Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1 Был успешно оптимизирован протокол изготовления двуканальных капилляров для получения нанокапилляров с внешним диаметром ~ 20 нм и короткой длиной конуса <500 мкм. Были получены нанокапилляры с наименьшим уровнем электрического тока (Irms) для оптимальной работы обратной связи. Уровень шума составил 1,6 пА при частоте фильтрации 4 кГц. 2 Был сделан вывод, что наиболее эффективной методикой осаждения из приведённых являлась с использованием приёма кручения, так как только она позволяет получать однородные массивы наночастиц. Кроме того, она позволяет провидить процесс нанесения в один этап, а размер частиц и их плотность распределения можно контролировать, меняя скорость оборотов. Статические методики нанесения были признаны недостаточными вследствие многоэтапности процессов нанесения, неравномерного распределения частиц и больших трудозатрат в отличии от методики использующую приём кручение. 3 Было проведено исследование TERS-активности модифицированных нанокапилляров плазмонными наночастицами (Au, Ag) по отношению к тестовым органическим соединениям в зависимости от их геометрических параметров и состава. Был определен оптимальный условия отжига нанокапилляров с наночастицам для получения эффекта усиления сигнала 4 Было проведено оценка корреляции между основными параметрами TERS-активности модифициорованных нанокапилляров плазмонными наночастицами и их геометрическими параметрами (диаметр, расстояние между ними) и выбор оптимальной морфологии TERS-активных наноматериалов для анализа биологических объектов. Было установлено, что для длин волн лазера 405 нм и мощности в диапазоне от 0,3 мВт до 3 мВт спектры комбинационного рассеяния света с капилляров, полученных при использовании разработанных методик, не содержали характеристических мод родамина 6G. Для длин волн лазера 633 нм и мощности в диапазоне от 0,4 мВт до 5 мВт спектры комбинационного рассеяния света с капилляров, полученных при использовании разработанных методик, также не содержали характеристических мод родамина 6G. Для 532 нм были проведены исследования с применением мощности в диапазоне 0,0001-5 мВт. При использовании капилляра с методикой одного последовательного осаждения на изображение характеристические моды родамина 6G отсутствуют и было обнаружено наличие флуктуаций или случайного отклонения интенсивности, что связано с нагреванием кончика капилляра, которое появляется в следствии использование больших мощностей лазера и снятия большого количества последовательных измерений, полученных с одного и того же капилляра Были определены характеристические моды R6G, которые использовали для расчёта коэффициента усиления ГКР-активного капилляра были следующими: 614 см-1, 1184 см-1, 1648 см-1. На основе полученных вычислений был сделан вывод, что рассчитанная величина коэффициента усиления модифицированного капилляра составила ~ 103. 5 Были успешно разработаны методы получения pH чувствительный капилляров. Была получена калибровочная кривая для изготовленного pH-чувствительного нанокапилляра. Был изготовлен двухканальный нанокапилляр по ранее разработанной методике (Пункт 1). Один канал был модифицирован пиролитическим углеродом и электрохимически осажденной платиной. Второй канал не был модифицирован в целях дальнейшего заполнения необходимым электролитом для использования сканирования поверхности в режиме обратной свзяи SICM. На первом этапе выполнения проекта было подготовлено 5 публикаций с учетом квартиля в изданиях индексируемых Web of Sciense или Scopus

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках проекта успешно выполнена разработка оригинальной методики анализа релевантных биологической модели. В качестве биологической модели выбраны клетки HEK-293 адгезированные на поверхность культуральных чашек Петри для дальнейшего усиления рамановского рассеяния. Кроме того, успешное проведена разработка метода локальной перфорации мембраны использованной биологической модели для дальнейшего получения рамановского спектра внутриклеточного пространства и отдельных компартментов живой клетки. Также, была проведена модернизация приборной базы для работы с модифицированными TERS - нанокапиллярами, обеспечивающая возможность для проведения коррелятивного сканирования топографии поверхности, измерения концентрации внутриклеточных форм кислорода (АФК) и pH.В ходе выполнения проекта успешно выполнена оптимизация и настройка оптического пути разработанной приборной базы, при соблюдении необходимых конструктивных решений, оптимизированных для проведения TERS-экспериментов. Так, фокусировка лазерного на острие модифицированного TERS-нанокапилляра проведено путем установки источника лазерного излучения через C-mount разъем системы оптической визуализации Ti-2 (Никон, Япония) для осуществления оптического доступа сбоку. Фокусировка лазерного луча произведена через оптический путь AUX для обеспечения доступа прохождения лазерного луча через объектив с увеличением 40х (Никон, Япония). Далее, проведена фокусировка лазерного луча для рамановского усиления на острие модифицированного -TERS нанокапилляра. Затем, производится регистрация полученного сигнала рассеяния производится в фотодетекторе. Была выполнена доработка методики формированию плазмонных наночастиц на поверхность нанокапилляра методом вакуум-термического испарения при вращении модифицируемого нанокапилляра. Нами были описаны закономерности между геометрическими параметрами массивов плазмонных наночастиц на поверхности модифицированных нанокапилляров и коэффициентом усиления сигнала рамановского рассеяния. Был проведен подбор наиболее оптимальных скоростей вращения капилляра и навески плазмонного материала для получения наибольшего коэффициента усиления. Был выполнен расчёт коэффициента усиления на основе спектра, полученного с нанокапилляра изготовленного по методике с вращением капилляра. В результате исследований доработана методика изготовления модифицированного нанокапилляра для спектроскопии комбинационного рассеяния. Доработанная методика включает в себя испарение 30 мг серебра на вращающийся со скоростью 14 об/сек капилляр, находящийся строго над испарителем на высоте 20 см. В результате формируется массив наночастиц средним диаметром 36 нм и расстоянием между частицами порядка 12 нм. Коэффициент усиления полученной по описанной методике структуры составил порядка 7×105, а предел обнаружения вещества R6G достиг 50 нМ. Установлено, что кратковременная обработка модифицированного нанокапилляра в растворе 0,3% кислоты с последующей промывкой в деионизованной воде незначительно влияет на геометрию массива наночастиц, изменяя диаметр частиц и расстояние между ними в пределах 2 нм. Установлено, что обработка модифицированного нанокапилляра не влияет на качество получаемого спектра. В рамках проекта был разработан дополнительный программный модуль для обработки и анализа данных рамановской спектроскопии. Этот модуль является частью программы, предназначенной для вывода спектра. На интерфейсе программы вкладка для построения спектра расположена наряду с вкладками для вывода топографии, кривизны, 3D модели клетки, карт падений ионного тока и карты модуля Юнга (Рисунок 22). Для каждой отсканированной клетки помимо топографии и файлов SP1 и SP2 также имеется файл формата .csv или в формате текстового файла. Файл представляет из себя два столбца: первый относится к значениям волнового числа, а второй к значениям интенсивности. Для построения спектра необходимо нажать на вкладку Spectroscopy, после чего в правой части будет выводиться спектр клетки.