КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 16-12-10543
НазваниеРазработка сверхчувствительных методов детекции магнитных наноструктур для сенсорных и биомедицинских применений.
Руководитель Никитин Петр Иванович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры
Ключевые слова Магнитные наноматериалы, методы детекции, комбинаторные частоты, магнитные наночастицы, магнитные нанодиски, вихревая намагниченность, in vitro диагностика, иммуноанализ, фармакокинетика наночастиц
Код ГРНТИ29.19.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Магнитные наноразмерные материалы (МНМ) чрезвычайно перспективны для сенсорных и биомедицинских применений, что обусловлено рядом уникальных свойств, в числе которых можно назвать магнитофоретические, магнитомеханические и магнитотермические свойства, доступность, хорошая биосовместимость, высокая стабильность и инертность в физиологических средах, что делает МНМ практически идеальными аналитическими метками и биомедицинскими носителями. Однако широкое использование МНМ в этих областях сдерживается недостаточной чувствительностью методов исследования и количественной регистрации МНМ при комнатных или физиологических интервалах температур, которые не требовали бы специальной квалификации персонала и/или дорогостоящего оборудования. Предложенная авторами проекта в 2000 году концепция детекции магнитных наночастиц путем нелинейного перемагничивания на двух частотах и регистрации отклика на комбинаторных частотах или гармониках воздействующих частот существенно расширила диапазон методов исследования МНМ применительно к разнообразным физическим, химическим, биологическим и медицинским задачам.
В рамках настоящего проекта предлагается разработка сверхчувствительных магнитных методов и наноструктур, позволяющих регистрировать пикограммовые количества МНМ в объеме непрозрачных сред с рекордно широким линейным динамическим диапазоном - не менее 7 порядков величины и высоким временным разрешением измерений - менее 3.5 с, в том числе, выполнять неинвазивные измерения в тканях живого организма и кровотоке лабораторных животных. Достижение таких возможностей проведения магнитных измерений и исследования МНМ представляется чрезвычайно востребованным как с точки зрения расширения арсенала методик для принципиально новых фундаментальных поисковых работ, так и для развития новых направлений прикладных разработок, в том числе в медицинской диагностике и фармацевтике, и может оказать влияние на целый ряд социально-значимых областей науки и технологий.
В частности, это позволит заменить короткоживущие радиоизотопы на более удобные и безопасные МНМ для проведения многих биофизических исследований. Потенциал предлагаемых сверхчувствительных магнитных методов детекции в сочетании с созданными МНМ планируется продемонстрировать на примере разработки методов магнитометрического иммуноанализа для диагностики in vitro, обладающих уникальным сочетанием параметров по порогу чувствительности, ширине динамического диапазона и быстроте анализа. В качестве демонстрации возможностей метода для исследований in vivo будет развита оригинальная методика получения истинных кинетических кривых вывода МНМ, имеющих различную природу поверхности, из кровотока животных с помощью ретикуло-эндотелиальной системы. Проведение кинетических исследований позволит выявить фундаментальные закономерности поведения МНМ в кровотоке и предложить подходы к увеличению длительности их циркуляции in vivo, чтобы расширить возможности биомедицинских применений функционализированных МНМ.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Знойко С.Л., Орлов А.В., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Гутенева Н.В., Лунин А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Ultrasensitive quantitative detection of small molecules with rapid lateral-flow assay based on high-affinity bifunctional ligand and magnetic nanolabels
Analytica Chimica Acta, V. 1034, P. 161-167 (год публикации - 2018)
10.1016/j.aca.2018.07.012
2.
Трегубов А.А., Никитин П.И., Никитин М.П.
Advanced Smart Nanomaterials with Integrated Logic-Gating and Biocomputing: Dawn of Theranostic Nanorobots
CHEMICAL REVIEWS, V. 118, № 20, P. 10294-10348 (год публикации - 2018)
10.1021/acs.chemrev.8b00198
3.
Никитин М.П., Орлов А.В., Соколов И.Л., Минаков А.А., Никитин П.И., Динг Дж., Бадер С.Д., Рожкова Е.А., Новосад В.
Ultrasensitive detection enabled by nonlinear magnetization of nanomagnetic labels
NANOSCALE, V. 10, № 24, P. 11642-11650 (год публикации - 2018)
10.1039/c8nr01511b
4.
Иванов А.Е., Пушкарев А.В., Орлов А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Interferometric detection of chloramphenicol via its immunochemical recognition at polymer-coated nano-corrugated surfaces
Sensors and Actuators B: Chemical, V. 282, P. 984-991 (год публикации - 2019)
10.1016/j.snb.2018.11.043
5.
Никитин П.И.
Highly sensitive optical methods for life-science applications
IEEE Xplore, N 8435504, P. 451 (год публикации - 2018)
10.1109/LO.2018.8435504
6.
Орлов A.B., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Никитин П.И., Никитин М.П.
Development and label-free investigation of logic-gating biolayers for smart biosensing
Sensors and Actuators B: Chemical, Sensors and Actuators B. Volume 257, March 2018, Pages 971-979. (год публикации - 2017)
10.1016/j.snb.2017.11.025
7.
Трегубов А.А., Соколов И.Л., Бабёнышев А.В., Никитин П.И., Черкасов В.Р., Никитин М.П.
Magnetic hybrid magnetite/metal organic framework nanoparticles: facile preparation, post-synthetic biofunctionalization and tracking in vivo with magnetic methods
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Volume 449, 1 March 2018, Pages 590-596. (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.070
8.
Черкасов В.Р., Шевченко К.Г., Никитин П.И.
Optical method for studying self-assembly of various nanoparticles in liquids
IEEE Xplore, Proceedings of 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016, Article number 7550004, pp. S232 (год публикации - 2016)
10.1109/LO.2016.7549999
9.
Орлов A.B., Знойко C.Л., Черкасов В.Р., Никитин М.П., Никитин П.И.
Multiplex Biosensing Based on Highly Sensitive Magnetic Nanolabel Quantification: Rapid Detection of Botulinum Neurotoxins A, B, and E in Liquids
Analytical Chemistry., Analytical Chemistry. Volume 88, Issue 21, 2016, Pages 10419-10426 (год публикации - 2016)
10.1021/acs.analchem.6b02066
10.
Соколов И.Л., Черкасов В.Р., Васильева А.В., Брагина В.А., Никитин М.П.
Paramagnetic colloidal ferrihydrite nanoparticles for MRI contrasting
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (год публикации - 2017)
10.1016/j.colsurfa.2017.11.062
11.
Никитин М.П., Орлов A.B., Знойко C.Л., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Ксеневич Т.И., Черкасов В.Р., Никитин П.И.
Multiplex biosensing with highly sensitive magnetic nanoparticle quantification method
Journal of Magnetism and Magnetic Materials (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.078
Публикации
1.
Знойко С.Л., Орлов А.В., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Гутенева Н.В., Лунин А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Ultrasensitive quantitative detection of small molecules with rapid lateral-flow assay based on high-affinity bifunctional ligand and magnetic nanolabels
Analytica Chimica Acta, V. 1034, P. 161-167 (год публикации - 2018)
10.1016/j.aca.2018.07.012
2.
Трегубов А.А., Никитин П.И., Никитин М.П.
Advanced Smart Nanomaterials with Integrated Logic-Gating and Biocomputing: Dawn of Theranostic Nanorobots
CHEMICAL REVIEWS, V. 118, № 20, P. 10294-10348 (год публикации - 2018)
10.1021/acs.chemrev.8b00198
3.
Никитин М.П., Орлов А.В., Соколов И.Л., Минаков А.А., Никитин П.И., Динг Дж., Бадер С.Д., Рожкова Е.А., Новосад В.
Ultrasensitive detection enabled by nonlinear magnetization of nanomagnetic labels
NANOSCALE, V. 10, № 24, P. 11642-11650 (год публикации - 2018)
10.1039/c8nr01511b
4.
Иванов А.Е., Пушкарев А.В., Орлов А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Interferometric detection of chloramphenicol via its immunochemical recognition at polymer-coated nano-corrugated surfaces
Sensors and Actuators B: Chemical, V. 282, P. 984-991 (год публикации - 2019)
10.1016/j.snb.2018.11.043
5.
Никитин П.И.
Highly sensitive optical methods for life-science applications
IEEE Xplore, N 8435504, P. 451 (год публикации - 2018)
10.1109/LO.2018.8435504
6.
Орлов A.B., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Никитин П.И., Никитин М.П.
Development and label-free investigation of logic-gating biolayers for smart biosensing
Sensors and Actuators B: Chemical, Sensors and Actuators B. Volume 257, March 2018, Pages 971-979. (год публикации - 2017)
10.1016/j.snb.2017.11.025
7.
Трегубов А.А., Соколов И.Л., Бабёнышев А.В., Никитин П.И., Черкасов В.Р., Никитин М.П.
Magnetic hybrid magnetite/metal organic framework nanoparticles: facile preparation, post-synthetic biofunctionalization and tracking in vivo with magnetic methods
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Volume 449, 1 March 2018, Pages 590-596. (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.070
8.
Черкасов В.Р., Шевченко К.Г., Никитин П.И.
Optical method for studying self-assembly of various nanoparticles in liquids
IEEE Xplore, Proceedings of 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016, Article number 7550004, pp. S232 (год публикации - 2016)
10.1109/LO.2016.7549999
9.
Орлов A.B., Знойко C.Л., Черкасов В.Р., Никитин М.П., Никитин П.И.
Multiplex Biosensing Based on Highly Sensitive Magnetic Nanolabel Quantification: Rapid Detection of Botulinum Neurotoxins A, B, and E in Liquids
Analytical Chemistry., Analytical Chemistry. Volume 88, Issue 21, 2016, Pages 10419-10426 (год публикации - 2016)
10.1021/acs.analchem.6b02066
10.
Соколов И.Л., Черкасов В.Р., Васильева А.В., Брагина В.А., Никитин М.П.
Paramagnetic colloidal ferrihydrite nanoparticles for MRI contrasting
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (год публикации - 2017)
10.1016/j.colsurfa.2017.11.062
11.
Никитин М.П., Орлов A.B., Знойко C.Л., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Ксеневич Т.И., Черкасов В.Р., Никитин П.И.
Multiplex biosensing with highly sensitive magnetic nanoparticle quantification method
Journal of Magnetism and Magnetic Materials (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.078
Публикации
1.
Знойко С.Л., Орлов А.В., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Гутенева Н.В., Лунин А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Ultrasensitive quantitative detection of small molecules with rapid lateral-flow assay based on high-affinity bifunctional ligand and magnetic nanolabels
Analytica Chimica Acta, V. 1034, P. 161-167 (год публикации - 2018)
10.1016/j.aca.2018.07.012
2.
Трегубов А.А., Никитин П.И., Никитин М.П.
Advanced Smart Nanomaterials with Integrated Logic-Gating and Biocomputing: Dawn of Theranostic Nanorobots
CHEMICAL REVIEWS, V. 118, № 20, P. 10294-10348 (год публикации - 2018)
10.1021/acs.chemrev.8b00198
3.
Никитин М.П., Орлов А.В., Соколов И.Л., Минаков А.А., Никитин П.И., Динг Дж., Бадер С.Д., Рожкова Е.А., Новосад В.
Ultrasensitive detection enabled by nonlinear magnetization of nanomagnetic labels
NANOSCALE, V. 10, № 24, P. 11642-11650 (год публикации - 2018)
10.1039/c8nr01511b
4.
Иванов А.Е., Пушкарев А.В., Орлов А.В., Никитин М.П., Никитин П.И.
Interferometric detection of chloramphenicol via its immunochemical recognition at polymer-coated nano-corrugated surfaces
Sensors and Actuators B: Chemical, V. 282, P. 984-991 (год публикации - 2019)
10.1016/j.snb.2018.11.043
5.
Никитин П.И.
Highly sensitive optical methods for life-science applications
IEEE Xplore, N 8435504, P. 451 (год публикации - 2018)
10.1109/LO.2018.8435504
6.
Орлов A.B., Пушкарев А.В., Мочалова Е.Н., Никитин П.И., Никитин М.П.
Development and label-free investigation of logic-gating biolayers for smart biosensing
Sensors and Actuators B: Chemical, Sensors and Actuators B. Volume 257, March 2018, Pages 971-979. (год публикации - 2017)
10.1016/j.snb.2017.11.025
7.
Трегубов А.А., Соколов И.Л., Бабёнышев А.В., Никитин П.И., Черкасов В.Р., Никитин М.П.
Magnetic hybrid magnetite/metal organic framework nanoparticles: facile preparation, post-synthetic biofunctionalization and tracking in vivo with magnetic methods
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Volume 449, 1 March 2018, Pages 590-596. (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.070
8.
Черкасов В.Р., Шевченко К.Г., Никитин П.И.
Optical method for studying self-assembly of various nanoparticles in liquids
IEEE Xplore, Proceedings of 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016, Article number 7550004, pp. S232 (год публикации - 2016)
10.1109/LO.2016.7549999
9.
Орлов A.B., Знойко C.Л., Черкасов В.Р., Никитин М.П., Никитин П.И.
Multiplex Biosensing Based on Highly Sensitive Magnetic Nanolabel Quantification: Rapid Detection of Botulinum Neurotoxins A, B, and E in Liquids
Analytical Chemistry., Analytical Chemistry. Volume 88, Issue 21, 2016, Pages 10419-10426 (год публикации - 2016)
10.1021/acs.analchem.6b02066
10.
Соколов И.Л., Черкасов В.Р., Васильева А.В., Брагина В.А., Никитин М.П.
Paramagnetic colloidal ferrihydrite nanoparticles for MRI contrasting
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (год публикации - 2017)
10.1016/j.colsurfa.2017.11.062
11.
Никитин М.П., Орлов A.B., Знойко C.Л., Брагина В.А., Горшков Б.Г., Ксеневич Т.И., Черкасов В.Р., Никитин П.И.
Multiplex biosensing with highly sensitive magnetic nanoparticle quantification method
Journal of Magnetism and Magnetic Materials (год публикации - 2017)
10.1016/j.jmmm.2017.10.078