Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
22 
I–4 
Synchrotron-based UV resonant Raman scattering experiments: 
a powerful way to better investigate the structural conformation 
in bio-macromolecules 
 
Francesco D’Amico
1
, Barbara Rossi
1
, Cettina Bottari
1,2
, Paolo Zucchiatti
1,2,3
, 
Sara Catalini
1
, Alessandro Gessini
1
, and Claudio Masciovecchio
1
 
 
1 
Elettra Sincrotrone Trieste S.C.p.A., S.S. 14 Km 163.5 in Area Science Park, I-34149 Trieste, Italy, 
e-mail: [e-mail] 
2 
Department of Physics, University of Trieste, via A. Valerio, 2, 34127 Trieste, Italy  
3 
IIT, Via Morego, 30 16163 Genova, Italy 
 
 
Ultra-violet resonant Raman (UVRR) is widely used to investigate organic systems whenever the 
complexity  of  the  molecules  analyzed  do  not  allow  to  get  an  easy  and  unique  interpretation  of  the 
spontaneous  Raman  vibrational  spectra.  One  of  the  most  important  applications  of  UV  resonant 
Raman  in  the  deep-UV  range  (below  300  nm)  is  the  investigation  of  peptides  systems  and 
nucleotides. Both these issues require the use  of an UV laser source able to generate the excitation 
wavelengths needed to selectively approach the energy of resonances occurring in the specific system. 
Although  these  class  of  measurements  are  generally  performed  by  using  fixed  energy  lasers,  the 
possibility  of  having,  instead,  a tunable  radiation  source  in  the  deep-UV  range  allow  to  “map”  the 
whole resonance landscape range. First, it allows a better selection of the resonant conditions, even by 
applying small changes in the excitation energies. Secondary, by an attempt choice of such excitation 
energy it is possible to match experimental conditions where the sample self-absorption is negligible 
but their pre-resonance effects are sufficiently marked to enhance specific Raman bands.  
 
In  this  contribution,  we  will  introduce  the  synchrotron-based  resonant  Raman  scattering 
instrument  working  in  the  UV  spectral  range,  newly  developed  on  IUVS  at  Elettra  synchrotron 
radiation  facility  in  Trieste.  Two  selected  case  studies  of  biological  relevance  will  be  discussed  in 
order  to  show  the  potentiality  of  this  Raman  set-up  to  carry  out  results  otherwise  difficult  to  be 
obtained. The first is the enhancement of the Amide band intensity in model peptide systems above 
230 nm of excitation wavelength. By using specific small peptides model systems as NAGMA and 
NALMA we have discovered the the Amide-II band strongly enhances its intensity between 270 and 
230 nm on incident radiation. These findings have been explained by means of quantum mechanics 
simulations.  As  second  example,  we  report  on  the  possibility  of  a  fine  tuning  of  the  excitation 
wavelength  that  allows  a  complete  characterization  of  DNA  and  RNA  extracted  from  B16  (mouse 
melanoma) and T98G (human  glioblastoma) tumor cell lines.  We  demonstrate that  it  is possible  to 
approach  the  resonance  of  the  π-π*  electronic  transitions  of  the  oligonucleotide  DNA  nitrogenous 
bases,  through  a  progressive  decreasing  of  the  energy  radiation  from  260  to  228  nm.  In  this 
conditions,  the  vibrational  bands  arising  from  adenine  and  guanine  residues  can  be  selectively 
enhanced. On the contrary, the excitation at 228 nm provides a significant increasing in the intensity 
of the vibrational modes associated to the cytosine residue, giving the possibility to disentangle in the 
complex spectra of DNA the single contributions corresponding to specific nucleobases. By a direct 
comparison  of  the  Resonant  Raman  measurements  at  228  nm  of  DNA  and  RNA,  we  appreciated 
slight spectral differences associated to the vibration of cytosine residues. Since cytosine methylation 
is  a  phenomenon  that  involves  only  DNA  strands  and  due  the  tumorigenic  nature  of  the  cell 
population investigated, we hypothesized that this variation could be due to the presence of cytosine 
methylation. 
 
Keywords: UV Resonant Raman; peptides; proteins; nucleotides; DNA 
 
References  
[1]  S. A.  Oladepo,  K. Xiong,  Z.  Hong,  S.  A.  Asher, J.  Handen, I.  K.  Lednev,  Chem.  Rev. 112 (2012) 
2604. 
[2]  F.  D’Amico,  F.  Cammisuli, R.  Addobbati, C.  Rizzardi,  A.  Gessini, C.  Masciovecchio,  B.  Rossi,  L. 
Pascolo, Analyst. 140 (2015) 1477. 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
23
I–5 
Hybrid colloidal particles 
 
Maciej Mazur
1
, Paulina Głowala
1
, Marta Bartel
1
, Barbara Wysocka
1
, Pamela Krug
1
, 
Marta Kwiatkowska
1
, Ilona Mojzych
1
 and Jarosław Wojciechowski
1
 
 
1 
Department of Chemistry, University of Warsaw, Pasteura 1. 02-093 Warsaw, Poland, 
e-mail: [e-mail] 
 
 
Preparation  of  smart  colloidal  particles  has  been  a  hot  topic  of  research  in  recent  years. 
Multifunctional colloids can serve several tasks simultaneously, which is promising in a range of 
domains, including chemical analysis, catalysis, energy storage and  medicine. In medicine,  for 
example,  the  colloidal  particles  can  function  simultaneously  as  drug  carriers  and  diagnostic 
probes.  The  idea  of  integration  of  therapy  and  diagnostics  in  one  type  of  structure,  called 
theranostics, has gained much attention recently. 
 
In  the  following  presentation  we  will  review  our  recent  research  efforts  focused  on 
preparation  and  characterization  of  hybrid  colloidal  particles.  Such  species  consist  of  organic 
and  inorganic  constituents,  which  provide  multiple  functionalities  to  these  structures  like 
targeting, recognition or sensing. A range of structural motifs and be employed for this purpose 
which includes core-shell structures, capsules, hemispherical and spherical particles, etc. For the 
experimental characterization of hybrid colloid particles a range of physicochemical techniques 
can  be  used  with  spectroscopic  methods  being  exceptionally  powerful  and  effective.  We  will 
show  how  modern  spectroscopy can  provide  valuable information  on  particle chemistry at the 
molecular level. 
 
 
Fig. 1. Scanning electron microscopy (SEM) (a) and transmission electron microscopy (TEM) (b) of polystyrene 
microsphere modified with magnetic nanoparticles; SEM (c) and TEM (d) images of biodegradable microspheres 
(PLGA) decorated with gold nanoparticles; fluorescence microscopy of: polystyrene microparticles with 
incorporated pyrene (e) and modified with magnetic nanoparticles (f), melamine-formaldehyde particles with 
incorporated mRNA cap analogue (g), PLGA particles with embedded doxorubicin. 
 
Acknowledgment 
This work was supported by the National Science Centre, project no. UMO-2015/17/N/ST4/03926.
 
 
 
 
 
 

---