Прототипирование энантиоселективных субстратов для быстрого детектирования биологически-активных молекул методом спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (ЭНАНТ-ГКР)

Проект «Прототипирование энантиоселективных субстратов для быстрого детектирования биологически-активных молекул методом спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (ЭНАНТ-ГКР)», выполняемый в рамках Соглашения с Минобрнауки России № 075-15-2021-981 от 29 сентября 2021 г.

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «29» сентября 2021 г. № 075-15-2021-981 в рамках подпрограммы 4 «Формирование иреализация комплексных научно-технических программ по приоритетамСтратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а такженаучное, технологическое и инновационное развитие по широкому спектрунаправлений»государственной программы Российской Федерации «Научно-технологическое развитие Российской Федерации»на этапе № 1 (заключительном) в период с 29.09.2021 г. по 31.12.2021 г. выполнялись следующие работы.

Результаты работ, выполненных Получателем гранта за счет средств субсидии:

  • Проведенасравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований и разработка вариантов возможных решений задачи, обоснование оптимальноговарианта решения задач проекта.
  • Проведены патентные и информационные исследования.
  • Изготовлены Au/Ag наноструктуры различных форм и морфологий.
  • Проведена функционализация поверхности Au/Ag наноструктурх иральными лигандами.
  • Проведено расчётное моделирование эффективности гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) в резонаторах на основе Au/Ag наноструктур и органических молекул.
  • Изготовлены экспериментальные образцы резонаторов на основе Au/Ag наноструктур и органических молекул.
  • Подготовлена заявка напатент.
  • Проведена оценка полноты решения задачи и выполненияпоставленной цели проекта.

Результаты работ, выполненных Иностранным партнером за счет внебюджетных средств:

  • Проведена характеризация морфологии и оптических свойств Au/Ag наноструктур.
  • Проведено сравнительное исследование эффективности ГКР Au/Ag наноструктур различной морфологии.
  • Проведена характеризация оптических свойств Au/Ag наноструктур, функционализированных хиральными лигандами.
  • Валидация системы экспресс детекции хиральных биомолекул в резонаторах на основе серебряных наноструктур и органических молекул методомспектроскопии ГКР.

В результате работ по проекту были получены следующие научные и научно-технические результаты:

  • Подготовлен заключительный отчет об исследованиях, включающий результаты сравнительной оценки возможных путей решения поставленных задач, результаты оценки полноты решения задачи и выполнения поставленной цели проекта, рекомендации и предложения по использованию результатов исследований.
  • Подготовлен отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
  • Разработана методика изготовления Au/Ag наноструктур в форме наносфер, нанокубов, нанопластинок и нанопроволок и синтезированы образцы таких наноструктур, имеющие максимум плазмонного резонанса в широкой спектральной области от 400 до 900 нм.
  • Разработана методика и проведена функционализация Au/Ag наноструктур хиральными органическими молекулами-лигандами, включая L-энатиомеры цистеина, глутатиона, пенициамина и метионина.
  • Проведено расчетное моделирование резонаторов открытого типа на основе Au/Ag наноструктур и органических молекул в форме изолированных наночастиц и наночастиц на подложке. В результате моделирования установлено распределение и степень усиления электрических полей вблизи наноструктур, что позволяет предложить оптимальные варианты конфигурации разрабатываемых резонаторов.
  • Разработана методика изготовления и получены экспериментальные образцы резонаторов на основе хирально-модифицированных Au/Ag наноструктур и органических молекул и металлических или диэлектрических подложек.
  • Проведена оценка полноты решения задач и выполнения поставленной цели проекта.
  • Подана заявка на изобретение «Способ детекции энантиомеров хиральных органических молекул», регистрационный № 2021139505 от 29.12.2021.
  • Иностранным партнером проведена характеризация морфологии и оптических свойств образцов Au/Ag наноструктур.
  • Иностранным партнером проведено сравнительное исследование эффективности ГКР для различных типов Au/Ag наноструктур на примере исследования серии образцов смесей митоксантрона и наноструктур.
  • Иностранным партнером проведена характеризация оптических свойств Au/Ag наноструктур, функционализированных хиральными лигандами методом спектроскопии КД.
  • Иностранным партнером проведены экспериментальные исследования (валидация) системы экспресс детекции хиральных биомолекул в резонаторах на основе серебряных наноструктур и органических молекул методом спектроскопии ГКР, включая детектирование энантиомерно-чистых биомолекул (L-фенилаланин), хиральных органических молекул (ибупрофен, напроксен) и крупных биомолекул (нуклеокапсидный протеин коронавируса SARS-CoV2) методом спектроскопии ГКР.

Полученные результаты исследования позволяют предложить прототип и метод изготовления хиральных субстратов на основе наноструктур золота (Au) и серебра (Ag) и оптически активных поверхностных лигандов, создание экспериментальных образцов и их валидацию в экспресс-детекции хиральных биомолекул методом спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) света.

Таким образом, цели и задачи исследования по теме «Прототипирование энантиоселективных субстратов для быстрого детектирования биологически-активных молекул методом спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света» (соглашение о предоставлении субсидии от 29.09.2021 г. № 075-15-2021-981), определенные и сформулированные в плане-графике и технических требованиях, полностью достигнуты по результатам выполнения первого (заключительного) этапа. Все показатели результативности предоставления субсидии достигнуты, а отчетная документация оформлена и представлена в необходимом объеме.

13