Полупроводниковые нанокристаллы для оптоэлектроники и биомедицины
Руководитель направления проф. В.Ю.Тимошенко
Тел: +7 (495) 939-1944
119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 35, комн. 224, 216

Главная

Направление исследований

к.ф.-м.н. Любовь Андреевна Осминкина — ассистент кафедры общей физики и молекулярной электроники физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Любовь Андреевна Осминкина окончила физический факультет Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова в 2001 году. В том же году она поступила в аспирантуру и была зачислена на должность младшего научного сотрудника кафедры общей физики и молекулярной электроники физического факультета. С 2004 года она являлась научным сотрудником кафедры, с 2006 – ассистентом. Кандидатскую диссертацию по теме «Влияние адсорбционного покрытия поверхности кремниевых нанокристаллов на электронные и оптические свойства их ансамблей», специальность 01.04.10 физика полупроводников, защитила в 2004 году.

Преподавательская деятельность: семинары и практические занятия по курсу "Общая физика" для студентов химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Под руководством Л.А. Осминкиной защищен ряд дипломных (2 из которых стали лауреатами конкурса дипломных работ физического факультета МГУ им. Р.В. Хохлова) и курсовых работ.

В настоящее время Любовь Андреевна имеет более 100 научных публикаций, из которых 40 статей в реферируемых журналах, патенты РФ. Актуальность ведущихся исследований выражена также в широком круге докладов на конференциях, в которых она неоднократно выступала с устными докладами.

Научная работа Л.А. Осминкиной связана с получением, а также исследованием структурных, физико-химических свойств кремниевых наночастиц для их использований в биомедицине.

Всем известно, что кремний является базовым материалом современной электроники. Однако, у данного материала есть еще одно уникальное свойство – биосовместимость. Действительно, кремний является вторым из наиболее распространенных элементов на Земле после кислорода. Общее содержание кремния в теле здорового взрослого человека весом 70 кг в норме составляет 0,5-1,0 г, что делает кремний одним из наиболее распространенных микроэлементов в организме человека. Уже доказано, что наноформы кремния – кремниевые наночастицы обладают уникальными свойствами низкой токсичности (до 10 мкг на 1 кг массы тела) и биодеградации. При этом они выводятся из организма в виде кремниевой кислоты (Si(OH)4) которая в свою очередь не только не токсична, но и является необходимой для нормального развития (в частности, для роста костей, соединительных тканей).

Объектом исследований Л.А. Осминкиной являются кремниевые наноматериалы: пористый кремний, кремниевые нанонити, и полученные из них наночастицы.

Методы исследований: ПЭМ, СЭМ, ДРС, ФЛ, ИК, КРС итд.

Изучаются возможности применения наночастиц кремния для тераностики (одновременной терапии и диагностики) онкологических заболеваний.

Под руководством Л.А. Осминкиной ведутся работы по изучению свойств генерации синглетного кислорода кремниевыми наночастицами и нанонитями при их освещении. Исследуются возможности использования кремниевых наноматериалов для фотодинамической терапии.

Исследуются свойства сенсибилизации ультразвукового излучения кремниевыми наночастицами.

Впервые в нашей группе предложено и доказано свойство сенсибилизации действия ультразвука (УЗ) кремниевыми наночастицами в водных суспензиях, выражающееся в повышении температуры суспензий наночастиц, а также в понижении в них порогов кавитации. In-vitro продемонстрировано уничтожение раковых клеток сочетанным действием кремниевых наночастиц и УЗ.

Изучаются возможности использования кремниевых наночастиц в антивирусной терапии.

В первую очередь, были проведены исследования взаимодействия наночастиц с вирусами иммунодефицита человека (ВИЧ) и респираторных заболеваний (РСВ вирус). Выбор данных вирусов обусловлен их высокой социальной опасностью, а также отсутствием (в настоящее время) эффективных методов профилактики и терапии. Так, по оценкам Всемирной Организации Здравоохранения, в конце 2010 года в мире насчитывалось около 33,4 миллиона человек с вирусом ВИЧ. В этом же году около 2,7 миллиона человек приобрели инфекцию и 2 миллиона человек, в том числе 280 000 детей, умерли от синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИДа). Однако наиболее известные и часто встречающиеся у людей заболевания связаны с респираторными инфекциями. Одним из возбудителей таких инфекций является респираторно- синцитиальный вирус (РСВ). РСВ быстро передается от человека к человеку воздушно-капельным путем и вызывает инфекции верхних и нижних дыхательных путей. РСВ является наиболее частой причиной заболевания людей, и в особенности детей (в течение первой зимы жизни ребенка примерно половина детей инфицируется РСВ; ко 2-3 году жизни случаи инфицированности достигают 100%).

В нашей работе впервые было продемонстрировано противовирусное действие наночастиц кремния по отношению к вирусам иммунодефицита человека (ВИЧ) и респираторных заболеваний (РСВ вирус) и предложено использовать кремниевые наночастицы в качестве антивирусных агентов, препятствующих передаче ВИЧ и РСВ.

Исследования по указанным выше темам проводятся совместно с ведущими Российскими и зарубежными институтами: ИТЭБ РАН, г. Пущино; Российский Онкологический Научный Центр имени Н.Н. Блохина РАМН, г Москва; ГУ НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН, г. Москва; Institute of Materials Sciences, University of Valencia, Valencia, Spain; Institute of Photonic Technology, Jena, Germany; Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, France.

Список публикаций Осминкиной Л.А.

  • [1] Кузнецова Л.П., Ефимова А.И., Осминкина Л.А., Головань Л.А., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. "Исследование двулучепреломления в слоях пористого кремния методом инфракрасной Фурье-спектроскопии"// ФТТ, 2002, том 44, вып.5, стр. 780-784.
  • [2] Timoshenko V. Yu., Osminkina L. A., Efimova A. I., Golovan L. A., Kashkarov P. K., Kovalev D. , Kunzner N., Gross E., Diener J., Koch F. "Anisotropy of optical absorption in birefringent porous silicon" // Phys. Rev. B, 2003, v. 67, pp. 113405-1 - 113405-4.
  • [3] Осминкина Л.А., Курепина Е.В., Павликов А.В., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. "Взаимодействие инфракрасного излучения со свободными носителями заряда в мезопористом кремнии" // ФТП, 2004, том 38, вып.5, стр. 603-609.
  • [4] Форш П.А., Осминкина Л.А., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. "Особенности электрического транспорта в анизотропно наноструктурированном кремнии"// ФТП, 2004, том 38, вып.5, стр. 626-629.
  • [5] Константинова Е.А., Осминкина Л.А., Шаров К.С., Курепина Е.В., Кашкаров П.К., Тимошенко В.Ю. "Взаимодействие акцепторных молекул диоксида азота с поверхностью кремниевых нанокристаллов в слоях пористого кремния" // ЖЭТФ, 2004, том 126, вып.10, стр. 857-865.
  • [6] Константинова Е.А., Рябчиков Ю.В., Осминкина Л.А., Воронцов А.С. , Кашкаров П.К. "Влияние адсорбции донорных и акцепторных молекул на рекомбинационные свойства кремниевых нанокристаллов"// ФТП, 2004, том 38, вып. 11, стр. 1386-1391.
  • [7] Осминкина Л.А. , Константинова Е.А., Шаров К.С., Кашкаров П.К. , Тимошенко В.Ю. "Роль примеси бора в слоях пористого кремния для активации в них свободных носителей заряда при адсорбции акцепторных молекул" // ФТП, 2005, том 39, вып. 3, стр. 365-368 .
  • [8] Осминкина Л.А., Воронцов А.С., Константинова Е.А., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. "Влияние адсорбции молекул пиридина на концентрацию свободных носителей заряда и спиновых центров в слоях пористого кремния"// ФТП, 2005, том 39, вып. 4, стр. 482-486.
  • [9] Timoshenko V., Osminkina L., Efimova A., Fomenko M., Golovan L., Kashkarov P., Kovalev D., Kunzner N., Gross E., Diener J., and Koch F. "Anisotropy of infrared absorption in (110) porous silicon layers" // Phys.stat.sol (с), 2005, v. 2, № 9, pp. 3461– 3465.
  • [10] Konstantinova E.A., Osminkina L.A., Sharov C.S., Timoshenko V.Yu. , Kashkarov P.K. "Influence of NO2 molecule adsorption on free charge carriers and spin centers in porous silicon" // Phys.stat.sol (a), 2005, v. 202, № 8, pp. 1592– 1596.
  • [11] Pavlikov A., Osminkina L., Konstantinova E., Efimova A., Kurepina E., Timoshenko V., Kashkarov P. “Optical study of equilibrium charge carriers in mesoporous silicon” // Phys.stat.sol (с), 2005, v. 2, № 9, pp. 3495– 3499.
  • [12] Forsh P., Zhigunov D., Osminkina L., Timoshenko V., Kashkarov P. "Strong anisotropy of lateral electrical transport in (110) porous silicon films" // Phys.stat.sol (с), 2005, v. 2, № 9, pp. 3404– 3408.
  • [13] Sharov C.S., Konstantinova E.A., Osminkina L.A., Timoshenko V.Yu., and Kashkarov P.K. “Chemical Modification of a Porous Silicon Surface Induced by nitrogen Dioxide Adsorption” // J. Phys. Chem. B, 2005,v. 109, 4684-4693.
  • [14] Павликов А.В., Осминкина Л.А., Белогорохов И.А., Константинова Е.А., Ефимова А.И., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. “Роль исходного легирования в эффекте изменения концентрации носителей заряда в пористом кремнии при адсорбции молекул аммиака” // ФТП, 2005, том 39, вып. 11, стр. 1385-1388.
  • [15] Konstantinova E.A., Demin V.A., Vorontzov A.S., Ryabchikov Yu.V. , Belogorokhov I.A., Osminkina L.A., Forsh P.A. , Kashkarov P.K., Timoshenko V.Yu. Electron Paramagnetic Resonance and Photoluminescence Study of Si Nanocrystals – Photosensitizers of Singlet Oxygen Molecules. Journal of Non-Crystalline Solids, 2006, v.352, № 9-20, p. 1156-1159.
  • [16] Тимошенко В.Ю., Кудрявцев A.A., Осминкина Л.А., Воронцов A. С. , Рябчиков Ю. В. , Белогорохов И. А. , Ковалев Д., Кашкаров П. К. “Кремниевые нанокристаллы как фотосенсибилизаторы активного кислорода для биомедицинских применений” // Письма ЖЭТФ, 2006, том 83, № 9, стр. 492-495.
  • [17] Кудрявцев А.А., Лавровская В.П., Осминкина Л.А., А.С. Воронцов А.С., Тимошенко В. Ю. “ФОТОТОКСИЧНОСТЬ НАНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ” // Физическая Медицина, 2006. №2. Том 16. стр. 4-8.
  • [18] Рябчиков Ю.В., Азметов Э.М., Осминкина Л.А., Константинова Е.А., Кашкаров П.К. “ Влияние адсорбции активных молекул на оптоэлектронные свойства пористого кремния ” // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2006, №4, стр.35-38.
  • [19] Kashkarov P.K., Osminkina L.A., Konstantinova E.A., Pavlikov A.V., Vorontzov A.S., Timoshenko V.Yu., "Control of charge carrier density in mesoporous silicon by adsorption of active molecules" // Phys. Status Solidi (a). 2007. №. 204(5). pp.1404-1407.
  • [20] Yu.V. Ryabchikov, I.A. Belogorokhov, A.S. Vorontsov, L.A. Osminkina, V.Yu. Timoshenko, P.K. Kashkarov. Dependence of the singlet oxygen photosensitization efficiency on morphology of porous silicon // Phys. Stat. Sol. (a). – 2007. – V. 204, № 5. – P. 1271-1275.
  • [21] Pavlikov A.V., Timoshenko V.Yu., Osminkina L.A., Kashkarov P.K. "Effect of ammonia adsorption on charge carrier in mesoporous silicon of n- and p-type conductivity " // Phys. Status Solidi (c). – 2007. – № 4(6). – P. 2126-2130.
  • [22] Osminkina L.A., Vorontzov A.S., Kutergin A.S., Tkachenko A.E., Mamichev D.A., Pavlikov A.V., Konstantinova E.A., Timoshenko V.Yu., Kashkarov P.K. "Influence of iodine molecule adsorption on electronic properties of porous silicon studied by FTIR and EPR spectroscopy" // Phys.stat.sol (c), 2007, № 4 (6), P. 2121-2125
  • [23] Воронцов А.С., Осминкина Л.А., Ткаченко А.Е., Константинова Е.А., Еленский В.Г., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. // “Модификация свойств пористого кремния при адсорбции молекул йода” // ФТП, 2007, № 41(8) – С. 972-976.
  • [24] V. Yu. Timoshenko, L. A. Osminkina, A. S. Vorontsov, Yu. V. Ryabchikov, M. B. Gongalsky, A. I. Efimova, E. A. Konstantinova, T. Yu. Bazylenko, P. K. Kashkarov, and A. A. Kudriavtsev “Silicon nanocrystals as efficient photosensitizer of singlet oxygen for biomedical applications“// Proc. SPIE, 2007, 6606, P. 66061E.
  • [25] Дурнев А.Д., Соломина А.С., Даугель-Дауге Н.О., Жанатаев А.К., Шредер Е.Д., Немова Е.П., Шредер О.В., Велигура В.А., Осминкина Л.А., Тимошенко В.Ю., Середенин С. Б. " Исследование генотоксической и тератогенной активности нанокристаллов кремния " // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2010, том 149, №4, стр. 429-433.
  • [26] М.Б. Гонгальский, Е.А. Константинова, Л.А. Осминкина, В.Ю. Тимошенко "Детектирование синглетного кислорода, образующегося при фотовозбуждении нанокристаллов пористого кремния, методом фотолюминесценции" // ФТП, 2010, том 44, выпуск 1, стр. 92-95.
  • [27] Durnev A., Solomina A., Daugel-Daugе N., Janataev.A, Shreder E., Nemova e. Shreder O., Veligura V., Osminkina L., Timoshenko V.Yu., Seredenin S. "Study on genotoxic and teratogenic activity of silicon nanoparticles in vivo" // International Journal of Biomedical Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 1, No. 1, 2010, рр. 70-86.
  • [28] Л.А. Осминкина, Е.Н. Лукьянова, М.Б. Гонгальский, А.А. Кудрявцев, А.Х. Гайдарова, Р.А. Полтавцева, П.К. Кашкаров, В.Ю. Тимошенко, Г.Т. Сухих "Влияние наноструктурированного кремния на процессы пролиферации стволовых и раковых клеток" // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2011, Том 151, № 1, стр.91-95.
  • [29] L.A. Osminkina, M.B. Gongalsky, A.V. Motuzuk, V.Y. Timoshenko, A.A. Kudryavtsev "Silicon nanocrystals as photo- and sono-sensitizers for biomedical applications" // Appl Phys B Lasers and optics, DOI 10.1007/s00340-011-4562-8, 2011, v.105. n.3, pp. 665-668.
  • [30] K.A. Anenkova, I.A. Sergeeva, G.P. Petrova, K.V. Fedorova, L.A. Osminkina, V.Yu. Timoshenko "Interaction of silicon nanoparticles with the molecules of bovine serum albumin in aqueous solutions" // Quantum Electronics 41 (5), 2011, рр.393- 395.
  • [31] Ю.В. Рябчиков, И.А. Белогорохов, М.Б. Гонгальский, Л.А. Осминкина, В.Ю. Тимошенко "Фотосенсибилизированная генерация синглетного кислорода в порошках и водных суспензиях нанокристаллов кремния"// Физика и техника полупроводников, том 45, вып. 8, 2011, стр. 1090 - 1094.
  • [32] M.B. Gongalsky, A.Yu. Kharin, S.A. Zagorodskikh, L. A.Osminkina, and V. Yu. Timoshenko "Photosensitized generation of singlet oxygen in porous silicon studied by simultaneous measurements of luminescence of nanocrystals and oxygen molecules"// Journal of Applied Physics 110, 2011, pp. 013707-1 – 013707-5.
  • [33] L.A. Golovan, K.A. Gonchar, L.A. Osminkina, V.Yu. Timoshenko, G.I. Petrov, V.V. Yakovlev "Coherent anti-Stokes Raman scattering in silicon nanowire ensembles" Laser Phys. Lett., 9, 2, 2012, pp. 145-150.
  • [34] Liubov A. Osminkina, Konstantin P. Tamarov, Andrey P. Sviridov, Rostislav A. Galkin, Maxim B. Gongalsky, Valery V. Solovyev, Andrey A. Kudryavtsev and Victor Yu. Timoshenko “Photoluminescent biocompatible silicon nanoparticles for cancer theranostic applications” Journal of Biophotonics, 5, 7, 2012, pp. 529-535.
  • [35] Timoshenko V.Yu, Gongalsky M.B., Kharin A.Yu, Osminkina L.A., Jeong J.J., Lee H., Chung B.H. “Enhanced photoluminescence of porous silicon nanoparticles coated by bioresorbable polymers” Nanoscale Research Letters, 2012, DOI:10.1186/1556-276X-7-446, 7, 446-456.
  • [36] Liubov A Osminkina, Kirill A Gonchar, Vladimir S Marshov, Konstantin V Bunkov, Dmitry V Petrov, Leonid A Golovan, Florian Talkenberg, Vladimir A Sivakov, Victor Yu Timoshenko “Optical properties of silicon nanowire arrays formed by metal-assisted chemical etching: evidences for light localization effect” Nanoscale Research Letters, 2012, 7:524, doi:10.1186/1556-276X-7-524.
  • [37] K. A. Gonchar, L. A. Osminkina, R. A. Galkin, V. S. Marshov, D. V. Petrov, V. V. Solovyev, A. A. Kudryavtsev, V. A. Sivakov, V. Yu. Timoshenko “Structure and optical properties of silicon nanowire arrays formed by metal-assisted chemical etching” Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics, 2012, 7, 6.
  • [38] K. A. Anenkova, G. P. Petrova, V. V. Gibizova, L. A. Osminkina, and K. P. Tamarov “Optical Properties of Serum Albumin Water Solutions, Containing Mesoporous Silicon Particles” Optics and Spectroscopy, 2013, Vol. 115, No. 2, pp. 166–170.
  • [39] L.A. Osminkina, V.Yu. Timoshenko, I.P. Shilovsky, G.V. Kornilaeva, S.N. Shevchenko, M.B. Gongalsky, K.P. Tamarov, S.S. Abramchuk, M.R. Khaitov, E.V. Karamov “Silicon Nanoparticles versus Dangerous Viruses”, ACS Applied Materials & Interfaces, 2013, accepted for publication.
  • [40] A.P. Sviridov, V.G. Andreev, E.M. Ivanova, L.A. Osminkina, K.P. Tamarov, V.Yu. Timoshenko “Porous silicon nanoparticles as sensitizers for ultrasonic hyperthermia” APPLIED PHYSICS LETTERS, accepted for publication 2013.