2024, Соколов, П. М., Караулов, А. В., Набиев, И. Р., Набиев, Игорь Руфаилович, Соколов, Павел Михайлович

Группа изобретений относится к способу детекции онкологических маркеров в образцах опухолевой ткани, включающему предварительное размещение среза образца опухолевой ткани толщиною 20-200 мкм на стекле, фиксацию и пермеабилизацию среза образца опухолевой ткани, далее стекло с образцом опухолевой ткани промывают и размещают на проточной кювете, после чего проводят герметизацию с возможностью образования поверхностями стекла и проточной кюветой замкнутого объема проточной камеры с заключенным в ней срезом образца опухолевой ткани, при этом высота проточной камеры, образованной поверхностями стекла и проточной кюветы, должна быть в 2-5 раз больше толщины анализируемого среза ткани, затем через отверстие для ввода подают буфер для блокирования неспецифического связывания, в объеме равном 3-5 объемам проточной камеры, после чего в отверстие для ввода подают промывочный буфер в объеме равном 5-10 объемам проточной камеры, далее в отверстие для ввода подают раствор содержащий смесь двух или более различных популяций пространственно ориентированных конъюгатов однодоменных антител и флуоресцентных нанокристаллов, в объеме равном 3-5 объемам проточной камеры, после чего в отверстие для ввода подают промывочный буфер в объеме равном 5-10 объемам проточной камеры, при этом подача жидкостей через вводной порт проточной кюветы осуществляют с помощью насоса, а давление жидкости в проточной камере регулируют с помощью изменения потока через выводной порт проточной кюветы, в завершении проводят детекцию флуоресценции нанокристаллов в заданных оптических диапазонах с помощью конфокального флуоресцентного микроскопа, и также относится к устройству для реализации способа, состоящему из проточной кюветы, входного порта, выходного порта, сливной трубки и модуля регулировки скорости выходного потока, причем проточная кювета представляет собой плоскую пластину, выполненную из оптически прозрачного полимера, содержащую сквозное входное отверстие, перпендикулярное плоскости пластины, соединенное с входным каналом вводного микрофлюидного модуля, выходные каналы которого соединены с торцом проточной камерой, противоположный торец проточной камеры соединен с входными каналами выводного микрофлюидного модуля, выходной канал которого соединен со сквозным выходным отверстием, расположенным перпендикулярно плоскости пластины, к входному отверстию проточной кюветы, подсоединен вводной порт для подключения насоса и подачи жидкости, а к выходному отверстию проточной кюветы, подсоединен выводной порт соединенный сливной трубкой с модулем регулировки скорости выходного потока жидкости, причем вводной и выводной порты присоединены к проточной кювете со стороны плоскости противоположной поверхности, содержащей проточную камеру. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности иммуногистохимических исследований за счет обеспечения возможности детекции онкологических маркеров в толстых срезах опухолевой ткани толщиной до 200 мкм и одновременного иммуногистохимического объемного окрашивания двух и более онкологических маркеров в режиме проточного окрашивания. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

2020, Kriukova, I. S., Krivenkov, V. A., Samokhvalov, P. S., Nabiev, I. R., Крюкова, Ирина Сергеевна, Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2020, Pleiades Publishing, Inc.The development of optical and, in particular, photoluminescent sensors is currently becoming more and more significant because of their universality, selectivity, and high sensitivity ensuring their wide applications in practice. The efficiency of existing photoluminescent sensors can be increased by using photoluminescent nanomaterials and hybrid nanostructures. For biological applications of photoluminescent sensors, it is extremely relevant to excite photoluminescence in the near infrared spectral range, which allows excluding the effect of autofluorescence of biomolecules and ensuring a deeper penetration of radiation into biological tissues. In this work, it has been studied how the spectral and kinetic parameters of photoluminescence change under two-photon excitation of semiconductor quantum dots incorporated into a one-dimensional photonic crystal, a porous silicon microcavity. It has been shown that the formation of a weak coupling between an exciton transition in quantum dots and an eigenmode of the microcavity enhances the photoluminescence of quantum dots. It is important that quantum dots placed in the porous silicon matrix hold a sufficiently large cross section for two-photon absorption, which makes it possible to efficiently excite their exciton states up to saturation without reaching powers leading to the photothermic destruction of the structure of porous silicon and to the disappearance of the weak coupling effect. It has been demonstrated that the radiative recombination rate under the two-photon excitation of the system consisting of quantum dots and the microcavity increases by a factor of 4.3; it has been shown that this increase is due to the Purcell effect. Thus, fabricated microcavities based on 1D porous silicon crystals allow controlling the quantum yield of photoluminescence of quantum dots under two-photon excitation, which opens prospects for the development of new photoluminescent sensors based on quantum dots operating in the near infrared spectral range.

2020, Efimov, A. E., Agapova, O. I., Agapov, I. I., Korostylev, E., Nifontova, G., Krivenkov, V., Zvaigzne, M., Samokhvalov, P., Nabiev, I., Нифонтова, Галина Олеговна, Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

The layer-by-layer (LbL) deposition approach allows combined incorporation of fluorescent, magnetic, and plasmonic nanoparticles into the shell of polyelectrolyte microcapsules to obtain stimulus-responsive systems whose imaging and drug release functions can be triggered by external stimuli. The combined use of fluorescent quantum dots (QDs) and magnetic nanoparticles (MNPs) yields magnetic-field-driven imaging tools that can be tracked and imaged even deep in tissue when the appropriate type of QDs and wavelength of their excitation are used. QDs are excellent photonic labels for microcapsule encoding due to their close-to-unity photoluminescence (PL) quantum yields, narrow PL emission bands, and tremendous one- and two-photon extinction coefficients. However, the presence of MNPs and electrically charged polyelectrolyte molecules used for the LbL fabrication of magneto-optical microcapsules provokes alterations of the QD optical properties because of the photoinduced charge and energy transfer resulting in QD photodarkening or photobrightening. These lead to variation of the microcapsule PL signal under illumination, which hampers their tracking and quantitative analysis in cells and tissues. Here, we have studied the effects of the structure and spatial arrangement of the nanoparticles within the microcapsule polyelectrolyte shell, the total shell thickness, and the shell surface charge on their PL properties under continuous illumination. The roles of the charge transfer and its main driving forces in the stability of the microcapsules PL signal have been established, and the design of the microcapsules dually encoded with QDs and MNPs providing the strongest and most stable PL has been determined. Controlling the energy transfer from the QDs and MNPs and the charge transfer from QDs to polyelectrolyte layers in the engineering of magneto-optical microcapsules with a bright and stable PL signal extends their applications to long-lasting quantitative fluorescence imaging.

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.

2024, Соколов, П. М., Самохвалов, П. С., Набиев, И. Р, Набиев, Игорь Руфаилович, Самохвалов, Павел Сергеевич, Соколов, Павел Михайлович

Полезная модель относится к области прикладных исследований, направленных на оптимизацию условий проведения химических реакций, например, для повышения их скорости, увеличения выхода продуктов реакции или смещения равновесия в пользу требуемых продуктов реакции, в частности создания микрофлюидной проточной ячейки для проведения химических реакций, в которой выполняется условие резонансной сильной связи между собственной электромагнитной модой микрофлюидной проточной ячейки и электронными и/или колебательными переходами молекул субстратов или катализаторов реакции для снижения энергии активации химической реакции. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

2020, Dovzhenko, D., Martynov, I., Samokhvalov, P., Osipov, E., Lednev, M., Chistyakov, A., Nabiev, I., Мартынов, Игорь Леонидович, Самохвалов, Павел Сергеевич, Осипов, Евгений Валерьевич, Чистяков, Александр Александрович, Набиев, Игорь Руфаилович

Controlling spontaneous emission by modifying the local electromagnetic environment is of great interest for applications in optoelectronics, biosensing and energy harvesting. Although the development of devices based on one-dimensional porous silicon photonic crystals with embedded luminophores is a promising approach for applications, the efficiency of the embedded luminophores remains a key challenge because of the strong quenching of the emission due to the contact of the luminophores with the surface of porous silicon preventing the observation of interesting light-matter coupling effects. Here, we experimentally demonstrate an increase in the quantum dot (QD) spontaneous emission rate inside a porous silicon microcavity and almost an order of magnitude enhancement of QD photoluminescence intensity in the weak light-matter coupling regime. Furthermore, we have demonstrated drastic alteration of the QD spontaneous emission at the edge of the photonic band gap in porous silicon distributed Bragg reflectors and proved its dependence on the change in the density of photonic states. (C) 2020 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing Agreement

2020, Krivenkov, V., Samokhvalov, P., Dyagileva, D., Nabiev, I., Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2020 SPIE.Semiconductor nanocrystals (SNCs), in particular, quantum dots (QDs) and nanoplatelets (NPLs), have orders of magnitude higher two-photon absorption cross-sections (TPACS) than organic dyes, what paves the way to their advanced applications in bioimaging, sensing, and optoelectronics. Traditionally, z-scan and two-photon photoluminescence (PL) excitation spectroscopy are used to determine the TPACS values. The main disadvantage of both methods is the necessity to know the exact sample concentration. In this study, we describe an approach to the TPACS determination from the analysis of two-photon-excited (TPE) PL saturation in CdSe(core)/ZnS/CdS/ZnS(multishell) QDs and CdSe NPLs. The results obtained for NPLs using developed approach are significantly smaller than those obtained by the z-scan method and are close to the values obtained for QDs. We assume that this discrepancy occurs due to the fact, that unlike the z-scan technique, the TPE PL saturation method measures the TPACS only for single-exciton states because of the low PL quantum yields of multiexciton states. Therefore, there is no need to know the concentration, which eliminates the corresponding estimation error. Thus, the measurement of TPE PL saturation in SNCs makes it possible to determine the absolute values of the TPACS of single-exciton states, which are more informative for applications of TPE PL than the TPACS of mixed multiexciton states.

2024, Соколов, П. М., Герасимович, Е. С., Самохвалов, П. С., Набиев, И. Р., Набиев, Игорь Руфаилович, Самохвалов, Павел Сергеевич, Соколов, Павел Михайлович, Герасимович, Евгения Семёновна

Изобретение относится к области создания гибридных наноматериалов, предназначенных для детектирования органических и неорганических молекул, в частности, для создания флуоресцентных гидрогелей из флуоресцентных нанокристаллов и биологических распознающих молекул в ходе фазового перехода золь-гель. Флуоресцентный гидрогель для детекции биологических молекул состоит из флуоресцентных неорганических низкотоксичных нанокристаллов структуры ядро/оболочка, поверхность которых содержит тиол-содержащие лиганды, способные к гелебразованию за счет фазового перехода золь-гель, а также содержит лиганды, с которыми конъюгированы однодоменные антитела, которые специфически связывают исследуемый аналит, конъюгированные пространственно-ориентированным образом так, чтобы их антигенсвязывающие участки были ориентированы во вне от поверхности нанокристаллов. Техническим результатом является создание флуоресцентного гидрогеля для детекции биологических молекул, обеспечивающего равномерное распределение флуоресцентных неорганических низкотоксичных нанокристаллов структуры ядро/оболочка и биологических распознающих молекул на базе однодоменных антител, что позволяет повысить чувствительность детекции аналитов и использовать его в составе биосенсоров биологических молекул. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

2020, Dovzhenko, D., Krivenkov, V., Kriukova, I., Samokhvalov, P., Nabiev, I., Крюкова, Ирина Сергеевна, Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

Photoluminescence (PL)-based sensing techniques have been significantly developed in practice due to their key advantages in terms of sensitivity and versatility of the approach. Recently, various nanostructured and hybrid materials have been used to improve the PL quantum yield and the spectral resolution. The near-infrared (NIR) fluorescence excitation has attracted much attention because it offers deep tissue penetration and it avoids the autofluorescence of the biological samples. In our study, we have shown both spectral and temporal PL modifications under two-photon excitation of quantum dots (QDs) placed in one-dimensional porous silicon photonic crystal (PhC) microcavities. We have demonstrated an up-to-4.3-fold Purcell enhancement of the radiative relaxation rate under two-photon excitation. The data show that the use of porous silicon PhC microcavities operating in the weak coupling regime permits the enhancement of the PL quantum yield of QDs under two-photon excitation, thus extending the limits of their biosensing applications in the NIR region of the optical spectrum. (C) 2020 Optical Society of America

2020, Rakovich, Y. P., Dyagileva, D. V., Krivenkov, V. A., Samokhvalov, P. S., Nabiev, I. R., Самохвалов, Павел Сергеевич, Набиев, Игорь Руфаилович

© 2020 SPIE.Semiconductor quantum dots (QDs) are widely used in photovoltaic and optoelectronic devices due to their unique optical properties. Photoluminescence (PL) properties of QDs can be significantly improved by their electromagnetic coupling with plasmonic nanoparticles (PNPs). The excitation of resonant localized plasmon modes leads to the enhancement of the density of photon states and increase of electromagnetic field near the surface of PNPs, what boosts the acceleration of the exciton radiative decay, known as the Purcell effect. To study the dependence of the degree of acceleration of radiative decay rate (Purcell factor) on the distance between QDs and PNPs, we fabricated thin-film hybrid structures based on CdSe(core)/ZnS/CdS/ZnS(multishell) QDs and silver or gold PNPs with a controllable distance between these components. The change in the radiative decay rate of excitons was calculated from the PL intensities and lifetimes before and after the deposition of PNPs on top of the QD thin film covered by a poly(methyl methacrylate) (PMMA) spacer. For both PNP types, the PL lifetime of underlying QDs decreased, whereas the PL intensity of the latter decreased only slightly for gold PNPs and even increased for silver PNPs. This indicates the acceleration of QDs radiative decay (Purcell effect) mediated by exciton-plasmon interaction. The Purcell factor was higher for silver PNPs than that for gold PNPs, what can be explained by the better spectral overlap between the QDs PL band and silver PNPs absorbance and the absence of interband absorption in silver at the wavelength of QDs PL. The results of this study provide better understanding of the Purcell effects in hybrid materials based on QDs and PNPs.