Гибридные наноструктуры для биомедицины

Заведующий лабораторией

Орлова Анна Олеговна

д.ф.-м.н., проф.
Публикаций
119
Цитирований
1 055
Индекс Хирша
15
Необходимо авторизоваться.
Коллектив

Сотрудники лаборатории синтезируют наноструктурированные материалы для исследования их свойств с целью дальнейшего применения в областях сенсорики и тераностики. В том числе в лаборатории разрабатываются и исследуются молекулярные и наноструктурированные генераторы активных форм кислорода (АФК). Также проводится экспериментальное и теоретическое исследование влияния низкочастотного ультразвука низкой интенсивности на оптические и фотохимические свойства генераторов АФК. Другое направление лаборатории ­– разработка и исследование магнитных наночастиц и магнитолюминесцентных нанокомпозитов на основе люминесцентных квантовых полупроводниковых систем и углеродных точек. В лаборатории также идут разработка и исследование люминесцентных гибридных наноструктур на основе графена и квантовых точек для сенсорики. Для изучения электронных переходов наноструктурированных материалов и многоатомных молекул применяется спектроскопия кругового дихроизма и магнитная спектроскопия кругового дихроизма. В лаборатории активно применяется конфокальная лазерная микроскопия со стационарным и временным разрешением для исследования наночастиц и гибридных материалов на их основе, а также для создания голографических дифракционных и сенсорных элементов.

  1. Спектроскопия поглощения
  2. Люминесценция
  3. Время жизни люминесценции
  4. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)
  5. Конфокальная микроскопия
  6. ИК-спектроскопия
  7. Спектроскопия кругового дихроизма
  8. Динамическое светорассеяние

Предназначен для исследования нанобобъектов со сверхвысоким пространственным разрешением (до 0,1 нм по вертикали и до 1 нм по горизонтали). Solver PRO-M позволяет исследовать профиль поверхности образцов с площадью до 100x100 мкм.

Спектрофотометр люминесценции с круговой поляризацией дополняет информацию, полученную с помощью других методов хиропрактики, таких как электронный или вибрационный круговой дихроизм. Спектроскопия кругового дихроизма (КД) широко используется при изучении оптически активных веществ. КД-спектроскопия предоставляет информацию о структуре оптически активных веществ в основном электронном состоянии, однако КПЛ-спектроскопия предоставляет информацию о возбужденных состояниях. Таким образом, эти два метода дополняют друг друга.

Оптическая схема прибора основана на схеме спектрометра кругового дихроизма, но фотоэластичный модулятор установлен после кюветного отделения, а облучение образца производится не поляризованным светом (для этого в приборе установлен деполяризатор). Кроме того, в приборе имеется два монохроматора - один регулирует длину волны возбуждения, другой позволяет сканировать спектр флуоресцентного излучения образца.

Материалы, обладающие циркулярно поляризованной люминесценцией, активно исследуются в таких областях применения, как подсветка жидкокристаллических дисплеев, 3D-дисплеи, голографические дисплеи, источники света для контроля роста растений и системы безопасности для оптической связи и печати. Поэтому важно идентифицировать молекулы, которые излучают односторонне циркулярно поляризованный свет с высоким квантовым выходом. Спектры КПЛ содержат важную информацию, такую как стабильная структура возбужденных молекул и поведение этих молекул в химических реакциях, которые включают промежуточное возбужденное состояние. Однако излучение люминесценции, как правило, слабое, а сигналы КПЛ еще слабее, что затрудняет их обнаружение. CPL-300 обладает высокой чувствительностью для обнаружения этих слабых сигналов в широком спектральном диапазоне.

Спектрометр JASCO J-1500 предназначен для всестороннего исследования кругового дихроизма в диапазоне 160-900 нм. В одном спектрометре реализована возможность проводить измерения поглощения, люминесценции, линейного и кругового дихроизма.

Приставки:

PTC-517. Применяется для контроля и поддержанием температуры в кюветном отделении в диапазоне от -30 до 130°C.

Для измерения люминесценции могут применяться сканирующие монохроматоры (FMO-522) и дополнительный ФЭУ (FDT-538).

Для измерения магнитного кругового дихроизма применяются приставки

(PM-491) Постоянный магнит с напряженностью поля до 1,6 тесла среды

(MCD-581) Электромагнит с напряженностью поля до 1,5 тесла

LSM 710 – лазерный сканирующий микроскоп с уникальной оптической схемой и системой детектирования, которые позволяют получать оптические срезы с максимальной эффективностью. Позволяет проводить конфокальную микроскопию для исследований в области нейробиологии, физиологии и биологии развития.

Оптическая схема предполагает использование до восьми лазерных портов и любую комбинацию лазерных линий от близкого УФ спектра до ИК. 34-канальный модуль детекции QUASAR обеспечивает оптимальную стратегию захвата для различных спектров излучения, без привязки к фильтрам и дихроичным зеркалам. Вы всегда можете направить любую часть спектра сигнала на любой выбранный Вами детектор.

УФ-Вид-БлИК спектрофотометр UV-3600i Plus предназначен для работы в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра и характеризуются высокой чувствительностью, высоким разрешением и сверхнизким уровнем рассеянного света. Возможность работы в широком спектральном диапазоне до 3300 нм позволяет определять оптические свойства различных типов образцов, включая твердые вещества, порошки, пластины, пленки и жидкости. Области применения включают анализ запрещенной зоны, оценку характеристик покрытия и оптических компонентов.

Спектрофотометр UV-3600i Plus оснащен тремя детекторами: ФЭУ для работы в ультрафиолетовой и видимой области спектра, полупроводниковым InGaAs и охлаждаемым PbS детекторами для работы в ближнем ИК-диапазоне.

MicroTime 100 - это инструмент для изучения фотолюминесценции твердых образцов с временным разрешением, таких как пластины, полупроводники или солнечные элементы. Система основана на обычном вертикальном корпусе микроскопа, который обеспечивает легкий доступ к широкому диапазону форм и размеров образцов.

Прибор разрабатывается и выпускается американским производителем Agilent Technologies. Благодаря гибкой функциональности и высокой надежности модель Cary Eclipse применяется для решения различных аналитических задач. С помощью четырех режимов измерения получают высокоточные результаты исследований. Устройство комплектуется волоконно-оптическим зондом, который дает возможность значительно уменьшить время анализа с сохранением корректности данных.

Спектрофлуориметр комплектуется ксеноновой импульсной лампой, благодаря которой осуществляются изучения быстрой кинетики и достигается высокая чувствительность. Пользователь может с высокой точностью регулировать температуру с помощью водяного или Пельтье термостатирования. Благодаря уникальной технологии импульсной ксеноновой лампы в Cary Eclipse исключается фотообесцвечивание пробы. Представленный прибор — единственный флуоресцентный спектрофотометр в своем классе, который имеет иммунитет к засветке наружным освещением.

Установка для формирования и исследования монослоев методом Ленгмюра-Блоджетт Nima KSV KN-2001 предназначена для формирования на границе раздела вода-воздух тонких мономолекулярных пленок и переноса их на твердые подложки. Позволяет создавать высокоструктурированные пленки из амфифильных (поверхностно-активные вещества) и полимерных молекул, гидрофобных микро- и наночастиц. Имеет электродную секцию, позволяющую исследовать свойства монослоев под действием электрического поля.

Анна Орлова 🥼 🤝
Заведующий лабораторией
Анастасия Суркова 🥼
Ведущий научный сотрудник
Виктор Захаров 🤝
Старший научный сотрудник
Алексей Болтенко 🤝
Младший научный сотрудник
Анастасия Булгакова
Инженер-исследователь
Ярославова Мария Эдуардовна
Мария Ярославова
Инженер-исследователь
Кабарухин Василий Константинович
Василий Кабарухин
Инженер-исследователь
Ковова Мария Сергеевна
Мария Ковова
Инженер-исследователь
Латышева Анастасия Антоновна
Анастасия Латышева
Инженер-исследователь
Ладанова Юлия Алексеевна
Юлия Ладанова
Стажёр-исследователь
Гарипова Карина Рустемовна
Карина Гарипова
Стажёр-исследователь

Направления исследований

Выращивание наноструктур оксида металла In situ на 2D-матрице для расширенных фотокаталитических применений

+
Выращивание наноструктур оксида металла In situ на 2D-матрице для расширенных фотокаталитических применений
В этом проекте разрабатываются и исследуются свойства нанокомпозитов TMO/MXene из оксида переходного металла (Transition Metal Oxide, TMO) и двумерного карбида титана (Ti3C2 MXene) для применения в области гетерогенного катализа. Целью проекта является синтез нанокомпозитов, которые будут использованы для восстановления окружающей среды, в частности, для селективной фотодеградации водных загрязняющих веществ, а также для использования в энергетике (производство H2) посредством фотокаталитического расщепления воды.

Фотоактивируемые нанокомпозитные системы для малоинвазивной терапии глиобластомы под контролем магнитно-резонансной томографии

+
Фотоактивируемые нанокомпозитные системы для малоинвазивной терапии глиобластомы под контролем магнитно-резонансной томографии
Разработка новых МРТ контрастирующих наноструктурированных композитов, демонстрирующих эффективную генерацию активных форм кислорода при воздействии электромагнитного излучения и сфокусированного ультразвука для малоинвазивной терапии глиобластомы с МРТ контролем in situ включает в себя: 1. Разработка МРТ контрастирующих наноструктурированных композитов на основе магнитных НЧ и фотосенсибилизаторов АФК; 2. Выявление закономерностей возникновения локальных источников фотовозбуждения под действием УЗ заданной частоты и интенсивности и эффективности их применения для активации фотосенсибилизаторов АФК; 3. Установление зависимости МРТ контраста наноструктурированных композитов от их архитектуры; 4. Демонстрирование функциональности композитов in vitro, ex vivo и in vivo

Магнитно-люминесцентные нанокомпозиты для биомедицинских приложений

+
Магнитно-люминесцентные нанокомпозиты для биомедицинских приложений
Магнитно-люминесцентные нанокомпозиты получены одностадийным микроволновым синтезом с использованием прекурсоров углеродных точек и магнитных наночастиц. Композиты интересны своими свойствами, такими как перестраиваемая флуоресценция с квантовым выходом до 28%, высокая фотостабильность и низкая цитотоксичность. Люминесцентный отклик углеродных точек позволяет использовать их в качестве биомаркеров, а магнитную восприимчивость можно применить для локальной гипертермии клеток под действием переменного магнитного поля.

Создание гибридных структур на основе нитевидных нанокристаллов и углеродных точек для элементов нанофотоники

+
Создание гибридных структур на основе нитевидных нанокристаллов и углеродных точек для элементов нанофотоники
Исследуются механизмы взаимодействия и эффективного инжектирования носителей заряда от люминесцирующих наночастиц к нитевидным нанокристаллам (нановискерам), имеющим большую площадь поверхности. При определенных условиях нановискер может выступать в качестве резонатора, усиливая люминесценцию частиц, декорирующих его поверхность. Такие гибридные структуры могут быть использованы для производства фоточувствительных сенсоров и датчиков.

Лазерная микроскопия динамики люминесцентных наноструктур

+
Лазерная микроскопия динамики люминесцентных наноструктур
1)Моделирование и экспериментальное исследование динамики неоднородности фотоиндуцированной люминесценции в смеси наночастиц различных размеров. 2)Моделирование и экспериментальное исследование пространственного распределения интенсивности люминесценции нанокристаллов в коллоидном растворе при фотоиндуцированном изменении коэффициента диффузии. 3)Создание светочувствительного фотополимерного материала с люминесцентными нанокристаллами для записи голографических дифракционных и сенсорных элементов. 4)Голографическая запись и лазерная сканирующая микроскопия периодических структур с люминесцентными нанокристаллами. 5)Исследование движения квантовых точек в пространственно неоднородных (клеточных и имитирующих их) системах методом голографической релаксометрии и восстановления люминесценции (sFRAP, stripe Fluorescence Recovery After Photobleaching). 6)Моделирование перераспределения люминесцентных наночастиц в пространстве при интерференционной (голографической) и прямой записи лазерным лучом в фотополимере.

Спектроскопия кругового и магнитного кругового дихроизма наноструктур и композитов на их основе

+
Спектроскопия кругового и магнитного кругового дихроизма наноструктур и композитов на их основе
Спектроскопия магнитного кругового дихроизма суперпарамагнитных наночастиц оксида железа (SPIONS) и композитов на их основе. Исследование условий агрегации, оптических и магнитооптических свойств тетрапиррольных соединений (феофорбид А и его аналоги, включая цинковый комплекс тетрафенилпорфина и его неметаллический аналог). Спектры МКД обладают большей информативностью по сравнению со спектрами поглощения при идентификации электронных переходов, соответствующих перекрывающимся полосам поглощения. Возможна идентификация вырожденных переходов, несмотря на то, что сами спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях не позволяют этого сделать. Спектры МКД дают дополнительную информация о вкладе магнитного дипольного момента, который определяется изменением интенсивности сигнала МКД, по сравнению со спектрами поглощения, в которых преобладает только вклад электрического дипольного момента.

Сенсоры на основе гибридных структур Графен/Квантовые точки

+
Сенсоры на основе гибридных структур Графен/Квантовые точки
Создание и исследование зависимости фотофизических и фотоэлектрических свойств фотохимического сенсора на основе графеновых нановолокон и тройных квантовых точек для обнаружения азотсодержащих газов и летучих маркеров некоторых заболеваний. Изготовление и идентификация зависимостей фотофизических и фотоэлектрических свойств биосенсора на основе наноструктурированного углерода, тройных квантовых точек и фталоцианинов/тетрапиразинпорфиразинов для профилактического выявления сердечно-сосудистых заболеваний. Использование гибридной системы на основе графена и полупроводниковых нанокристаллов является наиболее популярным решением для достижения высокой эффективности преобразования поглощенной энергии в полезный сигнал конечного фотоэлектрического устройства. Создание счетчиков на базе Arduino и разработка программного обеспечения (Python/C++) для работы с датчиками. Выдающиеся фотофизические и фотоэлектрические свойства гибридной структуры графен/квантовые точки позволяют создавать на их основе многопараметрические датчики.

Фото- и сонодинамическая терапия болезней и ее основные механизмы

+
Фото- и сонодинамическая терапия болезней и ее основные механизмы
Разработка и изучение наноструктурированных и молекулярных генераторов активных форм кислорода (АФК) для фото- и сонодинамической терапии опухолей. Изучение фотофизических свойств тетрапиррольных соединений и их использование в качестве генераторов химически активного синглетного кислорода. Экспериментальные и теоретические исследования влияния низкоинтенсивного ультразвука частотой 20 кГц на оптические и каталитические свойства молекулярных и наноструктурированных стабилизаторов для генерации АФК

Ближняя ИК спектроскопия и аквафотомика в биомедицине: изучение молекулярных конформаций воды в различных биологических объектах

+
Ближняя ИК спектроскопия и аквафотомика в биомедицине: изучение молекулярных конформаций воды в различных биологических объектах
В рамках данного исследования раскрывается потенциал применения БИК спектроскопии с в сочетании с методами анализа многомерных данных и аквафотомики для изучения широкого круга биологических объектов, включая биоимплантаты для регенеративной медицины, биологические жидкости пациентов с различными онкологическими заболеваниями и модельные системы доставки лекарственных препаратов на основе бычьего сывороточного альбумина. Аквафотомика - активно развивающаяся научная дисциплина, которая позволяет оценивать функциональное состояние биологических объектов через спектральную интерпретацию молекулярной организации воды в ближнем инфракрасной области. В отличие от других дисциплин, таких как метаболомика, протеомика и т.д., аквафотомика рассматривает биологические системы как целостные объекты, анализируя не отдельные полосы поглощения воды, а их комплексные изменения в ответ на внешние воздействия. Ожидается, что данный подход не только позволит осуществлять мониторинг биологических образцов в реальном времени без пробоподготовки, но и откроет новые возможности для их комплексной оценки. Полученные данные о состоянии водной матрицы в биологических образцах могут впоследствии использоваться для прогнозирования, диагностики и углубленного понимания биологии, химии и физики биологических и водных систем.

Публикации и патенты

Найдено 
Антон Сергеевич Букатин, Тигран Арменакови Вартанян, Игорь Аркадьевич Гладских, Далер Рауфович Дададжанов, Антонина Ивановна Дададжанова, Ксения Киричек, Анна Олеговна Орлова, Анастасия Алексеевна Сапунова, Никита Александрович Торопов
RU2781351C1, 2022
Кирилл Игоревич Аннас, Владимир Николаевич Борисов, Любовь Николаевна Бородина, Андрей Викторович Вениаминов, Анна Олеговна Орлова, Иван Алексеевич Резник
RU2752026C1, 2021
Александр Васильевич Баранов, Екатерина Петровна Колесова, Евгений Валерьевич Кунделев, Владимир Григорьевич Маслов, Анна Олеговна Орлова, Иван Алексеевич Резник, Анатолий Валентинович Федоров
RU2675918C1, 2018
Александр Васильевич Баранов, Юлия Александровна Громова, Алексей Юрьевич Дубовик, Екатерина Петровна Колесова, Владимир Григорьевич Маслов, Максим Андреевич Миропольцев, Анна Олеговна Орлова, Иван Алексеевич Резник, Анатолий Валентинович Фёдоров, Сергей Александрович Черевков
RU2646419C1, 2018
Александр Васильевич Баранов, Анастасия Константиновна Вишератина, Юлия Александровна Громова, Юрий Кузьмич Гунько, Владимир Григорьевич Маслов, Анна Олеговна Орлова, Анатолий Валентинович Фёдоров
RU2629390C2, 2017
Александр Васильевич Баранов, Юрий Кузьмич Гунько, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Анатолий Валентинович Федоров
RU2583097C2, 2016
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Ирина Владимировна Мартыненко, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Пётр Сергеевич Парфёнов, et. al.
RU2533209C1, 2014
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Ирина Владимировна Мартыненко, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Пётр Сергеевич Парфёнов, et. al.
RU2532690C1, 2014
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Ирина Владимировна Мартыненко, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Пётр Сергеевич Парфёнов, et. al.
RU2530238C2, 2014
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Ирина Владимировна Мартыненко, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова
RU2522735C1, 2014
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Ирина Владимировна Мартыненко, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Пётр Сергеевич Парфёнов, et. al.
RU2522902C1, 2014
Анвар Саматович Баймуратов, Александр Васильевич Баранов, Михаил Александрович Баранов, Кирилл Вадимович Богданов, Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова, Юлия Александровна Громова, Марина Сергеевна Губанова, Виктор Валерьевич Захаров, Михаил Юрьевич Леонов, Александр Петрович Литвин, Владимир Григорьевич Маслов, Мария Викторовна Мухина, Анна Олеговна Орлова, Пётр Сергеевич Парфёнов, et. al.
RU2504430C1, 2014
Александр Васильевич Баранов (RU), Александр Васильевич Баранов, Андрей Викторович Вениаминов (RU), Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова (RU), Галина Николаевна Виноградова, Надежда Михайловна Германова (RU), Надежда Михайловна Германова, Юлия Александровна Громова (RU), Юлия Александровна Громова, Марина Сергеевна Губанова (RU), Марина Сергеевна Губанова, Алексей Николаевич Катрузов (RU), Алексей Николаевич Катрузов, Анатолий Александрович Крашенинников (RU), et. al.
RU2456579C1, 2012
Александр Васильевич Баранов (RU), Александр Васильевич Баранов, Андрей Викторович Вениаминов (RU), Андрей Викторович Вениаминов, Галина Николаевна Виноградова (RU), Галина Николаевна Виноградова, Юрий Михайлович Воронин (RU), Юрий Михайлович Воронин, Надежда Михайловна Германова (RU), Надежда Михайловна Германова, Владимир Георгиевич Маслов (RU), Владимир Георгиевич Маслов, Анна Олеговна Орлова (RU), Анна Олеговна Орлова, Петр Сергеевич Парфенов (RU), et. al.
RU2414696C2, 2010

Партнёры

НИИ онкологии им. Петрова

Адрес лаборатории

Санкт-Петербург, Биржевая линия, д. 14
Необходимо авторизоваться.