Досліджено флюоресценцію та фосфоресценцію стирилового барвника Dbos-30 у діапазоні температур 77 - 293 K у вільному стані та за присутності дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). За температури 77 K зафіксовано флюоресценцію та фосфоресценцію як окремих хромофорів, так і нелюмінесціювальних за кімнатної температури агрегатів барвників. Показано, що у замороженому розчині Dbos-30 присутні два центри фосфоресценції: окремі хромофори та молекулярні агрегати. У змішаному розчині барвник - ДНК спостережено гасіння фосфоресценції макромолекули ДНК. Крім того, під час збудження в області поглинання ДНК зареєстровано фосфоресценцію та затриману флюоресценцію барвника, що свідчить про перенесення енергії триплетного електронного збудження (ТЕЗ) від ДНК до зв'язаних з нею зондів та анігіляцію мобільних T-збуджень на цих барвниках. Установлено, що середня довжина пробігу мобільного ТЕЗ у макромолекулі ДНК lT становить близько двадцяти пар основ, що підтверджує оцінки, зроблені за допомогою інших методів.

Досліджено взаємодію деяких рослинних алкалоїдів протипухлинного препарату амітозину-берберину, сангвінарину та хелідоніну з ДНК у водному розчині за допомогою методів оптичної спектроскопії. Одержано та проаналізовано їх електронні спектри поглинання, збудження флюоресценції та флюоресценції як у вільному стані, так і у разі додавання ДНК. В спектрах поглинання зв'язаного з ДНК берберину спостережено гіпохромний ефект. Установлено, що за наявності ДНК інтенсивність флюоресценції берберину зростає, а сангвінарину та хелідоніну, навпаки, - спадає. Ступінь поляризації флюоресценції суміші алкалоїд - ДНК є відмінним від нуля для всіх трьох алкалоїдів. Ці факти є спектральними проявами взаємодії алкалоїдів із ДНК. Обговорено можливі фізичні механізми утворення комплексів алкалоїд - ДНК у водному розчині.

З використанням спектральних методів проведено експериментальне дослідження процесів агрегації деяких ціанінових барвників у водних розчинах, а також особливостей утворення зв'язаних з ДНК агрегатів даних сполук. Встановлено, що довгохвильова флуоресценція досліджуваних монометинових ціанінових барвників у водних розчинах, а також за присутності ДНК належить їх H-агрегатам. З'ясовано, що утворення агрегатів H-типу досліджуваних монометинціанінових барвників за присутності ДНК відбувається шляхом взаємодії незв'язаної молекули барвника з іншою, вже зв'язаною з ДНК у вигляді мономера. Виявлено, що триметинціаніновий барвник Cyan <$Ebeta>iPr селективно утворює в борозенці АТ-ділянок ДНК J-агрегати, у спектрах поглинання яких проявляється давидівське розщеплення. На підставі дослідження спектрів поглинання, флуоресценції та поляризації флуоресценції показано, що результати, одержані для J-агрегатів Cyan <$Ebeta>iPr, узгоджуються з моделлю Каша для електронних енергетичних рівнів агрегатів спіральної форми.

Отримано низку пар структурно подібних монометинових ціанінових барвників з протилежним напрямком електричного диполя та досліджено їх спектрально-люмінесцентні властивості у вільному стані та в присутності дволанцюгової ДНК. Зміна значень стоксових зсувів барвників за їх взаємодії з ДНК свідчить про те, що барвники в комплексах оточені дипольним середовищем, що підтверджує "напівінтеркаляційну" модель взаємодії. Розглядаючи зміну стоксового зсуву барвників під час взаємодії з ДНК як прояв зміни їх електронної асиметрії, висловлено припущення щодо положення кожного барвника в ДНК та зроблено висновок про те, що орієнтацію молекули барвника в комплексі визначає в основному її геометрія, а напрямок дипольного моменту барвника має в цьому разі вторинне значення.

Для розширення сфери застосування карбоціанінових барвників для гомогенної флюоресцентної детекції нуклеїнових кислот (НК) запропоновано використовувати барвники, заміщені у поліметиновому ланцюзі. Синтезовано низку алкіл-заміщених похіних тіакарбоціаніну; досліджено їх спектрально-люмінесцентні властивості в присутності дволанцюгової ДНК, РНК та бичачого сироваткового альбуміну (БСА). Всі отримані похідні мають нижчий рівень власної флюоресценції, ніж у вихідного барвника. За присутності НК спостережено підвищення інтенсивності випромінювання в 1,75 - 76 разів. Менше підвищення (1,75 - 16,9 разів) має місце в присутності великого надлишку БСА. Максимальна інтенсивність, яка більше, ніж удвічі, перевищує інтенсивність флюоресценції тіакарбоціаніну, спостерігається для НК-комплексів beta-метил-заміщеного барвника. Замісники розмірів, більших за метильну групу, викликають занадто великі порушення плоскої будови флюорофору тіакарбоціаніну, що призводить до зменшення інтенсивності випромінювання НК-комплексів відповідних барвників.

Синтезовано низку нових симетричних і несиметричних триметинових ціанінів з різноманітними замісниками у мезо-положенні поліметинового ланцюга. З'ясовано, що за присутності ДНК, РНК і меншою мірою за присутності білка інтенсивність флуоресценції барвників зростає. Максимальне зростання становить 270 разів. Найбільші її значення спостережено для барвників з метильною групою в мезо-положенні поліметинового ланцюга. Якщо більш масивні групи - ароматичні чи трет-алкільний залишки - з'єднані з мезо-положенням гнучким аліфатичним ланцюгом з 1 - 3 <$E roman CH sub 2> груп, то флуоресцентні властивості таких барвників за присутності нуклеїнових кислот близькі до властивостей мезо-метил-заміщених барвників.

Вивчено механізм взаємодії ціанінового барвника Cyan 40 з молекулами ДНК за допомогою методів комп'ютерного моделювання. Оцінено енергію взаємодії термінальних частин <$E pi>-електронних хмар гетероциклічних кілець нуклеотидних основ ДНК та барвника Cyan 40 з використанням методів ab initio. Запропоновано механізм взаємодії Cyan 40 з молекулами ДНК відповідно до моделі повної інтеркаляції. На підставі комбінованих розрахунків за допомогою методів Amber, MM+, AMI, PM3 та ab initio доведено енергетичну вигідність зв'язування Cyan 40 з ДНК за механізмом повної інтеркаляції у порівнянні з механізмом напівінтеркаляції. Знайдено ряд метастанів, що ілюструють гіпотезу послідовної взаємодії Cyan 40 з ДНК у три етапи: асоціація з ДНК у малій борозенці, взаємодія з ДНК за типом напівінтеркаляції бензотіазоловим кільцем та остаточна фіксація Cyan 40 між парами основ ДНК за механізмом повної інтеркаляції.

Досліджено спектрально-люмінесцентні характеристики карбоціанінового барвника CCyan 40 у вільному стані та за присутності ДНК і полінуклеотидів. Барвник має високе значення молярного коефіціента екстинкції (<$E 5,7~cdot~10 sup 4 roman {M sup - 1 cm sup - 1}>) та середній квантовий вихід (0,042). За присутності ДНК, poly(dGC/dGC) та poly(dA/dT) квантовий вихід CCyan 40 зростає в 5,5; 3,8 та 1,8 рази відповідно. CCyan 40 запропоновано для флуоресцентного мічення олігонуклеотидів за умов реакції, запропонованої нами раніше.

На базі ядра 5,6-метилендіоксибензотіазолу синтезовано сім нових монометинових ціанінових барвників з гетероциклічними залишками різної геометрії та електронодонорності. Досліджено їх оптичні властивості в присутності ДНК, РНК та білка. Деякі з синтезованих барвників є перспективними об'єктами для подальших досліджень та застосування для аналізу нуклеїнових кислот. Порівняння флуоресцентних властивостей синтезованих барвників та їх аналогів з незаміщеним гетерозалишком бензотіазолу в присутності нуклеїнових кислот дозволило зробити деякі уточнення на моделі напівінтеркаляції монометинових ціанінов у ДНК.

Досліджено вплив полярності середовища на спектрально-люмінесцентні властивості монометинових ціанінових барвників та їх комплексів з нуклеїновими кислотами. Показано, що присутність органічного розчинника у водних розчинах барвників та їх комплексів з ДНК призводить до суттєвого зменшення інтенсивності флюоресценції комплексів барвник - ДНК і до зростання інтенсивності власної флюоресценції барвників. Інтенсивність флюоресценції комплексів бромистий етидій - ДНК слабо залежить від природи органічного розчинника, що може бути пояснено з урахуванням інтеркаляційного механізму взаємодії. Для ціанінових барвників, досліджених у роботі, ця залежність є значно сильнішою, що свідчить про значний контакт зв'язаного з ДНК барвника з навколишнім середовищем. Разом з тим взаємодія даних барвників з ДНК не виявила характерної для борозенкової взаємодії специфічності до АТ-ділянок. Припущено, що досліджені ціанінові барвники взаємодіють з ДНК за механізмом "напівінтеркаляції".

Досліджено поглинання та флюоресценцію розчинів монометинових бензотіазолових ціанінових барвників тіазолового оранжевого (ТО), Cyan 40 та Cyan 13 у широкому діапазоні концентрацій за наявності та відсутності ДНК. Встановлено, що в спектрах поглинання та флюоресценції розчинів досліджуваних барвників без ДНК спостерігаються смуги як молекулярного поглинання та флююресценції, так і поглинання та флюоресценції агрегатів молекул барвників, причому pi-електронна система агрегатів зазнає перебудови після поглинання. Показано, що у випромінюванні розчинів розглянутих барвників за присутності ДНК домінує власна флюоресценція молекул барвників, значний квантовий вихід якої пов'язаний з фіксацією молекули барвника на молекулі ДНК. Виявлено концентраційне гасіння цієї флюоресценції, що супроводжується появою нової смуги в поглинанні. У зв'язку з цим висловлено припущення про утворення агрегатів, які складаються з вільних молекул барвника та молекул барвника, зв'язаних з ДНК. На підставі отриманих даних зроблено висновок про неприйнятність застосування моделі повної інтеркаляції до взаємодії молекул досліджуваних барвників з ДНК та про можливу їх напівінтеркаляційну взаємодію з ДНК.

Досліджено взаємодію серії "корових" 2'-5'-олігоаденілатів (2-5А) та їх аналогів із протеїнами - альбуміном, інтерфероном та імуноглобуліном G - за допомогою методів флуоресцентної спектроскопії. За взаємодії олігоаденілатів у концентрації <$E 5~times~10 sup -5> М з альбуміном спостерігається різке гасіння флуоресценції протеїну (до 67 %). Меншою мірою вивчені сполуки гасили емісію інтерферону, а за їх взаємодії з імуноглобуліном за тих самих умов не відбувається значних змін флуоресценції. Величина гасіння залежить від структури препаратів 2-5А та знижується зі зменшенням їх концентрації. Ці дані свідчать про те, що 2-5А активно зв'язуються з альбуміном, менш ефективно - з інтерфероном і практично не взаємодіють з імуноглобуліном. Виходячи з різної ефективності гасіння препаратами емісії, збудженої за 280 та 296 нм, зроблено припущення про можливу роль тирозину та триптофану у процесах зв'язування конкретних препаратів. Розглянуто можливі механізми взаємодії олігоаденілатів із протеїнами.