2019, Krivenkov, V. A., Samokhvalov, P. S., Nabiev, I., Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

The photosensitive protein bacteriorhodopsin (bR) has been shown to be a promising material for optoelectronic and photovoltaic applications, but it cannot effectively absorb and utilize light energy in the near-infrared (NIR) region of the optical spectrum. Semiconductor quantum dots (QDs) have two-photon absorption cross-sections two orders of magnitude larger than those of bR and can effectively transfer the up-converted energy of two NIR photons to bR via the Forster resonance energy transfer (FRET). In this study we fabricated a hybrid material in the form of an aqueous solution of electrostatically bound complexes of QDs and purple membranes (PMs) containing bR. Efficient FRET from QDs to bR was observed in these complexes under selective two-photon excitation of QDs. Then, we fabricated a photoelectrochemical cell operating in the NIR spectral region. Measurement of the photoelectrical signals from the cell containing pure PMs, or QD-PM hybrid material has shown that the light conversion in the QD-PM hybrid material with 3:1 bR-to-QD molar ratio is more efficient than in the material with 20:1 bR-to-QD molar ratio. The results of this study may extend the use of bioinspired hybrid materials in optoelectronics, holography, and bioenergetics under the conditions of nonlinear excitation.

2019, Ramos-Gomes, F., Chames, P., Baty, D., Alves, F., Sukhanova, A., Samokhvalov, P., Nabiev, I., Суханова, Алена Владимировна, Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2019 SPIE.Semiconductor quantum dots (QDs) are characterized by orders of magnitude higher multiphoton linear absorption cross-sections compared with conventional organic dyes. Combined with the QD photoluminescence quantum yield approaching 100%, this fact opens great prospects for the twophoton functional tumor imaging with QDs tagged with highly specific recognition molecules. Single-domain antibodies (sdAbs) or "nanobodies" derived from lamas are the smallest high-affinity recognition molecules, which may be tagged with the QDs thus permitting not only solid tumors multiphoton imaging but also rare disseminated cancer cells and micrometastases in the depth of the tissue to be detected. Additionally, unique photostability of QDs enables signal accumulation and significant enhancement of the sensitivity of routine biochemical and immunohistochemical assays to be obtained when the conjugates of QDs, instead of organic dyes, are used.

2019, Mochalov, K., Dovzhenko, D., Vaskan, I., Kryukova, I., Rakovich, Y., Nabiev, I., Крюкова, Ирина Сергеевна, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2019 SPIE.Light-matter coupling between the molecular dipole transitions and a confined electromagnetic field provides the ability to control the fundamental properties of coupled matter. The use of tunable optical microcavities for electromagnetic field confinement allows one to affect the coupled state properties in a controllable manner, whereas the coupling strength in this system strongly depends on the transition dipole moment and a mode volume of the cavity. In this study we have demonstrated controllable emission of Rhodamine 6G organic molecules with relatively low and unoriented dipole moments in a strong coupling regime by placing them into a tunable Fabry-Perot microcavity.

2024, Крюкова, И. С., Бобровский, А. Ю., Мартынов, И. Л., Самохвалов, П. С., Набиев, И. Р., Набиев, Игорь Руфаилович, Самохвалов, Павел Сергеевич, Мартынов, Игорь Леонидович, Крюкова, Ирина Сергеевна

Фотонные кристаллы из пористого кремния (ПК) представляют большой интерес для фундаментальных и прикладных исследований. Внедрение люминофоров в эти структуры позволяет управлять их излучательными свойствами, что перспективно для использования в лазерах и дисплеях, а также для исследований взаимодействия света с веществом. В то же время разработка фотонных кристаллов, в которых спектральное положение фотонной запрещенной зоны может быть сдвинуто внешними воздействиями, открывает перспективы для создания новых фотонных и оптоэлектронных материалов. В настоящей работе предложена технология изготовления гибридных систем на основе квантовых точек (КТ) и фотохромной нематической жидкокристаллической (ЖК) смеси, внедренных в микрорезонаторы (МР) из ПК. При внедрении в МР, спектр фотолюминесценции (ФЛ) КТ сужается, что обусловлено эффектом Парселла и слабой связью экситонных переходов в КТ с собственной модой МР из ПК. При воздействии УФ-излучения наблюдается длинноволновый сдвиг спектра ФЛ гибридной структуры, а также обратный сдвиг спектра при облучении видимым светом. Продемонстрированный фотооптический отклик может быть использован для управления ФЛ свойствами гибридных систем и создания на их основе новых фотонных, оптоэлектронных и сенсорных устройств.

2019, Krivenkov, V. A., Samokhvalov, P. S., Chistyakov, A. A., Nabiev, I., Самохвалов, Павел Сергеевич, Чистяков, Александр Александрович, Набиев, Игорь Руфаилович

Semiconductor quantum dots (QDs) have high two-photon absorption cross-sections and long photoluminescence (PL) lifetimes, which make them a promising photosensitive part for fabrication of QD-based hybrid materials for two-photon bio-imaging, bio- and optoelectronics. In these areas, mode-locked femtosecond lasers are often used for two-photon excitation of QDs because of the high peak intensity of the laser pulse. However, the QD radiative lifetime usually exceeds the period between the laser pulses of such laser systems, which can affect the absorption and PL properties of QDs. In this work, we investigated the PL properties of CdSe/ZnS QDs under two-photon excitation. We have shown that using femtosecond laser excitation at a wavelength of 790 nm with a pulse repetition rate of 80 MHz and a peak intensity of more than 10 GW/cm(2), the two-photon absorption in QD is saturated. However if QDs were in complexes with purple membranes (PM) containing the photosensitive protein bacteriorhodopsin (bR), saturation was not observed up to an intensity of about 27 GW/cm(2). It was concluded that the difference in the saturation of two-photon absorption between QDs and QD-PM material is associated with the Forster resonance energy transfer from QD to bR and the corresponding shortening of the PL lifetime. The results obtained will allow to optimize the two-photon excitation regime of QD-PM nano-bio hybrid material which will expand the possible areas of its application in bio-imaging, bio- and optoelectronics.

2019, Ramos-Gomes, F., Alves, F., Sukhanova, A., Nifontova, G., Baryshnikova, M., Nabiev, I., Нифонтова, Галина Олеговна, Барышникова, Мария Анатольевна, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2019 SPIE.Quantum dots (QDs) are fluorescent semiconductor nanocrystals with a high photostability, wide absorption spectra, and narrow, size-tunable emission spectra, which make them promising nanolabels to be encapsulated in microcarriers used as bioimaging and theranostic tools. Here, we describe an approach to the optical encoding of polyelectrolyte microcapsules with the prepared stable water-soluble QDs and key stages of surface functionalization of these microcapsules with cetuximab, humanised monoclonal anticancer antibody. Obtained conjugates demonstrate the specificity and efficiency of the engineered system as a cancer cell-targeted tracing tool that could be used for cancer diagnosis, treatment and monitoring of cancer therapy.

2024, Герасимович, Е. С., Нифонтова, Г. О., Крюкова, И. С., Набиев, И., Суханова, А., Герасимович, Евгения Семёновна, Крюкова, Ирина Сергеевна, Набиев, Игорь Руфаилович

Исследование особенностей взаимодействия систем для адресной доставки лекарств с компонентами биологических жидкостей человека является одним из актуальных направлений в области разработки персонализированных стратегий терапии различных заболеваний человека. Инкапсуляция лекарственных средств в микроносители обеспечивает интактность лекарственных средств и их пролонгированное высвобождение в органе-мишени. Структура и свойства поверхности микроносителей определяют их общую биосовместимость и особенности их взаимодействий с биомолекулами. В представленной работе были получены микрочастицы структуры ядро/полиэлектролитная оболочка и полиэлектролитные микрокапсулы (микрочастицы с растворённым ядром), отличающиеся друг от друга степенью жесткости своей структуры, и проведен анализ их взаимодействий с белками сыворотки и плазмы крови человека. Полученные результаты показали наличие выраженных отличий в профиле белков, связывающихся с поверхностью полиэлектролитных микрочастиц и микрокапсул с различной степенью жесткости.

2019, Lednev, M. A., Dovzhenko, D. S., Rakovich, Yu. P., Nabiev, I., Набиев, Игорь Руфаилович

© Published under licence by IOP Publishing Ltd.The light-matter interaction between a molecule and confined electromagnetic field is of great interest because it allows tuning the energy states and the spectral properties of the coupled matter. This effect offers a great number of applications in many areas, such as nonlinear physics, biosensing and lasing. The most widely used approach to achieve light-matter coupling is to place an ensemble of molecules inside an optical cavity. In order to maximize the effects of interaction, it is necessary to model the spectral properties of the cavity in order to find the optimal parameters for the experiments. In this study, the model for the numerical calculation of the spectral and spatial properties of electromagnetic modes of a tunable microcavity was developed and a mode analysis has been performed. The cavity transmission spectra and the electromagnetic field distribution were investigated. The results showed a good agreement with the experimental data obtained earlier.

2019, Sanchez-Iglesias, A., Grzelczak, M., Krivenkov, V., Samokhvalov, P., Nabiev, I., Rakovich, Y., Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2019 SPIE.Semiconductor quantum dots (QDs) are known for their unique photophysical properties and, in particular, their ability to multiphoton emission caused by recombination of biexcitons. However, the luminescence quantum yield of biexciton states is relatively low due to the fast Auger non-radiative process. Plasmonic nanoparticles can significantly accelerate the radiative rate of QDs. In this study we demonstrate the distance-controlled enhancement of the biexciton emission of single CdSe/ZnS/CdS/ZnS QDs due to their coupling with gold nanorods. We explain this enhancement as the distancedependent trade-off between the energy transfer and the Purcell effect. Our findings constitute a reliable approach to managing the efficiency of multiphoton emission over a wide span of distances.

2024, Калениченко, Д. В., Нифонтова, Г. О., Крюкова, И. С., Суханова, А., Набиев, И., Набиев, Игорь Руфаилович, Крюкова, Ирина Сергеевна, Калениченко, Дарья Владимировна

Разработка систем контролируемой адресной доставки препаратов для персонализированной терапии рака является одной из важнейших задач современной медицины. Контролируемые доставка и высвобождение противоопухолевых препаратов обеспечивают снижение их токсичности для нормальных клеток организма человека и уменьшают побочные эффекты терапии рака. Многослойные полимерные капсулы (МПК) являются перспективными потенциальными кандидатами для разработки систем доставки на их основе. МПК получают с помощью послойной адсорбции противоположно заряженных полиэлектролитов на поверхности заряженного микросубстрата сферической формы. Данный метод позволяет получать МПК различной структуры, функционализировать их противоопухолевыми агентами и направляющими биомолекулами для их адресной доставки к опухоли. В представленной работе описаны основные этапы получения МПК, а также проанализированы факторы, влияющие на эффективность загрузки в МПК противоопухолевого препарата доксорубицина с помощью метода пассивной диффузии.