Лаборатория нанобиотехнологии
Опубликовано 18.09.2010 • 1482 просмотров
 Зав. лабораторией д.ф.-м.н., профессор Николай Григорьевич ХлебцовРаботы с золотыми наночастицами и биоконъюгатами на их основе были начаты в лаборатории биофизических методов исследования в 1987 г. (первая публикация появилась в 1989 г). В 2003 г. была создана новая лаборатория биосенсоров на основе наноразмерных структур, которая в 2008 г. была преобразована в лабораторию нанобиотехнологии (ЛНБ). В настоящее время в составе лаборатории работают в.н.с. д.б.н. В.А. Богатырев, с.н.с. к.ф.-м.н. А.Г. Мельников, с.н.с. к.ф.-м.н. Б.Н. Хлебцов, к.ф.-м.н. В.А. Ханадеев, ст. лаборант Т.Е. Пылаев Научные исследования ведутся в тесном контакте с группой иммунотехнологии ИБФРМ РАН (рук. в.н.с. д.б.н. Л.А. Дыкман), кафедрой оптики и биомедицинской физики СГУ (зав. каф. проф. В.В. Тучин).  Сотрудники лаборатории: к.ф.-м.н. В.А. Ханадеев, д.б.н. В.А. Богатырев, д.ф.-м.н. Н.Г. Хлебцов, к.ф.-м.н. Б.Н. Хлебцов, Т.Е. Пылаев- Развитие фундаментальных принципов синтеза металлических и композитных наночастиц с настраиваемым плазмонным резонансом и их функционализации биоспецифическими молекулами-зондами.
- Исследование оптических свойств биоконъюгатов для создания биосенсоров нового поколения на основе отдельных частиц и ассемблированных наноструктур.
- Разработка новых приложений плазмонно-резонансных биомаркеров для твердофазного иммуноанализа, визуализации клеточных и молекулярных мишеней, адресной доставки целевых веществ в клетки, фототермальной терапии и низкокогерентной оптической томографии.
Наиболее важные результаты- Разработаны технологии контролируемого синтеза наночастиц с настраиваемым резонансом в пределах 400-1000 нм, в том числе золотых наносфер, золотых и золотосеребряных наностержней, нанооболочек SiO2/Au, серебряных нанокубиков и золотых наноклеток.
- Разработаны технологии функционализации синтезируемых наночастиц биомолекулами-зондами и другими лигандами, включая фотодинамические красители.
- Развит комплексный подход для исследования биоспецифических взаимодействий на поверхности золотых наноструктур методами спектроскопии поглощения, резонансного и динамического рассеяния света, темнопольной световой и электронной микроскопии.
- Разработан метод дот-анализа с использованием наночастиц, обеспечивающих максимальную чувствительность анализа.
- Впервые исследованы уникальные оптические свойства золотых наностержней и монослоев нанооболочек для применения в биосенсорике и биоимиджинге.
- Впервые проведено комплексное исследование оптического усиления фототермальных свойств различных типов наноструктур.
- Выполнены исследования по биораспределению и токсичности золотых и композитных наночастиц.
 Схема синтеза Ag нанокубиков и Au наноклетокВ 2004 г. Международная издательская компания МАИК/Интерпериодика присудила премию за лучший цикл публикаций 2000-2003 гг. в «Коллоидном журнале» РАН авторскому коллективу сотрудников лаборатории и проф. Патрик Энглибиенне (Брюссельский университет). В 2008 г. Б.Н. Хлебцов стал лауреатом 1-го Международного форума по нанотехнологиям в г. Москве. В 2004 и 2010 гг. публикации сотрудников ЛБН в международном журнале «J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer» занимали первую строчку в TOP-25. За последние 3 года работы лаборатории поддерживались 18 грантами и контрактами, включая 2 гранта CRDF, 1 грант INTAS, 2 гранта Президента РФ, 5 грантов РФФИ №№ 05-02-16776-а, 07-02-01434-а, 07-04-00302а, 08-02-00399-а, 09-02-00496-а, 4 Госконтрактами и грантом по программе Президиума РАН. За последние 5 лет сотрудниками лаборатории опубликованы одна монография, три главы в монографиях, более 30 статей в журналах с импакт-факторами 1.5-5.2 и получены три патента. Монографии1. Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы: Синтез, свойства, биомедицинское применение. – М.: Наука, 2008. – 319 с. Главы в монографиях1. Хлебцов Н.Г., Максимова И.Л., Тучин В.В., Ванг Л.В. Введение в рассеяние света биологическими объектами // Оптическая медицинская диагностика / Под ред. В.В. Тучина. – М.: Изд-во Физматлит, 2007. – Гл. 1. – С. 36-156.
2. Khlebtsov N.G., Dykman L.A. Plasmonic nanoparticles: Fabrication, optical properties, and biomedical applications // Handbook of photonics for biomedical science. – Taylor and Francis, 2010. – Ch. 2. – P. 36-84. ISBN 9781439806289. Статьи в журналах1. Хлебцов Н.Г., Трачук Л.А., Мельников А.Г. Влияние размера, формы и структуры металлических наночастиц на зависимость их оптических свойств от показателя преломления дисперсионной среды // Оптика и спектроскоп. – 2005. – Т. 98, № 1. – С. 82-89.
2. Dykman L.A., Bogatyrev V.A., Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. A protein assay based on colloidal gold conjugates with trypsin // Anal. Biochem. – 2005. – Vol. 341. – P. 16-21.
3. Хлебцов Н.Г., Трачук Л.А., Мельников А.Г. Влияние размера, формы и структуры металлических наночастиц на зависимость их оптических свойств от показателя преломления дисперсионной среды // Оптика и спектроскоп. – 2005. – Т. 98, № 1. – С. 82-89.
4. Alekseeva A.V., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Khlebtsov B.N., Trachuk L.A., Melnikov A.G., Khlebtsov N.G. Preparation and optical scattering characterization of Au nanorods, and their application to a dot-immunogold assay // Appl. Opt. – 2005. – Vol. 44, No 29. – P. 6285-6295.
5. Khlebtsov N.G., Mel’nikov A.G., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Alekseeva A.V., Trachuk L.A., Khlebtsov B.N. Can the light scattering depolarization ratio of small particles be greater than 1/3? // J. Phys. Chem. B. – 2005. – Vol. 109, No 28. – P. 13578-13584.
6. Khlebtsov B.N., Mel’nikov A.G., Zharov V.P., Khlebtsov N.G. Absorption and scattering of light by a dimer of metal nanospheres: Comparison of dipole and multipole approaches // Nanotechnology. – 2006. – Vol. 17. – P. 1437-1445.
7. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Ultrasharp light scattering resonances of structured nanospheres: Effects of size-dependent dielectric functions // J. Biomed. Opt. – 2006. – Vol. 11. – No 4. – P. 44002 (1-5).
8. Алексеева А.В., Богатырев В.А., Хлебцов Б.Н., Мельников А.Г., Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. Золотые наностержни: синтез и оптические свойства // Коллоид. журн. – 2006. – Т. 68, № 6. – C. 725-744.
9. Zharov V., Galanzha E., Shashkov E., Khlebtsov N., Tuchin V. In vivo photoacoustic flow cytometry for monitoring circulating cells and contrast agents // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31, No 24. – P. 3623-3625.
10. Khlebtsov B.N., Zharov V.P., Melnikov A.G., Tuchin V.V., Khlebtsov N.G. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters // Nanotechnology. – 2006. – Vol. 17, No 20. – P. 5167-5179.
11. Khlebtsov B.N., Dykman L.A., Bogatyrev V.A., Zharov V.P., Khlebtsov N.G. A solid-phase dot assay using silica/gold nanoshells // Nanoscale Res. Lett. – 2007. – Vol. 2. – P. 6-11.
12. Хлебцов Б.Н., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. Спектры резонансного светорассеяния золотых нанооболочек: эффекты полидисперсности и ограничения длины свободного пробега электронов // Оптика и спектроскоп. – 2007. – Т. 102, № 2. – С. 273-281.
13. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Biosensing potential of silica/gold nanoshells: Sensitivity of plasmon resonance to the local dielectric environment // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. – 2007. – Vol. 106. – P. 154-169.
14. Khlebtsov B.N., Melnikov A.G., Khlebtsov N.G. On the extinction multipole plasmons in gold nanorods // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. – 2007. – Vol. 107. – P. 306-314.
15. Хлебцов Н.Г., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Б.Н. Золотые наноструктуры с плазмонным резонансом для биомедицинских исследований // Рос. нанотехнологии. – 2007. – Т. 2, № 3-4. – C. 69-86.
16. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Multipole plasmons in metal nanorods: Scaling properties and dependence on the particle size, shape, orientation, and dielectric environment // J. Phys. Chem. C. – 2007. – Vol. 111, No 32. – P. 11516-11527.
17. Zharov V.P., Galanzha E.I., Shashkov E.V., Kim J.-W., Khlebtsov N.G., Tuchin V.V. Photoacoustic flow cytometry: principle and application for real-time detection of circulating single nanoparticles, pathogens, and contrast dyes in vivo // J. Biomed. Opt. – 2007. – Vol. 12, No 5. – P. 051503-1 – 051503-14.
18. Дыкман Л. А., Богатырев В. А. Наночастицы золота: получение, функционализация, использование в биохимии и иммунохимии // Успехи химии. 2007. – Т. 76, № 2. – С. 199-213.
19. Maksimova I.L., Akchurin G.G., Khlebtsov B.N., Terentyuk G.S., Akchurin G.G., Ermolaev I.A., Skaptsov A.A, Soboleva E.P., Khlebtsov N.G., Tuchin V.V. Near-infrared laser photothermal therapy of cancer by using gold nanoparticles: computer simulations and experiment // Мed. Laser Applications. – 2007. – Vol. 22. – P. 199-206.
20. Khlebtsov N.G. Determination of size and concentration of gold nanoparticles from extinction spectra // Anal. Chem. – 2008. – Vol. 80, No 17. – P. 6620-6625.
21. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Khlebtsov N.G. Observation of extra-high depolarized light scattering spectra from gold nanorods // J. Phys. Chem. C. – 2008. – Vol. 112, No 33. – P. 12760-12768.
22. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Khlebtsov N.G. Determination of the size, concentration, and refractive index of silica nanoparticles from turbidity spectra // Langmuir. – 2008. – Vol. 24, No 16. – P. 8964-8970.
23. Akchurin G., Khlebtsov B., Akchurin G., Tuchin V., Zharov V., Khlebtsov N. Gold nanoshell photomodification under single nanosecond laser pulse accompanied by color-shifting and bubble formation phenomena // Nanotechnology. – 2008. – Vol. 19. – P. 015701 (1-8).
24. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Enhanced solid-phase immunoassay using gold nanoshells: Effect of nanoparticle optical properties // Nanotechnology. – 2008. – Vol. 19. – P. 435703 (1-10).
25. Khlebtsov B.N., Khanadeyev V.A., Jian Ye, Mackowski D.W., Borghs G., Khlebtsov N.G. Coupled plasmon resonances in monolayers of metal nanoparticles and nanoshells // Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 77, No 3. – P. 035440 (14 pages).
26. Zagaynova E.V., Shirmanova M.V., Kirillin M.Y., Khlebtsov B.N., Orlova A.G., Balalaeva I.V., Sirotkina M.A., Bugrova M.L., Agrba P.D., Kamensky V.A. Contrasting properties of gold nanoparticles for optical coherence tomography: phantom, in vivo studies and Monte Carlo simulation // Phys. Med. Biol. – 2008. – Vol. 53, No 18. – P. 4995-5009.
27. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квант. электроника. – 2008. – Т. 38, № 6. – С. 504-529.
28. Максимова И.Л., Акчурин Г.Г., Терентюк Г.С., Хлебцов Б.Н., Акчурин Г.Г.-мл., Ермолаев И.А., Скапцов А.А., Ревзина Е.М., Тучин В.В., Хлебцов Н.Г. Лазерный фототермолиз биотканей с использованием плазмонно-резонансных наночастиц // Квант. электроника. – 2008. – Т. 38, № 6. – С. 536-542.
29. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Хлебцов Н.Г. Коллективные плазмонные резонансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек // Оптика и спектроскоп. – 2008. – Т. 104, № 2. – С. 324-337.
30. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Хлебцов Н.Г. Определение размера, концентрации и показателя преломления наночастиц оксида кремния методом спектротурбидиметрии // Оптика и спектроскоп. – 2008. – Т. 105, № 5. – С. 801-808.
31. Букреева Т.В., Парахонский Б.В., Марченко И.В., Хлебцов Б.Н., Хлебцов Н.Г., Дементьева О.В., Саватеев М.Н., Фейгин Л.А., Ковальчук М.В. Полиэлектролитные микрокапсулы с наночастицами серебра и золота в составе оболочки, полученные на ядрах карбоната кальция и полистирола // Рос. нанотехнологии. – 2008. – T. 3, № 1-2. – С. 89-96.
32. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. Использование золотых нанооболочек в твердофазном иммуноанализе // Рос. нанотехнологии. – 2008. – Т. 3, № 7-8. – С. 50-63.
33. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. Синтез, стабилизация и оптические свойства золотых наностержней с серебряной оболочкой // Рос. нанотехнологии. – 2009. – Т. 4, № 7-8. – С. 93-103.
34. Terentyuk G.S., Maslyakova G.N., Suleymanova L.V., Khlebtsov B.N., Kogan B.Ya., Akchurin G.G., Shantrocha A.V., Maksimova I.L., Khlebtsov N.G., Tuchin V.V. Circulation and distribution of gold nanoparticles and induced alterations of tissue morphology at intravenous particle delivery // J. Biophotonics. – 2009. – Vol. 2, No 5. – P. 292-302.
35. Terentyuk G.S., Maslyakova G.N., Suleymanova L.V., Khlebtsov N.G., Khlebtsov B.N., Akchurin G.G., Maksimova I.L., Tuchin V.V. Laser induced tissue hyperthermia mediated by gold nanoparticles: towards cancer phototherapy // J. Biomed. Opt. – 2009. – Vol. 14, No 2. – P. 021016-1-021016-9.
36. Терентюк Г.С., Хлебцов Н.Г., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Б.Н., Маслякова Г.Н., Максимова И.Л., Акчурин Г.Г., Шантроха А.В., Тучин В.В. Морфологические изменения в нормальных и опухолевых тканях и показатели иммунного статуса при накоплении золотых наночастиц // Рос. биотерапевт. журн. – 2009. – Т. 8, № 1. – С. 23-24.
37. Burygin G.L., Khlebtsov B.N., Shantrokha A.N., Dykman L.A., Bogatyrev V.A., Khlebtsov N.G. On the enhanced antibacterial activity of antibiotics mixed with gold nanoparticles // Nanoscale Res. Lett. – 2009. – Vol. 4. – P. 794-801.
38. Kirillin M., Shirmanova M., Sirotkina M., Bugrova M., Khlebtsov B., Zagaynova E. Contrasting properties of gold nanoshells and titanium dioxide nanoparticles for optical coherence tomography imaging of skin: Monte Carlo simulations and in vivo study // J. Biomed. Opt. – 2009. – Vol. 14. – P. 021017.
39. Ященок А.М., Иноземцева О.А., Горин Д.А., Хлебцов Б.Н. Зависимость параметров оболочки нанокомпозитных микрокапсул от размера золотых наночастиц // Коллоид. журн. – 2009. – Т. 71, № 3. – С. 422-429.
40. Khlebtsov N.G., Dykman L.A. Optical properties and biomedical applications of plasmonic nanoparticles // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. – 2010. – Vol. 111, No 1. – P. 1-35.
41. Khanadeev V.A., Khlebtsov B.N., Staroverov S.A., Vidyasheva I.V., Skaptsov A.A., Ileneva E.S., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Khlebtsov N.G. Quantitative cell bioimaging using gold-nanoshell conjugates and phage antibodies // J. Biophotonics. – 2010. DOI 10.1002/jbio.200900093.
42. Khlebtsov B., Khanadeev V., Khlebtsov N. Tunable depolarized light scattering from gold and gold/silver nanorods // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2010. – Vol. 12. – P. 3210-3218.
43. Mishchenko M.I., Zakharova N.T., Videen G., Khlebtsov N.G., Wriedt T. Comprehensive T-matrix reference database: A 2007-2009 update // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. – 2010. – Vol. 111. – P. 650-658.
44. Khlebtsov N.G. Anisotropic properties of plasmonic nanoparticles: Depolarized light scattering, dichroism, and birefringence // J. Nanophotonics. – 2010. – Vol. 4. – P. 041587 (1-17).
|
Обнаружили опечатку?
Если Вы нашли ошибку в тексте – выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter Для связи используйте sash@ibppm.ru
|
Работы с золотыми наночастицами и биоконъюгатами на их основе были начаты в лаборатории биофизических методов исследования в 1987 г. (первая публикация появилась в 1989 г). В 2003 г. была создана новая лаборатория биосенсоров на основе наноразмерных структур, которая в 2008 г. была преобразована в лабораторию нанобиотехнологии (ЛНБ). В настоящее время в составе лаборатории работают в.н.с. д.б.н. В.А. Богатырев, с.н.с. к.ф.-м.н. А.Г. Мельников, с.н.с. к.ф.-м.н. Б.Н. Хлебцов, к.ф.-м.н. В.А. Ханадеев, ст. лаборант Т.Е. Пылаев
В 2004 г. Международная издательская компания МАИК/Интерпериодика присудила премию за лучший цикл публикаций 2000-2003 гг. в «Коллоидном журнале» РАН авторскому коллективу сотрудников лаборатории и проф. Патрик Энглибиенне (Брюссельский университет).