Эксπир
Регистрация / Вход

Функционализованные наночастицы с настраиваемым плазмонным резонансом и полиэлектролитные микрокапсулы с наночастицами в составе оболочки

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3043
Организация
ИБФРМ РАН
Руководитель работ
Хлебцов Николай Григорьевич
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0,2 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 30.06.2007
В отчете представлен обзор литературных данных по синтезу, оптическим свойствам, функционализации и биомедицинским применениям плазмонно-резонансных наночастиц. Обсуждаются три типа наноструктур: квазисферические золотые наночастицы (средний диаметр 3-100 нм), золотые наностержни (толщина 15-20 нм, контролируемое осевое отношение от 1.5 до 8-10) и золотые нанооболочки на сферах из двуокиси кремния (диаметр ядра 50-150 нм, толщина оболочки 15-50 нм). Проанализированы методы настройки плазмонных резонансов наночастиц за счет изменения их размера, формы и структуры, а также получение биоконъюгатов наночастиц, поверхность которых функционализована биоспецифическими молекулами-зондами. Рассмотрено применение конъюгатов для электронной микроскопии, гомофазного и твердофазного иммуноанализа, темнопольной светомикроскопической визуализации биологических тканей и клеток, а также фототермолиза раковых клеток in vitro. Проведен анализ научно-технической литературы по проблеме синтеза и применений полимерных и нанокомпозитных микрокапсул. Приведены основные способы капсуляции веществ, основанные на изменении свойств оболочек микрокапсул. Рассмотрены способы модификации оболочек микрокапсул для придания чувствительности к различным внешним воздействиям.
На основе многочастичного решения Ми и метода Т-матриц проведены расчеты оптических свойств плазмонно-резонансных наночастиц. Исследована эффективность использования различных золотых наноструктур для фототермической терапии раковых клеток, темнополевой микроскопии, оптической когерентной томографии. Показано, что в области прозрачности биотканей золотые наночастицы с настраиваемым плазмонным резонансом (наностержни и нанооболочки) являются более эффективными метками по сравнению со сферическими частицами.
Синтезированы гидрозоли золотых наносфер с диаметром 5, 10, 15, 25 и 40 нм; золотых наностержней с толщиной 15-20 нм и осевым отношениям в диапазоне 2.3-5; нанооболочек диаметром ядра из диоксида кремния 80,100 и 140 нм и толщиной золотой оболочки 15-20 нм. Образцы были охарактеризованы с помощью спектроскопии поглощенияё, а также методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
1. Цель и задачи этапа работ:
Целью второго этапа НИР является разработка методов получения конъюгатов и полиэлектролитных микрокапсул с плазмонно-резонансными наночастицами. Для достижения заданной цели были решены следующие задачи: (1) Разработка способов получения конъюгатов наночастиц с биомакромолекулами микрокапсул с включенными плазмонно-резонансными наночастицами, наработка образцов; (2) Исследование образцов с помощью динамического светорассеяния, просвечивающей электронной микроскопии атомно-силовой микроскопии.
2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
Экспериментально исследованы различные методики получения конъюгатов наночастиц с биомакромолекулами, а также методики получения полиэлектролитных микрокапсул и композитных микрокапсул с включенными в оболочку плазмонно-резонансными наночастицами.
Проведены исследования наночастиц, конъюгатов и микрокапсул различными физико-химическими методами, включая спектроскопию поглощения (экстинкции) и статического рассеяния света, динамическое рассеяние света, темнопольную и конфокальную световую микроскопию, просвечивающую, сканирующую и атомно-силовую микроскопию.
На основе анализа литературы и проведенных патентных и экспериментальных исследований дано обобщение результатов работ за два этапа, сравнение полученных результатов с мировым уровнем, сформулирован проект ТЗ на ОКР по теме НИР.
3. Результаты
Разработан способ получения конъюгатов наночастиц с биомакромолекулами, синтез конъюгатов. Описаны оптимальные условия для синтеза конъюгатов коллоидного золота с широким кругом биомолекул (всего 30 наименований). Наработаны образцы конъюгатов золотых наносфер, наностержней и нанооболочек на ядрах из двуокиси кремния с биополимерами, включая иммуноглобулины (IgG), протеин А, трипсин и др.
Поведен синтез полиэлектролитных микрокапсул с включенными в оболочку плазмонно-резонансными наночастицами, конъюгатов и композитных частиц на основе микрокапсул с включенными в оболочку плазмонно-резонансными наночастицами. Отработаны методики получения микрокапсул диаметра, содержащих различное число слоев полиэлектролитов и золотых наночастиц различной формы и структуры на матричных ядрах органической (полистирольный латекс) и неорганической природы (диоксид кремния, карбонаты кальция и марганца).
Выполнена характеризация конъюгатов и микрокапсул с помощью динамического светорассеяния, просвечивающей электронной микроскопии атомно-силовой микроскопии, а также темнопольной и конфокальной световой микроскопии.
Дано обобщение результатов предыдущих этапов работ и показана полнота решения задач календарного плана. Показано, что полученные результаты соответствуют лучшим мировым образцам и не имеют аналогов в России.
Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96, показана возможность создания конкурентоспособной продукции и разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР, включая разработку ТЗ на ОКР.
Составлен и оформлен отчет и вся необходимая отчетная документация.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИФМ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
1,9 млн
Организация
ИОНХ РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43