Лаборатории физических методов биосенсорики и нанотераностики

руководитель Осминкина Любовь Андреевна

Основными научными направлениями лаборатории являются:

  • Разработка биосовместимых нанороботов, активируемых с помощью ультразвука или электромагнитного излучения, для тераностики (одновременной терапии и диагностики) онкологических заболеваний;
  • Разработка высокочувствительных нано-биосенсоров для качественного и количественного экспресс-анализа микроорганизмов в окружающей среде, а также маркеров социально-значимых заболеваний;
  • Разработка антибактериальных и противовирусных агентов на основе наночастиц и композитных наноструктур.

Актуальность тематики лаборатории обусловлена ее направленностью на получение как фундаментальных, так и прикладных результатов в области разработки новых типов наносенсоров и нанолекарств для диагностики и терапии социально-значимых заболеваний.

Лаборатория выполняет междисциплинарные научные исследования, и включает в себя физические подходы и методы: изучение структурных и физических свойств наночастиц методами электронной микроскопии, спектроскопии динамического рассеяния света, ИК спектроскопии, микро-спектрскопии КРС, фотолюминесценции и др., исследования свойств наночастиц сенсибилизации акустических и электромагнитных волн; химические подходы и методы: синтез наноструктур и наночастиц методами электрохимического и металл-стимулированного химического травления, механическое и ультразвуковое измельчение, модификация поверхности наноструктур плазмонными наночастицами золото/серебро, антителами, векторными молекулами (гиалуроновая кислота и проч.); биологические подходы и методы: in-vitro и in-vivo исследования, в том числе методами проточной цитофлуориметрии, оптической спектрофотометрии, ИФА, конфокальной люминесцентной спектроскопии и проч.

Среди полученных результатов лаборатории можно выделить следующие новые прорывные результаты:

  • Продемонстрирована возможность направленного регулирования пути гибели раковых клеток с использованием наноконтейнеров на основе пористого кремния, загруженных противоопухолевым препаратом доксорубицином.
  • Разработана методика получения композитных материалов на основе наноструктур кремния, декорированных наночастицами золота и серебра, продемонстрирована эффективность использования разработанного материала в качестве сенсора, работающего на основе эффекта гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР).
  • Показана эффективность использования разработанного ГКР-активного наносенсора для детектирования инфицирования человека синегнойной палочкой.
  • Разработаны электрические и оптические нанобиосенсоры основе кремниевых наноструктур для диагностики вируса гриппа H1N1.
  • Показана возможность регулирования скорости биодеградации люминесцирующих квантовых точек кремния в живых клетках.
  • Разработана методика получения люминесцирующих биосовместимых наночастиц кремния, характеризующихся квантовым выходом фотолюминесценции 20%.
  • Разработана методика получения кремниевых нанонитей и пирамидальных наноструктур кремния, где плавиковая кислота заменена низкотоксичным NH4F.
  • Предложен механизм усиления гипертермических эффектов высокочастотного электромагнитного поля наночастицами кремния, основанный на выделении Джоулева тепла на ионах кремниевой кислоты, образующихся при биодеградации наночастиц.

 

Результаты работы лаборатории неоднократно упоминались на странице научных новостей МГУ, физического факультета МГУ и других СМИ. Избранные ссылки:

https://www.msu.ru/science/main_themes/uchyenye-mgu-poristyy-nanokremniy-pomozhet-v-borbe-s-rakom.html?sphrase_id=2583545

https://www.msu.ru/science/main_themes/uchyenye-mgu-sozdali-nanomaterial-dlya-ekspress-diagnostiki-sinegnoynoy-palochki.html?sphrase_id=2583545

https://www.msu.ru/science/main_themes/uchyenye-mgu-nashli-netoksichnyy-sposob-proizvodstva-kremnievykh-nanomaterialov.html?sphrase_id=2583545

https://www.msu.ru/science/main_themes/fiziki-iz-mgu-sozdali-osnovu-dlya-vysokochuvstvitelnykh-gazovykh-datchikov-.html?sphrase_id=2583545

https://phys.msu.ru/rus/news/archive_news/27670/

https://phys.msu.ru/rus/news/archive_news/27636/

https://phys.msu.ru/rus/news/archive_news/27582/

 

Публикации сотрудников лаборатории в период 2018-2019 гг:

1. Gongalsky, M., Tsurikova, U. A., Storey, C. J., Evstratova, Y. V., Kudryavtsev, A., Canham, L. T., Osminkina, L. A. The effects of drying technique and surface pre-treatment on the cytotoxicity and dissolution rate of luminescent porous silicon quantum dots in model fluids and living cells. Faraday Discussions. (2019). (IF 3.427) DOI: 10.1039/C9FD00107G Q1

2. Gongalsky, M., Gvindzhiliia, G., Tamarov, K., Shalygina, O., Pavlikov, A., Solovyev, V., Kudryavtsev A., Sivakov V., Osminkina, L. A. Radiofrequency Hyperthermia of Cancer Cells Enhanced by Silicic Acid Ions Released During the Biodegradation of Porous Silicon Nanowires. ACS Omega, 4(6), 10662-10669 (2019). (IF 2.584) doi: 10.1021/acsomega.9b01030 Q1

3. Žukovskaja, O., Agafilushkina, S., Sivakov, V., Weber, K., Cialla-May, D., Osminkina, L., Popp, J. Rapid detection of the bacterial biomarker pyocyanin in artificial sputum using a SERS-active silicon nanowire matrix covered by bimetallic noble metal nanoparticles. Talanta, 202, 171-177 (2019) (IF 4.244) DOI: 10.1016/j.talanta.2019.04.047 Q1

4. Maximchik, P. V., Tamarov, K., Sheval, E. V., Tolstik, E., Kirchberger-Tolstik, T., Sivakov V., Zhivotovsky B., Osminkina, L. A. Biodegradable porous silicon nanocontainers as an effective drug carrier for regulation of the tumor cell death pathways. ACS Biomaterials Science & Engineering. (2019). (IF 4.511) DOI: 10.1021/acsbiomaterials.9b01292 Q1

5. Gongalsky, M. B., Kargina, J. V., Cruz, J. F., Sanchez-Royo, J. F., Chirvony, V., Osminkina, L. A., Sailor, M. J. Formation of Si/SiO2 luminescent quantum dots from mesoporous silicon by sodium tetraborate/citric acid oxidation treatment. Frontiers in Chemistry, 7, 165 (2019). (IF 3.782) doi: 10.3389/fchem.2019.00165 Q1

6. Gonchar KA, Kitaeva VY, Zharik GA, Eliseev AA, Osminkina LA. Structural and Optical Properties of Silicon Nanowire Arrays Fabricated by Metal Assisted Chemical Etching With Ammonium Fluoride. Front Chem. 2019;6:653. (2019) (IF 3.782) doi:10.3389/fchem.2018.00653 Q1

7. Lishchuk, P., Isaiev, M., Osminkina, L., Burbelo, R., Nychyporuk, T., Timoshenko, V. Photoacoustic characterization of nanowire arrays formed by metal-assisted chemical etching of crystalline silicon substrates with different doping level. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 107, 131-136 (2019) (IF 3.176) DOI: 10.1016/j.physe.2018.11.016 Q2

8. Kukushkin, V. I., Ivanov, N. M., Novoseltseva, A. A., Gambaryan, A. S., Yaminsky, I. V., Kopylov, A. M., & Zavyalova, E. G. Highly sensitive detection of influenza virus with SERS aptasensor. PloS one, 14(4), e0216247, (2019). (IF 2.776) DOI: 10.1371/journal.pone.0216247 Q1

9. Sviridov, A., Tamarov, K., Fesenko, I., Xu, W., Andreev, V., Timoshenko, V., & Lehto, V. P. Cavitation Induced by Janus-Like Mesoporous Silicon Nanoparticles Enhances Ultrasound Hyperthermia. Frontiers in chemistry, 7. (2019). (IF 3.782) DOI: 10.3389/fchem.2019.00393 Q1

10. Samsonova, J. V., Saushkin, N. Y., Osipov, A. P., Kondakov, S. E., Fomina, S. N., & Mischenko, A. V. Detection of Antibodies Against Foot-and-Mouth Disease Virus Serotypes A, O and Asia-1 by ELISA in Strip-Dried Samples from Vaccinated Bovines. Applied biochemistry and biotechnology, 188(2), 491-497. (2019). (IF 2.282) DOI: 10.1007/s12010-018-02938-3 Q2

11. Saushkin, N. Y., Samsonova, J. V., Osipov, A. P., & Kondakov, S. E. Strip-dried blood sampling: applicability for bovine leukemia virus detection with ELISA and real-time PCR. Journal of virological methods, 263, 101-104. (2019). (IF 1.828) DOI: 10.1016/j.jviromet.2018.11.004 Q3

12. Yakimchuk, D., Kaniukov, E., Bundyukova, V., Osminkina, L., Teichert, S., Demyanov, S., Sivakov, V. Silver nanostructures evolution in porous SiO 2/p-Si matrices for wide wavelength surface-enhanced Raman scattering applications. MRS Communications, 8(1), 95-99 (2018). (IF 1.935) DOI: 10.1557/mrc.2018.22 Q1

13. Osminkina L.A., Gongalsky M.B. (2018) Porous Silicon Suspensions and Colloids. In: Canham L. (eds) Handbook of Porous Silicon. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-319-71381-6_125 монография

14. Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Осипов А.П., Кондаков С.Э., Лысова Е.С., Елизарова И.А., Хаертынов К.С., Шуралев Э.А. Использование стрипованных образцов биологических жидкостей для определения специфических антител у инфицированного мелкого рогатого скота. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. том 59, н. 3, с. 235-239, 2018. URI: https://dspace.kpfu.ru/xmlui/handle/net/131469

15. Чвала И.А., Мищенко А.В., Лозовой Д.А., Саушкин Н.Ю., Самсонова Ж.В., Кондаков С.Э., Осипов А.П., Кузнецов Д.В., Черных О.Ю. Контроль эффективности иммунизации птиц против гриппа А/Н5 с использованием технологии сухих пятен крови. Ветеринария. н. 2, с. 24-27, 2018. DOI: 10.30896/0042-4846.2018.21.2.24-27

16. Georgobiani, V. A., Gonchar, K. A., Zvereva, E. A., Osminkina, L. A. Porous silicon nanowire arrays for reversible optical gas sensing. physica status solidi (a), 215(1), 1700565.(2018) (IF 1.795) DOI: 10.1002/pssa.201700565 Q2

17. Kargina, Y. V., Gongalsky, M. B., Perepukhov, A. M., Gippius, A. A., Minnekhanov, A. A., Zvereva, E. A., Maximychev A. V., Timoshenko, V. Y. Investigation of proton spin relaxation in water with dispersed silicon nanoparticles for potential magnetic resonance imaging applications. Journal of Applied Physics, 123(10), 104302. (2018). DOI: 10.1063/1.5006846 Q2

18. Заботнов С.В., Колчин А.В., Ткаченко Н.Б., Осминкина Л.А., Преснов Д.Е., Елисеев А.А., Ефимова А.И., Головань Л.А., Кашкаров П.К.. Влияние диффузного светорассеяния на эффективность генерации третьей оптической гармоники и комбинационного рассеяния света в массивах кремниевых нанонитей. Ученые записки физического факультета Московского Университета. н. 5, с. 1850403-1-1850403-5, 2018.

 

Список сотрудников лаборатории

1. Осминкина Любовь Андреевна, к.ф.м.н. руководитель лаборатории ст.научн.сотр.

2. Гонгальский Максим Брониславович, к.ф.м.н. зам. рук. лаборатории научн.сотр.

3. Наташина Ульяна Александровна, мл.научн.сотр.

4. Агафилушкина Светлана Николаевна, мл.научн.сотр.

5. Гвинджилия Георгий Зурабович, мл.научн.сотр.

6 Свиридов Андрей Павлович, мл.научн.сотр.

7. Кудрявцев Андрей Александрович, к.ф.м.н. ведущ.научн.сотр.

8. Кропоткина Екатерина Александровна, мл.научн.сотр.

9. Гамбарян Александра Сергеевна, д.б.н. ведущ.научн.сотр.

10. Саушкин Николай Юрьевич, к.х.н. мл.научн.сотр.

11. Чермошенцев Дмитрий Александрович, мл.научн.сотр.

12. Егошина Виктория Дмитриевна , лаборант

13. Первушин Николай Викторович, лаборант

 

Список студентов, аспирантов

1. Агафилушкина Светлана Николаевна, аспирант 2019 КФНТ и СП

2. Цурикова Ульяна Александровна, аспирант 3 г.о. КФНТ и СП

3. Гвинджилия Георгий Зурабович, магистр 2019 КФНТ и СП

4. Моисеев Даниил Вадимович, магистр 1 г.о. КФНТ и СП

5. Алексеева Екатерина Александровна, бакалавр 4 г.о. КМедФ

6. Максутова Дарья Едиловна, бакалавр 4 г.о. КМедФ

7. Иванов Олег Валерьевич, бакалавр 2 г.о.

8. Веретишьников Дмитрий Александрович, бакалавр 2 г.о.

9. Карташова Анна Дмитриевна, бакалавр 2 г.о.

 

Приказ о создании лаборатории, положение, финансирование, работа в составе кафедр

  • Приказ Ректора МГУ академика В.А Садовничего О подведении итогов конкурса 2017 года по созданию новых лабораторий под руководством молодых ученых в Московском Университете. (Приказ МГУ итоги)
  • Положение о лаборатории (Положение о лаборатории-Осминкина)
  • Финансирование лаборатории:

    2 ставки факультета (с.н.с. и н.с.), остальные ставки финансируются из грантов, полученных Осминкиной и Гонгальским (список грантов приведен ниже).

  • Работа в составе кафедр

    Лаборатория является самостоятельной единицей, подчиняется непосредственно декану. Работы проводятся в коллаборации с сотрудниками, аспирантами и студентами кафедр Медицинской Физики, Физики Низких Температур и Сверхпроводимости, Общей Физики и Молекулярной Электроники физического факультета МГУ, а также с коллегами из факультета Фундаментальной медицины МГУ, Химического факультета МГУ, Биологического факультета МГУ, факультета Наук о Материалах МГУ, института Белозерского МГУ. Коллаборации имеются также с Российскими коллегами из других Университетов и институтов, зарубежными коллегами.

 

Лабораторная база

В экспериментах используется лабораторная база ЦКП МГУ http://ckp-nano.msu.ru/

В лабораторию закуплены:

1) 3D сканирующий лазерный Рамановский спектрометр Confotec MR350.

2) Портативный векторный анализатор цепей Anritsu VNA Master.

3) Полумикро весы, серии Pioneer PX125D, 52/120г, 0,00001/0,0001г, с внутренней калибровкой.

4) УФ-лампа VL-6.LC, с фильтром, переносная, 6ВТ, 365/254 нм.

5) Измеритель мощности LaserCheck.

6) Высокоскоростная мини-центрифуга Microspin 12 с принадлежностями.

 

1. Гранты лаборатории

Гранты:

  • РНФ 17-12-01386 “Изучение взаимодействия вирионов гриппа с поверхностью кремниевых наноструктур для экспресс-диагностики вирусных инфекций” 20.05.2017-31.12.2019 (18 млн руб), руководитель Осминкина Л.А. http://www.rscf.ru/prjcard/?rid=17-12-01386
  • РНФ 19-72-10131 “Саморапортующие системы адресной доставки противораковых лекарств на основе нанокомпозитов кремния и золота” (15 млн руб), 07.08.2019-30.06.2022, руководитель Гонгальский М.Б. http://www.rscf.ru/prjcard/?rid=19-72-10131
  • РНФ 17-72-10200 “Соноактивируемые кремниевые наноконтейнеры для адресной доставки противораковых препаратов” (3 млн руб), 01.06.2018-30.05.2019, руководитель Гонгальский М.Б. (успешно завершен 2019) http://www.rscf.ru/prjcard/?rid=17-72-10200
  • Грант Президента РФ MK-3813.2019.2 “Амфифильные кремниевые наночастицы для комплексной сонотерапии онкологических заболеваний” (0.6 млн руб), 01.06.2019-31.12.2020, руководитель Гонгальский М.Б.
  • РФФИ 19-32-90122 (Аспиранты) “Исследование взаимодействия биорастворимых соноактивируемых наноконтейнеров на основе кремния с живыми клетками для применений в биофотонике и терапии” (0.6 млн руб), 2019-2021 гг, руководитель Осминкина Л.А.
  • Конкурс работ студентов, аспирантов и молодых ученых МГУ учрежденный О.В. Дерипаска Соглашение 82/17 (Приказ № 978-17/10) “Новые контрастные агенты для магнитной резонансной томографии на основе наночастиц кремния” 03.08.2017-03.08.2018 (1 млн руб), руководитель Гонгальский М.Б. (успешно завершен 2019)
  • Программа Умник “Разработка биосовместимых люминесцентных наноконтейнеров для доставки противораковых препаратов” (0.5 млн руб), руководитель Гвинджилия Г.З.

Стипендии:

  • Стипендия Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам (конкурс СП-2019) Гончар К.А., (конкурс СП-2018) Свиридов А.П.
  • Стипендия для аспирантов фонда теоретической физики и математики “Базис” Цурикова У.А. (н.в.), Агафилушкина С.Н. (завершен 2019)
  • Стипендия правительства РФ 2019 - Цурикова У.А.
  • Стипендия Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова для молодых преподавателей и научных сотрудников, аспирантов, студентов 2018 - Агафилушкина С.Н., Гонгальский М.Б.

Отчетность лаборатории осуществляется в рамках:

  • Ежегодных отчетов лаборатории в системе Истина МГУ. Отчет за 2018 год принят.
  • Отчетность по грантам предоставляется своевременно в соответствии с планом-графиком соответствующих работ.

 

Учебно-методическая работа

Семинар для магистров 2 г.о. “Наночастицы для биомедицинских применений” 36 часов Осминкина ЛА, Гонгальский М.Б.

Семинар для аспирантов физического факультета “Биомедицинские применения твердотельных наноструктур” 36 часов Осминкина ЛА, Гонгальский М.Б.

Лекция в рамках МФК “Наномедицина: диагностика и терапия заболеваний с использованием наночастиц” Осминкина Л.А.

Научно-исследовательский семинар лаборатории, каждые 2 недели, Осминкина Л.А.