Адсорбція білків на вуглецевих матеріалах. Огляд

Abstract

Адсорбція білків на вуглецевих матеріалах є складним і багатогранним процесом, який має вирішальне значення для застосування в біотехнології, медицині, екології та матеріалознавстві. У цьому огляді всебічно розглядаються фізико-хімічні механізми, що визначають адсорбцію білків на різних вуглецевих матеріалах, включаючи активоване вугілля, графен і оксид графену. Акцент зроблено на властивостях поверхні, таких як пористість, хімічний склад поверхні, змочуваність та електричний заряд, а також на характеристиках білків, зокрема їхньому розмірі, структурі, заряді та конформаційній динаміці. Розглянуто вплив факторів середовища – pH, іонної сили та концентрації білка – на поведінку адсорбції та формування білкового шару. Особлива увага приділяється ролі кисневмісних функціональних груп на поверхнях вуглецю та їх впливу на електростатичні та водневі взаємодії. Також надається огляд аналітичних методів, що використовуються для вивчення адсорбції, включаючи атомно-силову мікроскопію (АСМ), круговий дихроїзм (КД), ізотермічну титраційну калориметрію (ІТК), кварцовий кристалічний мікробаланс (ККМ) та спектроскопічні методи. У огляді описано роль адсорбції білків на вуглецевих матеріалах для їх біомедичних застосувань, а саме для підвищення біосумісності імплантатів та розробки біосенсорів. Також підкреслено стрімке зростання кількості робіт, присвячених дослідженню сорбції на оксиді графену в останні роки, а також зростаючий інтерес до його використання для розробки сенсорів.