Сенсоры на основе металлических и полупроводниковых коллоидных наночастиц для биомедицины и экологии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

2

Биоэлектроника и биосенсорика

УДК 661.8...5,577.113.4,547.963.32,544.77.032, 53.043

МусИХИН С. Ф., канд. физ.-мат. наук, доцент,

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Александрова О. А., канд. физ.-мат. наук, доцент,

Лучинин В. В., д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой,

Максимов А. И., канд. физ.-мат. наук, доцент,

Матюшкин Л. Б., аспирант,

Мошников В. А., д-р физ.-мат. наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)»

Сенсоры на основе металлических и полупроводниковых коллоидных наночастиц

для биомедицины и экологии1

Ключевые слова: биосенсор, квантовые точки, лаборатория на чипе, поверхностный плазмонный резонанс, сенсор. Key words: biosensor, quantum dots, lab-on-chip, surface plasmon resonance, sensor.

Представлен обзор сенсоров, в том числе биосенсоров, на основе коллоидных полупроводниковых и металлических наночастиц. Рассмотрены принципы действия сенсоров с чувствительными биологическими агентами (нуклеиновые кислоты, антитела, антигены и др.) для распознавания ДНК, бактерий, глюкозы и других биологически важных компонентов. Рассмотрены сенсоры для определения ионов тяжелых металлов и токсичных органических соединений. Сенсоры используют квантовые точки, металлические наночастицы и их комплексы как средства получения полезного сигнала распознавания. Приведен пример лаборатории на чипе, использующей коллоидные полупроводниковые и металлические наночастицы.

Введение

Распознавание биомолекул имеет решающее значение в таких ключевых областях, как контроль качества пищевых продуктов, своевременная диагностика заболеваний и предотвращение угрозы биологического оружия. Методы диагностики на основе наноматериалов представляют собой быстрые, простые и чувствительные альтернативные подходы по отношению к традиционным молекулярным методам, которые проводятся с использованием органических флуорофоров. Их набор весьма ограничен,

1 Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009— 2013 гг., соглашения № 14.132.21.1703 и № 14.В37.21.1089.

а свойства не позволяют проводить долговременные исследования, сами флуорофоры подвержены процессу обесцвечивания.

Металлические и полупроводниковые коллоидные наночастицы представляют собой хорошую альтернативу органическим флуорофорам и образуют основу для разработки сенсоров для различных применений. В частности, они хорошо сочетаются с чувствительными биологическими компонентами, которые распознают биохимические, химические соединения и другие анализируемые объекты, такие как белки, пептиды, ДНК. В качестве чувствительного биологического компонента могут выступать микроорганизмы, органеллы, клеточные рецепторы, ферменты, антитела, антигены, нуклеиновые кислоты и другие сложные органические соединения. Они взаимодействуют с анализируемыми объектами (связываются с ними или распознают их). Биологические компоненты и сложные органические соединения можно также использовать для определения загрязнений окружающей среды, например ионов тяжелых металлов, токсических органических веществ, таких как фенолы, полициклические углеводороды. В биосенсорах биологический компонент сочетается с физико-химическим преобразователем, в котором коллоидные наночастицы являются важной частью.

В данном обзоре мы рассмотрим применение металлических и полупроводниковых коллоидных наночастиц для проектирования сенсоров. Полупроводниковые наночастицы еще называют квантовыми точками (КТ), поскольку для них оказывается важным эффект размерного квантования [1], который меняет энергетический спектр полупроводника и

его взаимодействие со светом. В металлических наночастицах (МНЧ) эффект размерного квантования не проявляется в силу малой длины свободного пробега, но зато резонансная плазмонная частота зависит от размера и формы металлической наноча-стицы [2]. Применение МНЧ и КТ позволяет существенно увеличить мультиплексность, то есть число одновременно анализируемых объектов.

В большинстве сенсоров на КТ и МНЧ регистрируются оптический сигнал и его изменение при появлении анализируемого компонента. Важным механизмом является обмен энергией между КТ, МНЧ и органическими флуорофорами, который становится возможным при соединении комплиментарных биологических компонентов. При этом к каждому из них еще на предварительной стадии присоединены либо КТ, либо МНЧ, либо органический флуорофор. В результате объединения пары «КТ — МНЧ», «КТ — органический флуорофор» или «МНЧ — органический флуорофор» располагаются на таком близком расстоянии, что за счет их взаимодействия энергия возбуждения может быть передана из одного компонента пары в другой. Например, при ферстеровском механизме передачи за счет диполь-дипольного взаимодействия происходит резонансная передача энергии, при декстеровском механизме передача энергии происходит за счет обмена электронами с разной энергией, что возможно только при наличии перекрытия волновых функций донора и акцептора. Благодаря сильной зависимости эффективности передачи энергии от расстояния между компонентами пары (~1/К6 для ферстеровского механизма) передача энергии возможна только после объединения пары, когда они находятся на близком расстоянии, то есть в результате произошедшего акта распознавания. Случайная передача энергии крайне маловероятна. Результатом передачи энергии может быть гашение люминесценции КТ или появление люминесценции на длине волны, соответствующей второй компоненте пары. Так, например, возбуждение КТ внешним источником происходит на одной длине волны, а после передачи энергии органическому флуорофо-ру флуоресценция регистрируется на другой длине волны. Этот сигнал как раз и свидетельствует о факте объединения биологических компонентов. Таким путем хорошо регистрируется объединение в двойную спираль комплиментарных одиночных цепей ДНК или объединение с участием антигенов и антител. Объединение в пару КТ и МНЧ часто приводит к гашению люминесценции КТ, что также является сигналом распознавания. Существуют и другие механизмы изменения оптического сигнала при появлении анализируемой компоненты. О некоторых из них будет рассказано ниже при рассмотрении конкретных видов сенсоров.

Хорошо известно применение наночастиц для увеличения контраста при получении изображений отдельных клеток и органов [3-5]. Соединение на-ночастиц с биологическими компонентами, которые могут избирательно присоединяться к выбранным

клеткам, например раковым, позволяет получить необходимое изображение. В данном обзоре мы не будем рассматривать это направление применения наночастиц.

Полупроводниковые наночастицы

Мультидисциплинарный интерес к полупроводниковым частицам в значительной степени мотивирован их уникальными электрооптическими свойствами (полупроводниковые наночастицы обладают некоторыми свойствами молекул и некоторыми свойствами объемных полупроводников, не отождествляясь полностью ни с теми, ни с другими). КТ обеспечивают лучшую яркость и фотостабильность по сравнению с обычными флуоресцентными красителями, лучше подходят в тех случаях, когда для мониторинга объекта требуется многоцветная детекция. Описание отличительных особенностей полупроводниковых коллоидных наночастиц в иоло-гии и медицине было опубликовано нами [6]. Данный обзор является его продолжением.

Стоит различать подходы, в которых происходит или не происходит интеграция КТ. К неинтегри-рованным технологиям можно отнести флуоресцентные метки в микрочипах и электроактивные метки в анализе, основанном на методах анодной вольтамперометрии. При интегрированном подходе КТ присутствуют в системе в течение всего биоанализа, они одновременно играют роли переносчика и агента, осуществляющего распознавание биологических объектов. В большинстве случаев для этого требуется прямое сопряжение распознающей молекулы с лигандами КТ или ее непосредственное закрепление на поверхности неорганического ядра.

Распознавание объекта происходит за счет модуляции люминесценции КТ между включенным и выключенным состояниями. Модуляцию люминесценции КТ в качестве селективного отклика на присутствие целевого агента обеспечивают несколько способов: ферстеровский диполь-диполь-ный перенос энергии (в зарубежной литературе — флуоресцентный резонансный перенос энергии, FRET), биолюминесцентный резонансный перенос энергии (BRET), подавление переноса заряда (CT) и электрохемилюминесценция (ECL). КТ являются донорами при применении метода FRET и акцепторами в случае с BRET, поскольку первоначальным источником энергии здесь является биолюминесценция, в отличие от FRET, где первоначальное возбуждение идет от внешнего источника. Сильная зависимость данных процессов от расстояния служит основой для многих стратегий детектирования. В процессах биораспознавания используются модуляции расстояния между образцами, участвующими в редокс-реакции, хромофорами или флуорофорами. Сопутствующие изменения в спектрах фотолюминесценции обеспечивают один или несколько аналитических сигналов [7]. О возможных механизмах наблюдения электрохемилю-

биотехносфера

| № 2(2Б)/2013

минесценциипокрытых тиоловыми группами КТ CdTe было сообщено в работе [8].

Оболочку лигандов полупроводниковых КТ, как правило, представляют относительно короткие молекулы, непосредственно связывающиеся с поверхностью частицы. Обычно они содержат тиоловую группу и карбоксилатный конец, например меркап-тоуксусная кислота (МУК) и меркаптопропионовая кислота (МПК). Однако низкий pH и ионная сила раствора в биологических матрицах могут приводить к агрегации частиц. Цвитерионные тиолы, например пенциламин или цистеин, предотвращают агрегацию в более широком диапазоне значений pH.

После значительных успехов, достигнутых в синтезе однокомпонентных нанокристаллов заданных размеров и различной морфологии, внимание исследователей привлекли бифункциональные наноструктуры, с которыми связывают направленную доставку лекарств и диагностику. К ним относится сочетание магнитных и фотолюминесцентных свойств композитной системы магнитных частиц [9, 10] или нанопроводов [11] Fe3Û4 и КТ CdTe. Альтернативным подходом является введение одной части системы внутрь другой, например введение магнитной примеси ионов Mn внутрь КТ, сильно меняющей отклик оптической системы [12].

В электрохемилюминесцентных иммунносенсо-рах нашли применение структуры типа «ядро — оболочка», где ядро представлено Fe3Û4, а оболочка — Au, на ее поверхности закреплен антиген CA125 [13].

Металлические наночастицы

В последнее время особое внимание уделяется наночастицам благородных металлов — золота и серебра. Это связано с их стабильностью, технологической простотой изготовления и модификации. Формой и размером частиц можно управлять при помощи задания температуры и времени процесса восстановления, а также с учетом природы покрывающих частицу лигандов. Ярко окрашенные растворы, изменяющие свой цвет в зависимости от степени агломерации МНЧ, представляются идеальными объектами для колориметрических биосенсоров. Качественный результат детектирования виден невооруженным глазом [14, 15]. Так, цвет раствора Ag наночастиц меняется от абрикосового, если частицы находятся в диспергированном состоянии, к красному при агрегации частиц ввиду сдвига пика поглощения поверхностных плазмонов в сторону больших длин волн. Эта агрегация вызывается добавлением ароматических соединений в раствор с МНЧ. При агрегации Au МНЧ наблюдали изменение красного цвета на голубой.

Функционализация наночастиц обеспечивает селективность биосенсора для обнаружения ионов металлов, небольших органических соединений, белков, ДНК, РНК и клеток, позволяет использовать их в биодатчиках, диагностике и терапии.

В дополнение к оптическим свойствам способность наночастиц благородных металлов направленно иммобилизовать биомолекулы при сохранении биологической активности последних является важным преимуществом для применения в биосенсорах.

Синтез наночастиц

Коллоидные растворы золота известны еще со времен М. Фарадея: в 1857 году он получил раствор коллоидного золота с размером наночастиц от 5 до 100 нм. С тех пор разработаны различные методы синтеза наночастиц как сферической, так и несферической формы. В течение последнего десятилетия среди доступных полупроводниковых нанокристаллов наиболее активно изучается биологическое применение халькогенидов кадмия (CdS, CdSe, CdTe). При применении в биологических целях КТ обычно используются в качестве флуоресцирующих зондов, поэтому большое внимание уделяется их высокому квантовому выходу, которого добиваются за счет покрытия ядер пассивирующими материалами с большей шириной запрещенной зоны, например ZnS или CdS [16]. Однако покрытие ядер CdSe оболочкой ZnS может приводить даже к снижению квантового выхода, что связано с большим рассогласованием кристаллических решеток (~12 %), приводящего лишь к генерации дефектов на границе раздела. Для того чтобы избежать данного эффекта, используют изопериодные материалы с малым рассогласованием, а также тройные соединения (Cd^ZnxS) или комбинированный подход. Возможно также применение легирования КТ ZnS медью, которое сдвигает спектр люминесценции из фиолетовой в зеленую часть спектра [17].

Кроме того, значительного увеличения квантового выхода и фотостабильности синтезированных в водной среде нанокристаллов CdTe удалось добиться за счет систематизированного исследования влияния природы выбранного лиганда [18], уровня pH и концентрации прекурсоров [19]. Было показано ключевое значение пересыщения исходного раствора [20], влияющего на разделение событий нуклеации и роста наночастиц, тонкая настройка позволила обеспечить фокусировку узкого распределения по размерам, тем самым была устранена необходимость процедур постсинтетического разделения частиц на фракции.

Тем не менее в тщательном изучении нуждаются вопросы токсичности КТ, содержащих Cd. Активно изучаются материалы, которые могут служить заменой, например КТ InP/ZnS [21], а также КТ на основе тройных систем CuInS2 [22] и CuInSe2 [23]. Перспективны разработки квантовых точек ZnS, ZnSe, InP с примесями ионов переходных металлов, например Cu и Mn. Использование в качестве легируемой матрицы широкозонного полупроводника позволяет достигнуть больших стоксовых сдвигов, что полезно для минимизации самопоглощения фотолюминесценции и эффективного разделения оптических каналов.

Возможны нестандартные методы приготовления КТ, например синтез КТ в полимере — полиамидо-амине [24]. На примере бактерий E. Coli продемонстрирована возможность внутриклеточнго синтеза нанокристаллов CdTe, обладающих перестраиваемой флуоресценцией [25].

Два основных направления синтеза наночастиц золота связаны с контролем размера при изотропном росте и контролем формы несферических на-ночастиц. Контролируемый диаметр сферических частиц — от 10 до 150 нм в зависимости от соотношения прекурсора золота (золотохлористо-водо-родной кислоты HAUCI4) и восстановителя (цитрата натрия, выступающего одновременно в роли стабилизатора частиц). Контроль формы несферических наночастиц золота осуществляется при использовании таких поверхностно-активных веществ, как цетилтриметиламмоний бромид [26, 27], додецил-сульфонат натрия [28] и поливинилпирролидон [29]. Существенное влияние на форму МНЧ оказывают не только выбор и концентрация стабилизатора, избирательно связывающегося с определенными кристаллографическими плоскостями, но и pH, температура и время выдержки [30-32]. Анизотропный рост позволяет получить самые разные формы частиц, включая стержни, гексагональные диски, пластинки, кубы, икосаэдры и разветвленные структуры. Для выработки сложных структур используются смеси стабилизаторов [33] и введение отрицательно заряженных ионов Br- и I- [34-36].

Наностержни золота синтезированы электрохимическим методом с использованием ионных сур-фактантов в электрохимической ячейке с золотым и платиновым электродами [37]. Такие наностержни могут образовать самособирающиеся структуры различных типов, включая цепочки и матрицы [38].

Основным методом получения наночастиц серебра является метод химического восстановления солей серебра с помощью восстанавливающего вещества, например боргидрида натрия, в присутствии коллоидного стабилизатора. Наночастицы серебра биологически активны и применяются в бионано-технологии [39].

Методы соединения наночастиц с биологическими молекулами

Так как наночастицы могут быть синтезированы из различных органических и неорганических материалов, способы их изготовления весьма значительно различаются. Тем не менее для модификации поверхности в целях сопряжения частиц с молекулами и макромолекулами для создания биосенсоров используются общие химические подходы.

Как известно, эффективное распознавание целевых клеток достигается при применении специфических рецепторных молекул и биомолекул. В любом случае для биораспознавания требуется предварительно обеспечить связь наночастицы

с биораспознающим компонентом. Это может быть ограниченная одиночная цепочка ДНК (олигонукле-отид) с требуемой последовательностью нуклеотидов или пептид. Такие аптамеры способны избирательно присоединяться к молекуле, которую нужно распознать. Существуют натуральные аптамеры, возможно создание искусственных аптамеров для соединения с определенными биологическими молекулами. С поверхностью наночастиц могут связываться ферменты [40], антитела [41], малые молекулы [42] и олигонуклеотиды [43], в том числе модифицированные тиоловыми и аминными группами.

Сообщается о функционализации наночастиц золота тиоловой (-SH) [44], гидроксильной (-OH) [45], фосфинной (-PH2) [46], аминной (-NH2) [47, 48] и другими группами, среди них наиболее эффективными являются серосодержащие, обеспечивающие прочную ковалентную связь AU - S. К таким группам относятся алкилтиолы, фосфолипиды, пептиды, полипептиды и функционализированные тиолами нуклеотиды.

Несмотря на опыт успешного применения, сопряжение при помощи сшивания имеет ряд недостатков. Например, не контролируется ориентация белка на поверхности наночастицы, вследствие чего возможно возникновение нежелательных связей. Кроме того, конкурирующие реакции гидролиза и необходимость надежной связи могут приводить к снижению количества биомолекул, приходящихся на одну КТ. Также некоторые буферные растворы и значения pH несовместимы с отдельными связывающими агентами или способны существенно снизить эффективность последних. Например, карбодиимидное сопряжение слабо совместимо с буферами, содержащими фосфаты или амины, а оптимальная реакционная активность достигается при pH < 6, в то время как стабильность КТ, покрытых лигандами с карбоксильными группами, существенно снижается [6].

Альтернативная стратегия функционализации заключается в самосборке биоконъюгатов и КТ. Например, белки с полигистидиновой или металло-тионеиновой цепочкой избирательно закрепляются на неорганической поверхности КТ и обеспечивают стабильное сопряжение. Такой подход гарантирует гораздо более качественный контроль, исключающий образование нежелательных связей «КТ — КТ» и «белок — белок», в данном случае предъявляются менее строгие требования к буферному раствору.

Сенсоры

При проектировании эффективных сенсоров следует сосредоточиться на двух аспектах: чувствительности и избирательности, причем обе должны быть максимальными. Несмотря на значительный прогресс, ответ на вопрос, как можно детектировать анализируемый компонент, например, ДНК, белок, ионы тяжелых металлов и т. д., с высокой чувствительностью и анализировать в сложной среде, требует

значительных усилий. Многие заболевания могли бы быть диагностированы на ранней стадии и даже предотвращены, если бы была возможность точно обнаруживать вирусы, раковые клетки и другие биомолекулы в образцах крови. Поэтому развитие новых аналитических методов является крайне необходимым. Как тип новых материалов наночастицы открывают новые пути для увеличения сигналов отклика и, возможно, помогут разработать новые сенсоры для биомедицинского применения. Хорошо известно, что сенсоры должны обладать по крайней мере двумя главными элементами: наличием детектируемого сигнала и его изменением при появлении анализируемого вещества. Всегда очень эффективны и специфичны взаимодействия между некоторыми биомолекулами (например, в парах «антитело — антиген», «биотин — авидин», в комплиментарных цепях ДНК и т. д.). Поэтому высокую селективность и чувствительность детектирования можно получить при комбинации этих особенностей биомолекул и свойств наночастиц.

Металлические и полупроводниковые наночасти-цы открывают перспективу разработки уникальных флуоресцентных биосенсоров [49, 50]. Большинство общепринятых методов, используемых для детектирования биомолекул, основано на отслеживании изменений флуоресценции образцов. Они нашли широкое применение в качестве биосенсоров для иммунологического анализа, детектирования нуклеиновых кислот и ионов металлов, клинического и диагностического анализов [51].

Сенсоры на квантовых точках

Полупроводниковые наночастицы образуют базу для обширного класса биосенсоров [52, 53]. Обычно присутствие анализируемого компонента уменьшает интенсивность флуоресценции КТ. Линейное соотношение между изменением эмиссии флуоресценции КТ и концентрацией анализируемого компонента обычно описывается функцией Стерна—Вольмера

[54], логарифмической функцией Стерна—Вольмера

[55] или связывающей изотермой ленгмюровско-го типа [56]. Поскольку явления люминесценции КТ очень чувствительны к поверхностным состояниям последних, то взаимодействие между данным анализируемым компонентом и поверхностью КТ будет приводить к изменениям интенсивности электронно-дырочной рекомбинации в ядре КТ. Данный механизм является основой для разработки оптических сенсоров на КТ [57]. На этой базе был разработан биосенсор для слежения за физиологическими изменениями уровня pH в живых и связанных клетках благодаря зависимости цвета эмиссии флуоресценции КТ от pH [58]. На поверхности КТ CdTe был закреплен L-цистеин. Подавление электрохемилюминесценции частиц TiO2 наночасти-цами золота позволяет контролировать содержание глюкозы в интервале 5,010-7-4,010-3 моль/л [59].

Важным является обнаружение пероксинитрита (ONOO), который образуется в живых организмах, является сильным окислителем и увеличивает риск заболевания раком. Контроль за его содержанием весьма важен. Биосенсор [60] на основе КТ CdTe/ZnS позволяет контролировать уровень пероксинитрита.

Флуоресцентные нанокристаллы обычно используются для обнаружения токсических органических веществ (например, полициклических углеводородов, фенолов, лекарственных препаратов, соединений, содержащих моновалентные группы -NO2) [61] и ионов тяжелых металлов [62]. Например, разработан сенсор для избирательного обнаружения тринитротолуола [63]. Основанием для этого сенсора послужили КТ CdTe, покрытые L-цистеином. Механизм обнаружения состоит в образовании комплексов Мейзенгеймера между тринитротолуолом и цистеином с последующим гашением флуоресценции нанокристалла. Для определения фенолов в воде были использованы КТ CdSe/ ZnS, покрытые циклодекстрином [64]. Было показано, что модифицированные а-циклодекстрином КТ чувствительны к р-нитрофенолу, а покрытые p-циклодекстрином КТ — к 1-нафтолу.

КТ также используют как флуоресцентные сенсоры лекарственных препаратов и результатов их метаболизма. Предложен сенсор на основе КТ CdTe, соединенных с 11-[этоксикарбонил-меркапто]ан-деканойл-р-циклодекстрином. Этот сенсор проявил усиление флуоресценции после добавления ацетилсалициловой кислоты (АСК), что авторы работы [65] связали с образованием соединений включений с помощью АСК и продуктов ее метаболизма. Содержание аскорбиновой кислоты в таблетках определяли по гашению флуоресценции в КТ CdTe/CdSe, чувствительных к pH в водном растворе [66]. Определение сульфадиазина производили с помощью КТ CdS, покрытых тиогликолиевой кислотой. Присутствие сульфаниламидов в водном растворе вместе с КТ вызывает гашение флуоресценции. Вероятно, этот эффект [67] вызван электростатическим взаимодействием между лекарственным веществом и поверхностью КТ.

Большой интерес представляет разработка селективных и высокочувствительных химических сенсоров ионов металлов. Для этих целей были успешно использованы КТ. Действие подобных сенсоров основано на избирательном подавлении флуоресценции коллоидных КТ определенным ионом металла. Так, например, КТ были использованы для определения ионов ртути [68]. Механизм чувствительности основан на КТ CdS, легированных тербием: происходило гашение флуоресценции в присутствии атомов ртути. Наблюдалась линейная зависимость уменьшения интенсивности флуоресценции в диапазоне концентрации ртути от 4,5 до 550,0 нмол/л. КТ CdSe/ZnS были использованы как флуоресцентные метки для детектирования ионов свинца [69]. Авторы показали, что катионный обмен Zn2+ в оболочке КТ на Pb2+ приводит к гашению флуоресценции КТ.

Наблюдалась линейная зависимость от концентрации ионов Pb2+ в диапазоне от 0,03 до 3,30 мкмоль/л, которая определяется концентрацией КТ в образце. КТ CdTe были использованы для определения ванадия [70]. Гашение флуоресценции КТ происходило пропорционально концентрации ванадия в диапазоне от 10 до 200 нг/мл. Наиболее сильное влияние посторонних ионов на гашение флуоресценции наблюдалось в присутствии ионов Fe3+ и Ag+. Добавление небольшого количества хлористого аммония или тиомочевины сглаживает влияние посторонних ионов. В другой работе КТ CdTe использованы для детектирования ионов цинка и кадмия [71] в водной среде. Механизм определения ионов был основан на так называемом эффекте включения. Флуоресценция нанокристаллов была погашена в присутствии анионов серы, а при появлении ионов цинка или кадмия флуоресценция восстанавливалась благодаря образованию пассивирующего слоя ZnS или CdS. Важное значение имеет и определение содержания ионов Ba2+. Например, ионы Ba2+ в низких концентрациях оказывают стимулирующее воздействие на мышцы, в то время как более высокие дозы плохо влияют на нервную систему и вызывают сердечные нарушения. В работе [72] предложен химический сенсор ионов Ba2+ на основе водного раствора КТ CdSe, стабилизированных молекулами 2-меркап-тоэтанола. Аналогичным образом для ионов Ag+ предлагается использовать полученные гидротермальным методом КТ CdTe, покрытые меркаптопро-пионовой кислотой [73].

КТ также были использованы для регистрации паров метанола. Увеличение концентрации паров приводит к более интенсивной эмиссии флуоресценции КТ InP. Возможно, это связано со способностью метанола отдавать электрон и тем самым пассивировать безызлучательные ловушечные состояния на поверхности КТ.

Было показано, что соединение КТ с подходящими иммуномолекулами можно использовать для распознавания специфических антител или антигенов, измеряя эмиссию люминесценции КТ. Был подготовлен чувствительный электрохимический иммуносенсор [74] для детектирования специфических антигенов простаты (PSA), которые являются биомаркерами. Антигены были обнаружены в образцах сыворотки крови пациента при использовании КТ CdS, расположенных на листах графена, в качестве маркеров. На базе КТ CdSe/ZnS был разработан иммуносенсор [75] для детектирования белка сыворотки крови человека (HSA). Поверхность стеклянной подложки предварительно обработана (З-аминопропил)триэтоксисиланом (APTES), поскольку к такой поверхности HSA может присоединяться специфически. На стеклянной поверхности, обработанной при помощи APTES, были закреплены анти-HSA, и КТ тоже были соединены с другими молекулами анти-HSA. Молекула HSA соединяется с анти-HSA, закрепленной на подложке, а к ним присоединяется другая молекула анти-HSA вместе с

КТ. После соединения комплекса «анти-HSA — КТ» с молекулами HSA сигнал флуоресценции был преобразован в фототок, соответствующий количеству КТ, специфически соединенных с HSA.

Также был предложен другой наносенсор на основе КТ для детектирования двух маркеров опухоли [76]. Для определения альфа-эмбрионального белка (фетопротеина) сыворотки крови человека и кар-циноэмбрионального антигена были использованы КТ CdTe с регистрацией поляризации флуоресценции в целях иммунологического анализа. Предлагаемый метод характеризовался широким линейным диапазоном (от 0,5 до 500,0 нг/мл), низким пределом детектирования (0,36 нг/мл для карцино-эмбрионального антигена и 0,28 нг/мл для альфа-эмбрионального белка сыворотки крови человека), высокой чувствительностью, хорошей специфичностью, простотой использования и быстротой.

Другая группа исследователей разработала индикаторные полоски [77] для иммунохроматогра-фии, основанные на КТ для детектирования альфа-фетопротеина, который использовался как полезный маркер для диагностики основного ракового новообразования печени. Предложенная система сочетала в себе сильную люминесценцию и высокую фотостабильность КТ CdSe с такими преимуществами иммунохроматографических индикаторных полосок, как быстрота, низкая стоимость и простота использования.

Были также подготовлены гибридные структуры, содержащие КТ для детектирования аденозин-трифосфата [78] и тромбина [79] методом регистрации электрохимической люминесценции. В первом случае магнитные наночастицы были модифицированы с участием дендримеров полиамидоамина и привязаны к КТ CdSe/CdS. Во втором случае система основана на наночастицах Fe3Û4, покрытых CdSe. Обе структуры характеризуются интенсивной электрохимической люминесценцией, флуоресценцией и магнитными свойствами. Биосенсор тромбина [80] был также разработан на основе слежения за изменениями флуоресценции КТ CdTe, вызванными тромбином, присоединенным к КТ с помощью аптамера.

Биосенсор для определения конкавалина А (фи-томитогена) был создан на основе механизма FRET между КТ и наночастицами золота [81]. КТ имели оболочку из аминов, а наночастицы Au были стабилизированы маннозой (полисахаридом). При смешивании за счет водородных связей образуются скопления КТ и наночастиц золота, что приводит к сильному обмену энергией между КТ и наноча-стицами Au. В присутствии конкавалина А устанавливаются связи между ним и маннозой, предотвращается образование связей с КТ, ослабляется эффективность передачи энергии. FRET сильно зависит от количества добавленного конкавалина А, что делает возможным его высокочувствительное детектирование. FRET позволил также создать чувствительный биосенсор для определения бактерии

Helicobacter pylori [82]. Была использована передача энергии между КТ CdTe и красителем, производным родамина Tamra. Ген уреазы бактерии Helicobacter pylori был использован как комплиментарная ДНК. Кишечную палочку тоже можно диагностировать биосенсором с КТ [83]. Использование механизма FRET позволяет осуществить диагностику раковых клеток [84].

Методы регистрации распознавания биосенсорами не ограничиваются наблюдением за люминесценцией. Для сверхчувствительного детектирования с электронным считыванием также используются полевые транзисторы, затвор которых представляет собой легированные кремниевые на-нопроволоки, получаемые методами контролируемого химического осаждения их газовой фазы [85]. Нанопроволоки покрыты чувствительными молекулами (нуклеиновыми кислотами, белками, вирусными частицами) и соединяют сток и исток транзистора. Поскольку выходной сигнал существенно зависит от движения носителей заряда, полевой транзистор очень чувствителен к зарядам окружающей их среды. Биохимическое распознавание традиционно осуществляется в буферном растворе, однако ионная сила раствора уменьшает длину Де-бая и, следовательно, подавляет чувствительность датчика. Кроме того, малые флуктуации в ионном равновесии приводят к значительным фоновым шумам. Ведутся поиски средств с целью устранить указанные недостатки [86], связанные с детектированием частотного сигнала вместо временно го [87], изменением морфологии нанопроволок [88], использованием кольцевых осцилляторов [89].

Фотоэлектрохимический метод [90] использован для обнаружения глюкозы. КТ CdTe были расположены на поверхности электрода, состоящего из легированного фтором окисла олова. Оксидаза глюкозы ковалентно присоединяется к поверхности КТ, образуя биосенсор глюкозы. Измеряется фототок, возникающий при возбуждении КТ CdTe светом. В присутствии O2 глюкоза окисляется через ферментную реакцию до глюконолактона (полиги-дроксильной кислоты), а кислород преобразуется в H2O2. Кислород является акцептором электронов и захватывает возбужденные светом электроны, приводя к понижению фототока. Фотоэлектрохимическим методом удалось зарегистрировать глюкозу в диапазоне 0,1-11,0 ммоль/л, нижний предел обнаружения — 0,04 ммоль/л.

Биосенсоры на МНЧ

МНЧ являются основой целого класса биосенсоров [91, 92]. Используют в основном наночастицы золота, хотя в этом качестве могут выступать и наночастицы других металлов: серебра, меди и платины. Благодаря разнообразию свойств золотых наночастиц используются различные сигналы для построения сенсоров, которые используют порождение электрохимического отклика [93-96], фотолюминесценцию

[97-100], поглощение в ультрафиолетовой и видимой областях спектра [101], рамановское рассеяние [102]. Наиболее широко используются методы электрохимии, фотолюминесценции и колориметрии из-за их относительно низкой стоимости и доступности оборудования для обнаружения сигналов.

Главной особенностью МНЧ является наличие резонанса локализованных на поверхности плазмонов (LSPR) [2, 103]. Это явление — результат взаимодействия между падающим светом и поверхностными электронами МНЧ. Оно, в свою очередь, вызывает когерентные локализованные колебания плазмонов с резонансной частотой, которая сильно зависит от состава, размера, геометрии, диэлектрического окружения и расстояния между МНЧ. Благодаря d-d переходам Ag, Au, Cu и Pt имеют резонансную частоту в видимой области спектра. При взаимодействии МНЧ со светом некоторые фотоны поглощаются, а другие рассеиваются. Хотя Ag создает наиболее резкие и сильные зоны плазмонного резонанса, но Au более предпочтительно для биологических применений из-за его инертной природы, биосовместимости [104] и образования связи «тиол — золото» для закрепления биомолекул. В условиях LSPR МНЧ могут иметь высокий молярный коэффициент экстинкции поглощения (до 1011 л • моль-1 • см-1) и релеевское рассеяние по величине на несколько порядков больше, чем без LSPR [105, 106]. Например, отдельная наносфера Ag размером 80 нм рассеивает свет с длиной волны 445 нм, с сечением 3^10-2 мкм2. Это на шесть порядков величины больше, чем сечение захвата флуоресцирующей молекулы, и на три порядка больше, чем сечение наносферы того же размера (80 нм), заполненной флуоресцирующими молекулами. В отличие от флуоресцентных молекул, МНЧ не подвержены фотообесцвечиванию, и у них отсутствует мерцание. Поэтому МНЧ могут служить удобными интенсивными метками для биосенсоров, иммунологического анализа, получения изображения клеток и разных методов спектроскопии, усиленных на поверхности [107].

Чрезвычайно интенсивные и высоколокализо-ванные электромагнитные поля, вызванные LSPR, делают МНЧ высокочувствительными датчиками малых изменений локального показателя преломления. Эти изменения проявляются в спектральном сдвиге экстинкции (поглощение плюс упругое рассеяние света) и в спектрах рассеяния. Присоединение многих органических молекул с относительно высоким показателем преломления в сравнении с раствором или воздухом к МНЧ приводит к сдвигу всех оптических явлений в сторону более длинных волн. Кроме того, сильные электромагнитные поля усиливают спектральную информацию в случае рамановской спектроскопии, усиленной на поверхности (SERS) (эффект гигантского, усиленного на поверхности комбинационного рассеяния [108]), усиленной металлом флуоресценции, резонансной передачи энергии плазмонов [107, 109] и молекулярной линейки для наноплазмонов [110, 111].

LSPR создает основу для биологических и химических сенсоров, которые используют один или несколько механизмов:

• резонансное релеевское рассеяние; взаимодействия с передачей заряда на поверхности МНЧ;

• агрегацию МНЧ;

• изменения локального показателя преломления.

Кроме того, LSPR широко применяется для усиления соответствующих поверхностных оптических процессов, таких как флуоресценция, резонансная передача энергии плазмонов (PRET) и SERS.

Проектирование сенсоров, которые используют МНЧ, требует функционализации, биосовместимого соединения и часто закрепления МНЧ. Для последнего обычно задействуют физическую абсорбцию, самосборку или образование ковалентных связей. Золотые наночастицы часто модифицируют тиолом или молекулами, заканчивающимися дисульфидом. Это делается для того, чтобы заместить стабилизирующие лиганды, которые используют в процессе синтеза МНЧ [например, бромид цетилтриметилам-мония (CTAB), цитрат], а также для присоединения олигонуклеотидов. Золотые наночастицы хорошо соединяются с полиэтиленгликолем (ПЭГ) — биосовместимым полимером, который помогает предотвратить агрегацию частиц и неспецифическую абсорбцию протеинов. Специальная подготовка поверхности МНЧ [112] позволяет присоединить к ним комплиментарные части [например, антитела, пептиды и фолат (соль фолиевой кислоты)]. Специфические комплиментарные части могут быть прикреплены непосредственно к поверхности МНЧ или к концу присоединенной цепочки ПЭГ с подходящей хвостовой группой (например, группой карбокси-ловой кислоты для связи с аминовой группой антитела). Использование Ag наночастиц требует специальных методов защиты от окисления и травления их хлоридами.

Преобразователи, использующие сдвиг длины волны LSPR

Высокая чувствительность LSPR к диэлектрическому окружению является преимуществом для детектирования явления связывания молекулы или конформационных изменений, в том числе формы молекулы, и может предоставлять данные об установившемся состоянии и о кинетике. За счет спектрального сдвига LSPR происходит сенсорное преобразование для исследования взаимодействий связывания разнообразных биологических и патогенных молекул, причем этот метод не требует специальных меток. Еще с первых исследований, использовавших золотые и серебряные наносферы, для закрепления биомолекул использовалось взаимодействие «биотин — стреп-тавидин». Низший предел чувствительности для стрептавидина составил 0,83 нмоль [113]. В анализах, которые фиксировали явление распознавания «анти-

ген — антитело» для человеческого или коровьего белка сыворотки крови предел составлял 10 нмоль [114]. Количественное определение малых молекул, например стероидного гормона станозола, тоже возможно за счет этого метода, предел обнаружения составил 2,4 нмоль, это гораздо точнее, чем требует Олимпийский комитет [115]. Наностержни обеспечивают более высокую чувствительность по сравнению с наносферами. Поперечный и продольный плазмон-ный резонанс обеспечивает различные сдвиги плаз-монной частоты при присоединении биологических молекул. Так, присоединение иммуноглобулина IgG [116] давало сдвиг поперечного резонанса LSPR на 3,0 нм, а продольного — от 11,0 до 27,5 нм в зависимости от соотношения длины и ширины наностержня.

Наноплазмонная молекулярная линейка позволяет измерить длину или размер ДНК и протеина без применения дополнительных меток, а также отслеживать их изменения и кинетику в режиме реального времени. Этот метод обладает рядом преимуществ по сравнению с популярным методом FRET для долговременных исследований кинетики, поскольку МНЧ не подвержены фотообесцвечиванию и мерцанию. Более того, если FRET позволяет измерить расстояния в диапазоне 1-10 нм, то наноплазмонная молекулярная линейка — вплоть до 70 нм.

В случае перекрытия спектров поглощения биомолекулы и плазмонного резонанса передача энергии плазмонного резонанса из МНЧ в биомолекулу, находящуюся в непосредственной близости, приводит к гашению плазмона или релеевского рассеяния и позволяет наблюдать за биомолекулой в режиме реального времени. Так, этот метод, использовавший гашение плазмонного резонанса наночастицы Au при взаимодействии с молекулой цитохрома с, позволил наблюдать за производством протеина в клетках HepG2 в режиме реального времени [117].

Преобразователи, использующие гигантское рамановское рассеяние (SERS)

Регистрация сигнала SERS с участием МНЧ позволяет диагностировать глюкозу [118, 119], лак-тат [120], дипиколиниковую кислоту — биомаркер сибирской язвы [121], дипиколинат кальция [122] и газообразный 2-хлорэтил этил сульфид [123] — соединение для детектирования иприта. SERS также позволил зарегистрировать факт гибридизации ДНК и образования двойной спирали из одиночных цепочек. Его же используют для того, чтобы детектировать белки. Так, используя SERS, можно определить энзимы, специфические для различных заболеваний [124]. Специфические функциональные свойства были приданы нано-частицам Au с помощью прерванных пептидов ^(флуоренил-9-метоксикарбонил). Экспериментально определенный предел чувствительности составил 10-11 моль/л, что на порядок лучше, чем

требуется для медицинского применения. На специально обработанных антитромбином III и гепарином стеклянных подложках удалось зарегистрировать тромбин, связанный с наночастицами Au [125]. Тромбин был присоединен при помощи диазосвя-зей (содержат двухвалентную группу =N:N или —N:N—). Предел чувствительности для тромбина составил 10-13 моль/л при соотношении «сигнал/ шум», равном 3. Плазмонные МНЧ значительно увеличивают рамановское рассеяние молекул, когда те и другие расположены в непосредственной близости друг от друга. Эффективность увеличивается, когда молекулы, которые нужно определить, адсорбируются непосредственно на поверхности МНЧ. Молекулы, содержащие азот или серу, имеют большое сродство к золоту и серебру. Часто это ароматические молекулы, которые образуют монослой на поверхности МНЧ. На каждую на-ночастицу можно поместить 103-104 молекул, что существенно увеличивает сигнал рамановского рассеяния. МНЧ, покрытая такими молекулами, может служить в качестве рамановского маркера. Для повышения стабильности его помещают в оболочку из двуокиси кремния, органического полимера или протеина. Покрытие из двуокиси кремния создает очень удобные структуры и обеспечивает длительную стабильность. Такие структуры (биомаркеры Nanoplex) изготавливает в коммерческих целях фирма Oxonica. Несмотря на большие размеры, эти биомаркеры [126] обеспечивают великолепное увеличение интенсивности сигнала SERS. Соединение таких биомаркеров с антителами, обеспечивающими селективность и специфичность детектирования, образует структуры, которые были использованы для иммуноа-нализа [127, 128] на основе сигналов SERS.

Калориметрический метод

Золотые наночастицы были использованы для определения ионов Pb2+ с помощью колориметрического метода: сенсор [129] меняет цвет в зависимости от концентрации ионов свинца в растворе. В этом сенсоре задействованы золотые наночастицы диаметром 13 нм с присоединенными к ним цепочками ДНК. В растворе также присутствуют диоксирибози-мы, которые имеют чрезвычайно высокую чувствительность к распознаванию ионов свинца. Система диоксирибозим содержит молекулярную цепочку энзима и комплиментарную к ней подложечную молекулярную цепочку. В отсутствии Pb2+ за счет гибридизации цепей ДНК на подложечной цепочке происходит агломерация наночастиц и красный цвет меняется на голубой. В присутствии ионов свинца происходит разрыв подложечной цепочки и агрегация наночастиц не выполняется, в результате остается красный цвет. Этот биосенсор способен детектировать от 0,1 до 4,0 мкмоль/л с высокой селективностью. Колориметрия наночастиц золота

используется в качестве простого, надежного и чувствительного метода определения блеомицина — природного противоопухолевого препарата, применяемого в качестве химиотерапевтического агента при клиническом лечении лимфомы Ходжкина, рака яичек и других заболеваний [130]. Блеомицин приводит к агрегации наночастиц золота, изменяя спектр поглощения и цвет коллоидного раствора.

С помощью подобной технологии с участием диоксирибозим можно детектировать ионы Cu2+ и UÜ22+. Калориметрический метод можно использовать для детектирования не только ионов тяжелых металлов, но и других веществ и биологических объектов, включая аденозин, кокаин [131], ДНК, белки [132] и раковые клетки [133]. Так, например, тромбин в плазме крови можно определять до пикомолярных концентраций [134], раковые клетки Ramos — от 800 штук [121].

Сенсоры на основе гашения флуоресценции

С учетом способности наночастиц золота гасить возбужденные состояния молекул разработаны сенсоры, основанные на флуоресценции [135]. Флуоресценция может быть погашена путем механизма передачи энергии, когда флуорофор находится около поверхности наночастицы Au. Можно выделить два основных механизма: передачу энергии по механизму Ферстера (FRET) и передачу энергии на нанометаллическую поверхность (NSET). Исследования показали, что малые наночастицы Au (1,4 и 3,0 нм) имеют очень слабое поглощение при локальном поверхностном плазмонном резонансе и гашение флуоресценции происходит главным образом через механизм NSET, большие наночастицы (15 и 80 нм) используют механизм FRET [136, 137]. Критическим параметром для флуоресцентного сенсора, который использует наночастицы золота, является расстояние между флуорофором и наноча-стицей Au, которое свидетельствует о факте биологического распознавания биомолекулы, соединенной с наночастицей Au и опознающим биомаркером, скрепленным с флуорофором. В качестве флуоро-фора может выступать КТ и, например, краситель родамин. На основе этого метода разработаны различные биосенсоры для определения ионов ртути, ионов свинца, глюкозы, 2,4,6-тринитротолуола, коллагеназы IV типа, авидина.

Явление гашения люминесценции КТ CdTe на-ночастицами золота было использовано для разработки биосенсора меламина [138]. В смеси КТ и МНЧ флуоресценция КТ существенно понижается. При добавлении меламина происходят агрегация МНЧ и изменение их спектра поглощения. В результате восстанавливается флуоресценция КТ. Предел чувствительности биосенсора меламина в молоке составил 0,02 мг/л.

Лаборатория на чипе

Идея объединения сенсоров в целые комплексы с целью провести одновременный анализ нескольких биологических компонентов и автоматизированную обработку результатов нашла свое развитие в разработке лаборатории на чипе [139]. В настоящее время существует большой набор различных направлений в развитии лабораторий на чипе, которые реализованы в виде многочисленных устройств, в том числе и для экспресс-анализа и в телемедицине [140]. Физические принципы, положенные в основу разработки лабораторий на чипе, очень разнообразны, они составляют весь современный арсенал микро- и на-нотехнологии, микро- и наноэлектроники и микромеханики, при этом используются электрические, оптические и магнитные свойства [141]. Мы рассмотрим только применение наночастиц для разработки лаборатории на чипе на основе капиллярных устройств (микропотоковых каналов).

Уникальные оптические свойства коллоидных наночастиц создают хорошие условия для разработки устройств для биоанализа, которые способны одновременно распознавать и регистрировать несколько анализируемых веществ. Это свойство мультиплексности очень важно для биосенсоров, которые могли бы определять биологические молекулы, белки, патологические цепи ДНК и, например, раковые клетки. Применение различных КТ позволяет разработать спектрально кодированные элементы для проведения биоанализа и разработки биочипов. Можно было бы использовать и органические флуорофоры, но их набор разных спектров флуоресценции ограничен и позволяет реализовать только определенное число кодов. КТ выгодно отличаются в этом отношении от органических флу-орофоров. Задавая заранее размер КТ, можно подобрать линии люминесценции так, что они будут хорошо разрешимы по спектру и люминесценция не будет поглощаться раствором, в котором находятся КТ, например сывороткой крови. КТ существенно улучшают возможность одновременного определения не какого-то одного гена, а сразу целого ряда при использовании микроматриц [142], например ДНК или белков. КТ не только существенно увеличивают мультиплексность биочипов, но и улучшают их фотостабильность и чувствительность. Использование эффекта FRET повышает специфичность детекции [143]. В этом случае отсутствует фоновый сигнал от не связанных с анализируемыми молекулами флуоресцентных меток. Коллоидные наночастицы используют в основном как флуоресцентные метки, и в этом отношении считываемый сигнал является оптическим, то есть лаборатория на чипе будет использовать оптическую информацию, хотя существуют методы, например электрохимической люминесценции [144], когда считыва-ется зависимость тока электрода от напряжения. Электрохимическое зондирование представляет

дешевую и технологически простую альтернативу оптическим методам молекулярного распознавания. МНЧ, загруженные вместе с электрохимически активными лигандами в дополнение к целевым агентам, таким как антитела или ДНК, могут вызывать усиление вольтаического сигнала.

Основой для разработки лаборатории на чипе может служить технология микропотоковых каналов [145]. Микроканалы обычно изготавливают в стеклянной пластинке методами фотолитографии. В микроканале или в его специальном расширении размещают связанные с поверхностью канала распознающие молекулы или одиночные цепочки ДНК с заданной последовательностью нуклеотидов. Молекулы или цепочки ДНК, которые необходимо распознать, связаны с КТ и перемещаются в жидкости, заполняющей канал. Когда эти молекулы достигают области, где располагаются распознающие молекулы или цепочки ДНК, то распознаваемые объекты связываются с распознающими и в этой области наблюдается люминесценция КТ. По тем местам, где наблюдается люминесценция, можно определить, какие молекулы были в растворе. В случае ДНК происходит гибридизация с образованием двойной цепочки ДНК, и КТ закрепляется в канале. В случае ДНК перемещение одиночных цепочек с привязанными к ним КТ может происходить за счет приложенного вдоль канала электрического поля, поскольку в растворе одиночные цепочки ДНК имеют отрицательный заряд. При нагревании двойная цепочка распадается на одиночные и распознаваемые цепочки. ДНК вместе с КТ могут быть удалены из канала. Температура плавления двойной цепочки зависит от ее длины и количества пар G-C в цепи. Таким образом биосенсор будет восстановлен и готов к определению других цепочек ДНК. Расположение в канале участков с разными распознающими цепочками и связывание разных КТ с распознаваемыми цепочками обеспечивают мультиплексность микропотокового биосенсора.

Можно зарегистрировать факт гибридизации комплиментарных цепочек ДНК в объеме раствора в канале. Для этого используют эффект FRET. КТ связана с одиночной цепочкой ДНК, а комплиментарная — с молекулой красителя, например Cy3. В момент образования двойной цепочки становится возможной передача энергии по механизму Ферсте-ра. Донором обычно выступает КТ, а акцептором — краситель. Спектр люминесценции красителя перекрывается со спектром КТ, но их максимумы смещены относительно друг друга и хорошо различимы. Регистрируется сигнал со спектральной линией красителя, и в результате фоновое излучение люминесценции одиночных КТ, которые не находятся в непосредственной близости к молекуле красителя после гибридизации цепочек ДНК, не препятствует регистрации полезного сигнала. Сильная зависимость эффективности передачи энергии от донора к акцептору от расстояния между ними (~R - 6) обеспечивает регистрацию флуоресценции красителя только для связанных между собой КТ и красителя.

12

Биоэлектроника и биосенсорика

Заключение

В данном обзоре рассмотрены различные варианты биосенсоров, основанных на полупроводниковых и металлических наночастицах. Такие биосенсоры имеют широкий круг применения для детектирования патологических ДНК, бактерий, раковых клеток, белков, токсичных ионов тяжелых металлов и других веществ. Возможна организация биосенсоров в виде лаборатории на чипе с использованием микропотоковых каналов.

| Литература

1. Шик А. Я., Бакуева Л. Г., Мусихин С. Ф. и др. Физика низкоразмерных систем. СПб.: Наука, 2001. 155 с.

2. Wanga Y., Plummerb E. W. et al. Foundations of plasmonics // Advances in Physics. 2011. Vol. 60, N 5. P. 799-898.

3. Erogbogbo F., Yong K.-T., Roy I. et al. In vivo targeted cancer imaging, sentinel lymph node mapping and multi-channel imaging with biocompatible silicon nanocrystals // ACS Nano. 2011. Vol. 5, N 1. P. 413-423.

4. Perrault S. D., Chan W. C. W. In vivo assembly of nanoparticle components to improve targeted cancer imaging // PNAS. 2010. Vol. 107, N 25. P. 11194-11199.

5. Ruedas-Rama M. J., Walters J. D., Orte A. et al. Fluorescent nanoparticles for intracellular sensing: A review // Analytica Chimica Acta. 2012. Vol. 751. P. 1-23.

6. Мусихин С. Ф., Александрова О. А., Лучинин В. В. и др. Полупроводниковые коллоидные наночастицы в биологии и медицине // Биотехносфера. 2012. № 5-6. С. 40-48.

7. Algar W. R., Tavares A. J., Krull U. J. Beyond labels: A review of the application of quantum dots as integrated components of assays, bioprobes, and biosensors utilizing optical transduction // Analytica Chimica Acta. 2010. Vol. 673. P. 1-25.

8. Han H., Sheng Z., Liang J. Electrogenerated chemilumines-cence from thiol-capped CdTe quantum dots and its sensing application in aqueous solution // Analytica Chimica Acta. 2007. Vol. 596. P. 73-78.

9. Yan H., Zhang J. C., Yu B.W. et al. Preparation and formation mechanism of nanocomposites with fluorescent and magnetic properties // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. P. 726-733.

10. Wang G., Su X., Yang S. et al. The double-effect mechanism between Fe3O4 nanoparticles and MSA-capped CdTe QDs // Journal of Luminescence. 2012. Vol. 132. P. 2505-2511.

11. Lan X., Cao X., Qian W. et al. Long Fe3O4 nanowires decorated by CdTe quantum dots: Synthesis and magnetic-optical properties // Journal of Solid State Chemistry. 2007. Vol. 180. P. 2340-2345.

12. Govorov A. O. Optical and electronic properties of quantum dots with magnetic impurities // C. R. Physique. 2008. Vol. 9. P. 857-873.

13. Liu W., Zhang Y., Ge S. et al. Core-shell Fe3O4-Au magnetic nanoparticles based nonenzymatic ultrasensitive electroche-miluminescence immunosensor using quantum dots functiona-lized graphene sheet as labels // Analytica Chimica Acta. 2013. Vol. 770. P. 132-139.

14. Giljohann D. A., Seferos D. S., Daniel W. L. et al. Gold nanoparticles for biology and medicine // Angew Chem Int Ed. 2010. Vol. 49. P. 3280-3294.

15. Chen X., Parker S. G., Zou G. et al. Q: b-cyclodextrin-functionalized silver nanoparticles for the naked eye detection of aromatic isomers // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 6387-6394.

16. Peng H., Zhang L., Soeller C. et al. Preparation of water-soluble CdTe/CdS core/shell quantum dots with enhanced photostability // Journal of Luminescence. 2007. Vol. 127. P. 721-726.

17. Moret S., Becue A., Champod C. Cadmium-free quantum dots in aqueous solution: Potential for fingermark detection, synthesis and an application to the detection of fingermarks in blood on non-porous surfaces // Forensic Science International. 2013. Vol. 224. P. 101-110.

18. Zhang Y., Zhang H., Ma M. et al. The influence of ligands on the preparation and optical properties of water-soluble CdTe quantum dots // Applied Surface Science. 2009. Vol. 255. P. 4747-4753.

19. Li L., Qian H., Fang N. et al. Significant enhancement of the quantum yield of CdTe nanocrystals synthesized in aqueous phase by controlling the pH and concentrations of precursor solutions // Journal of Luminescence. 2006. Vol. 116. P. 59-66.

20. Priyam A., Ghosh S., Bhattacharya S. C. et al. Supersaturation driven tailoring of photoluminescence efficiency and size distribution: A simplified aqueous approach for producing high-quality, biocompatible quantum dots // Journal of Colloid and Interface Science. 2009. Vol. 333. P. 195-201.

21. Lee J. C., Jang E.-P., Jang D. S. et al. Solvothermal preparation and fluorescent properties of color-tunable InP/ZnS quantum dots// Journal of Luminescence. 2013. Vol. 134. P. 798-805.

22. Wang X., Pan D., Weng D. et al. A general synthesis of Cu-In-S based multicomponent solid-solution nanocrystals with tunable band gap, size, and structure // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114. P. 17293-17297.

23. Park J., Dvoracek C., Lee K. H. et al. CuInSe/ZnS Core/Shell NIR Quantum Dots for Biomedical Imaging // small. 2011. Vol. 7, N 22. P. 3148-3152

24. Zenga Y., Tang C., Tian G. et al. A controlled approach for synthesizing CdTe quantum dots polyamidoamine nanocomposites // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 156. P. 524-527.

25. Bao H., Lu Z., Cui X. et al. Extracellular microbial synthesis of biocompatible CdTe quantum dots // Acta Biomaterialia. 2010. Vol. 6. P. 3534-3541.

26. Chen S., Wang Z. L., Ballato J. et al. Monopod, bipod, tripod, and tetrapod gold nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. P. 16186-16187.

27. Wu H.-Y., Liu M., Huang M. H. Direct synthesis of branched gold nanocrystals and their transformation into spherical nanoparticles // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. P. 1929119294.

28. Kuo C.-H., Chiang T.-F., Chen L.-J. et al. Synthesis of highly faceted pentagonal- and hexagonal-shaped gold nanoparticles with controlled sizes by sodium dodecyl sulfate // Langmuir. 2004. Vol. 20. P. 7820-7824.

29. Kan C., Wang C., Zhu J. et al. Formation of gold and silver nanostructures within polyvinylpyrollidone (PVP) gel // J. Solid State Chem. 2010. Vol. 183. P. 858-865.

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

31. Sau T. K., Murphy C. J. Seeded high yield synthesis of short Au nanorods in aqueous solution // Langmuir. 2004. Vol. 20. P.6414-6420.

32. Gole A., Murphy C. J. Seed-mediated synthesis of gold nano-rods: Role of the size and nature of the seed // Chem. Mater. 2004. Vol. 16. P. 3633-3640.

33. Zhao N., Wei Y., Sun N. et al. Controlled synthesis of gold nanobelts and nanocombs in aqueous mixed surfactant solutions // Langmuir. 2008. Vol. 24. P. 991-998.

34. Ha T. H., Koo H.-J., Chung B. H. Shape-controlled syntheses of gold nanoprisms and nanorods influenced by specific adsorption of halide ions // J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111. P.1123-1130.

35. Millstone J. E., Wei W., Jones M. R. et al. Iodide ions control seed-mediated growth of anisotropic gold nanoparticles // Nano Lett. 2008. Vol. 8. P. 2526-2529.

36. Smith D. K., Miller N. R., Korgel B. A. Iodide in CTAB prevents gold nanorod formation // Langmuir. 2009. Vol. 25. P. 9518-9524.

37. Yu Y.-Y., Chang S.-S., Lee C.-L. et al. Gold nanorods: electrochemical synthesis and optical properties // J. Phys. Chem. B. 1997. Vol. 101, N 34. P. 6661-6664.

38. Nie Z., Petukhova A., Kumacheva E. Properties and emerging applications of self-assembled structures made from inorganic nanoparticles // Nature Nanotechnology. 2010. Vol. 5. P. 15-25.

39. Мосин О. В., Игнатов И. Коллоидное серебро в бионанотех-нологии // Биотехносфера. 2012. № 5-6. C. 49-55.

40. Wu P., He Y., Wang H. F. et al. Conjugation of glucose oxidase onto Mn-doped ZnS quantum dots for phosphorescent sensing of glucose in biological fluids // Anal. Chem. 2010. Vol. 82. P.1427-1433.

41. Pathak S., Davidson M. C., Silva G. A. Characterization of the functional binding properties of antibody conjugated quantum dots // Nano Lett. 2007. Vol. 7. P. 1839-1845.

42. Medintz I. L., Clapp A. R., Mattoussi H. et al. Self-assembled nanoscale biosensors based on quantum dot FRET donors // Nat. Mater. 2003. Vol. 2. P. 630-638.

43. Zhou D., Piper J. D., Abell C. et al. Fluorescence resonance energy transfer between a quantum dot donor and a dye acceptor attached to DNA // Chem. Commun. 2005. N 38. P. 4807-4809

44. Aryal S., Remant B. K. C., Dharmaraj N. et al. Spectroscopic identification of S-Au interaction in cysteine capped gold nanoparticles // Spectrochim. Acta Part A. 2006. Vol. 63. P. 160-163.

45. Yoo C. I., Seo D., Chung B. H. et al. A facile one-pot synthesis of hydroxyl-functionalized gold polyhedrons by a surface regulating copolymer // Chem. Mater. 2009. Vol. 21. P. 939-944.

46. Shem P. M., Sardar R., Shumaker-Parry J. S. One-step synthesis of phosphinestabilized gold nanoparticles using the mild reducing agent 9-BBN // Langmuir. 2009. Vol. 25. P.13279-13283.

47. Ding Y., Zhang X., Liu X. et al. Adsorption characteristics of thionine on gold nanoparticles // Langmuir. 2006. Vol. 22. P. 2292-2298.

48. Porta F., Krpeti Z., Prati L., et al. Gold-ligand interaction studies of water-soluble aminoalcohol capped gold nanoparticles by NMR // Langmuir. 2008. Vol. 24. P. 7061-7064.

49. Bailey R. E., Smith A. M., Nie S. Quantum dots in biology and medicine // Physica E: Low-dimensional Systems and Nano-structures. 2004. Vol. 25. P. 1-12.

50. Lu F., Doane T. L., Zhu J.-J., Burda C. Gold nanoparticles for diagnostic sensing and therapy // Inorganica Chimica Acta.

2012. Vol. 393. P. 142-153.

51. Sapsford K. E., Pons T., Medintz I.. L. et al. Biosensing with luminescent semiconductor quantum dots // Sensors. 2006. Vol. 6. P. 925-953.

52. Geszke-Moritz M., Moritz M. Quantum dots as versatile probes in medical sciences: synthesis, modification and properties // Materials Science and Engineering C. 2013. Vol. 33. P. 1008-1021.

53. Kuang H., Zhao Y., Ma W. et al. Recent developments in analytical applications of quantum dots // Trends in Analytical Chemistry. 2011. Vol. 30, N 10. P. 1620-1636.

54. Li J.-M., Wang Y.-Y., Zhao M.-X. et al. Multifunctional QD-based co-delivery of siRNA and doxorubicin to HeLa cells for reversal of multidrug resistance and real-time tracking // Biomaterials. 2012. Vol. 33. P. 2780-2790.

55. Yang S.-S., Ren C.-L., Zhang Z.-Y. et al. Aqueous synthesis of CdTe/CdSe Core/Shell quantum dots as pH-sensitive fluorescence probe for the determination of ascorbic acid // J. Fluo-resc. 2011. Vol. 21. P. 1123-1129.

56. Zhang Y., Li Y., Yan X.-P. Photoactivated CdTe/CdSe quantum dots as a near infrared fluorescent robe for detecting biothiols in biological fluids // Anal. Chem. 2009. Vol. 81. P. 5001-5007.

57. Costa-Fernandez J. M., Pereiro R., Sanz-Medel A. The use of

luminescent quantum dots for optical sensing // TrAC Trends Anal. Chem. 2006. Vol. 25. P. 207-218.

58. Gui M., Bao L., Xia Y. et al. Indication of intracellular physiological pH changes by l-cysteine-coated CdTe quantum dots with an acute alteration in emission color// Biosens. Bioelec-tron. 2011. Vol. 30. P. 324-327.

59. Ding S.-N., Gao B.-H., Shan D. et al. TiO2 nanocrystals elec-trochemiluminescence quenching by biological enlarged nano gold particles and its application for biosensing // Biosensors and Bioelectronics. 2013. Vol. 39. P. 342-345.

60. Adegoke O., Nyokong T. Probing the sensitive and selective luminescent detection of peroxynitrite using thiol-capped CdTe and CdTe ZnS quantum dots // Journal of Luminescence.

2013. Vol. 134. P. 448-455.

61. Galian R. E., Guardia M. D. L. The use of quantum dots in organic chemistry // Trends Anal. Chem. 2009. Vol. 28. P. 279-291.

62. Freeman R., Finder T., Willner I. Multiplexed Analysis of Hg2+ and Ag+ Ions by Nucleic Acid Functionalized CdSe/ ZnS Quantum Dots and Their Use for Logic Gate Operations// Angew. Chem. Int. Ed. 2009. Vol. 48. P. 7818-7821.

63. Chen Y., Chen Z., He Y. et al. L-cysteine-capped CdTe QD-based sensor for simple and selective detection of trinitrotoluene // Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 125-502.

64. Li H., Han C. Sonochemical synthesis of cyclodextrin-coated quantum dots for optical detection of pollutant phenols in water // Chem. Mater. 2008. Vol. 20. P. 6053-6059.

65. Algarra M., Campos B. B., Aquiar F. R. et al. Novel p-cyclodextrin modified CdTe quantum dots as fluorescence

биотехносфера

| № 2(26)/2013

14

Биоэлектроника и биосенсорика

nanosensor for acetylsalicylic acid and metabolites // Mater. Sci. Eng. C. 2012. Vol. 32. P. 799-803.

66. Yang S.-S., Ren C.-L., Zhang Z.-Y. et al. Aqueous synthesis of CdTe/CdSe Core/Shell quantum dots as pH-sensitive fluorescence probe for the determination of ascorbic acid // J. Fluo-resc. 2011. Vol. 21. P. 1123-1129.

67. Liu M., Xu L., Cheng W. et al. Surface-modified CdS quantum dots as luminescent probes for sulfadiazine determination // Spectrochim. Acta A. 2008. Vol. 70. P. 1198-1202.

68. Fu J., Wang L., Chen H. et al. A selective fluorescence probe for mercury ion based on the fluorescence quenching of terbium(III)-doped cadmium sulfide composite nanoparticles // Spectrochim. Acta A. 2010. Vol. 77. P. 625-629.

69. Luan W., Yang H., Wan Z. et al. Mercaptopropionic acid capped CdSe/ZnS quantum dots as fluorescence probe for lead(II) // J. Nanopart. Res. 2012. Vol. 14. P. 762-769.

70. Hou M., Na J. Determination of vanadium (V) with CdTe quantum dots as fluorescent probes // Anal. Bioanal. Chem. 2010. Vol. 397. P. 3589-3593.

71. Xu H., Miao R., Fang Z. et al. Quantum dot-based "turn-on" fluorescent probe for detection of zinc and cadmium ions in aqueous media // Anal. Chim. Acta. 2011. Vol. 687. P. 82-88.

72. Mahmoud W. E. Functionalized ME-capped CdSe quantum dots based luminescence probe for detection of Ba2+ ions // Sensors and Actuators B. 2012. Vol. 164. P. 76-81.

73. Gan T.-T., Zhang Y.-J., Zhao N.-J. et al. Hydrothermal synthetic mercaptopropionic acid stabled CdTe quantum dots as fluorescent probes for detection of Ag+ // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2012. Vol. 99. P. 62-68.

74. Yang M., Javadi A., Gong S. Sensitive electrochemical immunosensor for the detection of cancer biomarker using quantum dot functionalized graphene sheets as labels // Sens. Actuators B. 2011. Vol. 155. P. 357-360.

75. Tu M.-C., Chang Y.-T., Kang Y.-T. et al. A quantum dot-based optical immunosensor for human serum albumin detection // Biosens. Bioelectron. 2012. Vol. 34. P. 286-290.

76. Tian J., Zhou L., Zhao Y. et al. Multiplexed detection of tumor markers with multicolor quantum dots based on fluorescence polarization immunoassay // Talanta. 2012. Vol. 92. P. 72-77.

77. Yang Q., Gong X., Song T. et al. Quantum dot-based immuno-chromatography test strip for rapid, quantitative and sensitive detection of alpha fetoprotein // Biosens. Bioelectron. 2011. Vol. 30. P. 145-150.

78. Jie G., Yuan J., Zhang J. Quantum dots-based multifunctional dendritic superstructure for amplified electrochemiluminescence detection of ATP // Biosens. Bioelectron. 2012. Vol. 31. P. 69-76.

79. Jie G., Yuan J. Novel magnetic Fe3Ü4 CdSe composite quantum dot-based electrochemiluminescence detection of thrombin by a multiple DNA cycle amplification Strategy // Anal. Chem.

2012. Vol. 84. P. 2811-2817.

80. Zhang X., Hu R., Shao N. Label-free sensing of thrombin based on quantum dots and thrombin binding aptamer// Talanta.

2013. Vol. 107. P. 140-145.

81. Lim K. R., Ahn K.-S., Lee W.-Y. Detection of concanavalin A based on attenuated fluorescence resonance energy transfer between quantum dots and mannose-stabilized gold nanopar-ticles // Anal. Methods. 2013. Vol. 5. P. 64-67.

82. Shanehsaz M., Mohsenifar A., Hasannia S. et al. Detection of Helicobacter pylori with a nanobiosensor based on fluorescence

resonance energy transfer using CdTe quantum dots // Micro-chim Acta. 2013. Vol. 180. P. 195-202.

83. Yang C., Xie H., Li Y. et al. Direct and rapid quantum dots labelling of Escherichia coli cells// Journal of Colloid and Interface Science. 2013. Vol. 393. P. 438-444.

84. Akinfieva O., Nabiev I., Sukhanova A. New directions in quantum dot-based cytometry detection of cancer serum markers and tumor cells // Critical Reviews in Oncology/Hematology. 2013. Vol. 86. P.1-14.

85. Chen K.-I., Li B.-R., Chen Y.-T. Silicon nanowire field-ef-fecttransistor-based biosensors for biomedical diagnosis and cellular recording investigation // Nano Today. 2011. Vol. 6. P. 131-154.

86. Cederquist K. B., Kelley S. O. Nanostructured biomolecular detectors: pushing performance at the nanoscale // Current Opinion in Chemical Biology. 2012. Vol. 16. P. 415-421.

87. Zheng G., Gao X. P. A., Lieber C. M. Frequency domain detection of biomolecules using silicon nanowire biosensors // Nano Lett. 2010. Vol. 10. P. 3179-3183.

88. Tian B., Cohen-Karni T., Qing Q. et al. Three dimensional, flexible nanoscale field-effect transistors as localized bioprobes // Science. 2010. Vol. 329. P. 830-834.

89. Huang R-G, Tham D., Wang D. et al. High performance ring oscillators from 10-nm wide silicon nanowire field-effect transistors // Nano Res. 2011. Vol. 4. P. 1005-1012.

90. Wang W., Bao L., Lei J. et al. Visible light induced photoelec-trochemical biosensing based on oxygen-sensitive quantum dots // Analytica Chimica Acta. 2012. Vol. 744. P. 33- 38.

91. Nguyen D. T., Kim D.-J., Kim K.-S. Controlled synthesis and biomolecular probe application of gold nanoparticles // Micron. 2011. Vol. 42. P. 207-227.

92. Petryayeva E., Krull U. J. Localized surface plasmon resonance: Nanostructures, bioassays and biosensing: A review// Analytica Chimica Acta. 2011. Vol. 706. P. 8-24.

93. Jia J. B., Wang B. Q., Wu A. G. et al. A Method to construct a third-generation horseradish peroxidase biosensor: self-assembling gold nanoparticles to three-dimensional sol-gel network // Anal. Chem. 2002. Vol. 74. P. 2217-2223.

94. Zhang J. J., Gu M. M., Zheng T. T. et al. Synthesis of gelatin-stabilized gold nanoparticles and assembly of carboxylic single-walled carbon nanotubes/Au composites for cytosensing and drug uptake // Anal. Chem. 2009. Vol. 81. P. 6641-6648.

95. Zhang S., Huang F., Liu B. H. et al. A sensitive impedance immunosensor based on functionalized gold nanoparticle — protein composite films for probing apolipoprotein A-I // Talanta. 2007. Vol. 71. P. 874-881.

96. Min I. H., Choi L., Ahn K. S. et al. Electrochemical determination of carbohydrate-binding proteins using carbohydrate-stabilized gold nanoparticles and silver enhancement // Biosens. Bioelectron. 2010. Vol. 26. P. 1326-1331.

97. Oh E., Hong M. Y., Lee D. et al. Inhibition assay of biomolecules based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) between quantum dots and gold nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 127. P. 3270-3271.

98. Dubertret B., Calame M., Libchaber A. J. Single-mismatch detection using gold-quenched fluorescent oligonucleotides // Nat. Biotechnol. 2001. Vol. 19. P. 365-370.

99. Huang T., Murray R. W. Quenching of Ru(bpy)32+ fluorescence by binding to Au nanoparticles // Langmuir. 2002. Vol. 18. P. 7077-7081.

100. Wang L., Yan R., Hao Z. et al. Fluorescence Resonant Energy Transfer Biosensor Based on Upconversion-Lumines-cent Nanoparticles // Angew. Chem., Int. Ed. 2005. Vol. 44. P.6054-6057.

101. Pavlov V., Xiao Y., Shlyahovsky B. et al. Aptamer-functio-nalized Au nanoparticles for the amplified optical detection of thrombin // J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126. P. 1176811769.

102. Li J. F., Huang Y. F., Ding Y. et al. Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy // Nature. 2010. Vol. 464. P. 392-395.

103. Cobley C. M., Chen J., Cho E. C. et al. Gold nanostructures: a class of multifunctional materials for biomedical applications // Chem. Soc. Rev. 2011. Vol. 40. P. 44-56.

104. Lu X. M., Rycenga M., Skrabalak S. E. et al. Chemical synthesis of novel plasmonic nanoparticles // Annu. Rev. Phys. Chem. 2009. Vol. 60. P. 167-192.

105. Jensen T. R., Malinsky M. D., Haynes C. L. et al. Nanosphere lithography: tunable localized surface plasmon resonance spectra of silver manoparticles // J. Phys. Chem. B. 2000. Vol. 104. P. 10549-10556.

106. Yguerabide J., Yguerabide E. E. Light-scattering submicro-scopic particles as highly fluorescent analogs and their use as tracer labels in clinical and biological applications // Anal. Biochem. 1998. Vol. 262. P. 137.

107. Choi Y. H., Kang T., Lee L. P. Plasmon resonance energy transfer (PRET)-based Molecular imaging of cytochrome C in living cells // Nano Lett. 2009. Vol. 9. P. 85-90.

108. Емельянов В. И., Коротеев Н. И. Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла // УФН. 1981. Т. 135, вып. 2. С. 345-361.

109. Choi Y., Park Y., Kang T. et al. Selective and sensitive detection of metal ions by plasmonic resonance energy transfer-based nano-spectroscopy // Nat. Nanotechnol. 2009. Vol. 4. P. 742-746.

110. Thaxton C. S., Mirkin C. A. Plasmon coupling measures up // Nat. Biotechnol. 2005. Vol. 23. P. 681-682.

111. Sonnichsen C., Reinhard B. M., Liphardt J. A molecular ruler based on plasmon coupling of single gold and silver nanopar-ticles // Nat. Biotechnol. 2005. Vol. 23. P. 741-745.

112. Au L., Zhang Q., Cobley C. M. et al. Quantifying the cellular uptake of antibody-conjugated Au nanocages by two-photon microscopy and inductively coupled plasma mass spectro-metry // ACS Nano. 2010. Vol. 4. P. 35-42.

113. Nath N., Chilkoti A. Label-free biosensing by surface plasmon resonance of nanoparticles on glass: optimization of nanopar-ticle size // Anal. Chem. 2004. Vol. 76. P. 5370-5378.

114. Fujiwara K., Watarai H., Itoh H. et al. Measurement of antibody binding to protein immobilized on gold nanoparticles by localized surface plasmon spectroscopy // Anal. Bioanal. Chem. 2006. Vol. 386. P. 639-644.

115. Kreuzer M. P., Quidant R., Salvador J. P. et al. Colloidal-based localized surface plasmon resonance (LSPR) biosensor for the quantitative determination of stanozolol // Anal. Bioanal. Chem. 2008. Vol. 391. P. 1813-1820.

116. Yu C. X., Irudayaraj J. Multiplex biosensor using gold nanorods // Anal. Chem. 2007. Vol. 79. P. 572-579.

117. Liu G. L., Long Y. T., Choi Y. et al. Quantized Plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer // Nat. Methods. 2007. Vol. 4. P. 1015-1016.

118. Lyandres O., Shah N. C., Yonzon C. R. et al. Real-time glucose sensing by surface-enhanced Raman spectroscopy in bovine plasma facilitated by a mixed Decanethiol/Mer-captohexanol Partition Layer // Anal. Chem. 2005. Vol. 77. P. 6134-6139.

119. Stuart D. A., Yonzon C. R., Zhang X. Y. et al. Glucose sensing using near-infrared surface-enhanced Raman spectroscopy: gold surfaces, 10-day stability, and improved accuracy // Anal. Chem. 2005. Vol. 77. P. 4013-4019.

120. Shah N. C., Lyandres O., Walsh J. T. et al. Lactate and Sequential Lactate-Glucose Sensing Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2007. Vol. 79. P. 69276932.

121. Zhang X. Y., Young M. A., Lyandres O. et al. Rapid detection of an anthrax biomarker by surface-enhanced Raman spectroscopy // J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 127. P. 4484-4489.

122. Zhang X. Y., Zhao J., Whitney A. V. et al. Ultrastable substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy: A^Ö3 over-layers fabricated by atomic layer deposition Yield Improved anthrax biomarker detection // J. Am. Chem. Soc. 2006. Vol. 128. P. 10304.

123. Stuart D. A., Biggs K. B., Van Duyne R. P. Surface-enhanced Raman spectroscopy of half-mustard agent // The Analyst. 2006. Vol. 131. P. 568-572.

124. Maher R. C., Maier S. A., Cohen L. F. et al. Exploiting SERS hot spots for disease-specific enzyme detection // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114. P. 7231-7235.

125. Bizzarri A. R., Cannistraro S. SERS detection of thrombin by protein recognition using functionalized gold nanopar-ticles // Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 2007. Vol. 3. P. 306-310.

126. Graham D., Faulds K., Smith W. E. Biosensing using silver nanoparticles and surface enhanced resonance Raman scattering // Chem. Commun. 2006. P. 4363-4371.

127. Cao Y. C., Jin R. C., Nam J. M. et al. Raman dye-labeled nanoparticle probes for proteins // J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. P. 14676-14677.

128. Grubisha D. S., Lipert R. J., Park H. Y. et al. Femtomolar detection of prostate-specific antigen: an immunoassay based on surface-enhanced Raman scattering and immunogold labels // Anal. Chem. 2003. Vol. 75. P. 5936-5943.

129. Liu J., Lu Y. Stimuli-responsive disassembly of nanoparticle aggregates for light-up colorimetric sensing // J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 127. P. 12677-12683.

130. Li F., Feng Y., Zhao C. et al. Simple colorimetric sensing of trace bleomycin using unmodified gold nanoparticles // Biosensors and Bioelectronics. 2011. Vol. 26. P. 4628-4631.

131. Liu J., Lu Y. Fast Colorimetric sensing of adenosine and cocaine based on a general sensor design involving aptamers and nanoparticles // Angew. Chem., Int. Ed. 2006. Vol. 45. P. 90-94.

132. Wu Z. S., Lu H. X., Liu X. P. et al. Inhibitory effect of target binding on hairpin aptamer sticky-end pairing-induced gold nanoparticle assembly for light-up colorimetric protein assay // Anal. Chem. 2010. Vol. 82. P. 3890-3898.

133. Liu G. D., Mao X., Phillips J. A. et al. Aptamer-nanoparticle strip biosensor for sensitive detection of cancer cells // Anal. Chem. 2009. Vol. 81. P. 10013-10018.

134. Chen C. K., Huang C. C., Chang H. T. Label-free colorimet-ric detection of picomolar thrombin in blood plasma using a

gold nanoparticle-based assay // Biosens. Bioelectron. 2010. 141. Зимина Т. М., Соловьев А. В., Лучинин В. В. и др. Экспресс-

Vol. 25. P. 1922-1927. методы исследования размера, подвижности и агрегационной

135. Maxwell D. J., Taylor J. R., Nie S. M. Self-assembled nanopar- устойчивости магнитных наночастиц в микрокапиллярном ticle probes for recognition and detection of biomolecules // чипе // Нано- и микросистемная техника. 2012. № 12. С. 30-35. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124. P. 9606-9612. 142. Rousserie G., Sukhanova A., Even-Desrumeaux K. et al.

136. Li M., Cushing S. K., Wang Q. et al. Size-dependent energy Semiconductor quantum dots for multiplexed bio-detection transfer between CdSe/ZnS quantum dots and gold nanopar- on solid-state microarrays // Critical Reviews in Oncology/ ticles // Phys. Chem. Lett. 2011. Vol. 2. P. 2125-2129. Hematology. 2010. Vol. 74. P. 1-15.

137. Jennings T. L., Schlatterer J. C., Singh M. P. et al. NSET mo- 143. Олейников В. А. Полупроводниковые флуоресцентные нано-lecular beacon analysis of hammerhead RNA Substrate binding кристаллы (квантовые точки) в белковых биочипах // Био-and catalysis // Nano Lett. 2006. Vol. 6. P. 1318-1324. органическая химия. 2011. Т. 37. № 2. С. 171-189.

138. Zhang M., Cao X., Li H. et al. Sensitive fluorescent detection 144. Hu X., Wang R., Ding Y. et al. Electrochemiluminescence of of melamine in raw milk based on the inner filter effect of Au CdTe quantum dots as labels at nanoporous gold leaf electrodes nanoparticles on the fluorescence of CdTe quantum dots // Food for ultrasensitive DNA analysis // Talanta. 2010. Vol. 80. Chemistry. 2012. Vol. 135. P. 1894-1900. P. 1737-1743.

139. Зимина Т., Лучинин В. Миниатюрные аналитические плат- 145. Chen L., Algar W. R., Tavares A. J. et al. Toward a solid-phase формы: ожидания, реальность, перспективы // Наноинду- nucleic acid hybridization assay within microfluidic channels стрия. 2010. № 23. С. 80-88. using immobilized quantum dots as donors in fluorescence

140. Зимина Т. М. Лаборатория на чипе для телемедицины // resonance energy transfer // Anal. Bioanal. Chem. 2011. Биотехносфера. 2012. № 1. С. 29-40. Vol. 399. P. 133-141.

24-26 сентября 2013 года, при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации и Российского фонда фундаментальных исследований, проводится 2-я Международная научно-практическая конференция «Научное издание международного уровня: проблемы, решения, подготовка и включение в индексы цитирования и реферативные базы данных».

ОРГАНИЗАТОРЫ:

► Некоммерческое партнерство «Национальный Электронно-Информационный Консорциум» (НП «НЭИКОН»), http://www.neicon.ru

► Издательство Elsevier, Голландия, http://www.elsevierscience.ru

► Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ КОНФЕРЕНЦИИ:

• Содействие формированию решений по реализации государственных инициатив в направлении аттестации научных кадров, повышения публикационной активности по данным глобальных индексов цитирования, измерения эффективности научной деятельности страны в международном масштабе.

• Разработка основных принципов новой редакционно-издательской политики, моделей и технологии подготовки и продвижения научных изданий и журналов в соответствии с требованиями глобальных индексов цитирования и задач сертификации научных изданий.

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ:

Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, Москва.

Более полная информация и регистрация на сайте конференции: http://conf.neicon.ru. Регистрация открыта до 31 августа 2013 г.

Приглашаем Вас и Ваших коллег принять участие в конференции и надеемся, что планируемая конференция поможет ответить на актуальные вопросы и получить полезные практические советы по продвижению журналов и публикаций в глобальные индексы цитирования и, в целом, в международное научное и информационное сообщество.

С наилучшими пожеланиями, Оргкомитет конференции http://conf.neicon.ru, тел. +7(495) 621 83 22, E-mail: [email protected]

J