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 23-22-00202

НазваниеРазработка молекулярно-плазмонных наноструктур для задач прецизионного оптического нагрева и люминесцентной термометрии в фотомедицине

РуководительПоволоцкий Алексей Валерьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые словагибридные наноструктуры, порфирины, порфириновые диады, наночастицы золота, люминесцентный термометр, оптический нагреватель

Код ГРНТИ29.33.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на разработку гибридных молекулярно-плазмонных наноструктур для задач прецизионного контролируемого оптического нагрева в области фотомедицины, в частности для реализации неинвазивной фототермической терапии. Особенностью разрабатываемых гибридных наноструктур является использование функциональных свойств входящих в него компонентов: наночастицы золота выступают в роли локальных нагревательных элементов, температура которых растет при поглощении оптического излучения за счет поверхностных плазмонов; порфирины или порфириновые диады являются люминесцентными термометрами. Возбуждение люминесценции молекулярных термометров будет осуществляться тем же оптическим излучением, что и нагрев наночастиц золота, а ратиометрический метод позволит измерять температуру этих гибридных наноструктур с высокой точностью (не хуже 0.2 оС) даже в биологических тканях как in vitro, так и in vivo. Наночастицы золота уже используются в качестве нагревательных элементов при реализации фототермической терапии, однако температура самих наночастиц не контролируется, а осуществляется измерение температуры ткани, которую они нагревают. Результатом такого подхода является наличие некротических процессов даже при относительно невысоких температурах нагрева тканей (не более 43 оС), что связано с локальным перегревом тканей в окрестности наночастиц – нагревателей. Авторами данного проекта впервые предложена модель гибридных молекулярно-плазмонных наноструктур, позволяющая измерять температуру непосредственно самих наноразмерных нагревателей в процессе фототермической терапии. Таким образом, результатом предложенной разработки будет прецизионный инструмент, необходимый для проведения исследования апоптических и нектротических процессов на совершенно новом, не достижимом ранее уровне. Достижение искомого результата – разработки экспериментальных образцов молекулярно-плазмонных наноструктур для прецизионного контролируемого оптического нагрева – решается ряд научных задач, связанных с формированием гибридных структур на основе наночастиц золота и порфиринов за счет электростатического взаимодействия, демонстрирующих достаточную точность измерения температуры наночастиц ратиометрическим методом; обеспечением высокой интенсивности люминесценции порфириновых термометров за счет оптимизации толщины разделительного слоя между порфирином и металлическим ядром; достижением работоспособности гибридных наноструктур в ближнем ИК диапазоне (в окне прозрачности биологических тканей) за счет управления полосой плазмонного поглощения золотых наночастиц.

Ожидаемые результаты
По результатам выполнения проекта будут получены следующие научно-технические результаты: - Результаты исследования электронно-возбужденных состояний порфиринов. - Результаты изучения функциональных свойств синтезированных порфиринов для реализации ратиометрической люминесцентной термометрии. Полученные данные будут использованы для выбора порфиринов, перспективных для использования в качестве люминесцентных термометров. - Результаты исследования плазмонного поглощения наночастиц золота и подбор условий для смещения максимума полосы поглощения в ближний ИК диапазон. - Теоретическая модель люминесцентных термометров, в основе которых лежит использование двух типов излучающих центров (двух типов порфиринов), электронно-возбужденные состояния одного из которых обладают гиперчувствительностью к изменению температуры. - Экспериментальные образцы люминесцентных молекулярных термометров на основе порфиринов и золотых наночастиц с буферной оболочкой, обеспечивающей низкий коэффициент тушения люминесценции порфирина золотыми наночастицами. - Методика электростатического формирования гибридных молекулярно-плазмонных наноструктур на основе порфиринов и наночастиц золота. - Экспериментальные образцы гибридных молекулярно-плазмонных наноструктур на основе порфиринов и наночастиц золота. - Результаты исследования функциональных свойств люминесцентных молекулярных термометров в составе гибридных молекулярно-плазмонных наноструктур. Полученные результаты будут использованы для создания гибридных наноструктур, обеспечивающих одновременно прецизионный оптический нагрев и регистрацию температуры наноразмерных нагревателей для задач фототермической терапии. Результаты проекта планируется опубликовать в 2 статьях в журналах, индексируемых в РИНЦ и 2 статьях в журналах, индексируемых в базах данных Scopus и WoS.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---