Сотрудники кластера лабораторий нанобиоинженерии и гибридных фотонных наноматериалов представили результаты на Международных форумах по исследованиям на стыке фотоники и нанотехнологий

В начале июня в Санкт-Петербурге прошли два международных форума, посвященных исследованиям и разработкам в области фотонных наноструктур и их приложений в самых различных областях, от использования солнечной энергии до биомедицины — Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (PCNSPA 2018) и 5th International A.M. Prokhorov Symposium on Lasers in Medicine and Biophotonics в рамках 18th International Conference on Laser Optics (ICLO 2018).

Сотрудники кластера двух международных лабораторий НИЯУ МИФИ — Лаборатории нано-биоинженерии (ЛНБИ) и Лаборатории гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) — участвовали в обоих форумах, представив в общей сложности шесть докладов, в том числе три приглашенные пленарные лекции ведущих ученых обеих лабораторий.

В лекции профессора Игоря Набиева (Nabiev, I., Ramos-Gomes, F., Alves, F., Chames, P., Baty, D., Sukhanova, A. Advanced nanotools for imaging of solid tumors and circulating and disseminated cancer cells) были показаны преимущества нанозондов, состоящих из флуоресцентных квантовых точек и сверхминиатюрных однодоменных антител, для выявления маркеров рака с целью ранней диагностики. Была особо подчеркнута возможность применения двухфотонного возбуждения флуоресцентных меток, позволяющая повысить соотношение сигнал/фон и осуществлять визуализацию в глубине ткани.

Лекция профессора Юрия Раковича (Melnikau, D., Govyadinov, A.A., Sánchez-Iglesias, A., Grzelczak, M., Liz-Marzán, L.M., Rakovich, Y.P. Chirality and magneto-optical effect in coupled organic-inorganic nanostructures) была посвящена разработанному в ЛГФН новому подходу к магнитооптическому хемо- и биосенсингу на основе спектроскопии кругового дихроизма гибридных органических/неорганических структур, которые состоят из молекул красителя в J-агрегатных состояниях и плазмонных наночастиц. В таких структурах немагнитные органические молекулы проявляют магнитооптический отклик за счет сильной связи между J-агрегатным экситоном и плазмоном наночастиц, приводящим к образованию гибридного состояния, в котором экситон приобретает магнитные свойства.

Логическим дополнением к лекции профессора И.Р. Набиева стал доклад Юрия Кузищина (Kuzishchin, Y.A., Martynov, I.L., Osipov, E.V., Chistyakov, A.A., Nabiev, I.R. Optimization of excitation and detection modes to detect ultra low quantity of semiconductor quantum dots based on cadmium selenide), где были представлены недавно разработанные фотодетектор и метод обработки регистрируемого им сигнала, позволяющие эффективно выявлять фотолюминесцентный сигнал от квантовых точек в составе диагностических нанозондов на фоне аутофлуоресценции биологических тканей и другого «шума».

Тема плазмонно-экситонных гибридных наноматериалов, которой посвящена лекция профессора Ю.П. Раковича, была продолжена в докладе Семена Гончарова (Goncharov, S.A., Krivenkov, V.A., Samokhvalov, P.S., Nabiev, I., Rakovich, Y.P. Photoluminescence properties of thin-film nanohybrid material based on quantum dots and gold nanorods). В представленном исследовании показано, что взаимодействие плазмонных наночастиц с квантовыми точками в пленке гибридного материала резко увеличивает квантовый выход биэкситонной люминесценции последних. Это явление может использоваться в тех областях, где нужны однофотонные источники излучения.

В сообщении Виктора Кривенкова (Krivenkov, V.A., Samokhvalov, P.S., Chistyakov, A.A., Nabiev, I.R. Photoelectrochemical response from quantum dots-bacteriorhodopsin hybrid material under near-infrared two-photon excitation) представлено новое исследование в области фотовольтаики с использованием нано-биогибридных материалов. Авторы разработали материал на основе фотосинтезирующих бактериальных мембран с внедренными в них квантовыми точками с многослойной оболочкой, который расширяет спектр утилизируемой солнечной энергии в ближнюю инфракрасную область за счет двухфотонного возбуждения квантовых точек с последующим безызлучательным переносом энергии на белок бактериородопсин, генерирующий мембранный потенциал.

Представленные на PCNSPA 2018 доклады будут опубликованы в «Оптике и спектроскопии» — рецензируемом журнале, который выходит на русском и английском языках и цитируется в Web of Science, Scopus и других базах данных.

Профессор Игорь Набиев выступил также с приглашенной лекцией на секции "Photonics and nanobiotechnology" симпозиума ICLO 2018 (Sukhanova, A., Chames, P., Baty, D., Ramos-Gomes, F., Alves, F., Nabiev, I. Nanophotonic functional imaging and related nanotoxicity issues). В лекции были проанализированы механизмы нанотоксичности, которая пока ограничивает применение диагностических нанозондов на основе квантовых точек анализом проб крови и биопсий. Решение этой проблемы, над которым активно работают сотрудники ЛНБИ, позволит создать нанозонды для применения in vivo, а также использовать такие наноструктуры для адресной доставки лекарств к клеткам-мишеням, что особенно важно для противоопухолевой терапии.

Контакты:

Директор по внешним связям ЛНБИ М.Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru). Лаборатория нано-биоинженерии, Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ",

115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31.

www.lnbe.mephi.ru

Инженер-исследователь ЛГФН А.В. Коренкова (alexandrav.korenkova@gmail.com). Лаборатория гибридных фотонных наноматериалов, Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ", 115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31

http://lpnm.mephi.ru/index.php/ru/