Одночастичные и коллективные оптические свойства золотых нанооболочек в связи с биомедицинскими применениями

Ханадеев, Виталий Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Одночастичные и коллективные оптические свойства золотых нанооболочек в связи с биомедицинскими применениями
ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Одночастичные и коллективные оптические свойства золотых нанооболочек в связи с биомедицинскими применениями"

1304603726 На правах рукописи

ХАНАДЕЕВ ВИТАЛИЙ АНДРЕЕВИЧ

ОДНОЧАСТИЧНЫЕ И КОЛЛЕКТИВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗОЛОТЫХ НАНООБОЛОЧЕК В СВЯЗИ С БИОМЕДИЦИНСКИМИ ПРИМЕНЕНИЯМИ

03.01.02-биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 о июн 2010

Саратов-2010

004603726

Работа выполнена на базовой кафедре биофизики Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Хлебцов Николай Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Максимова Ирина Леонидовна доктор физико-математических наук, профессор Мельников Леонид Аркадьевич

Ведущая организация:

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники РАН

Защита диссертации состоится "22" июня 2010 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.243.05 при Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская 83, корп. 3, физический факультет СГУ, ауд. 34.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского

Автореферат разослан "/У " IМОЛ. 2010 I

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор Дербов В. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Золотые наночастицы н, в частности, золотые паиооболочки на ядрах из двуокиси кремния [JI1] широко исследуются и применяются в современной панобиотехиолопш и (шофотонике [JI2, ЛЗ] благодаря развитым технологиям синтеза и функционализации их поверхности и уникальным оптическим свойствам, связанным с возбуждением одпочастичных и коллективных плазмонных резонаисов [JI4], Плазмонный резонанс золотых напооболочек на ядрах из двуокиси кремния может быть настроен в области ближнего ИК от 700 до 1000 нм и, самое главное, имеется возможность контролировать соотношение между сечением поглощения и рассеяния. Эги важные свойства уже нашли интересные приложения в фототермолизе раковых клеток в экспериментах in vivo и in vitro |JI2], повышении контраста оптической томографии [Л5] и чувствительности иммуноапалнза [JI6].

Следует также отметить, что с увеличением размера напооболочек в их спектрах экстинкции появляются мультнпольные резонансы высших порядков, причем они, в отличие от золотых напостержней, наблюдаются в экспериментальных образцах, полученных с использованием оптимизированных нами протоколов синтеза. Кроме того, протоколы конъюгации золотых напооболочек с биополимерами качественно не отличаются от хорошо известных методик для наночастиц коллоидного золота.

Практически для всех приложений важно знать числовую концентрацию золотых напооболочек и все без исключения исследователи, использующие наши препараты, обязательно требуют эту информацию наряду с геометрическими параметрами и положением и интенсивностью пика экстинкции. Однако вплоть до 2008 г. такие оценки делались приближенно на основании материального баланса по ядрам из двуокиси кремния

!Л7].

Оптические свойства невзаимодействующих оболочек достаточно просто моделируются обобщением теории Ми для концентрических сфер, однако для взаимодействующих напооболочек как теоретические, так и экспериментальные данные к моменту начала наших исследований отсутствовали. В 2003 г. Малииич и Чуманов [J18] опубликовали интересное наблюдение о подавлении коллективной дипольной полосы в монослое серебряных сфер с диаметром частиц около 100 им. При сближении частиц широкая дипольная полоса исчезала и оставался только острый пик вблизи квадруполыюго резонанса индивидуальных частиц. Однако невыясненными оставались следующие вопросы: (1) Можно ли экспериментально наблюдать эффект [Л8] для других наночастиц, включая нанооболочки? (2) Как зависит подавление коллективной дипольной моды от параметров частиц и структуры монослоя? (3) Каков физический механизм подавления коллективной дипольной полосы и как он связан с поглощением и рассеянием частиц?

Благодаря сильному рассеянию света в видимой области, золотые нанооболочки являются отличными метками для темнополыгой микроскопии. Однако в реальных экспериментах все оценки эффективности мечения проводились только на качественном уровне. Единственной известной нам работой, опубликованной в момент начала наших исследований, была статья [JI9], в которой количество связавшихся частиц оценивалось как разность между исходной концентрацией и концентрацией частиц в супернатапте инкубированных клеток, для чего использовалось измерение интенсивности углового рассеяния. Поскольку обычно доля связавшихся напооболочек невелика, точность этой непрямой методики не может быть высокой.

Таким образом, к моменту начала исследований, описанных в данной диссертации, имелся ряд нерешенных вопросов, связанных с оценкой концентрации золотых

панооболочек в финальных препаратах многостадийного синтеза, с пониманием физических механизмов зависимости оптических свойств монослосв частиц с плазмонным резонансом от параметров самих частиц и плотности их упаковки. Наконец, отсутствовали данные о количественных методах опенки эффективности биоспецифического мочения клеток конъюгагами золотых панооболочек или иных сильно рассеивающих металлических папочастиц, используемых в технологии темнопольиой микроскопии. Этим определяется актуальность и научная значимость темы диссертации.

Целью диссертационной работы являлось развитие методов синтеза золотых панооболочек на ядрах из двуокиси кремния и исследование их одночастичных и коллективных оптических свойств с целыо оптимизации в таких применениях, как иммуноанализ. фототермолиз, бионмиджинг с использованием микроскопии резонансного рассеяния и оптической когерентной томографии.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи исследования:

• Разработать оптическую методику определения среднего размера и концентрации золотых панооболочек на основе спсктротурбидиметрического анализа суспензий наночастпц двуокиси кремния, используемых в качестве ядер.

• Теоретически и экспериментально исследовать зависимость спектров экстипкции, рассеяния и поглощения плотноупакованных монослоев наночастпц различной природы с целыо выяснения физических механизмов оптического взаимодействия в системах наночастпц с дипольпым и квадрупольпым плазмонным резонансом, а также их бносеисорпую чувствительность в модельных экспериментах.

• Разработать алгоритм обработки темнопольных светомикроскопическнх изображении клеток, меченных резонансно рассеивающими конъюгатами панооболочек, для получения количественной информации об эффективности мечепия.

• Провести экспериментальное применение разработанного алгоритма па модели биоспецифического мечепия меток почек эмбриона свиньи.

Научная новизна работы:

• Разработан вариант иммерсионного метода определения показателя преломления наночастпц двуокиси кремния, синтезированных по методу Стёбера, с использованием данных спектротурбидиметрии и показано, что средний эффективный показатель преломления равен и}т -1.475 ± 0.005 [5]. Методами электронной и агомпо-силовой микроскопии, спектротурбидиметрии и динамического светорассеяния впервые проведено комплексное исследование размера и концентрации наночастпц двуокиси кремния с целыо разработки оптической методики оценки параметров золотых панооболочек [I] (здесь и далее номера ссылок соответствуют списку работ по диссертации).

• Впервые проведено теоретическое исследование коллективных оптических свойств двумерных монослоев золотых и серебряных наносфер и панооболочек с использованием точного многочастичного решения электродинамической задачи и выяснены основные закономерности подавления коллективной динолыюй моды в плогноунакованном монослое [2].

• Впервые выполнено сравнение теоретических и экспериментальных спектров экстипкции монослоя золотых панооболочек на кварцевой подложке и исследована

чувствительность коллективного плазменного резонанса к диэлектрическому окружению [2, 3].

• Разработана новая процедура оценки эффективности мечеиия клеток ПР наночастииами и выполнена её экспериментальная проверка в темнопольном спетомнкроскопическом имиджинге непрямого биоспецифичсского мечения клеток-почек эмбриона свиньи с использованием фаговых миниантител и конъюгагов золотых нанооболочек с антифаговыми антителами [6].

Научно-практическая значимость работы определяется возрастающими практическими применениями золотых нанооболочек в таких приложениях, как фокиермолиз, иммуноанализ, количественный биоимиджинг и контрастирование изображении в оптической томографии. Для этих целей синтезируемые наночастицы используются в таких учреждениях, как ИБФРМ РАН, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратовский государственный медицинский университет, Ронкоценгр им. H.H. Блохина (г. Москва), Нижегородская медицинская академия и Институт прикладной физики РАН (г. Нижний Новгород), Институт кристаллографии РАН (г. Москва), ФГУП «ГНЦ НИОПИК» (г. Москва), ФИ РАН (г. Москва), ИПЛИТ РАН (г. Троицк).

Достоверность научных результатов подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных и их соответствием теоретическим расчетам, а также качественным и количественным согласием с результатами независимых исследований других авторов.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1. Средний эффективный показатель преломления напочастиц двуокиси кремния диаметром 50-250 им, синтезированных по методу Стёбера, равен пш = 1.475 ±0.005. Сиектротурбидиметрическая оценка среднего размера и концентрации напочастиц двуокиси кремния, получаемая с этим показателем преломления, находится в хорошем согласии с данными электронной микроскопии, динамического рассеяния света и материальным балансом.

2. Подавление динолыюй полосы экстшшши является общим свойством плотноупакованных монослоев из плазмонно-резонансных частиц и наблюдается при среднем межчастичном расстоянии около 0.1-0.2 диаметра частиц в решеточных кластерах и при средней поверхностной плотности частиц порядка 0.25 в случайных монослоях. Кластеры с небольшим количеством частиц порядка 16-36 передают все основные спектральные свойства монослоя, показывая, что изменение спектра экстинкции определяется коллективным рассеянием, а спектр поглощения изменяется мало.

3. Экспериментальная зависимость длины волны коллективного квадрунольного резонанса монослоя на стеклянной подложке от показателя преломления внешней среды подчиняется универсальному линейному соотношению, первоначально выведенному для диполыюго резонанса отдельных частиц и мультипольпых резонансов золотых наностержней.

4. Разработанный метод оценки эффективности мечения клеток резонансно рассеивающими наночастицами позволяет достоверно отличить неспецифическое связывание от негативного контроля и в количественной форме оценить эффективность биоспецифического связывания коныогатов с клетками.

Личный вклад диссертанта и результаты, полученные совместно с другими исследователями:

Личный вклад соискателя состоит в синтезе и исследовании оптических свойств золотых нанооболочек и монослоев, в проведении расчетов и экспериментов, а также в разработке и экспериментальной апробации алгоритма обработки изображений с использованием пакета ImageJ для оценки эффективности мечения клеток.

Теоретические расчеты оптических свойств наночастин, коныогатов и кластеров выполнен!,i совместно с д.ф.-м.н. Хлебцовым Н.Г. Оптимизация протоколов синтеза золотых нанооболочек выполнена совместно с к.ф.-м.н. Хлебцовым Б.II. Оптимизация протоколов фупкцноиализации наночастин. эксперименты по адсорбции биополимеров на напочастицах коллоидного золота и интерпретация данных выполнены совместно с д.б.н. Дыкманом Л.Л., д.б.н. Богатыревым В.Л. Эксперименты по разработке метода оценки эффективности мечения клеток копъюгатами были выполнены совместно с д.б.н. Староверовым С.Л., асп. Скапновым Л.Л., и студенткой 5-го курса Иленевой Г..С.

Часть электронно-микроскопических исследований выполнена совместно с к.б.п. Бурыгипым Г .Л. Эксперименты но самоассемблированию мопослоев золотых наночастин п нанооболочек выполнены совместно с к.ф.-м.н. Б. Н. Хлебцовым, Dr. J. Ye и Prof. G. Borghs па базе Межуниверситетского центра микроэлектроники (IMEC, Leuven, Бельгия) в рамках гранта INTAS.

Работа выполнена на базовой кафедре биофизики факультета нелинейных процессов Саратовского госуниверситета им. Н.Г. Чернышевского.

Гранты.

Исследования поддерживались 4 грантами РФФИ (2007-2010 годы); государственным контрактом па проведение научно-исследовательской работы № 02.513.11.3043; Программой президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине»; грантом Президента РФ МК-684.2009.2 (соисполнитель), федеральными целевыми программами «Развитие научного потенциала высшей школы», контракт Ха 2.2.1.1/2950 и «Научные и педагогические кадры инновационной России», контракт Л'« 02.740.11.0484, а также двумя государственными персональными контрактами по программе «У.М.Н.И.К.» (2008-2010. руководитель гранта).

Апробация результатов:

Основные результаты диссертации представлялись автором па следующих научных конференциях:

• Saratov Fall Meeting - International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics, Saratov, Russia, 2007-2009 (два устных доклада)

• Школа -конференция «Нелинейные дни в Саратове для молодых - 2007»

• 10th Russian-German-Ukrainian Analytical Symposium, 2007, Saratov, Russia

• 1-ый и 2-ой Международный форум по паиотехнологиям, 2008 и 2009, Москва, Россия

• Конференция с межд. участием «Нанотехнологии в онкологии», Москва. 2009 (устный доклад)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 статей и 5 тезисов докладов, включая 6 статей из перечня, рекомендованного ВАК для публикации результатов кандидатских диссертаций.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, основной част, содержащей 4 главы, заключения и списка цитируемой литературы, состоящего из 263 ссылок. Диссертация изложена на 154 страницах, содержит 2 таблицы и 35 рисунков.

Краткое содержание работы

Во Введении обоснована актуальность темы работы и её научно-практическое значение, представлены объекты и методы исследования.

В Главе 1 приведен аналитический обзор литератур!,1 но теме диссертации. Рассмотрены основные методы синтеза и исследования плазмонпо-резоиансных наночастиц, включая частит,I КЗ, золотые паноетержпи и папооболочкн. Обсуждаются оптические свойства металлических наночастиц, диэлектрические функции напоразмерных образцов, приближенные и строгие методики моделирования спектров экстннкнин и рассеяния наночастиц. Рассмотрены принципы фуикционализаиии металлических наночастиц биомакромолеку.тамн и основные направления биофизических и биомедицинских применений панообо.ючек.

Глава 2 посвящена разработке методики определения среднего размера и концентрации золотых напооболочек на основе измерения спектров экстишшии суспензии ианочаепш двуокиси кремния, используемых в качестве ядер. Протокол синтеза золотых панообо.ючек состоит из лпух этапов. На первом этапе получают ядра - наночастины двуокиси кремния, а затем их поверхность покрывают золотой оболочкой необходимой толщины. Поэтому именно размер и концентрация наночастиц двуокиси кремния, полученных па первом лапе синтеза, определяют общий размер н концентрацию напооболочек в полученных препаратах. Для определения концентрации силикатных частиц необходимо знать их показатель преломления, который, вообще говоря, зависит от технологии синтеза. Поэтому нерпой задачей работы было определение этого параметра с использованием модифицированного вариан та иммерсионного метода.

15 случае разбавленной суспензии маленьких (диаметр с!</Л) наночастиц справедливо следующее соотношение [Л10] для оптической плотности А:

где i: = n2 и £,„-п:т - диэлектрические проницаемости частиц п дисперсионной среды соответственно. х = лcl-Jc^/Л есть параметр размера cl, ir есть волновой экспонент, определяющий спектральную степенную зависимость оптической плотности на ограниченном диапазоне длин волн [Л10] Л~/Г" . Из соотношения (1) легко видеть, что отношение оптических плотностей.•/(£•„)/A(em„) в A(itm)/Л(н„,„) для двух иммерсионных сред будет зависеть от диэлектрической проницаемости или показателя преломления наночастиц. Таким образом, вычисляя отношения оптических плотностей как функцию для различных показателей преломления частиц п = 47; и сравнивая затем значения с экспериментально измеренными отношениями оптических плотностей, можно найти показатель преломления частиц. Второй вариант определения показателя преломления наночастиц базируется на модифицированном уравнении (1), которое может быть переписано в виде:

(1)

Для реализации этого метода необходимо измерить волновой экспонент и оптическую плотность суспензии на определенной длине волны Л (например. А =500 нм) в иммерсионных средах с различным показателем преломления и построить зависимость

л]/1(А)/е^"> от диэлектрической проницаемости иммерсионной среды ет. Экстраполируя эту зависимость до пересечения с осью абсцисс, можно найти диэлектрическую проницаемость частиц и. соответственно, показатель преломления наночастиц.

(а) (б)

Нормированный диаметр, d/dm

Рис. 1. ТЭМ фотографии частиц двуокиси кремния со средним диаметром 139 нм (а) и ТЭМ распределение частиц по размерам (б). Штриховая кривая показывает аппроксимацию гистограммы гамма-распределением с параметром полидиеперсности // = 100 (ширина распределения Ad = 2.48dm/yf/j ).

В экспериментах использовали следующие реагенты: тетраэтилортосиликат (ТЭОС), диметилсульфоксид (ДМСО), 25% водный раствор аммиака и абсолютный этанол, полистирольные латексные стандарты размером 100 нм (Metachem Diagnostics, Ltd., UK). Для синтеза силикатных наночастиц со средним диаметром 100 нм, 0.62 мл 25% аммиака было добавлено к 10 мл абсолютного этанола на магнитной мешалке (500 об/мин) при комнатной температуре. Через 5 минут 0.3 мл ТЭОС добавлялось по каплям, суспензия перемешивалась в течение 1 часа и затем выдерживалась при комнатной температуре без перемешивания 12 часов. Для получения частиц других размеров (от 80 до 250 нм) варьировалось количество добавляемого аммиака (от 0.6 до 0.78 мл). Измерения методом динамического рассеяния света (ДРС) проводилось на установке Photocor FC-2 (PhotoCor Inc.. Россия). Электронно-микроскопические фотографии (ЭМ) получали с использованием микроскопа Libra-120 (Carl Zeiss, Германия). Атомно-силовую микроскопию (АСМ) проводили на микроскопе Solver Bio AFM (NT-MDT, Россия). Измерения показателя преломления были сделаны с использованием рефрактометра ИРФ-23 (J10M0, Россия; точность измерения 0.0005). Спектры оптической плотности были измерены на спектрофотометре Specord BS-250 (Analytik Jena, Германия) и Specord М-40 (Carl Zeiss, Германия). Для примера на рис. 1 приведены ТЭМ фотографии одного из образцов и ТЭМ распределение по размерам (полуширина распределения около 12 %).

На рис. 2 приведен пример определения показателя преломления наночастиц по второму варианту иммерсионного метода. Усреднив экспериментальные данные для обоих методов, нашли средний показатель преломления наночастиц оксида кремния (и) = 1.475 ± 0.005. Хотя это значение близко к известному показателю преломления оксида кремния в аморфном состоянии и = 1.46 (данные литературы варьируют от 1.6 до 1.45), но

лаже л а небольшая разница будет существенно влиять на коэффициент экетннкции частицы в этаноле (примерно на 25%) и. соответственно, на рассчитываемую копнет рацию части.

0.6

ТГ

^Е 0.4

CNI

* 0.2 0

d=90HM (а)

1, нм

>ч + 400

500

____ \ V 550

..... 600

....... . .

1.8 1.9 2 2.1 2.2

£|Т1

Рис. 2. Графики зависимости -¡Ale*'* от ет для силикатных шшочастнцс диамаром 90 им (а) и 215 им (б) в 6 иммерсионных средах е показателями преломления or 1.362 до 1.455. Среднее значение, полученное путем экстраполяции равно /; = -J7: = 1.472 ±0.005. В качестве иммерсионной среды использовались смеси этанола и ДМСО с различным процентных! соотношением компонентов (от 0 до 80 объемных процентов ДМСО).

- 100

CNJ ~

(б)

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

0.3 0.2

W = 3.225 dCT = 153 нм т500 = 4.53 см'1 N = 3.5Х1012 см-3 ;= 159нм

2.5 3 3.5 4 Волновой экспонент

400 500 600

Длина волны,нм

Рис. 3. (а) - Калибровочные трафики для определения среднею размера и концентрации .V, при Г=1с\Г' для силикатных частиц в этаноле. Кружочками показаны экспериментальные значения диаметра ('ЮМ) и волнового экспонента (СТ). (б) - Пример спектрофотометрическои характеристики 160-им наночастиц. На вставке показаны параметры частиц, полу ченные из данных СТ, а также 'ЮМ изображение 160-нм оксида кремния (большие частицы) вместе со стандартным 100-нм полистирольным латексом (Metaehem Diagnostics. Ltd., UK; маленькие частицы).

На рис. За представлен основной теоретический результат данной главы в виде

калибровочных графиков, которые можно использовать для определения среднего размера и концентрации полидисперсных силикатных папочастиц в этаноле непосредственно по спектральным измерениям. Точность калибровки иллюстрируется результатами для 5 экспериментальных образцов, исследованных совместно методами электронной микроскопии (ТЭМ) и спектротурбидиметрии (СТ). Справа приведен пример СТ характеристики 160 им силикатных папочастиц (диаметр по данным ТЭМ). Данные СТ измерений и расчесов приведены на рисунке. На вставке показано ТЭМ изображение 160-им силикатных частиц и метрологического стандарта - частиц полистирольного латекса диаметром 100 им. добавленного прямо в суспензию силикатных папосфер.

Таблица 1. Результаты определения размера и концентрации папочастиц оксида кремния методами электронной микроскопии (ТЭМ). динамического рассеяния (ДРС), атомио-силовой микроскопии (АСМ) и спектротурбидиметрии (СТ). _ _ _______

Номер образца Диаметр ТЭМ, им Диаметр ДРС, АСМ, им Волновой экспонент Удельная мутность, см"' Диаметр СТ, им Числовая чонцентрацня* Л'хКГ12, см-3 Массовая кон центр* ., мг/см"'

1 92 ±8 86 + 15 95 ± 13 3.813 1.3 94±7 9.8+2 6.9+0.6

2 114 + 12 108 ±24 133 + 15 3.660 2.2 112+6 6.1 + 1 7.4+0,4

3 - - 3.700 1.9 107+6 6 6+1.5 7.1+0.4

4 - 1 - 3.753 1.4 101+7 6.8+2 6.0+0.4

5 - - 3.743 1.8 103+7 8.2+2 7.5+0.4

6 119 + 15 125 ± 35 3.550 2.6 122+5 4.3+1 6.9+0.4

7 139 +12 138 + 47 150 + 13 3.282 3.4 148+5 2.1+0.4 6.0+0.3

8 - - 3.225 4,4 153+5 2.3+0.4 7.3+0.3

9 160 + 17 143 + 58 162 + 12 3.177 4.5 157+5 2.0+0.4 7.1+0.3

10 217 + 20 2161100 2.635 10,1 220+10 0.6+0.12 7.2+0.3

*При расчете ошибок использовано средняя жспсримсигальная ошибка волнового экспонента ±0,05

Обобщение результатов определения концентрации и размера частиц для 10 образцов приведено в Таблице I. Видно хорошее согласие спектрофотометрического метода с результатами независимых методик (ТЭМ. АСМ. ДРС). Также следует отметить, что СГ массовая концентрация, определенная по числовой концентрации частиц и плотности 2 г/см', хотя и близка к значению 7.3 мг/мл, полученному из материального баланса и предположения о полном восстановлении ТЭОС в ходе реакции, в ряде случаев заметно отличается от данных материального баланса.

Глава 3 посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию спектров экстипкшш. рассеяния и поглощения плотпоунакоиапных моиослоеп папочастиц различной природы с целыо выяснения физических механизмов оптического взаимодействия в системах папочастиц с динольпым и квадрупольным плазмонпым резонансом. Теоретический анализ

В работе моделировали оптические свойства монослоев, образованных нятыо тинами частиц: (1) серебряные напосферы с диаметром (2) золотые панооболочки с ядром из

двуокиси кремния с1мк и внешним диаметром с1Ли ; (3) серебряные панооболочки с ядром

in днуокнси кремния î/V() и ппепшим диаметром tlM\ (4) и (5) золотые и серебряные

панооболочки с ядром из полистирола вместо двуокиси кремния. В качестве простейшей модели монослоя использовали квадратную решетку с периодом /> = ¿/(1 + .s). где ci есть внешним диаметр частицы, а .у есть относительное межчастичное расстояние. Вторая модель получалась случайным заполнением квадрата со стороной LUI заданным числом частиц .V. Относительные координаты частиц Л', трансформировались зачем по закон}1 л; = Л'//(1 + .v). где параметр s контролирует минимальное межчастичное расстояние. Структура получаемого монослоя характеризуется числом частиц Л' и их средней плотностью />= A'.S'iV„„,/[/-'(1 + s')2].

Для расчета оптических свойств монослоя с учетом подложки рассматривался двумерный массив из Л' сфер или напооболочек на диэлектрической поверхности с диэлектрической функцией которая расположена па уровне г = 0. Над диэлектрической поверхностью находится полубесконечная диэлектрическая среда с диэлектрической функцией Ет (н положительном направлении оси г, см. рис. 4).

de Р^ z» у

(5)Т(о)(5)

к »

Рис. 4. Система координат для строгого решения задачи о кластере частиц на подложке в виде полубесконечного слоя. Падающий свет распространяется в положительном направлении оси г от полубескопечпого слоя с диэлектрической функцией /; к полубесконечной однородной среде (£',„). окружающей двухслойные частицы, образующие двумерный кластер (но данным работы |2J).

Строгое решение для кластера, расположенного на поверхности было получено I). Mackowski (Auburn Univ., USA) в работе [Jill] и использовалось в нашей совместной публикации [2J. Кратко, суть решения состоит в следующем. Полное ноле Е'.„., возбуждающее i-ую частицу кластера представляется как сумма полей прямой (EJ,,,) и отраженной (Е|1г) падающих плоских воли, а также прямых волн Е£„,„ рассеянных в направлении данной частицы всеми Л'-1 сферами вместе с полями рассеянных волн, отраженными от поверхности r \

= Км + Е1+ ¿[(1 -Ч + Е£„,]. (3)

Падающие прямое (E'Ull) и отраженное (Е|1г) поля могут быть представлены в виде разложения по векторным сферическим гармоникам (ВСГ) первого рода, с коэффициентами разложения и gt. соответственно. Рассеянные прямое и отраженное

поля представляются разложениями с использованием ВСГ третьего рода Y^r-r,)

относительно центра каждой сферы. Применение теорем трансляции ВСГ для рассеянного и отраженного нолей с учетом граничных условий приводит к следующим уравнениям для коэффициентов взаимодействия а' [3] (а' суть коэффициенты Ми изолированных частиц):

где г.// = {п.пир) есть мулы ииндексы. учитывающие порядок п. моду |ш|<>; и четность ВСГ, Л,'', - матрица трансформации, которая даёт регулярное (конечное в нуле) выражение ВСГ (относительно источника г,), полученное через отражение исходящих ВСГ с центром в г . После численного решения весьма сложного уравнения (4). сечения поглощения и

рассеяния сфер в кластере и рассеяние в дальней зоне могут быть рассчитаны достаточно просто, как описано в [3]. Например, для сечения экстинкции имеем [3]

С,.

4 л" к

rZSZZ^t"™,^/'»,.

(5)

В работе [2] мы показали, для случая кварцевой подложки в воде спектры экстинкнпп кластеров наночастиц с н.тазмопным резонансом можно рассчитыват ь без учета подложки, что существенно у простило дальнейший анализ.

Межчастичиое расстояние является важнейшим параметром, определяющим электродинамическое взаимодействие частиц и коллективные спектральные свойства ансамбля. Па рис. 5а показано, как изменяется спектр экетипкшш решеточного кластера 4x4 из панооболочек йЮ^Аи с диаметром ядра 160 им и толщиной слоя золота 20 им при уменьшении параметра а ог 1 до 0.1. Начиная со значений параметра я около 0.2 наблюдается эффективное подавление дипольиой моды, так что резонанс определяется только квадруиолыюй модой на длине волны около 610 им. Уменьшение параметра и в два раза (до 0.1) мало изменяет спектр системы. Эти выводы носят общий характер и мало зависят от свойств самих частиц (см. рис. 56) Этот вывод также справедлив и для серебряных частиц и панооболочек (данные не представлен!.!).

о " 2

400

3 /\4 а

2 //ЛА 5

1/1

1200

600 800 1000 400 600 800 1000 Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис. 5. Спектры экетипкшш решеточных 4x4 кластеров, построенных из панооболочек тина SiO:/Au с размерами 160/20 нм (а) и 190/25 нм (б). Параметр относительного межчастичного расстояния равен 0.1 (/). 0.2 (2). 0.6 (3) и 1 (4). Штриховая кривая (5) показывает одночасгичпый спектр.

На рис. 6 приведен!,I спектры экетипкшш решеточных и случайных кластеров с числом частиц 16 и 36. Параметр межчастичных расстояний для случайного кластера фиксирован и равен 0.1. Соответствующие средние плотности частиц равны 0.415 и 0.36 для кластеров из 16 и 36 частиц, соответственно. Для решеточных кластеров параметр s рассматривался как подгоночный параметр, который дает хорошее согласие спектров. Видно, что в обоих случаях спектр!,! решеточных кластеров с параметром s=0.2 и случайных кластеров оказываются весьма близкими. Более близкое согласие спектров для 36-частичных кластеров получается, если выбрать параметр 5=0.35 для решеточного

случая. Таким образом, мм приходим к выводу. чш топкие детали структуры кластера (рсшеючпып или сл\чайный) играют гораздо меш.ш\ю роль, чем среднее межчаетичпос расстояние и средняя плот носи, частиц.

400 600 800 Длина волны, нм

1000 400 600 800 Длина волны, нм

1000

Рис. 6. Спектры жепшкнии решеточных (1-3) и случайных (V) кластеров из папооболочек 8Ю:/Аи (160/20 нм) с числом частиц 16 (а) и 36 (б). Показаны также спектр!.I отдельных частиц (5). Парамсф межчастичных расстояний ранен 0.1 (/). 0.2 (2) и 0.35 (3) для решеточных кластеров и 0.1 (7) для случайных кластеров. Средняя п.тошоеть частиц случайных кластеров раина 0.415 (а) и 0.36 (б) для 16 и 36 част ни еоот вегствеино.

QexfQsca.Q.

abs

- Л1 а

ALc в

/V Д

400 600 800 Длина волны, нм

Рис. 7. Спектры жстипкшш (/), рассеяния (2) и поглощения (3) случайных кластеров из 36 серебряных папооболочек типа l'S/Л» (диаметр подистиролышго ядра 1 К) им. толщина серебряной оболочки 20 им). Параметр минимального расстояния равен ¿ =0.05. средняя плотность соответствует одной частице (а). 0.06 (б). 0.12 (в). 0.25 (г), 0.35 (д) и 0.4 (е). Результат расчет»усреднены по пят статистическим реализациям

Рисунок 7 показывает зависимость спектров 'жстипкшш. рассеяния и поглощения от средней плотности случайных кластеров типа PS/Ag (диаметр по.тистиродьного ядра 1 10 нм, толщина серебряной оболочки 20 нм). Результаты расчеюв усреднены по пяти независимым компьютерным генерациям кластеров. Как видно из рисунка, при увеличении плотности частиц до 0.25 дипольная полоса зксишкции исчезает и остается только квадрупольный ник. Рассмотрим теперь отдельно спектры поглощения и рассеяния. Мы видим, что четкие квадрупольный и октупольный пики поглощения в коротковолновой части спектра практически не зависят от средней плотности частиц в моносдое, а

исчезновение дииольной полосы экстинкции связано с подавлением доминирующей полосы дипольного рассеяния. Тонкая структура спектра экстинкции в коротковолновой части обусловлена мультипольными коллективными резонансами поглощения. С увеличением плотности частиц структура коротковолновой части спектра поглощения не претерпевает сильных изменений. Напротив, спектр рассеяния трансформируется радикально, показывая подавление дипольного резонанса рассеяния.

Таким образом, мы приходим к принципиальному выводу о том. что обнаруженный в [Л8] эффект подавления дипольной полосы экстинкции в монослое целиком обусловлен уменьшением резонансного дипольного рассеяния при сближении сильно рассеивающих частиц с дипольным и квадрупольным резонансами. Электродинамическое взаимодействие частиц практически не изменяет спектра поглощения.

Эксперимент

Наиооболочки были синтезированы путем восстановления НАиСЦ на золотых «зародышах», адсорбированных на поверхности силикатных наночастиц, по методу [JI2] с минимальными модификациями, касающимися концентраций реагентов. Сканирующие электронно-микроскопические изображения были получены на микроскопе Philips XL.30 FEG при ускоряющих напряжениях 5-10 кВ (эти эксперименты были выполнены в Межуниверситетском Центре Микроэлектроники, г. Лёвен, Бельгия). Атомно-силовые изображения были получены с помощью микроскопа Solver BIO (NT-MDT. Россия). UV-V1S-NIR спектры были измерены с помощью спектрофотометров Specord М-40 (Carl Zeiss, Jena) и Shimadzu UV-1601 PC (Япония). Измерения методом динамического рассеяния света были выполнены с помощью приборов Zetasizer Nano ZS (Malvern, UK) и Photocor FC-2 (Photocor Instruments. Россия). Для получения темнопольных изображений использовали оптический микроскоп Leica D2500 со специальной приставкой для получения изображений в темном поле, позволяющей осуществлять боковое освещение. Использовали также микроскоп Биолам М (ЛОМО, Россия) со специальным конденсором темного поля.

На рис. 8 показаны темнопольные изображения золотых нанооболочек. адсорбированных на функционализованном стекле из суспензии за различные времена инкубации. Визуально наблюдаемая интенсивность резонансного рассеяния в красной области спектра позволяет легко контролировать изменение плотности частиц в формируемом монослое (см. также рис. 9).

(а) (б)__(в)

§¡g¡

(Г) _ (д) (е)

¡g¡¡

Рис. 8. Темнопольное микроскопическое изображение золотых нанооболочек. адсорбированных на стекле за время инкубации 10 (а), 15 (б), 20 (в), 30 (г). 60 (д) мин и 12 часов (е).

Рис. 9. Лтомно-силовое изображение участка мопосдоя с плотным заполнением частиц после 12 часов инкубации. Видна многослойная структура сформированною кластера частиц и выделен у ч ас то 1С [ е кса то и ат I. и о i i у и а ковки.

Па рис. 10а показаны теоретические и экспериментальные спектры отдельных частиц (разбавленная суспензия). Теоретический спектр отличается от экспериментального прежде всею большей глубиной минимума между ктшрупо.тьпои н /пшолыюи полосой. Очевидно, что это различие связано с несовершенством модели моподиеперспои суспензии идеальных двухслойных частиц. Па рис. 106 приведены экспериментальный н теоретический спектры монослоя золотых напообо.точек с размерами 160/17 пм. Теоретическая модель соответствует случайным кластерам из 36 частиц со средней плотностью 0.25 (спектры усреднены по пяти реализациям). Учитывая множество факторов, не учтенных в теоретической модели, согласие между расчетами и измерениями можно прпзпап, вполне удовлетворительным. Во всяком случае, как теоретические, так и экеперимешальпые спектры монослоя демонстрируют эффективное подавление длинноволновой диполыюн полосы рассеяния.

J_1_I_L

500 600 700 800 900 500 600 700 800 900

Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис. 10. Экспериментальные и теоретические нормированные спектры экетинкшш с\снепзии золотых папооболочек (а) п мопосдоя (б). Толщина оболочек (17пм) подобрана из лучшего соответствия спектров суспензий и близка к экспериментальной.

600 '

400 1

200 '

200 400 600 SOOnm

Мы также синтезировали золотые папооболочки со средним диаметром ядра 200+ 10 пм и внешним диаметром 242 ±12 пм (ТЭМ). Средний диаметр ядра по данным Д1'С был около 212 + 5 им. что соответствует толщине золотой оболочки около 15-20 им. Для краткости, этот образец обозначат 200/20. В расчетах диаметр ядра и толщина оболочки варьировались около измеренных ТЭМ и ДРС значении для получения наилучшего согласия с экспериментально измеренными спектрами. При гаком подходе была выбрана теоретическая модель с диаметром ядра около 230 нм н толщиной оболочки около 15 нм.

400 600 800 10001200 400 600 800 10001200

Длина волны, нм Длина волны, нм

Рис. 11. Экспериментальные и теоретические спектры экстинкции для суспензии (а) и монослоя (б) папооболочек (200/20 по данным 'ГЭМ) п воде. Рассчитанный спектр монослоя был усреднён но пяти независимым случайным двумерным массивам из 36 частиц со средней плотностью частиц р = 0.25 (с параметром $ около 0.05).

Расчеты спектров рассеяния и поглощения по отдельности показали, что октупольпый пик появляется преимущественно благодаря вкладу поглощения, квадрупольнын пик возникает из-за вкладов рассеяния н поглощения, а динольнын ник обу словлен в основном вкладом рассеяния. Взаимодействие между частицами в экспериментально сформированном мопослое приводит к значительному снижению плеча экстинкции в области 800-1100 нм из-за подавления резонансного рассеяния. Для моделирования спектра монослоя мы использовали подгоночные средний диаметр ядра и толщину оболочки (230 и 15 им) и пять независимых расчетов для случайных монослоев из 36 частиц со средней плотностью частиц р= 0.25 (с параметром у около 0.05). В целом, расчеты для модели хорошо согласуются с измеренными спектрами.

Сравнивая полученные данные с наблюдениями Халас с соавт. [Л12] можно отметить, что в отличие от наших спектров (Рис. 10, 11). эти авторы наблюдали 2 отдельных полосы: узкую полосу в видимой (или ИК) области, соответствующую квадрупольпому резонансу отдельных папооболочек и новую широкую полосу, начинающуюся в ближней и заканчивающуюся в средней ИК области спектра. В диссертации эти отличия объясняются отличием в структуре монослоев и прямым омическим контактом частиц в [Л12].

Зависимость плазмонного резонанса монослоя от показателя преломления внешней среды

В данном разделе представлены экспериментальные результаты для монослоя золотых папооболочек, помешенного в среды с различным показателем преломления. В качестве таковых мы использовали воздух, воду, этиловый спирт, гексан, четыреххлористый у глерод и растворы м-крезола с концентрацией от 0 до 80 % по весу. Диаметр ядра 190 нм и толщина золотой оболочки 24 нм были получены методом ДРС. Ранее было показано [ЛЗ), что относительный сдвиг плазмонного резонанса индивидуальных частиц ДЛ /Д связан с инкрементом показателя преломления внешней среды Дпт!пт простым линейным соотношением АЯр/Лр=сот\.*Ап,,,/пт. На рис. 12 представлены теоретические и экспериментальные данные для зависимости длины волны квадрунолыюго резонанса / от показателя преломления внешней среды пм (рис. 12а) и для зависимости АЛ,/Л; от А",» /"»,

(рис. 120). Таким образом, эт и данные иллюстрируют выполнение линейного соотношения не только для дипольного или мультинольных резопапсов индивидуальных частиц (для которых оно было получено), но и для коллективного квадрунолыюго резонанса монослоя.

720

0.08

! о - Эксперимент

0.06

7 0.04

< 0.02

560

-0.02

1 1.2 1.4 1.6 1.8 Показатель преломления, nm

О 0.04 0.08 0.12 0.16

Лпт/пт

Рис. 12. (а) Экспериментальная (кружки) и теоретическая (крестики) зависимости длины волны квадруиолыюго резонанса Я от показателя преломления внешней среды пт. Вычисления и измерения для монос.тоя из панооболочек Si OVA u (190/25 им) в воздухе, воде, этаноле, гексане, четырёххлорнстом углероде, (б) Экспериментальная зависимость ДЯ(/Я( от Д",„/»,„ для этого лее монос.тоя и коде и растворах м-крезола (0. 20. 40, 60. и 80%). Прямыми линиями показаны линейные аппроксимации теоретических (а) и экспериментальных (б) данных.

Глава 4 посвящена разработке и экспериментачьпой апробации метода обработки темпонольных еветомикроекоиических изображении клеток, меченных резонансно рассеивающими копыогатами панооболочек.

В качестве экспериментальной модели использовали непрямое мечепие клеток почки эмбриона свиньи (СПЭВ) с номощыо фаговых мипиапппе.т (PhAb). специфичных к молекулярным рецепторам на поверхности клеток, и коныогаты золотых панооболочек с кроличьими антифаговыми антителами (anti-1'hAb). Нанооболочки были получены как описано выше. Для тнолпровапня кроличьих антнфаговых антител (anti-PhAb) использовали OPSS-PKG-NHS (М,-2000 Да. Creative PUG Works, США). Для дог-анализа использовали бычий сывороточный альбумин (КСА) (Sigma, США), и овечьи антитела к иммуноглобулинам IgG кролика (ICN/CAPPIIL, США).

Клеточная линия СПЭВ была получена из лаборатории вирусологии Саратовской научно-исследовательской ветеринарной станции Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ НИВС РАСХН). Клетки культивировались на RPMI-1640 среде, содержащей 10% эмбриональном телячьей сыворотки и 1% антибиотиков (гентамицин и амфотсрицин) в СО: инкубаторе при 37°С и 5% СО; в течение семи дней до концентрации 5-8x10* клеток/мл. PhAb на клетки СПЭВ были получены из овечьей комбинаторной фаговой библиотеки антител, любезно предоставленной профессором У. Харрисом (университет г. Абердина, Великобритания). Для получения PhAb было проведено 3 раунда селекции, полученные специфичные фаги были проверены методом дот-анализа.

Выращенные клетки дважды отмывали в 0.2 М фосфатном буфере it смешивали с фагами из расчета 500 фагов на клетку и оставляли реагировать на ночь при 4°С. В результате происходила адсорбция PhAb па клеточной мембране. Для блокирования сайтов иеепепифического связывания покрытые PhAb клетки суспендировали в растворе бычьего сывороточного альбумина (ЬСА) с концентрацией 2 мг/мл в 0.2 М PBS буфере и оставляли при 4°С па 30 минут. Схема прот окола мечения показана на рис. 13.

Рис. 13. Схема непрямого мечения клеток СГ1ЭВ. На первом шаге клетки СПЭВ инкубировались с PhAb (Ph). На втором шаге клетки, покрытые PhAb, инкубировались с конъюгатами золотых нанооболочек (НЧ) с кроличьими антителами (anti-PhAb). В случае негативного контроля биоспецифического мечения не происходило.

Далее по 100 мкл конъюгатов нанооболочек добавляли к 1 мл меченых PhAb и немеченых (контрольных) клеток СПЭВ. инкубировали в течение 1 часа и отмывали центрифугированием при 180 g 10 минут. Клетки "контроля" не изменили цвета после инкубации с конъюгатами, а в пробирке с мечеными PhAb клетками наблюдался осадок зелёного цвета, что свидетельствовало об успешном присоединении конъюгатов золотых нанооболочек (рис. 14). Для фиксации сформировавшихся комплексов использовали 3.7% раствор формапина в воде.

Рис. 14. Контрольные (А) и покрытые РЬАЬ (В) клетки СПЭВ после инкубации с I конъюгатами нанооболочек и центрифугирования. Красная стрелка указывает на зелёный осадок, который свидетельствует об успешном связывании клеток, покрытых РЬАЬ. с конъюгатами золотых нанооболочек.

Методом дот-анализа проверяли взаимодействие клеток СПЭВ с фаговыми | миниантителами РЬАЬ. которое выявляли с помощью конъюгата нанооболочек (рис. 15). В первую клетку верхнего ряда мембраны наносили 1 мкл суспензии клеток СПЭВ (с I концентрацией примерно 10' клеток/мл). В следующие клетки ряда наносили двукратные р разведения образца, нанесённого в первую клетку. В качестве негативного контроля в

клетки нижнего ряда слева направо наносили лимфоциты крысы с той же концентрацией, как и СПЭВ. Для предотвращения неспецифического связывания блокировали мембрану в 2% растворе сухого молока 1 час. Для адсорбции фаговых миниантител на поверхности клеток инкубировали мембрану с РЬАЬ 1 час. После этого помещали мембрану в раствор конъюгатов нанооболочек на 30 минут. Для клеток СПЭВ видны окрашенные пятна вплоть до концентрации клеток около 106 клеток/мл. Для негативного контроля окрашивания не происходило. Окрашивания так же не происходило и в случае клеток СПЭВ, немеченых РЬАЬ (данные не представлены).

СПЭВ + РЬАЬ + Конъюгаты нанооболочек с апй-РЬАЬ

13 % 1 ч>

СПЭВ

. Лимфоциты крысы

-Двукратные разведения-»►-

Рис. 15. Дот-анализ непрямого мечения клеток СПЭВ золотыми нанооболочками через фаговые миниантитела PhAb (верхний ряд клеток). В нижнем ряду в качестве негативного контроля нанесены лимфоциты крысы.

Фотографии клеток СПЭВ, меченых нанооболочками были получены методом темнопольной микроскопии с помощью микроскопа Leica 2500 DM. оборудованного цветной ПЗС-камерой. с использованием объектива с 40 кратных увеличением. Все изображения меченых и "контрольных" клеток получали при одинаковых условиях освещения. На темнопольных снимках нанооболочки выглядят как красные цветные пятна за счет интенсивного рассеяния света.

(б)

Рис. 16. Темнопольные изображения исходных клеток СПЭВ. инкубированных с конъюгатами золотых нанооболочек (негативный контроль, а), и клеток СПЭВ, которые инкубировались с РЬАЬ и затем с конъюгатами золотых нанооболочек (б). На вставке показан увеличенный фрагмент, на котором отчетливо видно красное рассеяние от адсорбированных золотых нанооболочек.

На рис. 16 приведены темнопольные фотографии клеток СПЭВ, которые инкубировались только с конъюгатами нанооболочек с аШл-РЬАЬ (а) а так же клеток СПЭВ. которые сначала инкубировались с РЬАЬ и затем с конъюгатами нанооболочек (б). На темнопольных изображениях отчетливо была видна разница между биоспецифически (РЬАЬ + конъюгат), неспецифически мечеными (только конъюгаты нанооболочек) и немечеными клетками. Однако визуально оценить эффективность мечения достаточно сложно. Для проведения количественного анализа и сравнения эффекта вностей

специфического и неспенифического мечения мы разработали и реализовали простой алгоритм анализа темнопольных фотографий на основе программы анализа изображений ImageJ. Обработка каждого изображения (и "контроля", и "эксперимента") включала несколько шагов.

I) Выделение на изображении области, содержащей клетки.

2) Настройка контраста по пороговым значениям яркости 55-255. Такая настройка позволяет исключить из рассмотрения самые темные участки изображения. Затем проводили спектральную фильтрацию и через меню "Image - Adjust - Color balance", проводили удаление синего и зелёного цветов.

3) Затем выбираем пороговые значения яркости в диапазоне 41-255. Для более точного подсчета пикселей мы использовали фильтр высоких частот, выбирая в меню "Process" пункт "Filters - Unsharp Mask" со значениями по умолчанию (Radius 1. Mask Weight 0.6). Fla финальном шаге проводили бинаризацию изображения используя пункт меню "Process -Binary - Make binary".

|1 *r son мзде pmea Mifyie phjgim www ngin

la QMokM+KI AKIol /lahM e\ /1»¡»1

Ua'.'.MT'.f,

С помошыо инструмента "Analyze - Analyze l'arlieles" подечтывати количество пикселей, соответ«вуюших частицам, и параметр эффективности мечения I.EF = S „ /.S\ л, гле Л' - количество пикселей, счннвегствуюшич напооболочкам, а - полное число

пикселей, которое занимают клетки. Для описанного примера LFF равен примерно 0.2. Стоит отметим., тю эю значение значительно выше среднею (см. таблицу I). Операция была автоматизирована с помощью создания макроса. Макрос сохранялся в формате "1хГ и содержат список выполняемых команд.

Из полученных результатов (таблица 1) следует, что хотя уровень песпепифичсскш о связывания оказывается заметным и превосходит значение для исходных немеченых клеток почти в 3 раза, значение I.liF для случая специфического мечения оказывается в 17 раз выше, чем для псспецпфического.

Таблица 1. Эффективность мечения для трёх образцов.

Номер образца Тин мечения LFF 1 I-.1- 1.1.

1 Исходные клетки СПЭВ 0.0006±0.0001 1

2 Клетки СПЭВ инкубировались только с кон'ыогатами** (неспецифнческое мечение) 0.0017±0.0006 2.8 ...._____|

3 Клетки СПЭВ инкубировались с PliAb и затем с копъюгатами (специфическое мечение) 0.029±0.018 1 49

Ч.НР, обозначает 1,Г;К для образца 1. ** коиъюгаты наиообо.точек с кроличьими антифаговымн антителами. "Стандартные отклонения рассчитывались для /1=5 темнонольных фотографий каждого образца, взяп.гх из разных уровней клеточной су спензин.

В заключении отмечается, что напочастицы с настраиваемым плазмонпым резонансом имеют большие перспективы применения в современной напобиотехнолотии. В конце работы формулируются результаты и выводы.

Основные результаты н выводы:

1. Па основе орнгштатьного варианта иммерсионного метода показано, что средний эффективный показатель преломления наиочастиц двуокиси кремния диаметром 50250 им, синтезированных по методу Стсбера, равен и„ю = 1.475±0.005. Разработана оптическая методика определения среднею размера н концентрации золотых панооболочек на основе спектрального анализа суспензий наиочастиц двуокиси кремния, используемых в качестве ядер.

2. Теоретически и экспериментально показано, что подавление дино.тыюй полосы экстиикцин является общим свойством плотноутшкованпых монослоев нлазмонпо-резонанспых частиц и наблюдается при среднем межчаетичиом расстоянии около 0.10.2 диаметра в решеточных кластерах или при средней поверхностной плотности частиц около 0.25 в случайных кластерах с небольшим количеством частиц порядка 16-36. Изменение спектра экстиикцин определяется коллективным рассеянием, а спектр поглощения изменяется мало. Спектральный сдвиг коллективною квадру нолыюго резонанса при изменении диэлектрического окружения подчиняется

линейному соотношению, установленному для дипольных и мультипольных резонансов отдельных частиц и пропорционален инкременту показателя преломления внешней среды.

3. Разработан новый метод оценки эффективности мечения клеток резонансно рассеивающими наночастицами, который позволяет достоверно отличить неспецифическое связывание от негативного контроля и в количественной форме оценить эффективность биоспецифического связывания конъюгатов с клетками. Метод экспериментально проверен на модели непрямого биоспецифического мечения клеток почек эмбриона свиньи с использованием фаговых миниантител и конъюгатов золотых нанооболочек с аитифаговыми антителами.

Список цитированных работ:

Л1. Дыкман J1.A., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы: Синтез, свойства, биомедицинское применение. М: Наука, 2008;

Л2. Lai S., Clare S.E., Halas N. // Асс. Chem. Res. 2008. V. 41. P. 1842.

ДЗ. Хлебцов Н.Г. и др. Российские нанотехноогии // 2007. Т. 2. С. 69; Khlebtsov N.G., Dykman L.A. // JQSRT. 2010. V. 111. P. 1-35.

J14, Pelton M., Aizpurua J., Bryant G. // Laser Photon Rev. 2008. V. 2, P. 136.

Д5. Zagaynova E. V. et al. // Phys Med Biol. 2008. V. 53, P. 4995.

Л6. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. //Nanotechnology. 2008. V.19. P. 435703.

Л7. Pham T, Jackson J.B., Halas N.J., Lee T.R. // Langmuir. 2002. V. 18. P. 4915.

Л8. Malynych S„ Chumanov G. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 2896.

Л9. K. Fu et al. //Nanotechnology. 2008. V. 19. P. 045103.

Л10. Heller W. // J. Chem. Phys. 1964. V. 40. P. 2700.

Л11. Mackowski D. W. // JQSRT 2007. V. 109. P. 788.

Л12. Wang H„ Kundu J., Halas N.J. // Angew. Chem., Int. Ed. 2007. V. 46, P. 9040.

Список работ, опубликованных по теме диссертации: Статьи в изданиях из Перечня ВАК РФ:

1. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Khlebtsov N.G. Determination of the size, concentration, and refractive index of silica nanoparticles from turbidity spectra // Langmuir. - 2008. - V. 24, No. 16.-P. 8964-8970.

2. Khlebtsov B.N., Khanadeyev V.A., Jian Ye, Mackowski D.W., Borghs G., Khlebtsov N.G. Coupled plasmon resonances in monolayers of metal nanoparticles and nanoshells // Phys. Rev. B. - 2008. - V. 77, No. 3. - P. 035440 (14 pages).

3. Хлебцов Б.Н., Ханадеев B.A., Хлебцов Н.Г. Коллективные плазмонные резонансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек // Оптика и спектроскопия . -2008. - Т. 104, №2. - С. 324-337.

4. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Богатырев В.А., Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. Использование золотых нанооболочек в твердофазном иммуноанализе // Российские нанотехнологии. - 2008. - Т. 3, № 7-8. - С. 50-63.

5. Хлебцов Б. Н., Ханадеев В.А., Хлебцов Н.Г. Определение размера, концентрации и показателя преломления наночастиц оксида кремния методом спектротурбидиметрии // Оптика и спектроскопия. - 2008. - Т. 105, № 5. - С. 801-808.

6. Khanadeev V.A., Khlebtsov B.N., Staroverov S.A., Vidyasheva I.V., Skaptsov A.A., Ileneva E.S., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Khlebtsov N.G. Quantitative cell bioimaging using gold-nanoshell conjugates and phage antibodies // J. Biophotonics. - 2010. DOI 10.1002/jbio.200900093.

Статьи и тсзисы докладов

7. Khlebtsov В. N., Khanadeyev V.A., Venn D.A., Khlebtsov N. G. Optical properties of gold nanoshells planar arrays // Proc. SP1E. - 2007. - V. 6536. - P. 653602 (8 pages).

8. Boris Khlebtsov, Vitaly Khanadeev, Vladimir Bogatyrev, Lev Dykman, and Nikolai Khlebtsov. Engineering of plasmon-resonant nanostructures for biomedical applications // Tenth Conference on Electromagnetic and Light Scattering, Ed. by G. Videen, M. Mishchenko, P. Mengug, ZakharovaN. - 2007, pp. 77-81.

9. Khlebtsov B.N., Khanadeyev V.A., Khlebtsov N.G. Amplification of the solid-phase dot assay sensitivity by using silica/gold nanoshells // Proc. of 10th Analytical Russian-German-Ukrainian Symposium ARGUS'2007-Nano-ana!ytics, August 26-30, 2007, P. 64-67.

10. Хлебцов Б. H., Ханадеев В. А., Хлебцов Н.Г. Коллективные плазмонные резопансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек: Моделирование и эксперимент // В сб. материалов научной школы-конференции «Нелинейные дни в Саратове для молодых - 2007», Саратов: ООО ИЦ Наука, 2008, с. 211-214.

11. Khanadeyev V.A., Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Coupled plasmon resonance in self-assembled monolayers of silica/gold nanoshells: computer simulations and experiment // Saratov Fall Meeting 2007, Int. School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophotonics. URL: http://optics.sgu.ru/SFM/2007/report/433

12. Boris Khlebtsov, Vitaly Khanadeev, Nikolai Khlebtsov. Determination of the size, concentration, and refractive index of silica nanoparticles from turbidity spectra // ibid. URL: http://optics.sgu.ru/SFM/2008/report/693.

13. Хлебцов Б.Н., Ханадеев B.A., Хлебцов Н.Г. Золотые нанооболочки: синтез, оптические свойства и применения в биологии и медицине // Сборник тезисов докладов участников Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, Москва, 2008, с. 610-611.

14. Ханадеев В.А.а Староверов С.А., Хлебцов Б.Н., Видяшева И.В., Скапцов А.А., Иленева Е.С., Богатырев В.А., Дыкман JI.A., Хлебцов Н.Г Количественный биоимиджинг раковых клеток с использованием плазмонно-резонансного светорассеяния и непрямого мечения золотыми нанооболочками через фаговые миниантитела // Матер, конференции с межд. участием «Нанотехнологий в онкологии», Москва, 9-10 октября 2009.

15. Vitaly A. Khanadeev, S.A. Staroverov, B.N. Khlebtsov, I.V. Vidyasheva, A.A. Skaptsov, H.S. Ileneva, V.A. Bogatyrev, L.A. Dykman, N.G Khlebtsov. Cancer cell imaging with gold nanoshells conjugated to phage miniantibodies // Saratov Fall Meeting 2009, International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophotonics. URL: http://optics.sgu.ru/SFM/2009/report/795

Формат 60x84 1/16. Гарнитура Times New Roman 10, Объем 1 п. л. Тираж 100. Заказ 57.

Отпечатано в ИБФРМ РАН Саратов, пр. Энтузиастов 13.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Ханадеев, Виталий Андреевич

Введение.

Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования.

1.1. Методы получения металлических нанооболочек.

1.1.1. Золотые нанооболочки на ядрах из двуокиси кремния.

1.1.2. Другие виды нанооболочек.

1.2. Оптические свойства металлических нанооболочек.

1.2.1. Зависимость оптических свойств нанооболочек от размера и структуры.

1.2.2. Зависимость оптических свойств нанооболочек от шероховатости поверхности и показателя преломления окружающей среды.

1.2.3. Коллективные оптические свойства золотых нанооболочек.

1.2.4. Методы компьютерного моделирования оптических свойств золотых нанооболочек.

1.3. Использование нанооболочек в нанобиотехнологии.

1.3.1. Визуализация и контрастирование.

1.3.2. Фототермическая терапия.

1.3.3. Комбинационное (рамановское) рассеяние света.

1.4. Постановка задач исследования.

Глава 2. Определение размера, концентрации и показателя преломления наночастиц оксида кремния методом спектротурбидиметрии.

2.1. Теория.

2.2. Экспериментальное определение размера, концентрации и показателя преломления наночастиц оксида кремния.

2.2.1. Материалы и методы.

2.2.2. Результаты и обсуждение.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Одночастичные и коллективные оптические свойства золотых нанооболочек в связи с биомедицинскими применениями"

Металлические плазмонно-резонансные наночастицы широко исследуются и применяются в таких областях современной науки, как нанобиотехнология, биофотоника и плазмоника [1]. Применение золотых и серебряных наночастиц [2, 3] для различных целей, включая геномику [4] и биосенсорику [5], визуализацию [6] и фототермолиз [7] раковых клеток, направленную доставку лекарственных средств [8], основано на комбинации молекулярного биологического «узнавания» (избирательного соединения «молекулы-зонда» с «молекулой-мишенью») и уникальных оптических свойств металлических частиц при возбуждении локализованных плазмонных резонансов (ПР) [9] металлических наночастиц или кластеров [ 10] в видимой и ближней инфракрасной (ИК) области спектра.

Для большинства приложений важна настройка максимума в спектре рассеяния или поглощения наночастиц на определенную длину волны (например, ближнюю ИК-область), которая соответствует наибольшей проницаемости света сквозь биоткани [11]. Спектральную настройку ПР и изменение соотношения между сечениями поглощения и рассеяния металлических наночастиц можно осуществить за счет изменения размера, формы, структуры и типа металла [1, 12, 13]. До недавнего времени в большинстве работ использовались преимущественно коллоидные золотые частицы примерно сферической формы [3, 14]. Появившиеся за последние 10-15 лет технологии синтеза наночастиц различной формы и структуры [15, 16], включая золотые наностержни [17-19], нанооболочки [20, 21], нанокубы [22] и «наноклетки» [23], предоставили исследователям возможность выбора наночастиц, наиболее подходящих для конкретного применения.

Для успешных in vivo применений золотых наночастиц в биофизике и биомедицине, включая визуализацию и фототермолиз раковых клеток, необходимо сочетание многих факторов. С медицинской точки зрения принципиальной является проблема биораспределения и биотоксичности используемых наночастиц. В частности, нанометровые частицы способны накапливаться и долго удерживаться в селезенке, почках и, особенно, печени животных. С практической точки зрения, используемые препараты должны иметь хорошую коллоидную стабильность в физиологических жидкостях (в особенности в плазме крови) и сохранять свои оптические свойства как минимум в течение эксперимента. С оптической точки зрения необходимо согласование трех параметров: длины волны используемого излучения, максимума резонанса наночастицы и диапазона длин волн прозрачности биотканей. Исходя из вышесказанного, наночастицы с настраиваемым в широком диапазоне длин волн плазмонным резонансом имеют существенное преимущество по сравнению с обычным коллоидным золотом. Помимо положения плазмонного резонанса, абсолютные величины сечений поглощения или рассеяния имеют принципиальное значение, причем для некоторых приложений (например, лазерной гипертермии) определяющим является поглощение света, а для других (например, темнопольной микроскопии) - рассеяние. С этой точки зрения использование нанооболочек, как универсального биомаркера предпочтительно по сравнению с другими наночастицами, так как они имеют большое сечение экстинкции (в первую очередь за счет большего размера) и могут быть сконструированы для эффективного поглощения и рассеяния света. Следует также отметить, что с увеличением размера нанооболочки в ее спектре экстинкции появляются мультипольные резонансы высших порядков [20, 24], причем они, в отличие от наностержней, наблюдаются в экспериментальных образцах, полученных с использованием стандартных протоколов синтеза. Кроме того, протоколы конъюгации золотых нанооболочек с биополимерами качественно не отличаются от хорошо известных методик для наночастиц коллоидного золота. Золотая поверхность нанострежней, полученных по стандартному протоколу [25, 26], покрыта бислоем цетилтриметиламмоний бромида (ЦТАБ), что делает препарат токсичным и неподходящим для биоприложений без специальной обработки.

Практически для всех применений важно знать числовую концентрацию золотых нанооболочек, и все без исключения пользователи наших препаратов обязательно требуют эту информацию наряду с геометрическими параметрами и положением и интенсивностью пика экстинкции. Однако вплоть до 2008 г. такие оценки делались приближенно на основании материального баланса по ядрам двуокиси кремния [27].

Оптические свойства нанооболочек достаточно просто моделируются обобщением теории Ми для концентрических сфер, однако для взаимодействующих нанооболочек теоретические и экспериментальные данные к моменту начала наших исследований отсутствовали. В 2003 г. Малинич и Чуманов [28] опубликовали интересное наблюдение о подавлении коллективной дипольной полосы в монослое серебряных сфер с диаметром частиц около 100 нм. При сближении частиц широкая дипольная полоса исчезала и оставался только острый пик вблизи квадрупольного резонанса индивидуальных частиц. Однако оставались неясными следующие вопросы: (1) Можно ли экспериментально наблюдать эффект [28] для других наночастиц, включая нанооболочки? (2) Как зависит подавление коллективной дипольной моды от параметров частиц и структуры монослоя? (3) Каков физический механизм подавления коллективной дипольной полосы и как он связан с поглощением и рассеянием частиц?

Благодаря сильному рассеянию света в видимой области,, золотые нанооболочки являются- отличными метками для темнопольной микроскопии. Однако в реальных экспериментах все оценки эффективности мечения проводились только на качественном уровне. Единственной известной нам работой, опубликованной в момент начала наших исследований, была статья [29], в которой количество связавшихся частиц оценивалось как разность между исходной концентрацией и концентрацией частиц в супернатанте инкубированных клеток, для чего использовалось измерение интенсивности углового рассеяния. Поскольку обычно доля связавшихся нанооболочек мала, точность этой методики невелика.

Таким образом, к моменту начала исследований, описанных в данной диссертации, имелся ряд нерешенных вопросов, связанных с оценкой концентрации золотых нанооболочек в финальных препаратах многостадийного синтеза, с пониманием физических механизмов зависимости оптических свойств монослоев частиц с плазмонным резонансом от параметров самих частиц и плотности их упаковки. Наконец, отсутствовали данные о количественных методах оценки эффективности биоспецифического мечения клеток конъюгатами золотых нанооболочек или иных сильно рассеивающих металлических наночастиц, используемых в технологии темнопольной микроскопии. Этим определяется актуальность и научная значимость темы диссертации.

Целью диссертационной работы являлось развитие технологии синтеза золотых нанооболочек.на ядрах из двуокиси кремния и исследование их одночастичных и коллективных оптических свойств с целью оптимизации в таких применениях, как иммуноанализ, фототермолиз, биоимиджинг с использованием микроскопии резонансного рассеяния и оптической когерентной томографии (ОСТ).

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи исследования:

• Разработать оптическую методику определения среднего размера и концентрации золотых нанооболочек на основе спектротурбидиметрического анализа суспензий наночастиц двуокиси кремния, используемых в качестве ядер.

• Теоретически и экспериментально исследовать зависимость спектров экстинкции, рассеяния и поглощения плотноупакованных монослоев наночастиц различной природы с целью выяснения физических механизмов оптического взаимодействия в системах наночастиц с дипольным и квадрупольным плазмонным резонансом, а также их биосенсорную чувствительность в модельных экспериментах. Разработать алгоритм обработки темнопольных светомикроскопических изображений клеток, меченных резонансно рассеивающими конъюгатами нанооболочек, для получения количественной информации об эффективности мечения.

Провести экспериментальное применение разработанного алгоритма на модели биоспецифического мечения клеток почек эмбриона свиньи. Научная новизна работы: Разработан вариант иммерсионного метода определения показателя преломления наночастиц двуокиси кремния, синтезированных по методу Стёбера, с использованием данных спектротурбидиметрии и показано, что средний эффективный показатель преломления равен п500 = 1.475 ±0.005 [30]. Методами электронной и атомно-силовой микроскопии, спектротурбидиметрии и динамического рассеяния впервые проведено комплексное исследование размера и концентрации наночастиц двуокиси кремния с целью разработки оптической методики оценки параметров золотых нанооболочек [31]. Впервые проведено теоретическое исследование коллективных оптических свойств двумерных монослоев золотых и серебряных наносфер и нанооболочек с использованием точного многочастичного решения электродинамической задачи и выяснены основные закономерности подавления коллективной дипольной моды в плотноупакованном монослое [32].

Впервые выполнено сравнение теоретических и экспериментальных спектров экстинкции монослоя золотых нанооболочек на кварцевой подложке и исследована чувствительность коллективного плазмонного резонанса к диэлектрическому окружению [32, 33].

• Разработана новая процедура оценки эффективности мечения клеток ПР наночастицами и выполнена её экспериментальная проверка в темнопольном светомикроскопическом имиджинге непрямого биоспецифического мечения клеток эмбриона почек свиньи с использованием фаговых миниантител и конъюгатов золотых нанооболочек с антифаговыми антителами [34].

Научно-практическая значимость работы определяется важностью оценки концентрации золотых нанооболочек в таких приложениях, как фототермолиз, иммуноанализ и контрастирование ОСТ изображений, развиваемых в таких учреждениях, как ИБФРМ РАН, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратовский государственный медицинский университет, Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина (г. Москва), Нижегородская медицинская академия и Институт прикладной физики РАН (г. Нижний Новгород), Институт кристаллографии РАН (г. Москва), ФГУП «ГНЦ НИОПИК» (г. Москва), ФИ РАН (г. Москва), ИПЛИТ РАН (г. Троицк).

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1. Средний эффективный показатель преломления наночастиц двуокиси кремния диаметром 50-250 нм, синтезированных по методу Стёбера, равен и500 = 1.475 ± 0.005. Спектротурбидиметрическая оценка среднего размера и концентрации наночастиц двуокиси кремния, получаемая с этим показателем преломления,, находится в хорошем согласии с данными электронной микроскопии, динамического рассеяния света и материальным балансом.

2. Подавление дипольной полосы экстинкции является общим свойством плотноупакованных монослоев из плазмонно-резонансных частиц и наблюдается при среднем межчастичном расстоянии около 0.1-0.2 диаметра частиц в решеточных кластерах и при средней поверхностной плотности частиц порядка 0.25 в случайных монослоях. Кластеры с небольшим количеством частиц порядка 16-36 передают все основные спектральные свойства монослоя, показывая, что изменение спектра экстинкции определяется коллективным рассеянием, а спектр поглощения изменяется мало.

3. Экспериментальная зависимость длины волны коллективного квадрупольного резонанса монослоя на стеклянной подложке от показателя преломления внешней среды подчиняется универсальному линейному соотношению, первоначально выведенному для дипольного резонанса отдельных частиц и мультипольных резонансов золотых наностержней.

Личный вклад диссертанта и результаты, полученные совместно с другими исследователями:

Теоретические расчеты оптических свойств наночастиц, конъюгатов и кластеров выполнены совместно с д.ф.-м.н. Хлебцовым Н.Г. Оптимизация протоколов синтеза золотых нанооболочек выполнена совместно с к.ф.-м.н. Хлебцовым Б.Н. Оптимизация протоколов функционализации наночастиц, эксперименты по адсорбции биополимеров на наночастицах коллоидного золота и интерпретация данных выполнены совместно с д.б.н. Дыкманом JI.A., д.б.н. Богатыревым В.А. Эксперименты по разработке метода оценки эффективности мечения клеток конъюгатами были выполнены совместно с д.б.н. Староверовым С.А., асп. Скапцовым А.А., и студенткой 5-го курса Иленевой Е.С. Часть электронно-микроскопических исследований выполнена совместно с к.б.н. Бурыгиным Г.Л. Эксперименты по самоассемблированию монослоев золотых наночастиц и нанооболочек выполнены совместно с к.ф.-м.н. Б. Н. Хлебцовым, Dr. J. Ye и Prof. G. Borghs на базе Межуниверситетского центра микроэлектроники (IMEC, Leuven, Бельгия) в рамках гранта INTAS.

Работа выполнена на базовой кафедре биофизики факультета нелинейных процессов Саратовского госуниверситета.

Гранты. Исследования поддерживались 4 грантами РФФИ (2007-2009 годы); государственным контрактом на проведение научно-исследовательской работы № 02.513.11.3043; Программой президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине»; грантом Президента РФ МК-684.2009.2 (соисполнитель), федеральными целевыми программами «Развитие научного потенциала высшей школы», контракт № 2.2.1.1/2950 и «Научные и педагогические кадры инновационной России», контракт № 02.740.11.0484, а также двумя государственными персональными контрактами по программе «У.М.Н.И.К.» (2008-2010, руководитель гранта).

Апробация результатов

Основные результаты диссертации представлялись автором на следующих научных конференциях:

1. Saratov Fall Meeting - International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics, Saratov, Russia, 2007-2009 (два устных доклада)

2. Школа -конференция «Нелинейные дни в Саратове для молодых - 2007»

3. 10th Russian-German-Ukrainian Analytical Symposium, 2007, Saratov, Russia

4. 1-ый и 2-ой Международный форумы по нанотехнологиям, 2008 и 2009, Москва, Россия

5. Конференция с межд. участием «Нанотехнологии в онкологии», Москва, 2009 (устный доклад)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 статей и 5 тезисов докладов, включая 6 статей из списка, рекомендованного ВАК для публикации результатов кандидатских диссертаций.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Ханадеев, Виталий Андреевич

Заключение и выводы по диссертации

Из данных литературного обзора и оригинальных исследований можно сделать вывод о хороших перспективах применения нанооболочек в различных областях нанобиотехнологии. В данной работе были рассмотрены и усовершенствованы технологии синтеза золотых нанооболочек на ядрах из двуокиси кремния. Было также выполнено исследование их одночастичных и коллективных оптических свойств с целью оптимизации применения в различных применениях в таких областях, как биосенсорика, фототермальная терапия и биоимиджинг. На основании данных исследований можно сделать следующие выводы:

1. На основе оригинального варианта иммерсионного метода показано, что средний эффективный показатель преломления наночастиц двуокиси кремния диаметром 50-250 нм, синтезированных по методу Стёбера, равен я500 =1.475 ± 0.005. Разработана оптическая методика определения среднего размера и концентрации золотых нанооболочек на основе спектрального анализа суспензий наночастиц двуокиси кремния, используемых в качестве ядер.

2. Теоретически и экспериментально показано, что подавление дипольной полосы экстинкции является общим свойством плотноупакованных монослоев плазмонно-резонансных частиц и наблюдается при среднем межчастичном расстоянии около 0.1-0.2 диаметра в решеточных кластерах или при средней поверхностной плотности частиц около 0.25 в случайных кластерах с небольшим количеством частиц порядка 16-36. Изменение спектра экстинкции определяется коллективным рассеянием, а спектр поглощения изменяется мало.

3. Спектральный сдвиг коллективного квадрупольного резонанса при изменении диэлектрического окружения подчиняется линейному соотношению, установленному для дипольных и мультипольных резонансов отдельных частиц и пропорционален инкременту показателя преломления внешней среды.

4. Разработан новый метод оценки эффективности мечения клеток резонансно рассеивающими наночастицами, который позволяет достоверно отличить неспецифическое связывание от негативного контроля и в количественной форме оценить эффективность биоспецифического связывания конъюгатов с клетками. Метод экспериментально проверен на модели непрямого биоспецифического мечения клеток почек эмбриона свиньи с использованием фаговых миниантител и конъюгатов золотых нанооболочек с антифаговыми антителами.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Ханадеев, Виталий Андреевич, Саратов

1. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая электроника. 2008. - Т. 38, № 6. - С. 504-529.

2. Хлебцов Н.Г., Богатырев В.А., Дыкман JI.A., Хлебцов Б.Н. Золотые наноструктуры с плазмонным резонансом для биомедицинских исследований // Российские нанотехнологии. -2007. Т. 2. № 3-4. - С. 69-86.

3. Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы: Синтез, свойства, биомедицинское применение. Москва: Наука, 2008. -318 с.

4. Bao P., Frutos A. G., Greef Ch., Lahiri J., Muller U., Peterson Т. C., Warden L., Xie X. High-sensitivity detection of DNA hybridization on microarrays using resonance light scattering // Anal. Chem. 2002. - V.74. - P. 1792-1797.

5. Stewart M.E., Anderton C.R., Thompson L.B., Maria J., Gray S.K., Rogers J.A., Nuzzo R.G. Nanostructured plasmonic sensors // Chem. Rev. 2008. - V. 108, №2. - P. 494-521.

6. El-Sayed I.H., Huang X., El-Sayed M.A. Surface plasmon resonance scattering and absorption of anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles in cancer diagnostics: applications in oral cancer // Nano Lett. 2005. - V. 5, № 5. -P. 829-834.

7. Lai S., Clare S., Halas N.J. Nanoshell-Enabled Photothermal Cancer Therapy: Impending Clinical Impact // Acc. Chem. Res. 2008. - V. 41. - P. 1842-1851.

8. Ghosh P., Han G., De M., Kim C.K., Rotello V.M. Gold nanoparticles in delivery applications // Adv Drug Deliv Rev. 2008. - V. 60. - P. 1307-1315.

9. Kreibig U., Volmer M. Optical properties of metal clusters. Berlin: Springer-Verlag, 1995. - 532 p.

10. 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 // Photopolarimetry in Remote Sensing / Ed. by G. Videen,

11. Ya.S. Yatskiv and M.I. Mishchenko. NATO Science Series, II. Mathematics, Physics, and Chemistiy, V. 161, Dordrecht: Kluwer. 2004. - P. 265-308.

12. Tuchin V.V. Handbook of Optical Biomedical Diagnostics. Washington: SPIE, 2002. - 1093 p.

13. Khlebtsov В., Zharov V., Melnikov A., Tuchin V., Khlebtsov N. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters // Nanotechnology. 2006. - V. 17. - P. 5167-5179.

14. Zhao J., Pinchuk A.O., McMahon J.M., Li S., Ausman L.K., Atkinson A.L., Schatz G.C. Methods for Describing the Electromagnetic Properties of Silver and Gold Nanoparticles // Acc. Chem. Res. 2008. - V. 41. - P. 1710-1720.

15. Hayat M.A. (Ed.). Colloidal gold: principles, methods and applications. -San Diego: Academic Press. V. 1, V. 2. - 1989; - V.3. - 1991.

16. Daniel M.-Ch., Astruc D. Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistiy, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology // Chem. Rev. 2004 - V. 104. - P. 293-346.

17. Wang Z. Ma L. Gold nanoparticle probes // Coord. Chem. Rev. 2009. -V. 253. - P. 1607-1618.

18. Perez-Juste J., Pastoriza-Santos I., Liz-Marzan L.M., Mulvaney P. Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications // Coordination Chem. Rev. 2005. - V. 249. - P. 1870-1879.

19. Murphy C.J., Sau Т.К., Gole A.M., Orendorff C.J., Gao J., Gou L., Hunyadi S.E., Li T. Anisotropic Metal Nanoparticles: Synthesis, Assembly, and. Optical Applications // Phys. Chem. B. 2005. - V. 109. - P. 13857-13870.

20. Алексеева A.B., Богатырев B.A., Хлебцов Б.Н., Мельников А.Г., Дыкман JI.A., Хлебцов Н.Г. Золотые наностержни: Синтез и оптические свойства // Коллоидный журнал. 2006. - Т. 68, № 6. - С. 725-744.

21. Oldenburg S., Averitt R.D., Westcott S., Halas N.J. Nanoengineering of optical resonances // Chem. Phys. Lett. 1998. - V. 288. - P. 243-247.

22. Hirsch L.R., Gobin A.M., Lowery A.R., Tam F., Drezek R., Halas N.J., West J.L. Metal nanoshells // Annals. Biomed. Eng. 2006. - V. 34. - P. 15-22.

23. Skrabalak. S. E., Au L., Li X., Xia Y. Facile synthesis of Ag nanocubes and Au nanocages. //Nat. Protoc. 2007. - V. 2. - P. 2182-2190.

24. Skrabalak S.E., Chen J., Sun Y., Lu X., Au L., Cobley C.M., Xia Y. Gold nanostructures: engineering their plasmonic properties for biomedical applications //Acc. Chem. Res. 2008. - V. 41. - P. 1587-1595.

25. Rasch M.R., Sokolov K.V., Korgel B.A. Limitations on the Optical Tunability of Small Diameter Gold Nanoshells // Langmuir. 2009. - V. 25 -P. 11777-11785.

26. Jana N.R., Gearheart L., Obare S. O., Murphy C.J. Anisotropic Chemical Reactivity of Gold Spheroids and Nanorods // Langmuir. 2002. - V. 18. -P. 922-927.

27. Nikoobakht В., El-Sayed M.A. Preparation and growth mechanism of gold nanorods (NRs) using seed-mediated growth method // Chem. Mater. 2003. -V.15.-P. 1957-1962.

28. Pham Т., Jackson J.B., Halas N.J., Lee T.R. Preparation and characterization of gold nanoshells coated with self-assembled monolayers // Langmuir. V. 18. - P. 4915-4920.

29. Malynych S., Chumanov G. Light-inducted coherent interections between silver nanoparticles in two-dimentional arrays // J. Am. Chem. Soc. 2003. - V. 125.-P. 2896-2898.

30. Fu K., Sun J., Bickford L.R., Lin A.W.H., Halas N.J., Yu T.-K., Drezek R.A. Measurement of immunotargeted plasmonic nanoparticles cellular binding: a key factor in optimizing diagnostic efficacy // Nanotechnology. 2008. - V. 19. - P. 045103(1-6).

31. Хлебцов Б. H., Ханадеев В.А., Хлебцов Н.Г. Определение размера, концентрации и показателя преломления наночастиц оксида кремнияметодом спектротурбидиметрии // Оптика и спектроскопия. 2008. - Т. 105, №5. - С. 801-808.

32. Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Khlebtsov N.G. Determination of the size, concentration, and refractive index of silica nanoparticles from turbidity spectra // Langmuir. 2008. - V. 24. - P. 8964-8970.

33. Khlebtsov B.N., Khanadeyev V.A., Ye J., Mackowski D.W., Borghs G., Khlebtsov N.G. Coupled plasmon resonances in monolayers of metal nanoparticles and nanoshells //Phys. Rev. B. 2008. - V. 77. - P. 035440(1-14).

34. Хлебцов Б.Н., Ханадеев B.A., Хлебцов Н.Г. Коллективные плазмонные резонансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек // Оптика и спектроскопия . 2008. - Т. 104, №2. - С.324-337.

35. Aden A.L., Kerker M. Scattering of electromagnetic waves from two concentric spheres // J. Appl. Phys. 1951. - V. 22. - P. 1242-1246.

36. Averitt R.D., Sarkar D., Halas N.J. Plasmon resonance shifts of Au-coated Au2S nanoshells: insight into multicomponent nanoparticle growth. Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. P. 4217-4220.

37. Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue // Ed. by Welch A., van Gemert M. New York: Plenum Press, 1995. - 925 p.

38. Averitt R.D., Westcott S.L., Halas N.J. Linear optical properties of gold nanoshells // J. Opt. Soc. Am. B. 1999. - V. 16. - P. 1824-1832.39. http://www.ece.rice.edu/~halas/publications.html

39. Stober W., Fink A., Bohn J. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range // J. Colloid Interface Sci. 1968. - V. 26. -P. 62-69.

40. Van Blaaderen A., Van Geest J., Vrij A. Monodisperse colloidal silica spheres from tetraalkoxysilanes: particle formation and growth mechanism // J. Colloid Interface Sci. 1992. - V. 154. - P. 481-502.

41. Green D.L., Lin J.S., Lam Y.-F., Hu M.Z.-C., Schaefer D.W., Harris M.T. Size, volume fraction, and nucleation of Stober silica nanoparticles // J. Colloid Interface Sci. 2003. - V. 266 - P. 346-358.

42. Kalele S., Gosavi S.W., Urban J., Kulkarni S.K. Nanoshell particles: Synthesis, properties and applications // Cur. Sci. 2006. - V. 91. - P. 1038-1052.

43. Matsoukas Т., Gulari E. Dynamics of growth of silica particles from ammonia-catalyzed hydrolysis of tetra-ethyl-orthosilicate // J. Colloid Interface Sci. 1988. - V. 124. - P. 252-261.

44. Bogush G.H., Zukoski C.F. Studies of the kinetics of the precipitation of uniform silica particles through the hydrolysis and condensation of silicon alkoxides // J. Colloid Interface Sci. 1991. - V. 142. - P. 1-18.

45. Bogush G.H., Zukoski C.F. Uniform silica particle precipitation: An aggregative growth model // J. Colloid Interface Sci. 1991. - V. 142. - P. 19-34.

46. Kim, S., Zukoski, C. F. // J. Colloid Interface Sci. 1990. - V. 139. -P. 198-212.

47. Van Blaaderen A., Kentgens A.P.M. Particle morphology and chemical microstructure of colloidal silica spheres made from alkoxysilanes // J. Non-Cryst. Solids. 1992. - V. 149. - P. 161-178.

48. Bailey J.K., Mecartney M.L. Formation of colloidal silica particles from alkoxides // Colloids Surf. 1992. - V. 63. - P. 151-161.

49. Hartlen K.D., Athanasopoulos A.P.T., Kitaev V. Facile preparation of highly monodisperse small silica spheres (15 to >200 nm) suitable for colloidal templating and formation of ordered arrays // Langmuir. 2008. - V. 24. - P. 1714-1720.

50. Yokoi Т., Sakamoto Y., Terasaki O., Kubota Y., Okubo Т., Tatsumi T. Periodic arrangement of silica nanospheres assisted by amino acids // J. Am. Chem. Soc. 2006. - V. 128. - P. 13664-13665.

51. Davis T.M., Snyder M.A., Krohn J.E., Tsapatsis M. Nanoparticles in lysine-silica sols // Chem. Mater. 2006. - V. 18. - P. 5814-5816.

52. Snyder M.A., Lee J.A., Davis T.M., Scriven L. E., Tsapatsis M. Silica nanoparticle crystals and ordered coatings using lys-sil and a novel coating device // Langmuir. 2007. - V. 23. - P. 9924-9928.

53. Nozawa K., Gailhanou H., Raison L., Panizza P., Ushiki H., Sellier E., Delville J. P., Delville M. H. Smart control of monodisperse Stober silica particles: Effect of reactant addition rate on growth process // Langmuir. 2005. - V. 21. - P. 1516-1523.

54. Van Blaaderen A., Vrij A.J. Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres // J.Colloid Interface Sci. 1993. - V. 156.-P. 1-18.

55. Yang S.-M., Jang S.G., Choi D.-G., Kim S., Yu H.K. Nanomachining by colloidal lithography // Small. 2006. - V. 2. - P. 458-475.

56. Graf C., van Blaaderen A. Metallodielectric colloidal core-shell particles for photonic applications // Langmuir. 2002. - V. 18. - P. 524-534.

57. Gemeinhart R.A., Luo D., Saltzman W.M. Cellular fate of a modular DNA delivery system mediated by silica nanoparticles // Biotechnol. Prog. 2005. -V. 21.-P. 532-537.

58. Lee D., Rubner M.F., Cohen R.E. All-nanoparticle thin-film coatings // Nano Lett. 2006. - V. 6. - P. 2305-2312.i

59. Yancey S. E., Zhong W., Heflin J.R., Ritter A.L. The influence of void space on antireflection coatings of silica nanoparticle self-assembled films // J. Appl. Phys. 2006. - V. 99. - P. 034313 (1-10).

60. Imhof A., Megens M., Engelberts J.J., de Lang D.T.N., Sprik R., Vos W.L. Spectroscopy of fluorescein (FITC) dyed colloidal silica spheres // J. Phys. Chem. В. 1999.-V. 103. - P. 1408-1415.

61. Santra S., Zhang P., Wang K., Tapec R., Tan W. Conjugation of biomolecules with luminophore-doped silica nanoparticles for photostable biomarkers // Anal. Chem. 2001. - V. 73. - P. 4988-4993.

62. Rossi L.M., Shi L., Quina F. H., Rosenzweig Z. Stober synthesis of monodispersed luminescent silica nanoparticles for bioanalytical assays // Langmuir. 2005. - V. 21. - P. 4277-4280.

63. Badley R.D., Ford W.T., McEnroe F.J., Assink R.A. Surface modification of colloidal silica//Langmuir. 1990. - V. 6. - P. 792-801.

64. Liu Y.-H., Lin H.-P., Мои Ch.-Y. Direct method for surface silyl functionalization of mesoporous silica // Langmuir. 2004. - V. 20. - P. 32313239.

65. Brinson B.E., Lassiter J.B., Levin C.S., Bardhan R., Mirin N., Halas N.J. Nanoshells made easy: Improving Au layer growth on nanoparticle surfaces // Langmuir. 2008. -V. 24. - P. 14166-14171.

66. Phonthammachai N., Kah J.C.Y., Jun G., Sheppard C.J.R., Olivo M.C., Mhaisalkar S.G., White T.J. Synthesis of contiguous silica-gold core-shell structures: Critical parameters and processes // Langmuir. 2008. - V. 24. P. 5109-5112.

67. Park S.-E., Park M.-Y., Han P.-K., Lee S.-W. The effect of ph-adjusted gold colloids on the formation of gold clusters over aptms-coated silica cores // Bull. Korean Chem. Soc. 2006. - V. 27. - P. 1341-1345.i i^i i i jjt \

68. Westcott S.L., Oldenburg S.J., Lee T.R., Halas, N.J. Formation and adsorption of clusters of gold nanoparticles onto functionalized silica nanoparticle surfaces // Langmuir. -1998. V. 14. - P. 5396-5401.

69. Park S.-E., Park M.-Y., Han P.-K., Lee S.-W. The effect of ph-adjusted gold colloids on the formation of gold clusters over APTMS-coated silica cores // Bull. Korean Chem. Soc. 2006. - V. 27. - P. 1341-1345.

70. Ashayer R., Mannan S.H., Sajjadi Sh. Synthesis and characterization of gold nanoshells using poly(diallyldimethyl ammonium chloride) // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2008. - V. 329. - P. 134-141.

71. Shenoy D.B., Antipov A.A., Sukhorukov G.B., Mohwald H. // Layer-by-Layer Engineering of Biocompatible, Decomposable Core-Shell Structures // Вiomacromolecules. 2003. -V.4. - P.265-272.

72. Ashayer R, Mannan S.H., Sajjadi Sh. Synthesis and characterization of gold nanoshells using poly(diallyldimethyl ammonium chloride) // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2008. - V. 329. - P. 134-141.

73. Duff D.G., Baiker A., Edwards P.P. A new hydrosol of gold clusters. 1. Formation and particle size variation // Langmuir. 1993. -V.9. - P. 2301-2309.

74. Li H., Ma X., Dong J., Qian W.Development of Methodology Based on the Formation Process of Gold Nanoshells for Detecting Hydrogen Peroxide Scavenging Activity // Anal. Chem. 2009. - V. 81. - P. 8916-8922.

75. Radloff J.C. Concentric nanoshells and plasmon hybridization. PhD thesis. Rice University, Texas, 2003.

76. Storti В., Elisei F., Abbruzzetti S., Viappiani C., Latterini L. One-pot synthesis of gold nanoshells with high photon-to-heat conversion efficiency // J. Phys. Chem. C. 2009. - V. 113. - P. 7516-7521.

77. Lim Y.T., Park O.O., Jung H.-T. Gold nanolayer-encapsulated silica particles synthesized by surface seeding and shell growing method: near infrared responsive materials // J. Colloid Interface Sci. 2003. - V. 263. - P. 449-453.

78. Phonthammachai N., White T.J. One-Step Synthesis of Highly Dispersed Gold Nanocrystals on Silica Spheres // Langmuir. 2007. - V. 23. -P. 11421-11424.

79. Phonthammachai N., Kah J.C.Y., Jun G., Sheppard C.J.R., Olivo M.C., Mhaisalkar S.G., White T.J. Synthesis of Contiguous Silica-Gold Core-Shell Structures: CriticalParameters and Processes // Langmuir. 2008. - V. 24. - P. 5109-5112.

80. Halas N.J. Playing with plasmons: tuning the optical resonant properties of metallic nanoshells // MRS Bull. 2005. - V. 30. - P. 362-367.

81. Song C., Wang D., Lin Y., Hu Z., Gu G., Fu X. Formation of silver nanoshells on latex spheres // Nanotechnology. 2004. - V. 15. - P. 962-965.

82. Imhof A. Preparation and characterization of titania-coated polystyrene spheres and hollow titania shells // Langmuir. 2001. - V. 17. - P. 3579-3585.

83. Hebalkar N., Kharrazi S., Ethiraj A., Urban J., Fink. R., Kulkarni S.K. Structural and optical investigations of Si02-CdS core-shell particles // J. Colloid Interface Sci. 2004. - V. 278. - P. 107-114.

84. Ethiraj A.S., Hebalkar N., Sainkar S.R., Urban J., Kulkarni S.K. Synthesis and investigation of ZnS nanoparticles adsorbed on functionalised silica particles // Surf. Eng. 2004. - V. 20. - P. 367-372.

85. Lu Y., McLellan J., Xia Y. Synthesis and crystallization of hybrid spherical colloids composed of polystyrene cores and silica shell // Langmuir. -2004. V. 20. - P. 3464-3470.

86. Carsuo F., Lichtenfeld H., Giersig M., Mohwald H. Electrostatic self-assembly of silica nanoparticle-polyelectrolyte multilayers on polystyrene latex particles // J. Am. Chem. Soc. 1998. - V. 120. - P. 8523-8524.

87. Toshima N., Yonezawa T. Bimetallic nanoparticles novel materials for chemical and physical applications // New J. Chem. - 1998. - V. 22. -P. 1179-1202.

88. Kim H., Achermann M., Balet L. P., Hollingsworth J.A., Klimov, V.I. Synthesis and characterization of Co/CdSe core/shell nanocomposites: bifunctional magnetic-optical nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. 2005. - V. 127. - P. 544-546.

89. Correa-Duarte M.A., Giersig M., Liz-Marzan L.M. Stabilization of CdS semiconductor nanoparticles against photodegradation by a silica coating procedure // Chem. Phys. Lett. 1998. - V. 286. - P. 497-501.

90. Chang S., Liu L., Asher S.A. Preparation and properties of tailored morpholgy, monodisperse colloidal silica-cadmium sulfide nanocomposites // J. Am. Chem. Soc. 1994. - V. 116. - P. 6739-6744.

91. Peng X., Schlamp M.C., Kadavanich A.V., Alivisatos A.P. Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS core/shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility // J. Am. Chem. Soc. 1997. - V. 119. - P. 7019-7029.

92. Hines M.A., Guyot-Sionnest P. Synthesis and characterization of strongly luminescing ZnS-capped CdSe nanocrystals // J. Phys. Chem. 1996. - V. 100. -P. 468-471.

93. Ung Т., Liz-Marzan L.M., Mulvaney P. Controlled method for silica coating of silver colloids. Influence of coating on the rate of chemical reactions // Langmuir. 1998. - V. 14. - P. 3740-3748.

94. Makarova O.V., Ostafin A.E., Miyoshi H., Norris J.R. and Meisel D. Adsorption and encapsulation of fluorescent probes in nanoparticles // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 9080-9084.I

95. Dong A.G., Wang Y.J., Tang Y., Ren N., Yang W.L., Gao Z. Fabrication of compact silver nanoshells on polystyrene spheres through electrostatic attraction // Chem. Commun. 2002. - V.4. - 350-351.

96. Peceros, К. E.; Xu, X. D.; Bulcock, S. R.; Cortie, M. B. Dipole-dipole plasmon interactions in gold-on-polystyrene composites // J. Phys. Chem B. -2005. V. 109. - P. 21516-21520.

97. Shi W.L.; Sahoo Y.; Swihart M.T.; Prasad P.N. Gold nanoshells on polystyrene cores for control of surface plasmon resonance // Langmuir. 2005. -V.21.-P. 1610-1617.

98. Caruso F., Lichtenfeld H., Giersig M., Mohwald H., Electrostatic self-assembly of silica nanoparticle-polyelectrolyte multilayers on polystyrene latex particles // J. Am. Chem.Soc. 1998. - V. 120. - P. 8523-8524.

99. Gittins D.I., Susha A.S., Schoeler В., Caruso F. Dense nanoparticulate thin films via gold nanoparticle self-assembly // Adv. Mater. 2002, 14, 508-512.

100. Lee J.-H., Mahmoud M.A. , Sitterle V., Sitterle J. , Meredith J.C. Facile preparation of highly-scattering metal nanoparticle-coated polymer microbeads and their surface plasmon resonance // J. Am. Chem. Soc. 2009. - V. 131. -P. 5048-5049.

101. Kim, S.-W.; Kim, M.; Lee, W. Y.; Hyeon, T. Fabrication of hollow palladium spheres and their successful application to the recyclable heterogeneous catalyst for Suzuki coupling reactions //J. Am. Chem. Soc. 2002. - V. 124. P. 7642-7643.

102. Sun Y., Xia Y. Mechanistic study on the replacement reaction between silver nanostructures and chloroauric acid in aqueous medium // J. Am. Chem. Soc. 2004. - V. 126. - P. 3892-3901.

103. Sun Y., Mayers В., Xia Y. Template-engaged replacement reaction: A one-step approach to the large-scale synthesis of metal nanostructures with hollow interiors // Nano Lett. 2002. - V. 2. - P. 481-485.

104. Lu X., Chen J., Skrabalak S. E., Xia Y. Galvanic replacement reaction: A simple and powerful route to hollow and porous metal nanostructures // Proc. IMechE., Part N: J. Nanoeng. Nanosyst. 2007. - V. 221. - P. 1-16.

105. Vasquez Y., Sra A.K., Schaak R.E. One-pot synthesis of hollow superparamagnetic CoPt nanospheres // J. Am. Chem. Soc. 2005. - V. 127. -P. 12504-12505.

106. Wang H., Brandl D.W., Le F., Nordlander P., Halas N.J. Nanorice: A hybrid plasmonic nanostructure // Nano Lett. 2006. - V. 6. - P. 827-832.

107. Ozaki M., Kratohvil S., Matijevic E. Formation of monodispersed spindle-type hematite particles // J. Colloid Interface Sci. 1984. - V. 102. -P. 146-151.

108. Trachuk L.A., Vrublevsky S.A., Khlebtsov B.N., Melnikov A.G., Khlebtsov N.G. Optical properties of gold spheroidal particles and nanoshells: Effect of the external dielectric medium // Proc. SPIE. 2005. - V. 5772. - P. 1-10.

109. Radloff C., Vaia R.A., Brunton J., Bouwer G.T., Ward V.K. Metal nanoshell assembly on a virus bioscaffold // Nano Lett. 2005. - V. 5. -P. 1187-1191.

110. Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. New York: Wiley, 1983. - 541 p.

111. Kelly L., Coronado E., Zhao L.L., Schatz G.C. The optical properties of metal nanoparticles: the influence of size, shape and dielectric environment // J. Phys. Chem. B. 2003. - V. 107. - P. 668-677.

112. Mie G. Beitrage zur Optic Triiber Medienspeziell kolloidaler Metallosungen // Ann. Phys. 1908. - V. 25. - P. 377-445.

113. Link S., Mohamed M.B., El-Sayed M.A. Simulation of the optical absorption spectra of gold nanorods as a function of their aspect ratio and the effect of the medium dielectric constants // J. Phys. Chem. B. 1999. - P. 3073-3077.

114. Xia Y., Halas N.J. Shape-controlled synthesis and surface plasmonic properties of metallic nanostructures // MRS Bulletin. 2005. - V. 30. - P. 338-348.

115. Трачук JI. А. Оптические свойства наночастиц золота и серебра в связи с задачами биодиагностики: Дисс. .канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2007. -138 с.

116. Wu Z.C., Wang Y.P. Electromagnetic scattering for multilayered sphere: recursive algorithms // Radio Sci. 1991. - V. 26. - P. 1393-1401.

117. Хлебцов Н.Г., Дыкман JI.A., Богатырев B.A., Хлебцов Б.Н. Двухслойная модель биоконъюгатов коллоидного золота и её применение для оптимизации наносенсоров // Коллоид, журн. 2003. - Т. 65, № 4. -С. 552-652.

118. Wang H., Fu K., Drezek R., Halas N.J. Light scattering from spherical plasmonic nanoantennas: Effects of nanoscale roughness // Applied Physics В. V. 84.-P. 191-196.i

119. Oubre C., Nordlander P. Optical properties of metallodielectric nanostructures calculated using the finite difference time domain method // J. Phys. Chem. B. 2004. - V. 108. - P. 17740-17747.

120. Wei A. Designing plasmonic nanomaterials as sensors of biochemical transport// e-J. Surf. Sci. Nanotech. 2006. - V. 4. - P. 9-18.

121. Lin X.M., Jaeger H.M., Sorensen C.M., Klabunde K.J. Formation of long-range-ordered nanocrystal superlattices on silicon nitride substrates // J. Phys. Chem. B. 2001. - V.105. - P. 3353-3357.

122. Haynes C.L., Van Duyne R.P. Nanosphere lithography: a versatile nanofabrication tool for studies of sizedependent nanoparticle optics // J. Phys. Chem. B. 2001. - V. 105. - P. 5599-5611.

123. Lahav M., Vaskevich A., Rubinstein I. Biological sensing using transmission surface plasmon resonance (T-SPR) spectroscopy // Langmuir. -2004. V. 20. - P. 7365-7367.

124. Okamoto Т., Yamaguchi I. Local plasmon sensor with gold colloid monolayers deposited upon glass substrates // Opt. Lett. 2000. - V. 25. -P. 372-374.

125. Stuart D.A., Haes A.J., Yonzon C.R., Hicks E.M., Van Duyne R.P. Biological applications of localized surface plasmonic phenomenae // IEE Proc. Nanobiotechnol. 2005. - V. 152. - P. 13-32.

126. Nath N., Chilkoti A. Label-free biosensing by surface plasmon resonance of nanoparticles on glass: Optimization of nanoparticle size // Anal. Chem. 2004. - V. 76. - P. 5370-5378.

127. Haes A.J., Van Duyne R.P. A nanoscale optical biosensor: sensitivity and selectivity of an approach based on the localized surface plasmon resonance spectroscopy of triangular silver nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. 2002. -V. 124.-P. 10596-10604.

128. Riboh J.C., Haes A.J., McFarland A.D., Ranjit C., Van Duyne R. P. A nanoscale optical biosensor: real time immunoassay and nanoparticle adhesion // J. Phys. Chem. B. 2003. - V. 107. - P. 1772-1780.

129. Frederix F., Friedt J.M., Choi K.H., Laureyn W., Campitelli A., Mondelaers D., Maes G., Borghs G. Biosensing based on light absorption of nanoscaled gold and silver particles // Anal Chem. -2003. V. 75. - P. 6890-6894.

130. Enoch S., Quidant R., Badenes G. Optical sensing based on plasmon coupling in nanoparticle arrays // Opt. Express. 2004. - V. 12. - P. 3422-3427.

131. Malynych S., Chumanov G. Coupled planar silver nanoparticle arrays as refractive index sensors // J. Opt. A: Pure. Opt. 2006. - V. 8. - P. 144-147.

132. Zhao L.L., Kelly K.L., Schatz G.C. The extinction spectra of silver nanoparticle arrays: influence of array structure on plasmon resonance wavelength and width // J. Phys. Chem. B. 2003. - V. 107. - P. 7343-7350.

133. Smith G.B., Pustovit V.N. Coupled multipolar interactions in clusters of nanoparticles with metal shells // Opt. Commun. 2002. - V. 211. - P. 197-204.

134. Genov D.A., Sarychev A.K., Shalaev V.M., Wei A. Resonant field enhancements from metal nanoparticle arrays // Nano Lett. 2004. - V. 4. -P. 153-158.

135. Zou S., Janel N., Schatz G.C. Silver nanoparticle array structures that produce remarkably narrow plasmon lineshapes // J. Chem. Phys. 2004. - V. 120. -P. 10871-10875.

136. Zou S., Schatz G.C. Narrow plasmonic/photonic extinction and scattering lineshapes for one and two dimensional silver nanoparticle arrays // J. Chem. Phys. 2005. - V. 121. - P. 12606-12612.

137. Bouhelier A., Bachelot R., Im J. S., Wiederrecht G. P., Lerondel G., Kostcheev S., Royer P. Electromagnetic interactions in plasmonic nanoparticle arrays// J. Phys. Chem. B. 2005. - V. 109. - P. 3195-3198.

138. Lai S., Westcott S.L., Taylor R.N., Jackson J.B., Nordlander P., Halas N.J. Light Interaction between Gold Nanoshells Plasmon Resonance and Planar Optical Waveguides // J. Phys. Chem. B. 2002. - V. 106. - P. 5609-5612.

139. Purcell E. M., Pennypacker C. R. Scattering and absorption of light by non-spherical dielectric grains // Astrophys. J. 1973. - V. 186. - P. 705-714.

140. Ньютон P. Теория рассеяния волн и частиц. М.: Мир, 1969. - 607 с.

141. Waterman Р.С. Symmetry, unitarity, and geometiy in electromagnetic scattering // Phys. Rev. D. 1971. - V. 3. - P. 825-839.

142. Mishchenko M.I., Travis L.D., Mackowski D.W. T-matrix computations of light scattering by nonspherical particles: A review // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1996. - V. 55. - P. 535-575.

143. Mishchenko M.I., Travis L.D., Lacis A.A. Scattering, Absorption and Emission of Light by Small Particles. Cambridge University Press, 2002. - 457 p.

144. Lakhtakia A., Mulholland G.W. On two numerical techniques for light scattering by dielectric agglomerated structures // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 1993.-V. 98.-P. 699-716.

145. Xu Y.-l., Khlebtsov N.G. Orientation-averaged cross sections of an aggregate of particles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2003. - V. 78-80. -P. 1121-1137.

146. Khlebtsov N.G., Maksimova I.L., Tuchin V.V., Wang L. Introduction to light scattering by biological objects // In: handbook of optical biomedical diagnostics / Ed. by Tuchin V.V., SPIE: Bellingham, Washington. 2002, Ch. 1. -P. 31-167.

147. Хлебцов Н.Г. Ориентационное усреднение интегральных сечений в методе дискретных диполей // Оптика и спектроскопия. 2001. - Т. 90, №.3. -С. 468-475.

148. Xu Y.-l. Electromagnetic scattering by an aggregate of spheres // Appl. Opt. 1995. - V. 34. - P. 4573-4588.

149. Xu Y.-l. Electromagnetic scattering by an aggregate of spheres // Appl. Opt. 1995. - V. 34. - P. 4573-4588.

150. Myroshnychenko V., Rodriguez-Fernandez J., Pastoriza-Santos I., Funston A.M., Novo C., Mulvaney P., Liz-Marzan L.M., de Abajo F. Modellingthe optical response of gold nanoparticles // Chem. Soc. Rev. 2008. - V. 37. -P. 1792-1805.

151. Zhao L., Zou S., Hao E., Schatz G. C. Electrodynamics in computational chemistry // Theor. Appl. Comput. Chem. 2005. - P. 47-65.

152. Wang Y., Xie X., Wang X., Ku G., Gill K.L., O'Neal D.P., Stoica G., Wang L.V. Photoacoustic tomography of a nanoshell contrast agent in the in vivo rat brain // Nano Lett. 2004. -V.4. - P. 1689-1692.

153. Loo C., Lin A., Hirsch L., Lee M.-H., Barton J., Halas N., West J., Drezek R. Nanoshell-enabled photonics-based imaging and therapy of cancer // Technology in Cancer Research and Treatment. 2004. - V. 3. - P. 33-40.

154. Loo C., Hirsch L., Lee M., Chang E., West J., Halas N., Drezek R. Gold nanoshell bioconjugates for molecular imaging in living cells // Optics Letters. -2005.-V. 30.-P. 1012-1014.

155. Gobin A.M., Lee M.H., Halas N.J., James W.D., Drezek R.A., West J.L. Near-infrared resonant nanoshells for combined optical imaging and photothermal cancer therapy // Nano Lett. 2007. - V. 7. - P. 1929-1934.

156. Hirsch L.R., Stafford R.J., Bankson J.A., Sershen S.R., Rivera В., Price R.E., Hazle J.D., Halas N.J., West J.L. Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance // PNAS. 2003. - V. 23. -P. 13549-13554.

157. Stern JM, Stanfield J, Lotan Y, Park S, Hsieh JT, Cadeddu JA. Efficacy of laser-activated gold nanoshells in ablating prostate cancer cells in vitro !! J. Endourol. 2007. - V. 21. - P. 939-943.

158. West J., Halas N. Applications of nanotechnology to biotechnology: Commentary // Curr. Opin. Biotechnol. 2000. - V. 11. - P. 215-217.

159. Connor E.E., Mwamuka J., Gole A., Murphy C.J., Wyatt M.D. Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity // Small. 2005. - V. 1. - P. 325-327.

160. Paciotti G.F., Myer L., Weinreich D., Goia D., Pavel N., McLaughlin R.E., Tamarkin L. Colloidal gold: A novel nanoparticle vector for tumor directed drug delivery//Drug Deliv. 2004. - V. 11. - P. 169-183.

161. O'Neal D.P., Hirsch L.R., Halas N.J., Payne J.D., West J.L. Photothermal tumor ablation in mice using near infrared absorbing nanoshells // Cancer Lett. 2004. - V. 209. - P. 171-176.

162. Mock J.J., Smith D.R., Schultz S. Local refractive index dependence of plasmon resonance spectra from individual nanoparticles // Nano Lett. 2003. -V.3.-P. 485-491.

163. Loo C., Lowery A., Halas N., West J., Drezek R. Immunotargeted nanoshells for integrated cancer imaging and therapy // Nano Letters. 2005. -V. 5.-P. 709-711.

164. Vogel A. Nonlinear absorption: Intraocular microsurgery and laser lithotripsy // Phys. Med. Biol. 1997. - V. 42. - P. 895-912.

165. Fujimoto J.G., Brezinsky M.E., Teamey G.J., Boppart S.A., Bouma В., Нее M.R., Southern J.F., Swanson E.A. Optical biopsy and imaging using optical coherence tomography //Nat. Med. 1995. - V. 1. - P. 970-972.

166. Boyd G.T., Yu Z.H., Shen Y.R. Photoinduced luminescence from the noble metal and its enhancement on roughened surfaces // Phys. Rev. В 1986. -V. 33. - P. 7923-7936.

167. Wang H.F., Huff T.B., Zweifel D.A., He W., Low P.S., Wei A., Cheng J. X. In vitro and in vivo two-photon luminescence imaging of single gold nanorods //Proc. Natl. Acad. Sci. 2005. - V. 102. - P. 15752-15756.

168. Tam F., Goodrich G.P., Johnson B.R., Halas N.J. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence // Nano Lett. 2007. - V. 7. - P. 496-501.

169. Bardhan R., Grady N.K., Halas N.J. Nanoscale control of near-infrared fluorescence enhancement using Au nanoshells // Small. 2008. - V. 4. -P. 1716-1722.

170. Bardhan R., Grady N.K., Cole J.R., Joshi A., Halas N.J. Fluorescence enhancement by Au nanostructures: Nanoshells and nanorods // Acs Nano. 2009. -V.3.-P. 744-752.

171. Sokolov K., Chumanov G., Cotton T.M. Enhancement of molecular fluorescence near the surface of colloidal metal films // Anal. Chem. 1998. -V. 70.-P. 3898-3905.

172. Stern J.M., Stanfield J., Kabbani W., Hsieh J.-T., Cadeddu J.A. Selective prostate cancer thermal ablation with laser activated gold nanoshells // J. Urol. -2008. -V. 179. P. 748-753.

173. Cole J.R., Mirin N.A., Knight M.W., Goodrich G.P., Halas N.J. Photothermal efficiencies of nanoshells and nanorods for clinical therapeutic applications. // J. Phys. Chem. C. 2009. - V. 113. - P. 12090-12094.

174. Fleischman M., Hendra P.J., McQillan A.J. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode // Chem.Phys.Lett. 1974. - V. 26. - P. 163-166.

175. Heck K.N., Janesko B.G., Scuseria G.E., Halas N.J., Wong M.S. Observing metal-catalyzed chemical reactions in situ using surface-enhanced Raman spectroscopy on Pd-Au nanoshells 11 J. Am. Chem. Soc. 2008. - V. 130. P. 16592-16600.

176. Levin C.S., Bishnoi S.W., Grady N.K., Halas N.J. Determining the conformation of thiolated poly(ethylene glycol) on Au nanoshells by surface-enhanced Raman scattering spectroscopic assay // Anal.Chem. 2006. - V. 78. -P. 3277-3281.

177. Ochsenkuhn M.A., Jess P.R.T., Stoquert H., Dholakia K., Campbell C.J. Nanoshells for surface-enhanced Raman spectroscopy in eukaryotic cells: Cellular response and sensor development // Acs Nano. 2009. - V. 3. - P. 3613-3621.

178. Levin C.S., Kundu J., Barhoumi A., Halas N.J. Nanoshell-based substrates for surface enhanced spectroscopic detection of biomolecules // Analyst. -2009. -V. 134. P. 1745-1750.

179. Wang H., Kundu J., Halas N.J. Plasmonic nanoshell arrays combine surface-enhanced vibrational spectroscopies on a single substrate // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. - V. 46. - P. 9040-9044.

180. Jiang W., Kim B.Y.S., Rutka J.T., Chan W.C.W. Nanoparticle-mediated cellular response is size-dependent // Nature Nanotechnology. 2008. - V. 3. -P. 145-150.

181. De Jong W.H., Hagens W.I., Krystek P., Burger M.C., Sips A.J.A.M., Geertsma R.E. // Biomaterials. 2008. - V. 29. - P. 1912-1919.

182. URL: http://www.crystran.co.uk/products.asp?productid=73

183. Shifrin K. S., Tonna G. Inverse problems related to light scattering in the atmosphere and ocean // Advances in Geophysics. 1993. - V. 34. - P. 175-252.

184. Тихонов A.H., Арсенин В. Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986 - 224 с.

185. Heller W., Bhatnagar Н. L., Nakagaki М. Theoretical investigations on the light scattering of spheres XII. The "wavelength exponent" of differential turbidity spectra // J. Chem. Phys. 1962. - V. 36. - P. 1163-1170.

186. Shchyogolev S.Yu., Khlebtsov N.G. Determination of the particle size, refractive index, and concentration of biological disperse systems by the spectroturbidimetric method // In: Colloid and Molecular Electrooptics / Ed. by

187. B.R. Jennings and S.P. Stoylov. IOP Publishing: Bristol and Philadelphia, 1992. -P.141-146.

188. Shchyogolev S. Yu. Inverse problems of spectroturbidimetry of biological disperse systems: An overview // J. Biomed. Opt. 1999. - V. 4. -P. 490-503.

189. Heller W. Theoretical Investigations on the light scattering of spheres. XV. The wavelength exponents at small a values // J. Chem. Phys. 1964. - V. 40. - P. 2700.

190. Кленин В. И. Термодинамика систем с гибкоцепными полимерами. -Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1995. -736 с.

191. Sedlacek В. Light scattering. XVI. Particle size determination by the turbidity ratio method // Coll. Czech. Chem. Commun. 1967. - V. 32. -P. 1374-1389.

192. Hosono M., Sugii S., Kusudo O., Tsuji W. Simultaneous estimation of particle size, relative refractive index, and concentration of lattices by turbidity measurements // Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ. 1973. - V. 51. - P. 104-117.

193. Кленин В. И., Щеголев С. Ю., Лаврушин В. И. Характеристические функции светорассеяния дисперсных систем. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та., 1977.- 177 с.

194. Хлебцов Н.Г., Мельников А.Г. Спектротурбидиметрия полидисперсных систем с учетом спектральной зависимости оптических констант // Журн. прикл. спектр. 1992. - Т. 56. - С. 435-440.

195. Хлебцов Н.Г. Ослабление и рассеяние света в дисперсных системах с неупорядоченными, ориентированными и фрактальными частицами (теория и эксперимент) // Дисс. докт. физ.-мат. наук, Саратов, СГУ, 1996. 559 с.

196. Berne В. J., Pecora R. Dynamic light scattering with application to chemistry, biology, and physics. MineolaNY: Dover Publ.,2002. - 621 p.

197. Khlebtsov N.G., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Melnikov A.G. Spectral extinction of colloidal gold and its biospecific conjugates // J. Colloid Interface Sci. 1996. -V.180. - P. 436-445.

198. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Biosensing potential of silica/gold nanoshells: Sensitivity of plasmon resonance to the local dielectric environment // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. - V. 106. - P. 154-169.

199. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of noble metals // Phys. Rev. B. 1972. - V. 6, № 12. - P. 4370-4379.

200. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Ultrasharp light scattering resonances of structured nanospheres: Effects of size-dependent dielectric functions // J. Biomedical Optics. 2006. - V. 11. - P. 44002 (1-5).

201. Videen G. Light scattering from a sphere on or near a surface // J. Opt. Soc. Am. A. 1991. - V. 8. - P. 483-489.

202. Videen G, Turner MG, Iafelice VJ, Bickel WS, Wolfe WL. Scattering from a small sphere near a surface // J. Opt. Soc. Am. A 1993. - V. 10. P. 118-126.

203. Mackowski D. W. Exact solution for the scattering and absorption properties of sphere clusters on a plane surface // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2008. - V. 109. - P. 770-788.

204. Doicu A., Wriedt Т., Eremin Y.A. Light scattering by systems of particles. Berlin: Springer-Verlag, 2006. - 322 p.

205. Хлебцов Б.Н., Богатырев B.A., Дыкман JI.A., Хлебцов Н.Г. Спектры резонансного светорассеяния золотых нанооболочек: эффекты полидисперсности и ограничения длины свободного пробега электронов // Оптика и спектроскопия. 2007. Т. 102. № 2. С. 273-281.

206. Xu Н., Kail М. Modeling the optical response of nanoparticle-based surface plasmon resonance sensors // Sens. Actuators В Chem. 2002. - V. 87. - P. 244-249.

207. Song С., Wang D., Lin Y., Hu Z., Gu G., Fu X. Formation of silver nanoshells on latex spheres //Nanotechnology. 2004. - V. 15 - P. 962-965.

208. Berry M. V., Percival I. C. Optics of fractal clusters such as smoke // Opt. Acta. 1986. - V. 33. - P. 577-591.

209. Brandl D.W., Oubre Ch., Nordlander P., Plasmon hybridization in nanoshell dimers // J. Chem. Phys. 2005. - V. 123. P. 024701.

210. Khlebtsov B.N., Zharov V.P., Melnikov A.G., Tuchin V.V., Khlebtsov N.G. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters //Nanotechnology. 2006. - V. 17. - P. 5167-5179.

211. Markel V.A., Shalaev V.M., Stechel E.B., Kim W., Armstrong R.L. Small-particle composites. I. Linear optical properties // Phys. Rev. B. 1996. -V. 53. - P. 2425-2436.

212. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Multipole plasmons in metal nanorods: Scaling properties and dependence on the particle size, shape, orientation, and dielectric environment // J. Phys. Chem. C. 2007. - V. 111. - P. 11516-11527.

213. Fujimoto J.G. Optical coherence tomography for ultrahigh resolution in vivo imaging //Nat. Biotechnol. 2003. - V. 21. - P. 1361-1367.

214. Lee T.M., Oldenburg A.L., Sitafalwalla Sh., Marks D.L., Luo W., Toublan F. J.-J., Suslick K.S., Boppart S.A. Engineered microsphere contrast agents for optical coherence tomography // Opt. Lett. 2003. - V. 28. -P. 1546-1548.

215. El-Sayed I.H., Huang X., El-Sayed M.A. Surface plasmon resonance scattering and absorption of anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles in cancer diagnostics: applications in oral cancer //Nano Lett. 2005. - V. 5. - P. 829834.

216. Huang X., El-Sayed I.H., Qian W., El-Sayed M.A. Cancer cell imaging and photothermal therapy in the near-infrared region by using gold nanorods // J. Am. Chem. Soc. 2006. - V. 128. - P. 2115-2120.

217. Durr N. J., Larson Т., Smith D. K., Korgel B. A., Sokolov K., Ben-Yakar A. Two-photon luminescence imaging of cancer cells using molecularly targeted gold nanorods //Nano Lett. 2007. - V. 7. - P. 941-945.

218. Agrawal A., Huang S., Wei A., Lin H., Lee M.H., Barton J.K., Drezek R.A., Pfefer T.J. Quantitative evaluation of optical coherence tomography signal, enhancement with gold nanoshells // J. Biomed. Opt. 2006. - V. 11. -P. 0411211-6.

219. Troutman T.S., Barton J.K., Romanowski M. Optical coherence tomography with plasmon resonant nanorods of gold // Opt. Lett. 2007. - V. 32. -P. 1438-1440.

220. Huang Y., Swarup V.P., Bishnoi S.W. Rapid Raman imaging of stable, functionalized nanoshells in mammalian cell cultures // Nano Lett. 2009. - V. 9. -P. 2914-2920.

221. Anker J.N., Hall W.P., Lyandres O., Shah N.C., Zhao J., van Duyne R.P.Biosensing with plasmonic nanosensors // Nat. Mater. 2008. - V. 7. -P. 442-453.

222. Nusz G.J., Marinakos S.M., Curry A.C., Dahlin A.F., Wax A., Chilkoti A. Label-free plasmonic detection of biomolecular binding by a single gold nanorod // Anal. Chem 2008. - V. 80. - P. 984-989.

223. Stone J.W., Sisco P.N., Goldsmith E.C., Baxter S.C., Murphy C.J. Using Gold Nanorods to Probe Cell-Induced Collagen Deformation // Nano Lett. 2007. -V. 7.-P. 116-119.

224. Yong K.-T., Swihart M.T., Ding H., Prasad P.N.Preparation of gold nanoparticles and their applications in anisotropic nanoparticle synthesis and bioimaging // Plasmonics. 2009. - V. 4. - P.79-93.

225. Yang X., Skrabalak S.E., Li Z.-Y., Xia Y., Wang L.V. Photoacoustic tomography of a rat cerebral cortex in vivo with Au nanocages as an optical contrast agent // Nano Lett. 2007. - V. 7. - P. 3798-3802.

226. Wu X., Liu H., Liu J. Immunofluorescent labeling of cancer marker Her2 and other cellular targets with semiconductor quantum dots // Nat. Biotechnol. -2003. -V. 21. P. 41-46.

227. Reynolds A.R., Moghimi S.M., Hodivala-Dilke K. Nanoparticle-mediated gene delivery to tumor neovasculature // Trend. Mol. Med. 2003. - V. 9. - P. 2-4.

228. Verel I., Heider K.-H., Siegmund M. Tumor targeting properties of monoclonal antibodies with different affinity for target antigen CD44V6 in nude mice bearing head-and-neck cancer xenografts // Int. J. Cancer. 2002. - V. 99. - P. 396-402.

229. Sudimack J., Lee R.J. Targeted drug delivery via the folate receptor // Adv. Drug Deliv. Rev. 2000. - V. 41. - P. 147-162 (2000).253 http://www.sevin.ru/collections/cellcolls/rcccm/animalst.html

230. Хлебцов Б. H., Ханадеев В. А., Хлебцов Н.Г. Коллективные плазмонные резонансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек // Оптика и спектроскопия. 2008. - Т. 104, №2. - С.324-337.

231. Charlton К.А., Moyle S., Porter A.J.R., Harris W.J. Analysis of the diversity of a sheep antibody repertoire as revealed from a bacteriophage display library // J. Immunol. 2000. - V. 164. - P. 6221-6229.

232. Костеша H.B., Ламан А.Г., Шепеляковская A.O., Зайцева И.С., Орлов В.П., Дыкман Л.А., Бровко Ф.А., Соколов О.И. Селекция и характеристика фаговых миниантител к актинам различного происхождения //Биохимия. 2005. - Т. 70. - С. 1070-1077.

233. Khlebtsov B.N., Dykman L.A., Bogatyrev V.A., Zharov V.P., Khlebtsov N.G. A solid-phase dot assay using silica/gold nanoshells // Nanoscale Research Letters. 2007. - V. 2. - P. 6-11.

234. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Enhanced solid-phase immunoassay using gold nanoshells: Effect of nanoparticle optical properties // Nanotechnology. 2008. - V. 19. - P. 435703 (1-10).

235. Hawkes R., Niday E., Gordon J. A dot immunobinding assay for monoclonal and other antibodies // Analyt. Biochem. 1982. - V. 119. P. 142-147.

236. Vaessen R.T.M.J., Kreike J., Groot G.S.P. Protein transfer to nitrocellulose filters. A simple method for quantitation of single proteins in complex mixtures //FEBS Lett. 1981. - V. 124. - P. 193-196.

237. Gupta Sh., Huda S., Kilpatrick P.K., Velev O.D. Characterization and optimization of gold nanoparticle-based silver-enhanced immunoassays // Anal. Chem. 2007. - V. 79. - P. 3810-3820.263. http://rsb.info.nih.gov/ij/

Информация о работе

Ханадеев, Виталий Андреевич
кандидата физико-математических наук
Саратов, 2010
ВАК 03.01.02

Диссертация

Одночастичные и коллективные оптические свойства золотых нанооболочек в связи с биомедицинскими применениями - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы