Основні результати, які отримані в останні роки:


Структурні та спектральні перетворення ТМРyР4 при адсорбції на графені/оксиді графену
Досліджено адсорбцію катіонного порфірину (TMPyP4) на графені/оксиді графену за допомогою спектроскопії та DFT-розрахунків. Аналіз показав значні структурні та спектральні перетворення ТМРyР4 при адсорбції. Зв'язування TMPyP4 (–111,0 ккал/моль) значно сильніше, ніж зв'язування нейтрального TPP (–22,6 ккал/моль) через додаткові катіон-π взаємодії. Адсорбція викликає сплющення порфіринового ядра та скручування бічних кілець, що супроводжується зсувом смуги Соре у червону область. DFT-розрахунки виявили області негативного потенціалу поблизу місця адсорбці ї порфірину. J.of Molecular Structure (2021) https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.131056

Адсорбція poly(rA) на оксид графену
Адсорбцію poly(rA) на оксид графену (GO) було досліджено за допомогою атомно-силової мікроскопії (АСМ) і УФ спектроскопії поглинання. Встановлено, що GO індукує самозбірку однонитковій poly(rA) у дуплексну структуру (А-мотив) при нейтральному pH, що підтверджено спостереженням плавлення дуплексу та АСМ-візуалізацією. Було запропоновано модель адсорбції дуплексу на GO. МД моделювання показало як poly(rA)нековалентно взаємодіє з GO. DFT-розрахунки визначили рівноважні структури та енергіївзаємодіїкомплексівазотної основи аденін з різними кисневими функціональними групами GO. J. of Biomolecular Structure and Dynamics (2022) DOI: 10.1080/07391102.2020.1814869

Біосумісні полімерні нановолокна з додаванням антибіотику
Біосумісні нановолоконні мати були виготовлені шляхом електроспінінга суміші полівінілпіролідону (ПВП) та поліметилметакрилату (ПММА), завантаженої левофлоксацином (ЛВ). Дослідження вивільнення лікарського засобу показали, що ПВП сприяє включенню ЛВ та швидкому вивільненню, тоді як ПММА забезпечує механічну стабільність, забезпечує нерозчинність у воді, залишаючи стабільний каркас, придатний для перев'язки ран. Розрахунок DFT показав утворення нековалентних комплексів між ЛВ та ПВП, що впливає на вивільнення лікарського засобу. Нановолоконні мати продемонстрували антибактеріальну активність проти грампозитивних та грамнегативних бактерій, причому вивільнення ЛВ ефективніше пригнічувало E. coliB, ніж S. aureus та P. aeruginosa, що вказує на можливість їхвікористанняяк антибактеріальних матеріалів. Mater. Res. Express (2025) https://doi.org/10.1088/2053-1591/adec42

Електронний транспорт у композитах SWNTs-MoS2
Виявлено, що електропровідність композиту одностінних вуглецевих нанотрубок з нанолистами дисульфіду молібдену (SWNTs-MoS2) забов’язанав першу чергу нанотрубками. Проведений аналіз температурної залежності електричного опору плівки та порівняння з плівкою SWNTs доводить, що в обох зразках діють однакові механізми електронного транспорту, а саме тривимірна модель Мотта при низьких температурах (~5-204 K) та активаційна модель при більш високих температурах. Структурні зміни в композитіу порівнянні до плівки нанотрубок, що пов’язані з прошаруванням MoS2, впливають на параметриелекронного транспорту. Цей ефект більш суттєвий при низьких температурах. Low Temp. Phys. (2022) https://doi.org/10.1063/10.0009737

Електронний транспорт у композитах створених нанолистами rGO–MoS2
Електронний транспорт у композитахr GO–MoS2, отриманих методом вакуумної фільтрації, досліджували шляхом аналізу опору R(T) у діапазоні 5–290 K. Було визначено два режими провідності: перехід зі змінним діапазоном переходів за Ефроса-Шкловського (ES-VRH) при низьких температурах та перехід до 2D VRH за Моттом вище 166 K. Апроксимація даних R(T) дала змогу визначити довжину локалізації, густину станів та кулонівську заборонену зону та порівняти їх з параметрами для плівки rGO. Результати показують, що транспорт здійснюєтьс переважно скрізь нанолисти rGO, тоді як нанолисти MoS2 модифікують впорядкування rGO нанолистів та змініють їх діелектричне оточення, впливаючи на параметри транспорту. Applied Physics A 2025 DOI: 10.1007/s00339-025-08302-7

Зв'язування біологічних молекул з MoS2
Вперше спостерігалася люмінесценція у видимому діапазоні із квантових точок MoS2, оточених нуклеотидами. Показано, шо домінуючий внесок у світіння вносять дефекти. DFT розрахунки показали, що dAMP адсорбується переважно на краях та дефектах квантових точок MoS2, де координаційні зв'язки з атомами Mo доповнюються π-π-стекінговій взаємодієй. Таке подвійне зв'язування забезпечує підвищену стабільність комплексу та значну енергію взаємодії. Це особливо актуально для квантових точок, які мають більше співвідношенне кількості атомів на краю листу до атомів на поверхні. Це спостереження розширює потенційне застосування квантових точок MoS2 у візуалізації біологічних об'єктів та оптоелектроніці. J. Nanopart. Res. 2024 https://doi.org/10.1007/s11051-024-06144-7
ОВНТ: ДНК (РНК) нанобіогібриди: структурні, спектральні та енергетичні характеристики
Показано, що гібридизація однониткової РНК, що адсорбована на поверхню одностінної вуглецевої нанотрубки (ОВНТ) з комплементарною ниткою не призводить до утворення досконалого дуплексу через сильну взаємодію адсорбованого полімеру з нанотрубкою; ChemPhysPhysChem, (2008) 9, 2872, Nanoscale Research Lett. (2014) 9, 157, J. Phys. Chem. C, (2015) 119, 11991
Встановлено, що адсорбція неупорядкованого гнучкого полінуклеотиду на вуглецеву нанотрубку менш ефективна, ніж упорядкованого полімеру; J. Phys. Chem. B, (2013) 117, 2636
Вперше виявлено ефект гіпохромізму вуглецевих нанотрубок (зменшення інтенсивності поглинання світла в УФ області), що обумовлений диполь-дипольною взаємодією у збуджених станах між π-π-системами нанотрубок і нуклеїновими основами полінуклеотидів або ДНК, що адсорбовані на поверхню нанотрубки; Carbon (2010) 48, 3682
Побудовано ряд коротких полінуклеотидів за ступенем зменшення їх енергії взаємодії з вуглецевою нанотрубкою (d(T)25>d(C)25>d(A)25≈d(G)25). Крім того показано, що гідроксильна група в структурі рибози полірибонуклеотидів знижує як швидкість його адсорбції на нанотрубку, так і енергію взаємодії між ними; J. Phys. Chem. B (2011) 115, 9271
Вперше показано можливість самозбірки наноструктури у водній суспензії, яка складається з вуглецевих нанотрубок з адсорбованим аніонним полімером (РНК); цей процес відбувається завдяки: i) катіонному порфірину, ii) за рахунок гібридизації адсорбованого полімеру з іншим біополімером. J. Mat. Chem. (2012) 22 10795, Mol.Cryst. Liq.Cryst. (2008) 497, 339, Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures, (2010) 18531)
Показано можливість упорядкування ізольованих ОВНТ у витягнутих полістирольних або желатинових плівках, контроль за упорядкуванням здійснювався за допомогою поляризованої раманівської спектроскопії або абсорбційної спектроскопії видимого та ближнього ІЧ діапазонів. Adv. Funct. Mater. (2012), 22, 2177; Physica E 93 (2017) 92.

Зв'язування полінуклеотидів з оксидом графену (GO)
Вивчено взаємодію між полірибонуклеотидом (полі(rC)) і оксидом графену (GO). Виявлено спектральні зрушення електронних і коливальних смуг полі(rC) і зміну в термостабільності полімеру при його адсорбції на поверхню GO. Моделювання за допомогою молекулярної динаміки процесу адсорбції олігомерів r(C)10 і r(C)30 на графен показало руйнування їх упорядкованої структури за рахунок π-π стекінгу основ (цитозинів) на графені. Коли олігомер адсорбується на поверхні оксиду графену, їх комплекс додатково стабілізується водневими зв'язками між цитозинами і групами GO, які містять кисень. Отримана інформація про адсорбцію відносно довгих ланцюгів ДНК/РНК на GO необхідна при розробці нових геносенсоров, нанорозмірних платформ для доставки ліків у клітини і інших застосувань GO в наномедицині. J. Phys. Chem. C 2017, 121, 18221

Дослідження нековалентні взаємодії біомолекул з вуглецевими наноструктурами:
Було показано, що катіон-π взаємодія значно збільшує енергію зв'язку катіонних хромофорів, позитивно заряджених нуклеїнових основ з поверхнею вуглецевих нанотрубок, а їх структура змінюється за рахунок адсорбції на викривлену поверхню нанотрубки; J. Phys. Chem. C (2010), 114, 16215, J. Phys. Chem. C (2012), 116, 20579; J. Mol. Graph. and Modelling (2016) 70, 77
Вивчено наноструктури, утворені лінійними гетероциклічними молекулами (такими як імідазофеназин і його похідні) з нанотрубками або графеном, було виявлено вплив кривизни вуглецевої поверхні нанотрубок, а також бокових груп в структурі цих молекул на енергію взаємодії з нановуглецем; показано можливість варіювання поляризованості графену або нанотрубок, що виникає на їх поверхні при адсорбції таких молекул. ChemPhysChem (2016) 17, 1204; Chem. Phys. (2017) 483-484, 68
Вивчено вплив кривизни поверхні вуглецевих нанотрубок на енергію взаємодії між Уотсон-Кріковськими парами основ нуклеїнових кислот; Chem.Phys.Lett. (2014) 610-611, 186
За допомогою DFT розрахунків і молекулярної динаміки вивчено структури гібридів, утворених порфіном і мезо-5,10,15,20-тетрафенілпорфірином (ТФП) з графеном, визначені енергії взаємодії між ними. Проаналізовано вплив периферійних кілець, розташованих навколо порфіринового ядра в структурі ТФП на енергію взаємодії порфірину з графеном. Computational and Theoretical Chemistry 1133 (2018) 1-6

Дослідження люмінесценції напівпровідникових вуглецевих нанотрубок
Виявлено значне збільшення інтенсивності світіння напівпровідникових ОВНТ після допування їх водної суспензії цистеїном; показано, що допування суспензії іншими амінокислотами надає значно менший вплив на світіння нанотрубок; Chem. Phys. Lett. (2015) 623, 51, J. Fluoresc. (2016) 26 1951, Materials Chem.Phys. (2017) 186, 131, Nanoscale Research Lett. (2016) 11490
Показано, що змінюючи густину полімерного покриття поверхні напівпровідникових вуглецевих нанотрубок, вдається підвищити чутливість люмінесценції нанотрубок до додавання в їх водну суспензію ряду біомолекул. Optics and Spectroscopy (2014) 117, 428, Ukr. Phys. Journ. (2016) 61, 932, Materials Chem.Phys. (2017) 186, 131
Вперше виявлено і вивчено перенесення енергії екситонами між ізольованими напівпровідниковими вуглецевими нанотрубками в наноструктурі, що самозбирається, в якій нанотрубки з адсорбованою ДНК зв'язуються катіонним порфірином. Phys.Chem.Chem.Phys. (2014) 16, 10914
Показано, що редокс активна молекула (наприклад, дитіотреїтол) може застосовуватися для контролю за ступенем упорядкування біополімера на вуглецевій нанотрубці і служити в якості молекулярного зонда для виявлення поверхневих дефектів на нанотрубках за рахунок впливу на світіння напівпровідникових нанотрубок; Chem.Phys. (2014) 438, 23.
Виявлено, що світіння напівпровідникових вуглецевих нанотрубок в водній суспензії менш чутливе до допування глутатіоном (GSH), ніж цистеїном. Експериментальні дослідження люмінесценції нанотрубок, покритих біополімером, показали, що сполука, що вміщує тіол з меншим окисно-відновним потенціалом (сильніший відновник) викликає більше зростання світіння ОВНТ. Побудовано ряд таких тіольних сполук за ступенем приросту інтенсивності світіння нанотрубок DTT>DTE>cysteine>GSH. Chem.Phys (2019) 516, 218-224

Композитні плівки із одностінних вуглецевих нанотрубок із сильно окисненим графеном
Створено та вивчено наногібриди одностінних вуглецевих нанотрубок з оксидом графену (GO-SWNT) у водній суспензії і в плівках, отриманих вакуумною фільтрацією. Виконано низькотемпературні вимірювання електропровідності цих композитних плівок в інтервалі температур 5-291 К. Виявлено спектроскопічні прояви взаємодії GO і SWNT в гібриді, оцінено енергію взаємодії між компонентами, виявлено провідність в композитній плівці, хоча в плівці GO провідність не спостерігалася. Спостережуване зменшення провідності зі зниженням температури в композитних плівках виявляє схожість з провідністю, що спостерігається в неупорядкованих напівпровідникових системах. Low Temperature Physics 2019
Вперше отримано композитні плівки 5-галогензаміщених урацилів (5-фторурацил, 5-хлорурацил) з оксидом графену. Показано, що моди, які пов'язані з коливаннями груп NH, найбільш чутливі до змін структури композитних плівок. Low Temperature Physics 43 (3), 2017, 400; Low Temperature Physics 44 (8), 2018, 847.

Низькотемпературна спектроскопія ізольованих біомолекул і їх нанорозмірних комплексів.
Вперше оцінено заселеності основних структурних ізомерів 2'-дезоксиаденозину і аденозину, встановлено його характеристичні спектральні смуги і показано, що пуринові нуклеозиди мають міцніші внутрішньо-молекулярні Н-зв'язки, ніж піримідинові нуклеозиди. Low Temperature Physics 40 (6), 2014, 565; Low Temperature Physics 41 (11), 2015, 936;

Спектроскопічне дослідження зв’язування протиракових препаратів з біологічними макромолекулами
Виявлено формування стійких протяжних самовпорядкованих агрегатів трикатіонного мезо-порфірину на неорганічному поліфосфаті (суміш J- і H-агрегатів декілька сотень нанометрів у діаметрі). Визначено спектроскопічні властивості та структурні характеристики агрегатів, методом ДФТ розраховано їх найбільш сприятливі структури.Biophys. Chem. (2014) 185, 39.
Показано, що підвищена протиракова активність нового металізованого цинком порфірин-імідазофеназинового кон’югата може бути обумовлена подвійною стабілізацією квадруплексної poly(G) обома компонентами гібриду. Вбудова порфіринової частки в борозенку poly(G) підсилюється інтеркаляцією феназинової частки кон’югату поміж гуанінових основ, що викликає порушення теломеразної активності і пригнічує ріст ракових клітин. J. Fluoresc. (2015) 25, 1897.

Мас-спектрометричне дослідження нанокластерів біомолекул
Отримано докази збереження квазіциклічної або квазіспіральної самоорганізації полімерного ланцюжка ПЕГ навколо протонованої основи цитозину у процесі переносу їх не ковалентного комплексу з рідкої до газової фази, отримані за допомогою мас-спектрометрії з електроспреєм та молекулярної динаміки. J. Analyt. Chem. (2015) 70, 1533. doi:10.1134/S1061934815130110s
Модуляція редокс-активності катіонного барвника метиленового блакитного, адсорбованого на негативно зарядженому наношарі сурфактанта у мономерній або дімерній формі, спостережена з використаннім нового мас-спектрометричного підходу. Реакція відновлення дімеру і її відсутність для мономеру узгоджується з біологічною дією барвника в умовах фотодинамічної терапії. RSC Advances (2014) 4, 60260. doi:10.1039/C4RA09592H
Утворення нанокластерів срібла Agn+ у середовищі поліефірів спостережено методом мас-спектрометрії; встановлено механізм утворення наночастинок Agn, який включає обгортання іону Agn+ поліефірним ланцюжком. Вперше виявлено інтермедіати AgnH+ (n=2,4,6), які містять атоми водню. J. Analyt. Chem. (2017) 72, 1289, doi:10.1134/S1061934817130032; J. Analyt. Chem. (2012) 67, 987.
У рамках проблеми комбінованої дії ліків виявлено конкуренцію між протималярійними похідними артемізініну та аспірином за зв’язування з фосфоліпідними мембранами, встановлену за допомогою мас-спектрометрії з електроспеєм та квантово-хімічного моделювання. Цей результат вказує на модуляцію мембранотропної активності цих препаратів при їх сумісному використанні. Chem. Phys., (2015), 455, 81, doi:10.1016/j.chemphys.2015.04.014
Утворення стабільних не ковалентних комплексів кардіопротектора флокаліна з амінокислотами Lyz і Thr спостережено методами мас-спектрометрії та квантовох механіки. Такі комплекси моделюють біологічно значущі взаємодії препарату з КАЕР доменами мембранних каналів, збагачених двома амінокислотами, у біологічних системах. J. Mol. Struct., (2017), 1146, 441, doi:10.1016/j.molstruc.2017.06.007

Міжнародні проекти за останні 5 років