Розробка хімічно модифікованих плівок бактеріородопсину для систем захисту інформації

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265858

Ключові слова:

бактеріородопсин, фотоцикл, плівкові структури, світлочутливість, хімічна модифікація, триетаноламін, захист інформації

Анотація

Об'єктом дослідження виступають процеси взаємодії фрагментів пурпурних мембран з певними хімічними речовинами, які відображаються на фотохромних властивостях плівок бактеріородопсину. В роботі розглянуто можливість модифікації властивостей плівок бактеріородопсину за рахунок зміни їх хімічного складу, що дозволить використовувати такі плівки для захисту інформації. Для цього визначено які саме оптичні властивості бактеріородопсину найбільш важливі для їх використання у сфері захисту інформації та виготовлено плівки з використанням різних хімічних речовин в ролі домішок. Показано, що внесення домішок не впливає на спектр поглинання бактеріородопсину, що свідчить про збереження ним своїх властивостей. Встановлено, що домішкові речовини рівномірно розподілені у плівках. За допомогою дослідження динаміки фотоіндукованих змін у плівках з різними концентраціями хімічних компонент вивчено вплив хімічної модифікації на фотоцикл бактеріородопсину та властивості плівкових структур на його основі.

На основі результатів експериментальних досліджень встановлено, що змінюючи хімічний склад плівок можна міняти час збереження записаної на них інформації у діапазоні від кількох до сотень секунд неперервно. Сенситометрична чутливість плівкових структур теж залежить від хімічного складу і може змінюватися у діапазоні від 3.9×10–3 до 54×10-3 м2/Дж. При цьому хімічна модифікація простіша з технологічної та дешевша з фінансової точки зору порівняно з іншими методами, які дозволяють досягнути аналогічних результатів. Отримані результати дозволяють стверджувати, що хімічно модифіковані плівки на основі бактеріородопсину володіють великим потенціалом практичного застосування у сфері захисту інформації та контролю доступу

Біографії авторів

Іван Іванович Трикур, Ужгородський національний університет

Кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут фізики і хімії твердого тіла

Зіта Іштванівна Баторі-Тарці, Ужгородський національний університет

Кандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник

Кафедра твердотільної електроніки та інформаційної безпеки

Михайло Юрієвич Січка, Ужгородський національний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра твердотільної електроніки та інформаційної безпеки

Галина Вікторівна Різак, Ужгородський національний університет

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра органічної хімії

Василь Михайлович Різак, Ужгородський національний університет

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра твердотільної електроніки та інформаційної безпеки

Посилання

  1. Li, Y.-T., Tian, Y., Tian, H., Tu, T., Gou, G.-Y., Wang, Q. et al. (2018). A Review on Bacteriorhodopsin-Based Bioelectronic Devices. Sensors, 18 (5), 1368. doi: https://doi.org/10.3390/s18051368
  2. Korposh, S., James, S., Partridge, M., Sichka, M., Tatam, R. (2018). All-optical switching based on optical fibre long period gratings modified bacteriorhodopsin. Optics & Laser Technology, 101, 162–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.11.021
  3. Chen, H.-M., Jheng, K.-R., Yu, A.-D. (2017). Direct, label-free, selective, and sensitive microbial detection using a bacteriorhodopsin-based photoelectric immunosensor. Biosensors and Bioelectronics, 91, 24–31. doi: https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.12.032
  4. Krivenkov, V., Samokhvalov, P., Nabiev, I. (2019). Remarkably enhanced photoelectrical efficiency of bacteriorhodopsin in quantum dot – Purple membrane complexes under two-photon excitation. Biosensors and Bioelectronics, 137, 117–122. doi: https://doi.org/10.1016/j.bios.2019.05.009
  5. Wang, D., Wang, Y., Li, H., Han, Y., Hu, P., Ma, K. et al. (2022). Photoactivated Bacteriorhodopsin/SiNx Nanopore-Based Biological Nanofluidic Generator with Single-Protein Sensitivity. ACS Nano, 16 (1), 1589–1599. doi: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10255
  6. Xiao, K., Jiang, L., Antonietti, M. (2019). Ion Transport in Nanofluidic Devices for Energy Harvesting. Joule, 3 (10), 2364–2380. doi: https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.09.005
  7. Kanekar, P. P., Kulkarni, S. O., Jagtap, C. V., Kadam, V. S., Pathan, H. M. (2020). A novel approach for the development of bio-sensitized solar cell using cell lysate of a haloarchaeon Halostagnicola larsenii RG2.14 (MCC 2809) containing bacteriorhodopsin. Solar Energy, 212, 326–331. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.11.007
  8. Devi, P., Thakur, A., Ghosh, D., Senthil Prasad, E., Shivaprasad, S. M., Sinha, R. K., Kumar, P. (2020). Boosting photoelectrochemical performance of GaN nanowall network photoanode with bacteriorhodopsin. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (1), 103–111. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.10.184
  9. Das, S., Wu, C., Song, Z., Hou, Y., Koch, R., Somasundaran, P. et al. (2019). Bacteriorhodopsin Enhances Efficiency of Perovskite Solar Cells. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (34), 30728–30734. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.9b06372
  10. Singh, P., Singh, S., Jaggi, N., Kim, K.-H., Devi, P. (2021). Recent advances in bacteriorhodopsin-based energy harvesters and sensing devices. Nano Energy, 79, 105482. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105482
  11. Fischer, T., Neebe, M., Juchem, T., Hampp, N. A. (2003). Biomolecular optical data storage and data encryption. IEEE Transactions on Nanobioscience, 2 (1), 1–5. doi: https://doi.org/10.1109/tnb.2003.810163
  12. Rhinow, D., Imhof, M., Chizhik, I., Baumann, R.-P., Hampp, N. (2012). Structural Changes in Bacteriorhodopsin Caused by Two-Photon-Induced Photobleaching. The Journal of Physical Chemistry B, 116 (25), 7455–7462. doi: https://doi.org/10.1021/jp2112846
  13. Martínez, G. M., Pire, C., Martínez-Espinosa, R. M. (2022). Hypersaline environments as natural sources of microbes with potential applications in biotechnology: The case of solar evaporation systems to produce salt in Alicante County (Spain). Current Research in Microbial Sciences, 3, 100136. doi: https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2022.100136
  14. Li, J., Gao, Y., Dong, H., Sheng, G.-P. (2022). Haloarchaea, excellent candidates for removing pollutants from hypersaline wastewater. Trends in Biotechnology, 40 (2), 226–239. doi: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.06.006
  15. Daoud, L., Ben Ali, M. (2020). Halophilic microorganisms: Interesting group of extremophiles with important applications in biotechnology and environment. Physiological and Biotechnological Aspects of Extremophiles, 51–64. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818322-9.00005-8
  16. Hampp, N., Neebe, M. (2006). Bacteriorhodopsin-based multi-level optical security features. Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques VI. doi: https://doi.org/10.1117/12.642627
  17. Saeedi, P., Moosaabadi, J. M., Sebtahmadi, S. S., Mehrabadi, J. F., Behmanesh, M., Mekhilef, S. (2012). Potential applications of bacteriorhodopsin mutants. Bioengineered, 3 (6), 326–328. doi: https://doi.org/10.4161/bioe.21445
  18. Druzhko, A. B., Pirutin, S. K. (2019). Investigation of spectral and kinetic properties of polymer films based on some analogs of bacteriorhodopsin. European Biophysics Journal, 48 (8), 749–756. doi: https://doi.org/10.1007/s00249-019-01401-3
  19. Druzhko, A. B., Dyukova, T. V., Pirutin, S. K. (2017). Some factors affecting the process of photoinduced hydroxylaminolysis in different bacteriorhodopsin-based media. European Biophysics Journal, 46 (6), 509–515. doi: https://doi.org/10.1007/s00249-017-1211-0
  20. Raynes, J. K., Pearce, F. G., Meade, S. J., Gerrard, J. A. (2010). Immobilization of organophosphate hydrolase on an amyloid fibril nanoscaffold: Towards bioremediation and chemical detoxification. Biotechnology Progress, 27 (2), 360–367. doi: https://doi.org/10.1002/btpr.518
Розробка хімічно модифікованих плівок бактеріородопсину для систем захисту інформації

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-30

Як цитувати

Трикур, І. І., Баторі-Тарці, З. І., Січка, М. Ю., Різак, Г. В., & Різак, В. М. (2022). Розробка хімічно модифікованих плівок бактеріородопсину для систем захисту інформації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (119), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265858

Номер

Том 5 № 6 (119) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Ivan Trikur, Zita Batori-Tartsi, Mykhailo Sichka, Galina Rizak, Vasyl Rizak

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.