УДК 535.34, 535-14, 539.199, 542.08, 51-7

Применение методов терагерцевой спектроскопии для изучения водных растворов биомолекул

 

Ю. С. Гусева^1,2, А. В. Семенова^1,2, А. Н. Панин², В. Л. Вакс^1,2

¹Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

² Институт физики микроструктур РАН

 

Статья поступила в редакцию 25 января 2016 г.

 

Аннотация. Данная работа направлена на развитие методов прецизионной терагерцевой спектроскопии водных растворов биологических молекул для приложений неинвазивной биомедицинской диагностики. Экспериментально исследовались спектры образца ДНК сельди и препарата инсулина человека. Теоретически моделировался спектр поглощения ДНК в терагерцевом диапазоне. Сравнивались спектры, полученные методом терагерцевой спектроскопии высокого разрешения на основе микроволнового подхода, и стандартными квазиоптическими методами. Было показано, что разрешающей способности стандартных методов ТГц спектроскопии недостаточно для исследования тонкой структуры спектрoв биологических молекул.

Ключевые слова: терагерцевый диапазон, спектроскопия высокого разрешения, биомолекулы, спектры жидкостей, низкочастотные колебания, моделирование динамики ДНК.

Abstract. This work is devoted to developing the precise terahertz spectroscopy of aqueous solutions containing biological molecules for applications of non-invasive biomedical diagnostics. Spectra of the herring`s DNA and insulin-based drug were under study experimentally. An absorption spectrum of DNA was simulated in the terahertz range. We compared the spectra obtained with terahertz high-resolution spectroscopy based on microwave approach with such given by standard quasi-optical methods. Standard methods of THz spectroscopy are shown to have insufficient spectral resolution for studying the fine structure of biological molecules spectra.

Key words: terahertz frequency range, high-resolution spectroscopy, biomolecules, spectra of liquids, low- frequency oscillations, modeling of DNA`s dynamics.