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.ф.-м.н. Ханадеев В.А., н.с. к.х.н. Панфилова Е.В. 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 и др. российскими и зарубежными научными организациями.

Сотрудники ЛНБ (слева направо): к.ф.-м.н. В.А. Ханадеев, к.х.н. Е.В. Панфилова, д.б.н. В.А. Богатырев, д.ф.-м.н. Б.Н. Хлебцов, к.б.н. Т.Е. Пылаев, д.ф.-м.н. Н.Г. Хлебцов, асп. А.Ю. Прилепский, Е. В. Ванжа, А.А. ГолубевСотрудники ЛНБ (слева направо): к.ф.-м.н. В.А. Ханадеев, к.х.н. Е.В. Панфилова, д.б.н. В.А. Богатырев, д.ф.-м.н. Б.Н. Хлебцов, к.б.н. Т.Е. Пылаев, д.ф.-м.н. Н.Г. Хлебцов, асп. А.Ю. Прилепский, Е. В. Ванжа, А.А. Голубев

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.

Электронно-микроскопические изображения некоторых типов металлических и композитных наночастиц (Khlebtsov, Theranostics, 2013), синтезируемых в лаборатории. Правая нижняя панель показывает плазмонные нанопорошки (Langmuir, 2012)Электронно-микроскопические изображения некоторых типов металлических и композитных наночастиц (Khlebtsov, Theranostics, 2013), синтезируемых в лаборатории. Правая нижняя панель показывает плазмонные нанопорошки (Langmuir, 2012)

Наиболее важные результаты
  • Разработаны технологии контролируемого синтеза и функционализации наночастиц с настраиваемым резонансом в пределах 400-1000 нм, в том числе золотых наносфер, наностержней, наноклеток и нанозвезд, Au/Ag наностержней, нанооболочек SiO2, серебряных нанокубиков.
  • Разработаны технологии получения нового вида наноматериалов – порошков плазмонных наночастиц, растворимых в водных средах в концентрациях, на три порядка превышающие типичные концентрации коммерческих препаратов.
  • Проведены исследования биоспецифических взаимодействий на поверхности золотых наноструктур методами спектроскопии поглощения, резонансного, динамического и комбинационного (SERS) рассеяния света, темнопольной световой и электронной микроскопии.
  • Впервые проведено комплексное исследование оптического усиления фототермальных свойств различных типов наноструктур. Впервые синтезированы и исследованы нанокомпозиты, содержащие плазмонную частицу (Au стержень, Au/Ag наноклетка), покрытую силикатной оболочкой с включенными фотодинамическими молекулами.
  • Разработаны методики дот-анализа с использованием наночастиц, обеспечивающие максимальную чувствительность и мультиплексность анализа. Разработан способ детекции олигонуклеотидов с помощью положительно заряженных золотых наночастиц.
  • Впервые исследованы уникальные оптические свойства золотых наностержней и монослоев нанооболочек для применения в биосенсорике и биоимиджинге.
  • Опубликованы обобщающие обзоры по биораспределению, токсичности и биомедицинским применениям золотых наночастиц и их проникновению в клетки (Chem. Soc. Rev., 2011, 2012; Chem. Rev. 2014).
  • Разработаны новые типа SERS платформ на основе ассемблированных наночастиц, фотонных кристаллов и островковых пленок золота для биомедицинских и аналитических приложений.


В 2004 г. Международная издательская компания МАИК / Интерпериодика присудила премию за лучший цикл публикаций 2000-2003 гг. авторскому коллективу сотрудников лаборатории и P. Englebienne (Брюссельский университет). В 2008 г. Б.Н. Хлебцов стал лауреатом 1-го Международного форума по нанотехнологиям в г. Москве. В 2010 году аналогичной премии была удостоена аспирантка Е.В. Панфилова (2-е место и премия 40 тыс. руб.). В 2012 г. Н.Г. Хлебцов был награжден дипломом Министерства образования и науки РФ за публикацию высокоцитируемых статей в журналах WoS, в 2013 г. награжден дипломом Федеральной службы по интеллектуальной собственности «100 лучших изобретений России-2013», в 2015 г. удостоен премии Scopus Award Russia 2015 для наиболее значимых в международном контексте Российских ученых.
За последние 5 лет работы лаборатории поддерживались 29 грантами и контрактами в том числе: 2 гранта Президента РФ для молодых ученых, 9 грантов РФФИ №№ 07-02-01434-а , 07-04-00302а, 08-02-00399-а, 09-02-00496-а, 11-02-00128a, 12-02-00379a, 12-04-00629а, 12-02-31056 мол-а, 13-02-12413 офи_м2, 2 Госконтракта и 5 грантов по программам Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» и Фундаментальные основы технологий наноструктур и наноматериалов», две стипендии Президента РФ. В 2014 г. Лаборатория выиграла грант Российского Научного Фонда для поддержки ведущих научных групп (2014-2016 гг.). За последние 5 лет объем внебюджетного финансирования составил около 27 млн. руб.
Сотрудники лаборатории участвовали в мегагранте СГУ «Метаматериалы» (2010-2014 гг.) и в настоящее время участвуют в мегагранте № 13ZR1422100 (2014-2016 гг.), финансируемом Минобрнауки РФ в рамках программы по привлечению ведущих ученых в ВУЗы и Институты РФ.
С 2008 г. сотрудниками лаборатории опубликована одна монография, три главы в монографиях, более 50 статей в журналах с импакт-факторами от 2 до 46 и получены 6 патентов РФ:

Монографии и главы в монографиях

1.  Khlebtsov N.G. Extinction and scattering of light in disperse media. Saratov State Univ., Saratov, 2001. – 80 pp.
2.  Khlebtsov N.G., Maksimova I. L., Tuchin V. V., Wang L. Introduction to light scattering by biological objects. In: Handbook of Optical Biomedical Diagnostics / V.V. Tuchun, Ed., Bellingham, Washington, 2002, Ch. 1, pp. 31-167.
3.  Khlebtsov N.G., Melnikov A.G., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Optical properties and biomedical applications of nanostructures based on gold and silver bioconjugates, In: Photopolarimetry in Remote Sensing, G. Videen, Ya.S. Yatskiv, M.I. Mishchenko (eds.), NATO Science Series, II. Mathematics, Physics, and Chemistry, V. 161, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2004, pp. 265–308.
4.  Dykman L.A., Bogatyrev V.A., Shchyogolev S.Yu., Khlebtsov N.G. Gold Nanoparticles. Synthesis, Properties, and Biomedical Applications. Moscow: Nauka Publ., 2008. -319 pp (in Russian).
5.  Khlebtsov N.G., Dykman L.A. Plasmonic Nanoparticles: Fabrication, Optical Properties, and Biomedical Applications. In: Handbook of Photonics for Biomedical Science, Ed. by Tuchnin V.V., CRC Press, Boca Raton, 2010, Ch. 2, pp. 37-85.
6.  Terentyuk G.S., Akchurin G.G., Maksimova I.L., Maslyakova G.N., Khlebtsov N.G., Tuchin V.V. Cancer laser thermotherapy mediated by plasmonic nanoparticles. In: Handbook of Photonics for Biomedical Science, Ed. by Tuchnin V.V., CRC Press, Boca Raton, 2010, Ch. 29, pp. 763-797.
7.  Terentyuk G.S., Maksimova I.L., Dikht N.I., Terentyuk A.G., Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G., Tuchin V.V. Gold nanoparticle mediated laser therapy of cancer // Lasers for medical applications / Ed. Jelinkova H.- Cambridge (UK): Woodhead Publ., 2013, - P. 659-703. ISBN 978-0-85709-237-3.
8.  Khlebtsov N.G., Dykman L.A., Khlebtsov B.N., Bogatyrev V.A. Gold and composite nanoparticles for biomedical applications in analytics and theranostics // In: Biophysical Medical Technologies, Grigor’ev A.I. and Vladimirov Yu. A. (Eds.), Moscow, Max Press, Vol.2, p. 6-74 (in Russian) . ISBN 978-5-317-04921-8
9.  Dykman L.A., Khlebtsov N.G., Shyogolev S.Yu. Gold nanoparticles in analytical methods // In: Nanoobjects and Nanotechnologies in Chemical Analysis, Shtykov S.N. (Ed.), Moscow, Nauka, Ch. 2.1, pp. 42-74 (in Russian). ISBN 978-5-02-039185-7


Избранные статьи в журналах

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