Лаборатория нанобиотехнологии

Зав. лабораторией заслуженный деятель науки РФ, д.ф.-м.н., профессор Николай Григорьевич ХлебцовЗав. лабораторией заслуженный деятель науки РФ, д.ф.-м.н., профессор Николай Григорьевич Хлебцов
Заведующий лабораторией – заслуженный деятель науки РФ,
д.ф.-м.н., профессор Николай Григорьевич Хлебцов

Работы с золотыми наночастицами 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 (с 2008 г. - лаборатория нанобиотехнологии, ЛНБ). В настоящее время в составе лаборатории работают научные сотрудники в.н.с. д.б.н. Богатырев В.А., в.н.с. д.ф.-м.н. Хлебцов Б.Н., с.н.с. к.х.н. Буров А.М., с.н.с. к.ф.-м.н. Ханадеев В.А., н.с. к.х.н. Панфилова Е.В., н.с. к.б.н. Пылаев Т.Е., м.н.с. Тумский Р.С, м.н.с. Авдеева Е.С., м.н.с. Чумаков Д.С. Лаборатория сотрудничает с кафедрой оптики и биофотоники СГУ, лабораторией «Дистанционно-управляемые системы для тераностики» в Образовательно-научном институте наноструктур и биосистем СГУ, ИПЛИТ РАН, ИМБ им. В.А. Энгельгардта РАН, Института регенеративной медицины Сеченовского Университета и др. российскими и зарубежными научными организациями.

В.А. Богатырев, д.б.н.В.А. Богатырев, д.б.н. Б.Н. Хлебцов, д.ф.-м.н.Б.Н. Хлебцов, д.ф.-м.н. А.Г. Мельников, к.ф.-м.н.А.Г. Мельников, к.ф.-м.н. А.М. Буров, к.х.н.А.М. Буров, к.х.н. В.А. Ханадеев, к.ф.-м.н.В.А. Ханадеев, к.ф.-м.н.
Е.В. Панфилова, к.х.н.Е.В. Панфилова, к.х.н. Т.Е. Пылаев, к.б.н.Т.Е. Пылаев, к.б.н. Р.С. ТумскийР.С. Тумский Е.С. АвдееваЕ.С. Авдеева Д.С. ЧумаковД.С. Чумаков

Основные направления исследований
  • Развитие фундаментальных принципов синтеза новых типов наноматериалов (металлических наночастиц, многофункциональных нанокомпозитов и плазмонных нанопорошков) их функционализации молекулами-зондами для применений в биологии и биомедицине (включая тераностику);
  • Исследование оптических свойств биоконъюгатов для создания биосенсоров нового поколения на основе отдельных частиц, ассемблированных наноструктур и плазмонных нанопорошков и методов спектроскопии поглощения, динамического рассеяния света и гигантского комбинационного рассеяния (SERS);
  • Разработка новых приложений плазмонно-резонансных биомаркеров для твердофазного иммуноанализа, визуализации клеточных и молекулярных мишеней, адресной доставки целевых веществ в клетки, фототермальной терапии и оптической томографии.
Галерея электронно-микроскопических изображений синтезируемых наночастиц и нанокомпозитов (Успехи химии, 2019, 88, 229-247)Галерея электронно-микроскопических изображений синтезируемых наночастиц и нанокомпозитов (Успехи химии, 2019, 88, 229-247)
Наиболее важные результаты

J. Phys. Chem. C, 2020, DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c00991J. Phys. Chem. C, 2020, DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c00991Исследована зависимость эффективности усиления SERS на поверхности золотых наностержней от положения плазмонного резонанса и длины волны лазерного излучения.

J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 5657J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 5657Исследована фотокаталитическая конверсия п-нитротиофенола в п-аминотиофенол на образцах серебряных нанокубиков, золотых наноклеток и золотосеребряных нанокубоидов с плазмонными резонансами в зеленой (514 нм), красной (633 нм) и ИК-области (800 нм) спектра, и ГКР-детекции.
Appl. Mater. Today, 2019, 15, 67Appl. Mater. Today, 2019, 15, 67На основании экспериментальных данных и компьютерного моделирования спектров экстинкции золотых наностержней, покрытых оболочкой полидофамина, впервые обнаружено необычное уменьшение продольного и одновременное увеличение поперечного плазмонного резонанса.
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2015, 167, 64J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2015, 167, 64Зарегистрирован эффект двукратного усиления аналитического SERS-фактора коллоидов по сравнению с ассемблированными нанокубоидами, объясняемый более плотной упаковкой кубоидов и более эффективной генерацией горячих точек локального поля в монослое.

Langmuir, 2020, DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00623Langmuir, 2020, DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00623Разработана технология синтеза нового типа сверхъярких SERS-меток на основе наночастиц с «лепестковой» оболочкой и инкорпорированными репортерными молекулами. Показана возможность детекции комбинационного рассеяния света от единичной частицы.
J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 15385J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 15385 Разработана технология получения новых типов меток для биоимиджинга с рамановскими молекулами внутри 1-нм зазора между золотым ядром и оболочкой.

Nano Research, 2016, 9, 2303Nano Research, 2016, 9, 2303Проведено экспериментальное сравнение комбинационного рассеяния от молекул инкорпорированных внутрь и помещенных на поверхность биметаллического золотосеребряного кубоида. Эффективность комбинационного рассеяния от молекул внутри частицы была существенно выше.

J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2017, 187, 1J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2017, 187, 1Разработана методика синтеза и проведено сравнение экспериментальных и теоретических спектров экстинкции монодисперсных золотых нанооболочек толщиной 16±2 нм на сверхмонодисперсных ядрах из диоксида кремния размером 116±3 нм.
(Colloid J. 2015, 77, 652(Colloid J. 2015, 77, 652
Предложен способ контролируемого травления золотых наностержней для настройки плазмонного резонанса от 520 до 920 нм и осевого отношения от 5 до 1. Показано, что предложенный метод может использоваться для контролируемого травления золотых наносфер.


Beilstein J. Nanotech, 2019, 10, 794Beilstein J. Nanotech, 2019, 10, 794
Разработаны оригинальные методики получения гибридных биоспецифических меток для тераностики на основе композитных наночастиц золота для таргетного мечения и фототермолиза онкоклеток.

ACS Appl. Mater. Int, 2017, 9, 30387ACS Appl. Mater. Int, 2017, 9, 30387Разработаны оригинальные методики получения меток на основе золотых наностержней с адсорбированными на концах репортерными молекулами и вторичной серебряной оболочки для внутриклеточного и внутритканевого (глубиной до 5 мм) SERS-детектирования единичной метки.

ACS Appl. Nano Mat, 2019, 2, 5020ACS Appl. Nano Mat, 2019, 2, 5020Впервые установлены количественные соотношения между интенсивностью окрашивания полос в методе иммунохроматографии, размером золотых наночастиц и концентрацией конъюгатов в тестовой полосе.

Nano Res, 2019, 12, 413Nano Res, 2019, 12, 413Разработан новый вариант иммунохроматографического анализа с SERS-детекцией на основе меток многослойных золотых наностержней с помещенными молекулами-репортерами внутри зазора частицы. Показана возможность определения до 0.3 нг/мл тропонина I с 30-кратным превосходством по чувствительности над традиционным иммунохроматографическим тестом полосе.
RSC Adv., 2017, 7, 40834RSC Adv., 2017, 7, 40834
Разработан метод мультиплексного иммуноанализа с использованием новых гибридных SERS-меток с репортерными молекулами, встроенными в субнанометровый зазор.

Proc. SPIE, 2017, art 103360L; J biophoton, 2018, 11, e201800166; Proc SPIE, 2019, art 110671LProc. SPIE, 2017, art 103360L; J biophoton, 2018, 11, e201800166; Proc SPIE, 2019, art 110671LРазработана и оптимизирована новая управляемая система внутриклеточной доставки на основе оптопорации животных клеток с использованием слоев золотых нанозвезд, и непрерывного либо импульсного ИК лазерного излучения.

RCS Adv., 2015, 5, 61639RCS Adv., 2015, 5, 61639Разработаны оригинальные методики получения мультифункциональных золотых нанокластеров для обнаружения и фотодинамической инактивации бактерий.

ACS Appl. Mater. Int., 2015, 10, 794ACS Appl. Mater. Int., 2015, 10, 794Разработаны биосенсоры на основе пленок золотых наноостровков с контролируемой морфологией в пределах 1 см и усилением сигнала от 107 до 109, для высокочувствительного SERS-детектирования фунгицидов.
RSC Adv., 2016, 6, 110146RSC Adv., 2016, 6, 110146Предложен оригинальный вариант повышения специфичности и эффективности полимеразной цепной реакции путем добавления наночастиц золота в амплификационную смесь.

Рос. нанотехнологии, 2019,14, 81; Колл. журн, 2017, 79, 808; Toxicol. Sci, 2015, 151, 115; Рос. нанотехнологии, 2015,10, 109Рос. нанотехнологии, 2019,14, 81; Колл. журн, 2017, 79, 808; Toxicol. Sci, 2015, 151, 115; Рос. нанотехнологии, 2015,10, 109
Разработана и запатентована (Пат. РФ №2692675) диагностическая тест-система для определения токсичности наноматериалов (выраженная в виде LC50/EC50 и других токсикометрических характеристиках) на основе оценки клеточной смерти и изменения скорости роста культуры клеток морской микроводоросли Dunaliella salina для различных концентраций токсикантов.
Индикаторные показатели


За последние 5 лет работы лаборатории поддерживались 29 грантами и контрактами в том числе: 2 гранта Президента РФ для молодых ученых, 5 грантов Российского научного фонда, 9 грантов РФФИ, 2 Госконтракта и 5 грантов по программам Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» и Фундаментальные основы технологий наноструктур и наноматериалов», две стипендии Президента РФ, 2 гранта по программе «У.М.Н.И.К.».

Сотрудниками лаборатории опубликована две монографии, 4 главы в монографиях, более 100 статей в журналах с импакт-факторами от 2 до 46 и получено 3 патента РФ. Опубликованы критические обзоры по синтезу, иммунологическим свойствам и применению многофункциональных наночастиц в нанобиотехнологии, тераностике, комбинированной фотодинамической и фототермальной терапии. При поддержке проекта РНФ опубликована монография (Plasmonic SERS substrates and probes. Saarbrücken: Lambert Academic Publ., 2016), которая обобщает результаты проекта по развитию новых типов плазмонных зондов и ассемблированных наноструктурных подложек для применений в SERS аналитике.
Награды



Монографии и главы в монографиях

Избранные статьи в журналах

Патенты
Авторизация
Обнаружили неточность?
Если Вы нашли ошибку в тексте – выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter