14.584.21.0007

Реализация проекта направлена на решение проблемы экспресс-анализа сложных смесей биологически активных соединений в объектах окружающей среды и биологических жидкостях, а также создание новых устройств для его выполнения, обладающих высокой чувствительностью, хорошей воспроизводимостью результатов и низкой стоимостью. Целью реализуемого проекта является разработка новых высокочувствительных систем на основе стабильных конъюнгированных с биомолекулами наночастиц металлов с изменяемыми оптическими свойствами, изучение свойств и получение их характеристик.

Актуальность исследования обусловлена применением новых методов для улучшения точности и скорости анализа биологических жидкостей с применением металлических и других флуоресцентных наночастиц. Новизна подхода заключается в применении в качестве меток наночастиц металлов с различной морфологией для использования эффекта поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния (SERS). Использование флуоресцентных меток с свою очередь позволит проводить количественный анализ с применением методов оптической регистрации сигнала.

В последние несколько десятилетий учёные по всему миру, включая Индию и Россию, стали свидетелями экспоненциального роста применения наноматериалов для блага человечества. Интенсивные электромагнитные поля, генерируемые золотыми наночастицами размером 3 − 100 нм делают эти частицы очень привлекательным для различных реальных приложений, наиболее заметным из которых является новая медицина. Длительное время известна способность плазмонных наноматериалов повышать электромагнитное поле на поверхности и, следовательно, усиливать сигнал для сверхчувствительной обнаружения и количественного анализа, эффективного преобразования света в тепловую энергию для потенциального применения в фототермической терапии. Однако механизмы, лежащие в основе этих процессов, описаны эмпирически, в связи с этим полного описания фактического механизма ассоциации таких наноматерилов с различными активными системами до сих пор не существует. В последние годы на международном уровне многие исследовательские группы активно работают в этой области для того, чтобы понять процесс релаксации энергии, в дополнении к проводимым разработкам в области селективного обнаружения, сверхчувствительного количественного анализа или эффективного лечения. По сравнению с другими методами, наш подход является неинвазивным, наноструктуры будут выступать в качестве эффективных транспортных средств, чтобы транспортировать элементы для распознавания, близкие к поверхностям, которые усиливают сигнал. Так размер и форма частиц остаются неизменными в течение динамического процесса, таким образом влияние электромагнитного поля остаётся постоянным.

Разработана система для анализа биологических жидкостей в проточном режиме с применением металлических и флуоресцентных наночастиц различной морфологии.

Полученная система позволяет использовать два различных метода регистрации сигнала (прямое поглощение или комбинационное рассеяние) в зависимости от типа используемых наночастиц.

Разработанная система позволяет проводить одновременный мультикомпонентный экспресс-анализ различных биологически активных веществ для целей ветеринарной и медицинской диагностики.

Возможность проведения мультикомпонентного анализа показана в сравнении со стандартными методами анализа на примере тропонина I и с-БСЖК.

Система может работать с широким спектром определяемых веществ.

Разработанная система сравнима по точности и чувствительности с существующими системами иммунохимического анализа.

Практическая значимость исследования заключается в разработке прототипа лабораторного биочипа на основе металлических и флуоресцентных наночастиц для применения в количественном экспресс-анализе биологических жидкостей.