Дисертаційна робота присвячена вивченню оптико-люмінесцентних характеристик сполук галатів магнію і цинку (MgGa2O4, ZnGa2O4) зі структурою шпінелі та їхніх твердих розчинів (Mg1-xZnxGa2O4, х = 0÷1.0) при одночасному легуванні іонами марганцю і з різною концентрацією іонів європію, встановленню ролі дефектів кристалічної ґратки у формуванні центрів люмінесценції та процесах перенесення енергії збудження. Отримані результати є важливими, перш за все, при застосуванні цих сполук як люмінофорів різного кольору свічення.Методом Х-променевої дифракції із застосуванням аналізу Рітвельда встановлено, що усі отримані кераміки володіють структурою шпінелі. За допомогою спектроскопії часів життя позитронів у структурі досліджуваних зразків було виявлено катіонні вакансійні та мультивакансійні дефекти, а також підтверджено впровадження іонів Eu3+ у матрицю шпінелі.Показано, що люмінесценція матриці та іонів Mn2+ у сполуках MgGa2O4 і ZnGa2O4, легованих іонами Mn2+ та одночасно легованих іонами Mn2+ і Eu3+, збуджується в області краю фундаментального поглинання. Кераміка твердого розчину Mg0,5Zn0,5Ga2O4: Mn2+, Eu3+ показує на порядок вищу інтенсивність збудження смуги люмінесценції матриці, що зумовлено значною кількістю точкових дефектів. У всіх одночасно легованих кераміках шпінелей іони Eu3+ збуджуються в широкій смузі, пов'язаній з перенесенням заряду (O2--Eu3+) та вузьких лініях, зумовлених внутрішньоцентровими переходами.Спектри фотолюмінесценції усіх керамік галатів, одночасно легованих іонами Mn2+ та Eu3+, демонструють смуги свічення матриці (350-475 нм), іонів Mn2+ (475-575 нм) та Eu3+ (575-650 нм) при збудженні в області краю фундаментального поглинання. Введення іонів Eu3+ та збільшення їхньої концентрації впливає на інтенсивність усіх смуг свічення, проте не змінює їхню форму та спектральне положення. Встановлено, що величини концентрації європію 4 і 3 моль % є оптимальними у кераміках MgGa2O4: Mn2+, Eu3+ і ZnGa2O4: Mn2+, Eu3+ відповідно. Збільшення вмісту іонів Eu3+ призводить до послаблення інтенсивності люмінесценції матриці одночасно легованих галатів магнію та цинку. У галаті магнію інтенсивність випромінювання іонів Mn2+ зростає при введенні іонів Eu3+ і досягає максимуму при концентрації 5 моль %. Натомість, у галаті цинку інтенсивність свічення Mn2+ різко спадає при введенні європію. Отримані залежності вказують на наявність перенесення енергії між матрицею, іонами Mn2+ та Eu3+. Введення іонів європію призводить до зменшення постійної часу загасання люмінесценції іонів Mn2+ і підтверджує припущення про перенесення енергії між іонами активатора.Проведені розрахунки координат на хроматичних діаграмах світності показали, що всі кераміки демонструють варіацію кольорів свічення від синього до червоного. Зміна кольору свічення може здійснюватися зміною складу керамік та концентрації активатора. Зважаючи на це, досліджувані кераміки галатів магнію, цинку та твердих розчинів на їхній основі, одночасно леговані іонами Mn2+ та Eu3+, запропоновано для використання як люмінофорів з можливістю контролю кольору свічення.^UThis thesis dedicated to investigate the effect of co-doping with Mn2+ and different concentration of Eu3+ ions on the optical-luminescent properties of magnesium and zinc gallate compounds (MgGa2O4, ZnGa2O4) with spinel structure and solid solutions of these compounds (Mg1-xZnxGa2O4), and to establish the role of crystal structure defects in light emission and excitation energy transition processes for application of these compounds as phosphor materials with multiple emission colors.The single phase spinel structure of all obtained ceramic materials was testified by X-ray diffraction measurements with application of Rietveld refinement. Positron annihilation time spectroscopy revealed cation vacancy and multi-vacancy defects in the structure of investigated spinels and verified successful incorporation of Eu3+ ions into the spinel host.The luminescence of matrix and Mn2+ ions in the MgGa2O4 and ZnGa2O4 compounds were found to be excited in the region of fundamental absorption edge. The ceramics of the Mg0.5Zn0.5Ga2O4: Mn2+, Eu3+ solid solution exhibits an order higher excitation intensity of the matrix luminescence band due to large number of structural defects. In all of the co-doped ceramic samples the Eu3+ ions were excited in the broad charge transfer band (O2--Eu3+) and narrow lines of intracenter transitions in Eu3+ ions.The photoluminescence emission spectra of all gallate ceramic samples co-doped with Mn2+ and Eu3+ ions show emission bands of matrix (350-475 nm), Mn2+ ions (475-575 nm), and Eu3+ ions (575-650 nm). It has been shown that incorporation of Eu3+ ions and rising of their concentration affects all of the observed luminescence bands. However, it changes neither character and spectral position. An optimal concentration of europium ions was found for MgGa2O4: Mn2+, Eu3+ and ZnGa2O4: Mn2+, Eu3+ ceramics, taking values approximately 4 and 3 mol.%, respectively. The increase of the Eu3+ ions concentration leads to suppression of the matrix luminescence intensity in co-doped magnesium and zinc gallate compounds. However, the emission intensity of Mn2+ ions increases with the introduction of Eu3+ ions and reaches a maximum around 5 mol.% in the magnesium gallate compound. The obtained concentration dependences indicate energy transfer between the matrix, the Mn2+, and Eu3+ ions. The reduction of the luminescence decay constant of Mn2+ ions after co-doping with Eu3+ ions confirms the assumption about the energy interaction between activator ions.The coordinates of luminosity CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) diagram were calculated and showed that all ceramics exhibit variation of the emission color from blue to red. The color modification can be employed either by changing the composition of gallate ceramics or by tuning concentration of activator ions. This reveals that investigated ceramics of magnesium and zinc gallates together with their solid solutions co-doped with Mn2+ and Eu3+ ions can be used for application as phosphors with possibility of controlling the emission color.

Диссертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії 091 «Біологія» (09 – Біологія) – Інститут клітинної біології та генетичної інженерії – Київ, 2023.Дисертаційна робота присвячена дослідженню зв’язку ураження геному за різних типів опромінення із стимуляцією накопичення фармацевтичних сполук ромашки лікарської з лікарської сировини(суцвіть). У зв’язку із зростанням використання рослин в офіційній медицині, збільшується і різноманітність підходів до отримання більшої кількості лікарських речовин з цієї природної сировини. Поряд з пошуком нових видів, які мають лікувальні властивості, виведенням більш продуктивних сортів, використовується переорієнтація метаболізму організмів в бік збільшення необхідних для практики речовин. У той час як для вирішення цього питання генетична і метаболічна інженерія фокусуються на генетичній трансформації організмів, досвід вивчення захисних реакцій на дію стресових факторів вказує на можливість використання епігенетичних механізмів для переорієнтації метаболізму.Одним з ефективних підходів є використання іонізуючого та УФ-С опромінення. При гострому та хронічному опроміненні спостерігається зсув метаболічних процесів у бік утворення речовин вторинного метаболізму, до складу яких входить більшість радіопротекторів, що мають антиоксидантну, антиканцерогенну, імуномодулюючу і протизапальну дію та знаходять все ширше застосування в фармакології. Однією з основних складових розробки біотехнології підвищення виходу з рослинної сировини лікувальних речовин, зокрема, антиоксидантів, шляхом використання різних типів опромінення, є відбір генотипів з високою чутливістю до дії стресових факторів та з’ясування взаємодії молекулярно – генетичних механізмів, що визначають ці ефекти. Дослідження цих питань проведено на шести сортах Ромашки лікарської (Matricāria chamomīlla L.) європейської селекції з колекції Центральної станції лікарських рослин НААН України (Лубни) та ендемічних екотипах насіння, які одержано з насіннєвих станцій України. Увагу було спрямовано на молекулярно-генетичне підґрунтя стимуляції у різних генотипів двох технологічно важливих характеристик – врожайності фармацевтичної сировини (суцвіть) та нагромадження антиоксидантів у ній. Проведено вегетаційні, польові та лабораторні дослідження. Використано методи молекулярно–генетичного аналізу (ISSR–ПЛР і RAPD–ПЛР), біохімічні методи виділення антиоксидантів, методи лінійної статистики та кластерного аналізу. Виконання теми включало в себе ряд завдань, які були виконані в декілька етапів. Завданням першого етапу дослідження було встановлення з використанням методу генетичних маркерів зв’язку чутливості генотипів ромашки лікарської до різних типів опромінення з особливостями організіції їхнього геному. Була проведена оцінка поліморфізму первинної структури ДНК генотипів ромашки з використанням ISSR і RAPD маркерів з подальшим кластерним аналізом генетичної відстані між генотипами, що різняться стимуляцією продуктивності фармацевтичної сировини (суцвіть) та нагромадження низькомолекулярних антиоксидантів - флавоноїдів та фенолів. Проведений аналіз зв’язку ефективності двох типів опромінення по двом показникам підвищення продуктивності різних генотипів з мікросателітним поліморфізмом їхньої ДНК показав неоднозначні результати. Не виявлено суттєвого зв’язку між розмаїттям двох видів реакції восьми генотипів ромашки лікарської з їхнім ДНК-поліморфізмом по ISSR маркерам. Не виключно, що відсутність чіткого взаємозвязку вихідного ( у контролі) поліморфізму по ISSR маркерам і RAPD маркерам з напрацюваннм антиоксидантів пов’язано з відносно невеликою вибіркою генотипів Matricāria chamomīlla L., з якою проводили роботу. Між тим виявлено чіткий зв’язок між поліморфізмом ДНК по RAPD- послідовностям з продуктивністю фармацевтичної сировини ромашки лікарської.Досліджені вісім генотипів ромашки лікарської розділяються на три підкластери, два з яких реагують значимо на УФ-С опромінення, а один – на рентгенівське опромінення.Проведене дослідження виявило відсутність взаємозв’язку між стимуляцією певним типом опромінення продукції фармацевтичної сировини та нагромадженням антиоксидантів. Так, тільки при рентгенівському опроміненні сортів Азулена та Горал одночасно відбувалася стимуляція і врожайності суцвіть, і вмісту антиоксидантів. У сорту Перлина лісостепу спостерігалася стимуляція фармацевтичної сировини УФ-С опроміненням, в той час як підвищення вмісту флавоноїдів у сировині відбувалася при рентгенівському опроміненні. У сорту Кведлінбург стимуляція врожайності фармацевтичної сировини відбувалася при рентгенівському опроміненні, а стимуляція накопичення антиоксидантів спостерігалася при УФ- С опроміненні.^UDissertation for the Doctor of Philosophy degree 091 "Biology" (09 - Biology) - Institute of Cell Biology and Genetic Engineering - Kyiv, 2023.The dissertation is devoted to the study of the relationship between damage to the genome under different types of irradiation and the stimulation of the release of pharmaceutical compounds of chamomile.Due to the growing use of plants in official medicine, the variety of approaches to obtaining more medicinal substances from this natural raw material is also increasing. Along with the search for new species that have medicinal properties, the breeding of more productive varieties, the reorientation of the metabolism of organisms in the direction of increasing the substances necessary for practice is used. While genetic and metabolic engineering focuses on the genetic transformation of organisms to solve this issue, the experience of studying protective reactions to stressors indicates the possibility of using epigenetic mechanisms to reorient metabolism.One of the effective approaches is the use of ionizing and UV-C irradiation. With acute and chronic exposure, there is a shift in metabolic processes towards the formation of substances of secondary metabolism, which include the majority of radioprotectors that have antioxidant, anticarcinogenic, immunomodulatory and anti-inflammatory effects and are used in pharmacology.One of the main components of the development of biotechnology to increase the yield of medicinal substances from plant raw materials, in particular antioxidants, by using different types of irradiation, is the selection of genotypes with high sensitivity to the action of stress factors and the clarification of the interaction of molecular-genetic mechanisms that determine these effects. The study of these issues was carried out on six varieties of Matricaria chamomīlla of European selection from the collection of the Central Station of Medicinal Plants of the National Academy of Sciences of Ukraine (Lubny) and endemic ecotypes of seeds obtained from seed stations of Ukraine. Attention was directed to the molecular and genetic basis of stimulation in different genotypes of two technologically important characteristics - the yield of pharmaceutical raw materials (inflorescence) and the accumulation of antioxidants in it. Vegetation, field and laboratory studies were conducted. The methods of molecular-genetic analysis (ISSR-PCR and RAPD-PCR), biochemical methods of extracting antioxidants, methods of linear statistics and cluster analysis were used.The implementation of the topic included a number of tasks that were performed in several stages.The purpose of the first stage of the research was to establish, using the method of genetic markers, the connection between the sensitivity of genotypes to different types of radiation and the peculiarities of the organization of their genome. An assessment of polymorphism of the primary DNA structure of chamomile genotypes was carried out using ISSR-RAPD markers followed by a cluster analysis of the genetic distance between genotypes differing in stimulation of the productivity of pharmaceutical raw materials (inflorescence) and the accumulation of low molecular weight antioxidants flavonoids and phenols.The analysis of the relationship between the efficiency of different types of irradiation on two indicators of increasing the productivity of different genotypes with the minisatellite polymorphism of their DNA showed ambiguous results. A very weak connection between the diversity of the two types of reaction of eight genotypes of chamomile with their DNA polymorphism according to ISSR markers was revealed. Not exclusively, no clear relationship between the initial (in control) polymorphism was found.Meanwhile, a clear connection between DNA polymorphism by RAPD sequences and the productivity of pharmaceutical raw materials was revealed.The studied eight genotypes are divided into three subclusters, two of which react significantly to UV-C irradiation, and one to X-ray irradiation.The conducted study revealed the absence of a relationship between the stimulation of a certain type of irradiation of the productivity of pharmaceutical raw materials and the accumulation of antioxidants. Thus, only with X-ray irradiation of the Azulena and Goral varieties, both the yield of inflorescences and the content of antioxidants are stimulated at the same time. In the Perlyna lisostepu variety, the stimulation of pharmaceutical raw materials by UV-C irradiation is observed, while the increase in the content of flavonoids occurs with X-ray irradiation. In the Quedlinburg variety, stimulation of the yield of pharmaceutical raw materials occurs with X-ray irradiation, and stimulation of the productivity of antioxidants is observed with UV-C irradiation.