایرال رد نیز پلیآنیلین و است فلوئورتابی نشر فاقد DNA آنجاییکه فلوئورتابی نشر میزان در تغییرات ندارد چندانی نشر عادی حالت اسیدهای با بهینهشده کایرال پلیآمیدهای میان برهمکنش در این بررسی برای مناسب معیاری میتواند DNA و آمینه مقدار ابتدا تغییرات این بررسی بهمنظور پس باشد. برهمکنشها بودن حساس )بهعلت بافر در 8 و 5 2 ساختار سه فلوئورتابی نشر و DNA حضور بدون و محیط( ph تغیرات به فلوئورتابی شدت شد. اندازهگیری DNA حضور در سپس مذکور ساختارهای از گرم 0 / 01 ابتدا فلوئورتابی اندازهگیری برای مخلوط موالر 0 / 1 هپس بافر میلیلیتر 0 / 6 با همراه مجزا بهطور جلوگیری برای شد. زده هم زیاد شدت با لوله همزن با سپس و دستگاه در دقیقه 10 مدت به نمونهها ذرات نانو مزاحمت از از میکرولیتر 200 ادامه در گرفت. قرار 3500 دور با سانتریفیوژ سپس شد. رسانده میلیلیتر 1 / 5 حجم به بافر با نمونهها از هریک مقدار نانومتر 260 برانگیختگی موج طول در فلوئورتابی دستگاه با بعد مرحله در شد. گرفته اندازه ساختارها از یک هر فلوئورتابی نشر بدین شد گیری اندازه DNA حضور در ساختار دو هر فلوئورتابی همراه مجزا بهطور مذکور ساختار دو هر از گرم 0 / 01 که صورت زده هم زیاد شدت با همزن با DNA محلول میلیلیتر 0 / 6 با به نمونهها ذرات نانو مزاحمت از جلوگیری برای قبل همانند شد. گرفت. قرار 3500 دور با سانتریفیوژ دستگاه در دقیقه 10 مدت هپس بافر با فوق نمونههای از هریک از میکرولیتر 200 ادامه در فلوئورتابی دستگاه با سپس شد. رسانده میلیلیتر 1 / 5 حجم به یک هر فلوئورتابی نشر نانومتر 260 برانگیختگی موج طول در نشر شدت 11 و 10 شکلهای در شد. گرفته اندازه ساختارها از با DNA حضور عدم و حضور در ساختارها از یک هر فلوئورتابی است. شده مقایسه هم Int. 80 70 60 50 40 270 290 310 330 Wavelength (nm) عدم و حضور در پلیآنیلین ذرات نانو فلوئورتابی شدت مقایسه 10 شکل دارند( کامل همپوشانی یکدیگر با منحنی )دو DNA حضور Int. 200 180 160 140 120 100 80 60 40 270 290 310 330 350 370 Wavelength (nm) PANI-Z Ala (PANI-Z Ala)+DNA با شده بهینه پلیآنیلین کایرال نمک فلوئورتابی شدت مقایسه 11- شکل DNA حضور عدم و حضور در آمینه اسید ذرات نانو فلوئورتابی نشر شدت میشود مشاهده که همانطور اما ندارد چندانی تفاوت DNA حضور عدم و حضور در پلیآنیلین پلیآنیلین نمک فلوئورتابی شدت کاهش سبب DNA برهمکنش در نور نشر مقدار بیشترین و شده آمینه اسید با شده بهینه کایرال میشود. مشاهده نانومتر 284 موج طول گیری نتیجه سنتز روشهای در جزئی تغییراتی ایجاد با پژوهش این در دو در شیمیایی اکسایش بهروش پلیآنیلین ذرات نانو معمول حدود در ابعادی با باز امرالدین و پلیآنیلین نمک اکسایشی حالت ذرات نانو بارگذاری فرایند طی سپس شد. سنتز نانومتر 50 تا 30 شده بهینه کایرال پلیآنیلین ساختار آالنین آمینه اسید با پلیآنیلین 95 بهار 1 شماره دهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 49
... با شده بارگذاری کایرال پلیآنیلین بین برهمکنش مطالعه و پلیآنیلین آمینی گروه میان برهمکنش حاصل که آمینه اسید با بنزیل با آمینیاش گروه که )آالنینی آالنین اسیدی عاملی گروه مقدار شد. تهیه است )Z-Ala-OH شده محافظت کلروفرمات در شد. زده تخمین %33 پتانسیومتری تیترسنجی با بارگذاری اسید با شده بارگذاری کایرال نمک و پلیآنیلین برهمکنش نهایت با باز( جفت 45 )حاوی DNA زیستی ماکرومولکول با آن آمینه نشان نتیجهها گرفت. قرار بررسی مورد فلوئورتابی طیفسنجی اثر اما هستند فلوئورتابی نشر فاقد پلیآنیلین ذرات نانو که داد فلوئورتابی نشر شدت توجهی قابل مقدار به آمینه اسید با بارگذاری کمپلکس تشکیل و DNA با برهمکنش میدهد. افزایش را آن ساختار پس میشود. نشر شدت این کاهش سبب پلیمر- DNA غشای به نفوذ توانایی آمینه اسید با بهینهشده کایرال پلیآنیلین برای سنتزشده پلیمری عنوان به میتواند که دارد را سلول لیپوفیل شود. پیشنهاد ژن انتقال سامانههای مراجع [1] Molapo, K. M.; Ndangili, P. M.; Ajayi, R. F.; Mbambisa, G.; Mailu, S. M.; Njomo, N.; & Iwuoha, E. I.; Int. J. Elect. Sc., 7(12), 11859-11875, 2012. [2] MacDiarmid, A. G.; Epstein, A. J.; Synth. Met., 65(2), 103-116, 1994. [3] Tran, H. D.; Norris, I.; D Arcy, J. M.; Tsang, H.; Wang, Y.; Mattes, B. R.; & Kaner, R. B.; Macromolecules, 41(20), 7405-7410, 2008. [4] Mathew, R.; Yang, D.; Mattes, B. R.; Espe, M. P.; Macromolecules, 35(20), 7575-7581, 2002. [5] Massoumi, B.; Badalkhani, O.; Gheybi, H.; Entezami, A. A.; Iran Poly. J., 20, 779-793, 2011. [6] Miras, M. C.; Acevedo, D. F.; Monge, N.; Frontera, E.; Rivarola, C. R.; Barbero, C. A.; Open Macromol. J., 2, 58-73, 2008. [7] Yue, J., Wang; Z. H.; Cromack, K. R.; Epstein, A. J.; MacDiarmid, A. G.; J. Am. Chem. Soc., 113(7), 2665-2671, 1991. [8] Yue, J.; Gordon, G.; Epstein, A. J.; Polymer, 33(20), 4410-4418, 1992. [9] Moutet, J. C.; Saintl-Aman, E.; Tran-Van, F.; Angibeaud, P.; Utille, J. P.; Adv. Mater., 4(7-8), 511-513, 1992. [10] Huang, J.; Egan, V. M.; Guo, H.; Yoon, J. Y.; Briseno, A. L.; Rauda, I. E.; & Kaner, R. B.; Adv. Mater., 15(14), 1158-1161, 2003. [11] Schwientek, M.; Pleus, S.; Hamann, C. H.; J. Electr. Chem., 461(1), 94-101, 1999. [12] Okamoto, Y.; Yashima, E.; Angew. Chem. Int. Ed., 37(8), 1020-1043, 1998. [13] Yin, X.; Ding, J.; Zhang, S.; Kong, J; Biosens. Bioelectron., 21(11), 2184-2187, 2006. [14] Huang, J.; Virji, S.; Weiller, B. H.; Kaner, R. B.; J. Am. Chem. Soc., 125(2), 314-315, 2003. [15] Zhang, L.; Wan, M.; Thin solid films, 477(1), 24-31, 2005. [16] Yan, Y.; Yu, Z.; Huang, Y. W.; Yuan, W. X.; Wei, Z. X.; Adv. Mater., 19(20), 3353-3357, 2007. [17] Li, W.; Wang, H. L.; Adv. Funct. Mater., 15(11), 1793-1798, 2005. [18] Hino, T.; Kumakura, T.; Kuramoto, N.; Polymer, 47(15), 5295-5302, 2006. [19] Zhang, X.; Song, W.; Polymer, 48(19), 5473-5479, 2007. [20] Pornputtkul, Y.; Kane-Maguire, L. A.; Wallace, G. G.; Macromolecules, 39(17), 5604-5610, 2006. [21] Chen, J.; Winther-Jensen, B.; Pornputtkul, Y.; West, K.; Kane-Maquire, L.; Wallace, G. G.; 95 بهار 1 شماره دهم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 50
زادمرد و همکاران Electrochem. Solid-State Lett., 9(1), C9-C11, 2006. [22] Moriuchi, T.; Shen, X.; Hirao, T.; Tetrahedron, 62(52), 12237-12246, 2006. [23] Käs, E.; Izaurralde, E.; Laemmli, U. K.; J. Mol. Biol., 210(3), 587-599, 1989. [24] Alva, V.; Ammelburg, M.; Söding, J.; Lupas, A. N.; BMC structural biology, 7(1), 17, 2007. [25] Iacomino, G.; Picariello, G.; D'Agostino, L.; Biochim. Biophys. Acta (BBA)-Molecular Cell Research, 1823(10), 1745-1755, 2012. [26] Iacomino, G.; Picariello, G.; Sbrana, F.; Di Luccia, A.; Raiteri, R.; D Agostino, L.; Biomacromolecules, 12(4), 1178-1186, 2011. [27] Bancroft, D.; Williams, L. D.; Rich, A.; Egli, M.; Biochemistry, 33(5), 1073-1086, 1994. [28] Landschulz, W. H.; Johnson, P. F.; McKnight, S. L.; Science, 240(4860), 1759-1764, 1988. [29] Ellenberger, T. E.; Brandl, C. J.; Struhl, K.; Harrison, S. C.; Cell, 71(7), 1223-1237, 1992. [30] O Neil, K. T.; Hoess, R. H.; DeGrado, W. F.; Science, 249(4970), 774-778, 1990. [31] Mire, C. A.; Kane-Maguire, L. A.; Wallace, G. G.; in het Panhuis, M.; Synth. Met. 159(7), 715-717, 2009. [32] Devendra, K.; Mitsumasa, I.; J. Appl. Poly. Sci., 127(5), 3693-3698, 2013. [33] Li, Y.; Wang, B.; Feng, W.; Synth. Met., 159(15), 1597-1602, 2009. [34] Goddard, E. D.; Ananthapadmanabhan, K. P.; Interactions of surfactants with polymers and proteins. CRC press, 1993. [35] Sergeev, V. G.; Lokshin, N. A.; Golubev, V. B.; Zezin, A. B.; Levon, K.; Kabanov, V. A.; Doklady Physical Chemistry, 390(1), 118-121, 2003. [36] Hao Y, Zhou B, Wang F, Li J, Deng L, Liu YN.; Biosens. Bioelectron., 15(52), 422-6, 2014. [37] Nazarzadeh, Z. E.; J. Appl. Res. in Chem., 13, 83-91, 2010. [38] Taleghani, H. G., Aleahmad, M., Eisazadeh, H.; World Applied Sciences Journal, 6(12), 1607-1611, 2009. [39] Tanwar, S., Ho, J. A. A.; Molecules, 20(10), 18585-18596, 2015. [40] Menardo, C.; Nechtschein, M.; Rousseau, A.; Travers, J. P.; Hany, P.; Synth. Met., 25(4), 311-322, 1988. نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال دهم شماره 1 بهار 95 51
JARC Study of the interaction of aminoacid-doped polyaniline with DNA and investigation of fluorescence properties of the prepared complex F. Shahkarami 1, B. Gorji 2 and R. Zadmard 3, * 1. MSc in Organic Chemistry, Department of Chemistry, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran 2. Assistant Prof. of Organic Chemistry, Department of Chemistry, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran 3. Associate Prof. of Organic Chemistry, Modern Technologies Institute, Chemistry & Chemical Engineering Research Center of Iran, Tehran, Iran Recieved: December 2015, Revised: January 2016, Accepted: February 2016 Abstract: The aim of this project is applying of nanopolyamides modified by aminoacids for interacting with DNA to lipophilize and traverse from lipophilic cell wall. Thus a novel and highly efficient route is developed for the synthesis of polyaniline nanostructures and its chiral and biocompatible salt is synthesized using amino acids as a dopant. After characterization of nanoparticles by using different methods such as FT-IR, NMR spectroscopy, and elemental analyses, we have studied the surface morphology of polyaniline nanostructures with scanning electron microscopy (SEM). The percentage of doping is measured through titrimetry. Then we have investigated the interaction of these new nanoparticles with oligo phosphates (DNA consists 45 Base pairs) by using fluorescence spectrocopy. Keywords: Polyaniline, Nanoparticles, Aminoacid, SEM, Fluorescence, DNA *Corresponding author Email: zadmard@ccerci.ac.ir Journal of Applied Research in Chemistry 90