2023, Скрибицкая, А. В., Короткова, Н. А., Котельникова, П. А., Тихоновский, Г. В., Попов, А. А., Климентов, С. М., Завестовская, И. Н., Кабашин, А. В., Завестовская, Ирина Николаевна, Кабашин, Андрей Викторович, Климентов, Сергей Михайлович, Попов, Антон Александрович, Скрибицкая, Ангелина Вячеславовна, Тихоновский, Глеб Валерьевич

Разработана методика получения нанокомпозитов по типу ядро@оболочка путём поверхностной модификации лазерно-синтезированных наночастиц (НЧ) висмута тетраэтоксисиланом с конечной структурной формулой Bi@SiO2. Показано, что покрытие НЧ Bi оболочкой из SiO2 приводит к образованию сферических наноформуляций с модой размерного распределения 250 – 300 нм. Разработанная методика, позволяющая создавать биосовместимые нанокомпозиты на основе Bi для сенсибилизации мультимодальной тераностики, является новой перспективной альтернативой традиционным методам.

2023, Попов, А. А., Тихоновский, Г. В., Шахов, П. В., Климентов, С. М., Завестовская, И. Н., Попов, Антон Александрович, Завестовская, Ирина Николаевна, Тихоновский, Глеб Валерьевич, Шахов, Павел Владимирович, Климентов, Сергей Михайлович

Изобретение относится к области получения субмикронных и наноразмерных частиц. Раскрыт способ получения коллоидно-стабильных субмикронных и наноразмерных частиц бора размером менее 200 нм, включающий измельчение порошка бора в планетарной мельнице в жидкостной среде, разбавление полученной суспензии и импульсную лазерную фрагментацию полученного раствора, в котором после упомянутой фрагментации полученный раствор центрифугируют, по меньшей мере, дважды, после чего полученный раствор подвергают воздействию ультразвуковых колебаний в течение 1-15 минут. Изобретение позволяет получить субмикронные и наноразмерные частицы бора со средним размером менее 200 нм, обладающие высокой коллоидной стабильностью. 6 з.п. ф-лы, 2 пр.

2021, Zelepukin, I. V., Popov, A. A., Shipunova, V. O., Tikhonowski, G. V., Mirkasymov, A. B., Popova-Kuznetsova, E. A., Klimentov, S. M., Kabashin, A. V., Deyev, S. M., Попов, Антон Александрович, Тихоновский, Глеб Валерьевич, Попова-Кузнецова, Елена Алефтиновна, Климентов, Сергей Михайлович, Кабашин, Андрей Викторович, Деев, Сергей Михайлович

© 2020 Elsevier B.V.Having plasmonic absorption within the biological transparency window, titanium nitride (TiN) nanoparticles (NPs) can potentially outperform gold counterparts in phototheranostic applications, but characteristics of available TiN NPs are still far from required parameters. Recently emerged laser-ablative synthesis opens up opportunities to match these parameters as it makes possible the production of ultrapure low size-dispersed spherical TiN NPs, capable of generating a strong phototherapy effect under 750–800 nm excitation. This study presents the first assessment of toxicity, biodistribution and pharmacokinetics of laser-synthesized TiN NPs. Tests in vitro using 8 cell lines from different tissues evidenced safety of both as-synthesized and PEG-coated NPs (TiN-PEG NPs). After systemic administration in mice, they mainly accumulated in liver and spleen, but did not cause any sign of toxicity or organ damage up to concentration of 6 mg kg−1, which was confirmed by the invariability of blood biochemical parameters, weight and hemotoxicity examination. The NPs demonstrated efficient passive accumulation in EMT6/P mammary tumor, while concentration of TiN-PEG NPs was 2.2-fold higher due to “stealth” effect yielding 7-times longer circulation in blood. The obtained results evidence high safety of laser-synthesized TiN NPs for biological systems, which promises a major advancement of phototheranostic modalities on their basis.

2020, Bulmahn, J. C., Kuzmin, A., Tikhonowski, G., Popov, A. A., Klimentov, S. M., Kabashin, A. V., Prasad, P. N., Тихоновский, Глеб Валерьевич, Попов, Антон Александрович, Климентов, Сергей Михайлович, Кабашин, Андрей Викторович

© 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.Elemental bismuth (Bi) nanoparticles (NPs), with the high atomic density of the Bi nuclei, could serve as efficient targeted agents for cancer treatment, with applications such as contrast agents for computed tomography (CT) imaging, sensitizers for image-guided X-ray radiotherapy, and photothermal therapy. However, the synthesis of elemental Bi NPs suitable for biological applications is difficult using conventional chemical routes. Here, we explore the fabrication of ultrapure Bi-based nanomaterials by femtosecond laser ablation from a solid Bi target in ambient liquids and characterize them by a variety of techniques, including TEM, SEM, XRD, FTIR, Raman, and optical spectroscopy. We found that laser-ablative synthesis using an elemental Bi solid target leads to the formation of spherical Bi NPs having the mean size of 20–50 nm and a low size-dispersion. The NPs prepared in water experience a fast (within a few minutes) conversion into 400–500 nm flake-like nanosheets, composed of bismuth subcarbonates, (BiO)2 CO3 and (BiO)4 CO3 (OH)2, while the NPs prepared in acetone demonstrate high elemental stability. We introduce a procedure to obtain a stable aqueous solution of elemental Bi NPs suitable for biological applications, based on the coating of Bi NPs prepared in acetone with Pluronic® F68 and their subsequent transfer to water. We also show that the laser-synthesized elemental Bi NPs, due to their vanishing band gap, exhibit remarkable absorption in the infrared range, which can be used for the activation of photothermal therapy in the near IR-to-IR window with maximum optical transparency in biological media. Exempt of any toxic synthetic by-products, laser-ablated elemental Bi NPs present a novel appealing nanoplatform for combination image-guided photoradiotherapies.

2024, Шахов, П. В., Тихоновский, Г. В., Савинов, М. С., Попов, А. А., Климентов, С. М., Гармаш, А. А., Попов, Антон Александрович, Шахов, Павел Владимирович, Савинов, Максим Сергеевич, Тихоновский, Глеб Валерьевич

Изобретение относится к способу получения наноматериалов методом импульсной лазерной абляции в жидкости. Раскрыт способ получения сферических коллоидных наноразмерных частиц золота методом импульсной лазерной абляции, заключающийся в том, что производят облучение лазерными импульсами поверхности золотой мишени, погруженной в жидкость, где облучение лазерными импульсами производят с длиной волны в пределах от 750 до 1100 нм, энергией в импульсе от 5 до 150 мкДж, частотой повторения импульсов от 100 Гц до 100 МГц, длительностью импульса от 10 фс до 10 пс, длительностью воздействия не менее 1 мин, при этом в качестве жидкости используется деионизованная вода или деионизованная вода с молярной концентрацией хлорида натрия менее 10 ммоль/л до момента получения коллоидного раствора, после чего производится центрифугирование раствора с ускорением от 10000 до 20000 g не более 1,5 мин, после чего забирают не более 90% надосадочной жидкости. Изобретение обеспечивает возможность получения сферических коллоидных наноразмерных частиц золота с высокой производительностью синтеза, обладающих высокой коллоидной стабильностью и мономодальным характером размерного распределения в диапазоне от 2 до 150 нм. 2 пр.

2020, Duflot, V., Popova-Kuznetsova, E., Tikhonowski, G., Popov, A. A., Deyev, S., Klimentov, S., Zavestovskaya, I., Prasad, P. N., Kabashin, A. V., Попова-Кузнецова, Елена Алефтиновна, Тихоновский, Глеб Валерьевич, Попов, Антон Александрович, Деев, Сергей Михайлович, Климентов, Сергей Михайлович, Завестовская, Ирина Николаевна, Кабашин, Андрей Викторович

© 2019 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.Nuclear nanomedicine is an emerging field, which utilizes nanoformulations of nuclear agents to increase their local concentration at targeted sites for a more effective nuclear therapy at a considerably reduced radiation dosage. This field needs the development of methods for controlled fabrication of nuclear agents carrying nanoparticles with low polydispersity and with high colloidal stability in aqueous dispersions. In this paper, we apply methods of femtosecond (fs) laser ablation in deionized water to fabricate stable aqueous dispersion of152Sm-enriched samarium oxide nanoparticles (NPs), which can capture neutrons to become153Sm beta-emitters for nuclear therapy. We show that direct ablation of a152Sm-enriched samarium oxide target leads to widely size-and shape-dispersed populations of NPs with low colloidal stability. However, by applying a second fs laser fragmentation step to the dispersion of initially formed colloids, we achieve full homogenization of NPs size characteristics, while keeping the same composition. We also demonstrate the possibility for wide-range tuning of the mean size of Sm-based NPs by varying laser energy during the ablation or fragmentation step. The final product presents dispersed solutions of samarium oxide NPs with relatively narrow size distribution, having spherical shape, a controlled mean size between 7 and 70 nm and high colloidal stability. The formed NPs can also be of importance for catalytic and biomedical applications.

2020, Egorova, A. M., Klimentov, S. M., Oleinikov, V. A., Fayzullaeva, S., Karpov, N. V., Zakharkiv, A. Yu., Tikhonovsky, G. V., Климентов, Сергей Михайлович, Олейников, Владимир Александрович, Файзуллаева, Сабина Юсуповна, Захаркив, Анастасия Юрьевна, Тихоновский, Глеб Валерьевич

© Published under licence by IOP Publishing Ltd.The review highlights today directions in biomedical applications of silicon nanoparticles for the tasks of early diagnostics and minimum invasive treatment of cancer. It reveals the important issues related to their biocompatibility, toxicity, biodegradation, functionalization and targeting of drugs carried by porous silicon nanocontainers, making stress on theranostic applications of this novel material.