Разработка метода исследования комплексов гетерогенных наночастиц на основе эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса и его использование для биомедицинских приложений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Шевченко Константин Георгиевич

• Шевченко Константин Георгиевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Шевченко Константин Георгиевич

Список сокращений

Оглавление

Введение

Актуальность исследования

Цели и задачи исследования

Основные положения, выносимые на защиту

Научная новизна работы

Теоретическое и практическое значение работы

Апробация работы

Объем и структура диссертации

Личный вклад автора

Список опубликованных по теме диссертации работ

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Методы синтеза наночастиц

1.2. Методы функционализации наночастиц биологическими молекулами

1.2.1 Конъюгация биологических молекул на поверхности наночастиц с помощью хемисорбции и электростатического взаимодействия

1.2.2 Конъюгация биологических молекул на поверхности наночастиц с помощью ковалентных взаимодействий

1.3. Использование конъюгатов наночастиц с биологическими молекулами

1.4. Самоорганизация наночастиц в супрамолекулярные комплексы

1.4.1 Направленная самосборка наночастиц на матрицах

1.5.1. Безматричная направленная самосборка наночастиц

1.5. Методы оценки структуры комплексов наночастиц

1.5.1 Сканирующая электронная микроскопия

1.5.2 Динамическое рассеяние света

1.5.3. Анализ траекторий наночастиц

1.6. Поверхностный плазмонный резонанс (ППР) как метод исследования взаимодействия наночастиц друг с другом

1.6.1. Физические основы ППР

1.6.2. Использование ППР для биосенсинга

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Материалы

2.2. Оборудование

2.3. Методы

2.3.1 Синтез наночастиц

2.3.2. Конъюгация белков с малыми молекулами с хлорамфениколом

2.3.3 Конъюгация наночастиц с белками

2.3.4 Оценка эффективности конъюгации наночастиц с белками

2.3.5 Сборка и оценка работы биокомпьютерных конструкций

2.3.6 Получение деполимераз бактериофагов

2.3.7 Культивирование бактериальных культур

2.3.8 Получение комплексов наночастиц с бактериальными клетками

2.3.9 Сканирующая электронная микроскопия

2.3.10 Обработка данных

Глава 3. Результаты

3.1. Разработка и описание метода оценки взаимодействия гетерогенных наночастиц на основе анализа сдвига спектра ЛППР

3.2. Сдвиг спектра ЛППР может использоваться как метод оценки кинетики сборки и разборки самособирающихся наноструктур

3.3. Создание биосенсора для анализа in situ на основе разработанного метода

3.4. Использование сдвига спектра ЛППР для анализа связывания деполимераз профагов и бактериофагов с капсульными полисахаридами

3.4.1. Сдвиг спектра ЛППР при связывании с золотых наночастиц,

функционализированных деполимеразами профагов и бактериофагов с клеточной стенкой A.

baumannii

3.4.2. Специфичность сдвига спектра ЛППР при связывании золотых наночастиц с капсульными полисахаридами бактерий

Глава 4. Обсуждение

4.1 Разработка и описание метода оценки взаимодействия гетерогенных наночастиц на основе анализа сдвига спектра ЛППР

4.2 Исследование кинетики сборки и разборки самособирающихся гетерогенных наносистем

4.3 Создание биосенсора на основе обратимого сдвига спектра ЛППР при сборке нанокомплексов для анализа in situ

Выводы

Список литературы

83

Введение

Актуальность исследования

Самособирающиеся нанокомплексы в настоящий момент рассматриваются как один из наиболее перспективных инструментов для решения задач в широком спектре областей от микроэлектроники до охраны окружающей среды [Grzelczak et al., 2010; Nie, Petukhova, Kumacheva, 2010]. Они позволяют создавать новые материалы для биомедицины, способные специфично распознавать изменения физических свойств или биологического состава своего окружения и реагировать на это запрограммированным изменением своей архитектуры [Nikitin et al., 2014], высокоточные биосенсоры тяжелых металлов, малых молекул и различных диагностических маркеров [Canfarotta et al., 2018; Mayer, Hafner, 2011], новые методы высокоточного нацеливания препаратов для эффективной и безопасной терапии рака [Kumar, Mohammad, 2011; Tyrrell, Shen, Radosz, 2010]. Одной из ключевых проблем при разработке таких систем является необходимость контроля их состояния в ходе сборки или диссоциации, по возможности в режиме реального времени и с минимальным воздействием на их структуру и свойства.

Существующие методы исследования поведения наночастиц и наносистем не являются оптимальными в силу существенных недостатков каждого из них. Электронная микроскопия позволяет получить высокоточные данные о структуре и морфологии объекта, однако плохо применима для исследования систем, собранных при помощи слабых нековалентных взаимодействий [Wang, 2000]. В ходе подготовки образца они часто подвергаются разрушению или агрегации. Модификации метода, такие как криоэлектронная микроскопия позволяют преодолеть данное ограничение, однако они малодоступны [Kutuzov et al., 2007; Luo et al., 2017]. Динамическое рассеяние света позволяет оценить изменение размера и распределение наноструктур in situ, однако обладает недостаточным разрешением для объективного распознавания собранной структуры от ее отдельных компонентов [Lim et al., 2013]. Наконец, методом отслеживания наночастиц, основанным на темнопольной оптической микроскопии можно существенно увеличить разрешение анализа, однако он применим лишь в узком коридоре концентраций наночастиц в растворе [Sokolova et al., 2011].

Поверхностный плазмонный резонанс является одним из наиболее мощных инструментов для оценки взаимодействия как отдельных молекул, так и наночастиц друг с другом [Dykman, Khlebtsov, 2012]. Его использование не требует сложной подготовки образца, либо комбинации

нескольких методов для получения и обработки результатов. Сдвиг максимума спектра экстинкции локализованного поверхностного плазмонного резонанса при агрегации или диссоциации золотых наночастиц, сопровождающийся визуальным изменением цвета раствора, является одним из фундаментальных принципов при создании биосенсоров малых молекул и колориметрических логических элементов на их основе [Khlebtsov, 2008]. Неинвазивность метода, а также возможность его использования для анализа в реальном времени делает его ещё более востребованным. Однако до настоящего времени исследование нековалентных систем самосборки при помощи анализа сдвига максимума спектра экстинкции плазмонного резонанса ограничивалось взаимодействием металлических наночастиц друг с другом [Homola, Piliarik, 2006], несмотря на перспективность расширения его применения для изучения взаимодействий металлических частиц с неметаллическими объектами. Примечательно, что данный подход потенциально может быть использован не только для контроля взаимодействия наночастиц друг с другом, но и для контроля взаимодействия с плазмонными частицами любых других объектов сопоставимого размера (бактериальные клетки, вирусные капсиды, крупные биополимеры).

Таким образом, актуальность разработки нового метода исследования поведения гетерогенных структур на основе наночастиц путем оценки сдвига максимума спектра экстинкции локализованного поверхностного плазмонного резонанса не ограничивается получением фундаментальных знаний о поведении супрамолекулярных систем в коллоидных растворах, но также является крайне актуальной для прикладных исследований в самых разных областях - нанотехнологий, молекулярной биологии, бисенсорики и медицинской диагностики.

Цели и задачи исследования Цель:

Цель работы заключалась в разработке метода оценки эффективности сборки и разборки самособирающихся комплексов на основе наночастиц на основе анализа сдвига локализованного поверхностного плазмонного резонанса и исследование потенциальных областей его применения.

Задачи:

1. Разработка метода исследования структуры самособирающихся гетерогенных систем на основе специфичного взаимодействия плазмонных частиц с неплазмонными объектами, за счет анализа сдвига максимума спектра экстинкции локализованного поверхностного плазмонного резонанса в режиме реального времени.

2. Сравнительный анализ чувствительности разработанного метода с существующими биохимическими методами анализа структуры гетерогенных самособирающихся наносистем.

3. Исследование возможности потенциального применения полученного метода для оценки кинетики сборки и разборки самособирающихся структур на основе наночастиц.

4. Анализ возможности использования полученного метода в создании биосенсоров для селективного и обратимого мечения молекулярных мишеней.

5. Оценка применимости полученного метода для анализа специфичности и эффективности связывания с мембраной клеток молекул, конъюгированных на поверхности наночастиц.

6. Исследование возможности использования полученного метода для анализа кинетики связывания и диссоциации белков, конъюгированных с наночастицами, со своими мишеням на поверхности клеток.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработан, описан и оптимизирован новый неинвазивный метод исследования структуры и поведения гетерогенных самособирающихся лиганд-зависимых комплексов наночастиц на основе анализа спектра экстинкции локализованного поверхностного плазмонного резонанса, позволяющий оценивать кинетику их сборки и разборки.

2. Создана новая безметочная система типа сенсор-актюатор, использующая эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса для селективного и обратимого мечения надмолекулярных мишеней и пригодная для применения в условиях in situ.

3. На примере деполимераз профагов и бактериофагов Acinetobacter baumannii была показана возможность использования разработанного метода для оценки специфичности и эффективности связывания с мембраной клеток молекул, конъюгированных с поверхностью наночастиц.

4. На модели деполимераз профагов и бактериофагов была продемонстрирована возможность использования сдвига локализованного поверхностного плазмонного резонанса для оценки кинетики связывания и диссоциации литических ферментов на поверхности наночастиц со своими мишеням на поверхности клеток.

Научная новизна работы

В настоящей работе впервые была показана возможность исследования с помощью анализа сдвига максимума спектра экстинкции локализованного поверхностного плазмонного резонанса взаимодействия плазмонных наночастиц с неплазмонными в режиме реального времени при сборке и разборке лиганд-зависимых комплексов на их основе. Далее, была подтверждена обратимость данного изменения в системах, основанных на нековалентных слабых взаимодействиях наночастиц, что позволило разработать новый тип безметочного биосенсора, пригодного для селективного и обратимого мечения молекулярных мишеней in situ.

Также был разработан оригинальный метод анализа специфичности связывания деполимеразами бактериофагов капсульных полисахаридов бактерий и показана его эффективность на примере взаимодействия деполимеразы профага штамма A. baumannii 8300 (Dpo8300). В ходе решения данной задачи, впервые была описана кинетика связывания и диссоциации с клеточной стенкой бактерий деполимеразы профага штамма A. baumannii 8300 (Dpo8300), иммобилизованной на поверхности частиц, что представляет собой значимый результат для этой активно развивающейся области.

Теоретическое и практическое значение работы

В результате выполнения настоящего исследования был создан уникальный спектрофотометрический метод для исследования в режиме реального времени взаимодействия наночастиц друг с другом в составе лиганд-зависимых комплексов, анализа кинетики различных молекулярных процессов в условиях in situ и скрининга антибактериальных препаратов, связывающих и разрушающих мембрану. Он может быть успешно использован для прикладных разработок в молекулярной биологии и медицинской микробиологии, а также для создания различных наборов для in vitro диагностики.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода исследования комплексов гетерогенных наночастиц на основе эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса и его использование для биомедицинских приложений»

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на следующих международных конференциях: 17th International Conference Laser Optics (Санкт-Петербург, 2016), 3rd International Conference Nanotech France (Париж, 2017), 12th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers (Копенгаген, 2018), 18th International Conference Laser Optics (Санкт-Петербург, 2018), 26th Conference of the European Cell Death Organization (Санкт-Петербург, 2018), Future of Biomedicine Conference (Владивосток, 2019). Статья по теме диссертации заняла 2-е место в конкурсе лучших (из 1700 представленных) работ

на престижной Международной конференции Biosensors 2016 (26th Anniversary World Congress on Biosensors, 25-27 May 2016, Gothenburg, Sweden).

Объем и структура диссертации

Диссертация содержит следующие разделы: введение; 4 главы - обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение; основные выводы и список цитируемой литературы, содержащий 209 наименований. Материалы диссертации изложены на 96 страницах машинописного текста и иллюстрированы 23 рисунками. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 16-32-00791 мол_а и 18-03-01252 А.

Личный вклад автора

Автор активно участвовал в определении направлений исследования и постановке конкретных задач, а также выборе методов и подходов для их решения, анализе результатов и формулировании выводов. Все основные эксперименты были выполнены автором лично, отдельные эксперименты - с его участием. Автор принимал непосредственное участие в планировании и подготовке экспериментов по электронной микроскопии, в том числе выполненных в ЦКП МФТИ. Деполимераза профага штамма A. baumannii 8300 (Dpo8300) была получены совместно с Анастасией Владимировной Поповой. Полученные результаты обсуждались и публиковались совместно с научным руководителем и соавторами.

Список опубликованных по теме диссертации работ

По результатам диссертации подготовлено к публикации 7 печатных работ, индексируемых базами Scopus и Web of Science.

Перечень подготовленных к публикации статей:

1. Shevchenko, K.G., Cherkasov, V.R., Tregubov, A.A., Nikitin, P.I., Nikitin, M P. Surface plasmon resonance as a tool for investigation of non-covalent nanoparticle interactions in heterogeneous self-assembly & disassembly systems // Biosens. Bioelectron. 2017. Т. 88. С. 3-8

2. Shevchenko, K.G., Cherkasov, V.R., Nikitina, I.L., Babenyshev, A.V., Nikitin, M P. Smart multifunctional nanoagents for in situ monitoring of small molecules with a switchable affinity towards biomedical targets // Appl. Nanosci. 2018a. Т. 8. № 1-2. С. 195-203.3

3. Cherkasov V.R., Shevchenko K.G., Nikitin P.I. Optical method for studying self-Assembly of various nanoparticles in liquids // Proceedings - 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016. , 2016.

4. Shevchenko, K.G., Cherkasov, V.R., Sokolov, I.L., Nikitin, M.P. Stimuli-responsive nano-and microstructures based on gold nanoparticles // Proceedings - 2016 International Conference Laser Optics, LO 2016., 2016.

5. Babenyshev, A.V., Shevchenko, K.G., Tregubov, A.A., Nikitina, I.L., Cherkasov, V.R. Nanocomplexes for in situ detection of small molecules with switchable optical properties // Proceedings - International Conference Laser Optics 2018, ICLO 2018. , 2018.

6. Shevchenko, K.G., Babenyshev, A.V., Tregubov, A.A., Nikitina, I.L., Cherkasov, V.R. Development of SPR based tool for monitoring of self-assembly of heterogenous nanoparticle complexes // Proceedings - International Conference Laser Optics 2018, ICLO 2018., 2018.

7. Shevchenko, K.G., Lunin, A.V., Popova, A.V., Kolychev, E.L., Gorshkov, B.G., Nikitin, M.P. Development of the SPR based method for real-time monitoring of surface cell markers density // Cell Death&Discovery.: Nature Publishing Group Macmillan Building, 4 Crinan St., London N19XW, England, 2019.

Глава 1. Обзор литературы

Наночастицы и комплексы на их основе становятся всё более рутинным инструментом для решения задач в самых разных областях науки и техники - от создания новых красителей для пищевой промышленности до мечения поверхностных клеточных маркеров при исследовании механизмов канцерогенеза [Bertrand et al., 2014; Cushen et al., 2012]. При этом нанотехнологии являются достаточно молодым направлением, теоретические предпосылки для возникновения которого были заложены лишь в конце 1950х годов. Отправной точкой для его развития можно считать знаменитую лекцию Ричарда Фейнмана «Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики» в Калифорнийском технологическом институте. В ней он одним из первых призвал обратить внимание на возможности, открывающиеся при манипуляции материей на субмолекулярном и атомарном уровнях, а также сформировал практические задачи, которые могут быть решены с их помощью [Feynman, 1960]. Современная видение нанотехнологий базируется на идеях Эрика Дрекслера, и ему же принадлежит авторство названия для данной области знаний. Первая статья по этой теме была опубликована в 1980 году. В ней были сформулированы и теоретически обоснованы цели и задачи сразу нескольких ключевых направлений нанотехнологий и нанобиотехнологий, такие как создание самоорганизующихся молекулярных машин [Drexler, 1981]. Развитие в конце 1980х новых методов получения наночастиц и изучения их физико-химических свойств, такие как атомно-силовая и электронная микроскопия, подстегнуло развитие области. К началу 2000-х годов нанотехнологии прочно заняли своё место в числе наиболее перспективных и быстро развивающихся областей, и остаются там по настоящее время. Данная тенденция хорошо прослеживается на динамике публикаций по данной теме за последние 20 лет (Рисунок 1).

л

н «

<и

й H о

о ч

о

s er

16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0

ГШ H

^^^пППП

1998 2000 2002 2004

2006 2008 2010 Год публикации

2012 2014 2016 2018

Рисунок 1. Динамика публикаций по теме нанотехнологий, индексируемых системой Web of Science, c 1998 по 2018 годы. По оси абсцисс - год публикации, по оси ординат - число публикаций по теме, содержащей в своем названии приставку «nanoparticle».

Наночастицами называют любые объекты размером до 100 нанометров, полученные как с помощью химического синтеза, так и естественным путем [Bhushan, 2017]. В природе они встречаются повсеместно, и в ряде случаев могут формироваться живыми объектами, как например магнетосомы у некоторых видов бактерий или экзосомы у эукариот [Faivre, Schüler, 2008; Sun et al., 2010]. Вследствие небольшого размера наночастицы обладают рядом уникальных физических, химических и биологических свойств, востребованных в различных областях биомедицины [Gao, Gu, Xu, 2009; Li et al., 2012]. Так, частицы из благородных металлов, за счет эффекта локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР) являются одними из наиболее востребованных компонентов различного рода биосенсоров [Li, Cushing, Wu, 2015], квантовые точки за счет контролируемой флуоресценции могут служить универсальными метками для различных процессов [Medintz et al., 2005], а контролируемый нагрев магнитных наночастиц в переменном магнитном поле позволяет использовать их в качестве агентов для терапии солидных опухолей [Jordan et al., 1999].

1.1. Методы синтеза наночастиц

Еще одним преимуществом наночастиц является простота их получения и конъюгации с различными молекулами, что позволяет легко и быстро управлять их свойствами, например изменяя условия синтеза. Физические методы, такие как классическая и электронно-лучевая

литография, дают теоретически возможность создания частиц размером до 50 нм [Qin et al., 1998; Tennant et al., 1995]. Дальнейшее уменьшение размеров наноструктур достигается за счет использования принципиально иных подходов, в том числе выстраивания отдельных атомов и молекул, предложенным Фейнманом [Lipomi et al., 2012]. Теоретически они могут применяться для получения металлических, например из золота, серебра, платины или меди, или полупроводниковых частиц, например из сульфидов свинца, серебра и кадмия [Boles, Engel, Talapin, 2016; Murray, Norris, Bawendi, 1993]. Электрические и оптические свойства этих частиц, такие как, поверхностный плазмонный резонанс, генерация фотонных электронно-дырочных пар и флуоресценция, позволяют манипулировать ими при помощи электромагнитных или оптических инструментов, выстраивая нанокомплексы большего размера со сложной архитектурой [Bout Vanden, 2002].

Более простым и распространённым методом получения наночастиц является химический синтез в коллоидных растворах. Он позволяет получать широкий спектр наночастиц различной природы и состава в пределах узкого распределения по размерам. Как правило, в ходе классического синтеза атомы отдельных элементов или же отдельные молекулы образуют кластеры в присутствии лиганда, ограничивающего размер будущей частицы [Katz, Willner, 2004]. Модификация и усложнение данного базового принципа в последние годы позволяет создавать более сложные частицы, такие как частицы типа ядро-оболочка [Ghosh Chaudhuri, Paria, 2012], янус-частицы [Lattuada, Hatton, 2011] и другие.

Молекулы лиганда, связанные с поверхностью наночастиц, не только ограничивают размер частиц в ходе химического синтеза, но также предотвращают их агрегацию. Основными силами, вызывающими отталкивание частиц друг от друга являются электростатическое взаимодействие, стерическая эксклюзия или же гидрофобные взаимодействия [Nie, Petukhova, Kumacheva, 2010]. Ключевым условием для эффективной стабилизации коллоидного раствора является выбор оптимального лиганда. Ключевой характеристикой, определяющей выбор является эффективность его связывания с поверхностью частицы за счет адсорбции, электростатического притяжения либо гидрофобного взаимодействия [Grubbs, 2007]. Кроме того некоторые химические группы обладают сродством к неорганическим поверхностям, например тиольные группы имеют сродство к золоту, что часто используется при покрытии частиц [Brust et al., 1995]. Другой переменной, обеспечивающей коллоидную стабильность наночастиц, является характер взаимодействия лиганда с растворителем. Чаще всего он регулируется зарядом лиганда: полярные лиганды обеспечивают растворимость в полярных или водных растворителях; незаряженные лиганды, такие как углеводородные цепи, растворимы только в неполярных органических растворителях, например, гексане, толуоле или хлороформе.

В органических растворителях для предотвращения агрегации частиц чаще всего их покрывают гидрофобными лигандами [Ghosh et al., 2004]. В водных растворах взаимодействие лиганд-наночастица в целом регулируется согласно тем же принципам, за исключением ряда отдельных эффектов, влияющих на стабильность частиц. Чаще всего гидрофильные наночастицы стабилизируются за счет электростатического отталкивания одинаково заряженных молекул лиганда на их поверхности. Однако в присутствии высоких концентраций солей заряды экранируются и наночастицы могут сближаться на расстояния, достаточные для возникновения эффектов от слабых электромагнитных взаимодействий в конечном счете ведущих к агрегации наночастиц [Mei et al., 2009]. В зависимости от изоэлектрической точки (pI) и кислотности раствора наночастицы также могут терять или изменять знак своего заряда [Palma De et al., 2007]. Однако, несмотря на теоретическое обоснование данных процессов, наночастицы представляют собой сложные объекты со свойствами, отличными от простых модельных систем: они не являются сферическими твердыми объектами, а покрыты оболочкой из органического лиганда, распределение заряда которого как правило неизвестно [Katz, Willner, 2004]. Стоит также учитывать, что химическая связь между лигандом и частицей нестабильна и находится в состоянии динамического равновесия. Вследствие этого при прямом физическом воздействии, например в ходе отмывки, молекулы лиганда могут отрываться, что в итоге ведет к дестабилизации частиц, их агрегации и выпадению в осадок [Neouze, Schubert, 2008]. В результате стратегия химического синтеза и стабилизации частиц чаще всего определяется, исходя из конкретных экспериментальных задач, и вырабатывается отдельно в зависимости от покрытия и типа конъюгируемых на их поверхности молекул.

В случае наночастиц на основе биологических молекул, таких как кросс-сшитые белки, липосомы и молекулярно-ипринтированные полимеры как правило используется комбинация биохимических и молекулярно-биологических подходов [Akbarzadeh et al., 2013; Takeuchi, Haginaka, 1999; Weber et al., 2000]. Обычно, на первом этапе синтезируются агрегаты биологических молекул, которые затем физическими методами преобразуются в наночастицы. Например, в случае молекулярно-импринтированных полимеров отдельные мономеры полимеризуются в присутствии молекул-мишеней, иммобилизованных на твердой фазе. В ходе этого процесса образуются «слепки» молекул, способные их распознавать и специфично связывать. После удаления твердой фазы полимер обрабатывается ультразвуком для получения частиц, содержащих индивидуальные «слепки» [Canfarotta et al., 2018]. Получение наночастиц из биомолекул, обладающих естественной способностью к образованию сложных структур, например ДНК или липидов, может быть осуществлено за счет управляемой самосборки. Для нуклеиновых кислот свойства получаемых структур регулируются за счет изменения первичной

структуры олигонуклеотидов из которых они состоят. На данном принципе основан подход ДНК-оригами [Douglas et al., 2009]. В случае липидов характеристики липосом больше зависят не только от состава, но и от протокола их получения [Zhang et al., 2008].

Наконец в последние годы активно развиваются биологические методы получения наночастиц, таких как магнетосомы. В их основе лежат естественные процессы агрегации мегнетита или грейгита в магнетотактических бактериях. Было показано, что методами генной инженерии возможно управлять метаболическими путями накопления магнитного материала, тем самым меняя физические и химические свойства получаемых магнитных наночастиц (размер, заряд и т.п.) [Faivre, Schüler, 2008].

1.2. Методы функционализации наночастиц биологическими молекулами

Конъюгация неорганических наночастиц с биологическими молекулами позволяет создавать гибридные материалы, способные специфично взаимодействовать с биологическими системами. Кроме того биополимеры можно рассматривать как ещё один класс лигандов для регуляции сборки наночастиц в растворе, их стабилизации и функционализации [Rana, Yeh, Rotello, 2010]. Независимо от подхода, данный процесс позволяет объединять свойства двух и более различных типов материалов, позволяя создавать принципиально новые объекты, такие как флуоресцентные магнитные частицы [Hermanson, 2013].

В настоящий момент методы конъюгации биологических молекул с наночастицами можно разделить на четыре основных класса [Nel et al., 2009]:

- прямое связывание с поверхностью неорганической частицы, как правило за счет химической сорбции;

- электростатическая сорбция положительно заряженных биомолекул на отрицательно заряженные наночастицы и наоборот;

- ковалентное связывание за счет использования функциональных групп на частицах и биомолекулах;

- нековалентное аффинное связывание за счет системы лиганд-рецептор.

Далее, мы кратко рассмотрим каждый из них, в том числе в контексте создания более сложных самособирающихся систем на основе наночастиц.

1.2.1 Конъюгация биологических молекул на поверхности наночастиц с помощью хемисорбции и

электростатического взаимодействия

Прямая сорбция биологических молекул на поверхность наночастиц является одним из самых простых и распространенных методов биоконъюгации [Katz, Willner, 2004]. Она позволяет

иммобилизовывать различные классы веществ: от малых молекул, таких как витамин С и хлорамфеникол (ХАФ), до крупных белков, таких как ферменты [Avvakumova et al., 2014]. В зависимости от покрытия, сорбция биологических молекул на их поверхность может осуществляться за счет различных механизмов. Так, при стабилизации наночастиц отрицательно-заряженными лигандами, например, производными карбоновой кислоты (цитрат, тартрат, липоевая кислота), адсорбция положительно заряженных белков происходит за счет электростатических взаимодействий [Patil et al., 2007]. Для золотых и серебряных частиц, полученных путем цитратного восстановления, иммобилизация белков происходит за счет электростатического взаимодействия при значениях pH выше их изоэлектрической точки [Hermanson, 2013]. В этом случае происходит образование связи между положительно заряженными боковыми цепями аминокислот белка и отрицательно заряженными цитратными группами на поверхности наночастиц. Подобный метод позволяет сорбировать белки с различным зарядом на поверхности частиц из широкого спектра материалов, например гемсодержащие редокс-ферменты на серебряные наночастицы или ДНК-связывающие транскрипционные факторы на полупроводниковых CdS/ZnS частицах типа ядро-оболочка [Zeng et al., 2011]. Также, сорбция белков за счет электростатического взаимодействия может быть использована для создания многослойных структур на поверхности частиц [Yang et al., 2001].

Для дополнительной функционализации иммобилизованные белки могут быть покрыты еще одним слоем полимера с зарядом противоположного знака, что позволяет создать следующий белковый слой и т.д. Толщина такого покрытия может варьировать от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров [Wang, Angelatos, Caruso, 2008]. Увеличение плотности посадки биологических молекул позволяет амплифицировать сигнал от отдельной частицы и повысить ее чувствительность как биосенсора. Примером такой конструкции может быть многослойные покрытия из БСА, IgG, бета-глюкозидазы, глюкозоксидазы (GOx), уреазы и пероксидазы хрена (англ. HRP - horseradish peroxidase) на полистироловых наночастицах, полученные с помощью последовательной сорбции белков и полимеров с обратным знаком заряда в качестве линкера (например, поли-(диаллилдиметиламмоний хлорид )или поли (4-стиролсульфонат натрия) в качестве положительно или отрицательно заряженных полимеров соответственно) [Caruso, Schüler, 2000]. Еще одним примером такого подхода является функционализация полистироловых частиц многослойным полимерным покрытием с включением в него флуоресцентных красителей. В этом случае в качестве последнего слоя наносятся молекулы иммуноглобулина человека G (IgG) для использования частиц в качестве меток для флуоресцентного иммуноанализа [Seydack, 2005]. Наконец, в случае использования отрицательно заряженных полимеров, наночастицы могут сорбировать молекулы ДНК. Более

того, было показано, что ДНК может замещает ионы цитрата с образованием оболочки вокруг золотой частицы-ядра [Zhang, Servos, Liu, 2012].

1.2.2 Конъюгация биологических молекул на поверхности наночастиц с помощью ковалентных

взаимодействий

Ковалентные взаимодействия позволяют создавать более сложные материалы за счет иммобилизации на поверхности наночастиц существенно более широкий ряд функциональных молекул по сравнению химической и электростатической сорбцией. С другой стороны, данный процесс энергетически менее выгоден и требует существенно большей экспериментальной работы для успешной и стабильной модификации поверхности частицы. Стабилизирующие молекулы лиганда могут быть как нейтрально-заряженными (например, линейные или разветвленные углеводороды), так и иметь реактивные функциональные группы, с которыми могут реагировать биологические молекулы [Krämer et al., 2005].

В случае водорастворимых наночастиц для введения функциональных групп на поверхность наночастиц чаще всего используются карбоновые кислоты, которые с одной стороны стабилизируют наночастицы за счет электростатического отталкивания, а с другой могут легко взаимодействовать с другими молекулами. Классическим примером являются золотые наночастицы или квантовые точки, стабилизированные меркаптокарбоновыми кислотами [Jiang et al., 2006; Laaksonen et al., 2006]. Частица может быть функционализирована одной или несколькими реактивными группами. Например, в ходе синтеза золотые наночастицы могут быть модифицированы бифункциональными лигандами с помощью реакций обмена, например, для введения ферроценовых, гидроксильных и карбоксильных групп [Chaicharoenwimolkul et al., 2008; Duchesne et al., 2008]. Эта стратегия также может применяться для фазового переноса путем обмена лигандов, в том случае, если замещающий лиганд уже содержит желаемую функциональную группу, что было показано для гидрофобных квантовых точек CdSe/ZnS и лигандов, содержащих, -COOH, -OH и -NH2 группы [Brown, Hutchison, 1997].

Еще одним путем введения новых функциональные групп является использование бифункциональных молекул, способных взаимодействовать с реакционными группами лиганда. В коллоидном растворе условия реакции присоединения могут существенно нарушить стабильность наночастиц, поэтому как правило используются лишь наиболее мягкие подходы, такие как биоконъюгация [Hermanson, 2013]. Одной из наиболее частых реакций является связывание остатков карбоксила с аминогруппами за счет реакции активированных эфиров (Рисунок 2). Для этого обычно используют водорастворимый карбодиимид, например, EDC.

После образования промежуточного соединения с карбоксильной группой активированная группа вступает в реакцию c аминогруппами. Для более эффективного формирования связи к реакции добавляют сложные эфиры, такие как NHS и его модификации, обладающие хорошей растворимостью в водной среде [Sehgal, Vijay, 1994].

N' I!

ОН С N.

сн,

о

п

,N

СН,

н,о

ч СН, NH

EDC

©а,

он

"сн

„ H.,N ^сЛ", NH

— О

о ^Л

гл

ш

о

Амидная связь

% с Xtf

сульфо-NHS

но

Рисунок 2. Реакция конъюгации для частиц с карбоксильными группами на поверхности: водорастворимый EDC образует нестабильное промежуточное соединение, так называемую «активированную» карбоксильную группу. Она может либо гидролизоваться, либо прореагировать с первичной аминогруппой с образованием стабильной амидной связи. Добавление NHS или сульфо-NHS увеличивает время полураспада активированной группы и также вступает в реакцию с аминогруппами. Модифицировано по Шперлинг и Парак, 2010 [Sperling, Parak, 2010].

Одним из наиболее значительных трендов последних десяти лет в функционализации наночастиц стала биоортогональная химия, в частности, клик-взаимодействиями [Moses, Moorhouse, 2007]. В ее основе лежат самопроизвольные химические реакции между стабильными функциональными группами, происходящие в мягких условиях и характеризующиеся высоким выходом и селективностью группами. Классическим примером является алкин-азидные взаимодействия в присутствии катализатора. Модификация биологических молекул клик-

химическими группами существенно расширяет спектр потенциальных мишеней для биоконъюгации с наночастицами [Li, Binder, 2011].

В качестве классического примера нековалентного аффинного взаимодействия для функционализации наночастиц можно привести систему авидин-биотин [Nobs et al., 2004]. Глобулярный белок авидин состоит из четырех идентичных субъединиц, образующих четыре связывающих домена, которые специфически распознают и связывают молекулу с биотина. Данная связь, не будучи ковалентной, оказывается весьма стабильной и устойчивой, с константой диссоциации порядка 10-15 М [Livnah et al., 1993]. Стабильность связи и специфичность распознавания биологическими молекулами друг друга сделали данную систему одной из наиболее популярных для использования в нанобиотехнологиях. Помимо непосредственно авидина, также широко используются его аналоги, такие как стрептавидин и нейтравидин. На сегодняшний день доступен широкий спектр как биотинилирующих агентов, так и биотинилированных соединений, например, РНК- и ДНК-олигонуклеотиды, олигопептиды, антитела и флуоресцентные красители [Sperling, Parak, 2010]. Функционализация частицы достигается в три этапа: на первом этапе она покрывается её полимером, содержащим карбоксильные группы, например карбоксиметилдексраном. Затем с помощью метода активированных эфиров на ней иммобилизуются молекулы стрептавидина, с которыми специфично реагируют биотинилированный молекулы [Jianrong et al., 2004].

Общей закономерностью для всех химических методов и подходов к фукционализации наночастиц является то, что они зависят больше от свойств лиганда или поверхностного покрытия, а не самой частицы. При условии коллоидной стабильности протоколы модификации золотых наночастиц, квантовых точек или магнитных частиц не будут отличаться друг от друга.

1.3. Использование конъюгатов наночастиц с биологическими молекулами

Методы биоконъюгации наночастиц открыли широкие возможности для их использования в качестве отдельных функциональных агентов, способных нести на себе широкий арсенал инструментов для нацеливания, захвата и модификации мишени. Однако, они позволили также создавать из отдельных наночастиц более сложные структуры за счет их самоорганизации в двумерные и трехмерные объекты. При этом получаемые системы обладали принципиально новыми свойствами за счет физических и химических эффектов, обнаруживаемых при взаимодействии отдельных мономеров. Например, за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса изменялся спектр поглощения структур, перенос энергии или электронный перенос между частицами приводил к изменению их реакционной способности и т.д. Подобные двухмерные и трехмерные структуры могли собираться как в растворе, так и на

твердой фазе [Grzelczak et al., 2010]. При этом управление архитектурой и свойствами данных систем оказалось легко осуществимым за счет функционализации отдельных «строительных блоков» молекулами, способными к аффинным взаимодействиям [Dreaden et al., 2012].

Одной из первых областей, в которой были практически применены достижения супрамолекулярной химии стала наноэлектроника. Комплексы наночастиц были использованы при создании одноэлектронных транзисторов, молекулярных переключателей и конденсаторов типа металл-изолятор-наночастица-изолятор-металл (англ. MINIM - metal-insulator-nanoparticle-insulator-metal) [Murray, 2008]. Дальнейшая конвергенция биотехнологий и нанотехнологий привела к развитию гибридных наноматериалов, сочетающих высокоселективные каталитические и распознающие свойства биомолекул, таких как белки и ДНК, с уникальными электронными, фотонными и каталитическими свойствами наночастиц. При этом размеры ферментов, рецепторных белков, антигенов и антител находятся в диапазоне 2-20 нм, что сопоставимо с размером наночастиц [Piella, Bastús, Puntes, 2017]. Таким образом, эти два класса объектов структурно совместимы для создания сложных комплексов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шевченко Константин Георгиевич, 2019 год

Список литературы

1. Aghayeva U.F. et al. Denaturation-Resistant Bifunctional Colloidal Superstructures Assembled via the Proteinaceous Barnase-Barstar Interface // ACS Nano. 2013. Т. 7. № 2. С. 950-961.

2. Akbarzadeh A. et al. Liposome: classification, preparation, and applications // Nanoscale Res. Lett. 2013. Т. 8. № 1. С. 102.

3. Amendola V. et al. Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: a review // J. Phys. Condens. Matter. 2017. Т. 29. № 20. С. 203002.

4. Anker J.N. et al. Biosensing with plasmonic nanosensors // Nat. Mater. 2008. Т. 7. № 6. С. 442-453.

5. Avvakumova S. et al. Biotechnological approaches toward nanoparticle biofunctionalization // Trends Biotechnol. 2014. Т. 32. № 1. С. 11-20.

6. Bader A.N. et al. Fast nonlinear spectral microscopy of in vivo human skin // Biomed. Opt. Express. 2011. Т. 2. № 2. С. 365.

7. Baker S.J. et al. Technologies to address antimicrobial resistance // Proc. Natl. Acad. Sci. 2018. Т. 115. № 51. С. 12887-12895.

8. Balakrishnan K. et al. Effect of Side-Chain Substituents on Self-Assembly of Perylene Diimide Molecules: Morphology Control // J. Am. Chem. Soc. 2006. Т. 128. № 22. С. 7390-7398.

9. Beck F.J., Polman A., Catchpole K.R. Tunable light trapping for solar cells using localized surface plasmons // J. Appl. Phys. 2009. Т. 105. № 11. С. 114310.

10. Bedford E.E. et al. Surface Plasmon Resonance Biosensors Incorporating Gold Nanoparticles // Macromol. Biosci. 2012. Т. 12. № 6. С. 724-739.

11. Bertrand N. et al. Cancer nanotechnology: The impact of passive and active targeting in the era of modern cancer biology // Adv. Drug Deliv. Rev. 2014. Т. 66. С. 2-25.

12. Bhattacharjee S. DLS and zeta potential - What they are and what they are not? // J. Control. Release. 2016. Т. 235. С. 337-351.

13. Bhushan B. Springer Handbook of Nanotechnology / под ред. B. Bhushan. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2017.

14. Bishop K.J.M. et al. Nanoscale Forces and Their Uses in Self-Assembly // Small. 2009. Т. 5. № 14. С.1600-1630.

15. Blanco E., Shen H., Ferrari M. Principles of nanoparticle design for overcoming biological barriers to drug delivery // Nat. Biotechnol. 2015. Т. 33. № 9. С. 941-951.

16. Blankenburg R. et al. Interaction between biotin lipids and streptavidin in monolayers: formation of oriented two-dimensional protein domains induced by surface recognition // Biochemistry. 1989. Т. 28. № 20. С. 8214-8221.

17. Bobo D. et al. Nanoparticle-Based Medicines: A Review of FDA-Approved Materials and Clinical Trials to Date // Pharm. Res. 2016. T. 33. № 10. C. 2373-2387.

18. Boles M.A., Engel M., Talapin D. V. Self-Assembly of Colloidal Nanocrystals: From Intricate Structures to Functional Materials // Chem. Rev. 2016. T. 116. № 18. C. 11220-11289.

19. Bout D.A. Vanden. Metal Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Applications Edited by Daniel L. Feldheim (North Carolina State University) and Colby A. Foss, Jr. (Georgetown University). Marcel Dekker, Inc.: New York and Basel. 2002. x+ 338 pp. $150.00. ISBN: 0-82 // J. Am. Chem. Soc. 2002. T. 124. № 26. C. 7874-7875.

20. Brolo A G. Plasmonics for future biosensors // Nat. Photonics. 2012. T. 6. № 11. C. 709-713.

21. Brown L.O., Hutchison J.E. Convenient Preparation of Stable, Narrow-Dispersity, Gold Nanocrystals by Ligand Exchange Reactions // J. Am. Chem. Soc. 1997. T. 119. № 50. C. 12384-12385.

22. Brust M. et al. Synthesis and reactions of functionalised gold nanoparticles // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995. № 16. C. 1655.

23. Canfarotta F. et al. Specific Drug Delivery to Cancer Cells with Double-Imprinted Nanoparticles against Epidermal Growth Factor Receptor // Nano Lett. 2018. T. 18. № 8. C. 4641-4646.

24. Caruso F., Schüler C. Enzyme Multilayers on Colloid Particles: Assembly, Stability, and Enzymatic Activity // Langmuir. 2000. T. 16. № 24. C. 9595-9603.

25. Chaicharoenwimolkul L. et al. Effect of stabilizing ligands bearing ferrocene moieties on the gold nanoparticle-catalyzed reactions of arylboronic acids // Tetrahedron Lett. 2008. T. 49. № 51. C. 72997302.

26. Choi Y. et al. Selective and sensitive detection of metal ions by plasmonic resonance energy transfer-based nanospectroscopy // Nat. Nanotechnol. 2009. T. 4. № 11. C. 742-746.

27. Chokshi A. et al. Global contributors to antibiotic resistance // J. Glob. Infect. Dis. 2019. T. 11. № 1. C. 36.

28. Cushen M. et al. Nanotechnologies in the food industry - Recent developments, risks and regulation // TRENDS FOOD Sci. Technol. 2012. T. 24. № 1. C. 30-46.

29. Daniel M.-C., Astruc D. Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. // Chem. Rev. 2004. T. 104. № 1. C. 293-346.

30. Davis M.E., Chen Z., Shin D.M. Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer // Nat. Rev. Drug Discov. 2008. T. 7. № 9. C. 771-782.

31. Defraine V. et al. Efficacy of Artilysin Art-175 against Resistant and Persistent Acinetobacter baumannii // Antimicrob. Agents Chemother. 2016. T. 60. № 6. C. 3480-3488.

32. Douglas S.M. et al. Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes // Nature. 2009. T. 459. № 7245. C. 414-418.

33. Dragovic R.A. et al. Sizing and phenotyping of cellular vesicles using Nanoparticle Tracking Analysis // Nanomedicine Nanotechnology, Biol. Med. 2011. T. 7. № 6. C. 780-788.

34. Dreaden E.C. et al. The golden age: gold nanoparticles for biomedicine // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 7. C. 2740-2779.

35. Drechsler U., Erdogan B., Rotello V.M. Nanoparticles: Scaffolds for Molecular Recognition // Chem. - A Eur. J. 2004. T. 10. № 22. C. 5570-5579.

36. Drexler K.E. Molecular engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation // Proc. Natl. Acad. Sci. 1981. T. 78. № 9. C. 5275-5278.

37. Duchesne L. et al. Robust Ligand Shells for Biological Applications of Gold Nanoparticles // Langmuir. 2008. T. 24. № 23. C. 13572-13580.

38. Dudak F.C., Boyaci I.H. Rapid and label-free bacteria detection by surface plasmon resonance (SPR) biosensors // Biotechnol. J. 2009. T. 4. № 7. C. 1003-1011.

39. Dykman L., Khlebtsov N. Gold nanoparticles in biomedical applications: recent advances and perspectives // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 6. C. 2256-2282.

40. El-Ansary A. Nanoparticles as biochemical sensors // Nanotechnol. Sci. Appl. 2010. C. 65.

41. Elghanian R. et al. Selective Colorimetric Detection of Polynucleotides Based on the Distance-Dependent Optical Properties of Gold Nanoparticles // Science (80-. ). 1997. T. 277. № 5329. C. 10781081.

42. Evans N.H., Beer P.D. Advances in Anion Supramolecular Chemistry: From Recognition to Chemical Applications // Angew. Chemie Int. Ed. 2014. T. 53. № 44. C. 11716-11754.

43. Faivre D., Schüler D. Magnetotactic Bacteria and Magnetosomes // Chem. Rev. 2008. T. 108. № 11. C. 4875-4898.

44. Feynman R.P. There's plenty of room at the bottom // Calif. Inst. Technol. Eng. Sci. Mag. 1960.

45. Filipe V., Hawe A., Jiskoot W. Critical Evaluation of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) by NanoSight for the Measurement of Nanoparticles and Protein Aggregates // Pharm. Res. 2010. T. 27. №

5. C. 796-810.

46. Fraikin J.-L. et al. A high-throughput label-free nanoparticle analyser // Nat. Nanotechnol. 2011. T.

6. № 5. C. 308-313.

47. Fu C. et al. A simple and dual functional dynamic light scattering (DLS) probe for rapid detection of mercury ions and biothiols // Anal. Methods. 2015. T. 7. № 18. C. 7455-7460.

48. Gabbasov R. et al. Biodegradation of Magnetic Nanoparticles in Mouse Liver From Combined Analysis of Mössbauer and Magnetization Data // IEEE Trans. Magn. 2013. T. 49. № 1. C. 394-397.

49. Gao J., Gu H., Xu B. Multifunctional Magnetic Nanoparticles: Design, Synthesis, and Biomedical Applications // Acc. Chem. Res. 2009. T. 42. № 8. C. 1097-1107.

50. Garcia-Quintanilla M. et al. Emerging therapies for multidrug resistant Acinetobacter baumannii //

Trends Microbiol. 2013. T. 21. № 3. C. 157-163.

51. Garrett E.T., Pei Y., Lowe A.B. Microwave-assisted synthesis of block copolymer nanoparticles via RAFT with polymerization-induced self-assembly in methanol // Polym. Chem. 2016. T. 7. № 2. C. 297-301.

52. Ghosh Chaudhuri R., Paria S. Core/Shell Nanoparticles: Classes, Properties, Synthesis Mechanisms, Characterization, and Applications // Chem. Rev. 2012. T. 112. № 4. C. 2373-2433.

53. Ghosh S. et al. Tunable Surface Plasmon Resonance in Sn-Doped Zn-Cd-O Alloyed Nanocrystals // J. Phys. Chem. C. 2015. T. 119. № 2. C. 1180-1187.

54. Ghosh S.K. et al. Solvent and Ligand Effects on the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) of Gold Colloids // J. Phys. Chem. B. 2004. T. 108. № 37. C. 13963-13971.

55. Grabar K.C. et al. Kinetic Control of Interparticle Spacing in Au Colloid-Based Surfaces: Rational Nanometer-Scale Architecture // J. Am. Chem. Soc. 1996. T. 118. № 5. C. 1148-1153.

56. Grubbs R.B. Roles of Polymer Ligands in Nanoparticle Stabilization // Polym. Rev. 2007. T. 47. № 2. C. 197-215.

57. Grzelczak M. et al. Directed Self-Assembly of Nanoparticles // ACS Nano. 2010. T. 4. № 7. C. 3591-3605.

58. Harding C.M., Hennon S.W., Feldman M.F. Uncovering the mechanisms of Acinetobacter baumannii virulence // Nat. Rev. Microbiol. 2018. T. 16. № 2. C. 91-102.

59. Hardman K.D., Ainsworth C.F. Structure of concanavalin A at 2.4-Ang resolution // Biochemistry. 1972. T. 11. № 26. C. 4910-4919.

60. Hermanson G.T. Bioconjugate Techniques. : Elsevier, 2013. 1146 c.

61. Homola J. Present and future of surface plasmon resonance biosensors // Anal. Bioanal. Chem. 2003. T. 377. № 3. C. 528-539.

62. Homola J., Piliarik M. Surface Plasmon Resonance (SPR) Sensors. , 2006. C. 45-67.

63. Hong J.S. et al. Microfluidic Directed Self-Assembly of Liposome-Hydrogel Hybrid Nanoparticles // Langmuir. 2010. T. 26. № 13. C. 11581-11588.

64. Hua Y. et al. Phage Therapy as a Promising New Treatment for Lung Infection Caused by Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii in Mice // Front. Microbiol. 2018. T. 8.

65. Huang X., Neretina S., El-Sayed M.A. Gold Nanorods: From Synthesis and Properties to Biological and Biomedical Applications // Adv. Mater. 2009. T. 21. № 48. C. 4880-4910.

66. Ivanov A.E., Zubov V.P. Smart polymers as surface modifiers for bioanalytical devices and biomaterials: theory and practice // Russ. Chem. Rev. 2016. T. 85. № 6. C. 565-584.

67. Jain P.K. et al. Calculated Absorption and Scattering Properties of Gold Nanoparticles of Different Size, Shape, and Composition: Applications in Biological Imaging and Biomedicine // J. Phys. Chem. B. 2006. T. 110. № 14. C. 7238-7248.

68. Jain P.K., Huang W., El-Sayed M.A. On the Universal Scaling Behavior of the Distance Decay of Plasmon Coupling in Metal Nanoparticle Pairs: A Plasmon Ruler Equation // Nano Lett. 2007. T. 7. № 7. C. 2080-2088.

69. Jazayeri M.H. et al. Various methods of gold nanoparticles (GNPs) conjugation to antibodies // Sens. Bio-Sensing Res. 2016. T. 9. C. 17-22.

70. Jiang W. et al. Design and Characterization of Lysine Cross-Linked Mercapto-Acid Biocompatible Quantum Dots // Chem. Mater. 2006. T. 18. № 4. C. 872-878.

71. Jianrong C. et al. Nanotechnology and biosensors // Biotechnol. Adv. 2004. T. 22. № 7. C. 505-518.

72. Jordan A. et al. Magnetic fluid hyperthermia (MFH): Cancer treatment with AC magnetic field induced excitation of biocompatible superparamagnetic nanoparticles // J. Magn. Magn. Mater. 1999. T. 201. № 1-3. C. 413-419.

73. Kabashin A. V. et al. Plasmonic nanorod metamaterials for biosensing // Nat. Mater. 2009. T. 8. № 11. C. 867-871.

74. Katz E., Willner I. Integrated Nanoparticle-Biomolecule Hybrid Systems: Synthesis, Properties, and Applications // Angew. Chemie Int. Ed. 2004. T. 43. № 45. C. 6042-6108.

75. Kelly K.L. et al. The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment // J. Phys. Chem. B. 2003. T. 107. № 3. C. 668-677.

76. Khlebtsov N.G. Optics and biophotonics of nanoparticles with a plasmon resonance // Quantum Electron. 2008a. T. 38. № 6. C. 504-529.

77. Khlebtsov N.G. Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from Extinction Spectra // Anal. Chem. 2008b. T. 80. № 17. C. 6620-6625.

78. Kim B., Sigmund W.M. Functionalized Multiwall Carbon Nanotube/Gold Nanoparticle Composites // Langmuir. 2004. T. 20. № 19. C. 8239-8242.

79. Kim H.N. et al. Fluorescent and colorimetric sensors for detection of lead, cadmium, and mercury ions // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 8. C. 3210-3244.

80. Kim M.K. Digital Holographic Microscopy. New York, NY: Springer New York, 2011.

81. Klajn R., Stoddart J.F., Grzybowski B.A. Nanoparticles functionalised with reversible molecular and supramolecular switches // Chem. Soc. Rev. 2010. T. 39. № 6. C. 2203.

82. Krämer M. et al. Water-Soluble Dendritic Architectures with Carbohydrate Shells for the Templation and Stabilization of Catalytically Active Metal Nanoparticles // Macromolecules. 2005. T. 38. № 20. C. 8308-8315.

83. Kumar C.S.S.R., Mohammad F. Magnetic nanomaterials for hyperthermia-based therapy and controlled drug delivery // Adv. Drug Deliv. Rev. 2011. T. 63. № 9. C. 789-808.

84. Kutuzov S. et al. On the kinetics of nanoparticle self-assembly at liquid/liquid interfaces // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. T. 9. № 48. C. 6351.

85. Laaksonen T. et al. Stability and Electrostatics of Mercaptoundecanoic Acid-Capped Gold Nanoparticles with Varying Counterion Size // ChemPhysChem. 2006. T. 7. № 10. C. 2143-2149.

86. Lai M.-J. et al. The Tail Associated Protein of Acinetobacter baumannii Phage OAB6 Is the Host Specificity Determinant Possessing Exopolysaccharide Depolymerase Activity // PLoS One. 2016. T. 11. № 4. C. e0153361.

87. Lattuada M., Hatton T.A. Synthesis, properties and applications of Janus nanoparticles // Nano Today. 2011. T. 6. № 3. C. 286-308.

88. Lee C.-R. et al. Strategies to Minimize Antibiotic Resistance // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2013. T. 10. № 9. C. 4274-4305.

89. Lee I.-M. et al. Structural basis for fragmenting the exopolysaccharide of Acinetobacter baumannii by bacteriophage OAB6 tailspike protein // Sci. Rep. 2017. T. 7. № 1. C. 42711.

90. Li J. et al. Simultaneous identification of point mutations via DNA ligase-mediated gold nanoparticle assembly // Analyst. 2008. T. 133. № 7. C. 939.

91. Li M., Cushing S.K., Wu N. Plasmon-enhanced optical sensors: a review // Analyst. 2015. T. 140. № 2. C. 386-406.

92. Li N., Binder W.H. Click-chemistry for nanoparticle-modification // J. Mater. Chem. 2011. T. 21. № 42. C. 16717.

93. Li W., Chen X. Gold nanoparticles for photoacoustic imaging // Nanomedicine. 2015. T. 10. № 2. C. 299-320.

94. Li Z. et al. Mesoporous silica nanoparticles in biomedical applications // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 7. C. 2590.

95. Lim J. et al. Characterization of magnetic nanoparticle by dynamic light scattering // Nanoscale Res. Lett. 2013. T. 8. № 1. C. 381.

96. Lin L. et al. Light-Directed Reversible Assembly of Plasmonic Nanoparticles Using Plasmon-Enhanced Thermophoresis // ACS Nano. 2016. T. 10. № 10. C. 9659-9668.

97. Lin Y.-W., Huang C.-C., Chang H.-T. Gold nanoparticle probes for the detection of mercury, lead and copper ions // Analyst. 2011. T. 136. № 5. C. 863-871.

98. Lin Y. et al. Self-directed self-assembly of nanoparticle/copolymer mixtures // Nature. 2005. T. 434. № 7029. C. 55-59.

99. Lipomi D.J. et al. Soft Lithographic Approaches to Nanofabrication // Polymer Science: A Comprehensive Reference. : Elsevier, 2012. C. 211-231.

100. Liu B. et al. A FRET-based ratiometric sensor for mercury ions in water with multi-layered silica nanoparticles as the scaffold // Chem. Commun. 2011. T. 47. № 31. C. 8913.

101. Liu C.-W. et al. Detection of mercury(ii) based on Hg2+-DNA complexes inducing the aggregation of gold nanoparticles // Chem. Commun. 2008. № 19. C. 2242.

102. Liu G.L. et al. A nanoplasmonic molecular ruler for measuring nuclease activity and DNA footprinting // Nat. Nanotechnol. 2006. T. 1. № 1. C. 47-52.

103. Livnah O. et al. Three-dimensional structures of avidin and the avidin-biotin complex. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1993. T. 90. № 11. C. 5076-5080.

104. Luo B. et al. Quantifying the Self-Assembly Behavior of Anisotropic Nanoparticles Using LiquidPhase Transmission Electron Microscopy // Acc. Chem. Res. 2017. T. 50. № 5. C. 1125-1133.

105. Luo X. et al. Application of Nanoparticles in Electrochemical Sensors and Biosensors // Electroanalysis. 2006. T. 18. № 4. C. 319-326.

106. Ma X., Zhao Y. Biomedical Applications of Supramolecular Systems Based on Host-Guest Interactions // Chem. Rev. 2015. T. 115. № 15. C. 7794-7839.

107. Mai Y., Eisenberg A. Self-assembly of block copolymers // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 18. C. 5969.

108. Malekzad H. et al. Noble metal nanostructures in optical biosensors: Basics, and their introduction to anti-doping detection // TrAC Trends Anal. Chem. 2018. T. 100. C. 116-135.

109. Malmqvist M. Surface plasmon resonance for detection and measurement of antibody-antigen affinity and kinetics // Curr. Opin. Immunol. 1993. T. 5. № 2. C. 282-286.

110. Marin A.G. et al. Gallium plasmonic nanoparticles for label-free DNA and single nucleotide polymorphism sensing // Nanoscale. 2016. T. 8. № 18. C. 9842-9851.

111. Matsusaki M. et al. Layer-by-Layer Assembly Through Weak Interactions and Their Biomedical Applications // Adv. Mater. 2012. T. 24. № 4. C. 454-474.

112. Maye MM. et al. DNA-Regulated Micro- and Nanoparticle Assembly // Small. 2007. T. 3. № 10. C.1678-1682.

113. Mayer K.M., Hafner J.H. Localized Surface Plasmon Resonance Sensors // Chem. Rev. 2011. T. 111. № 6. C. 3828-3857.

114. McGorty R. et al. Colloidal self-assembly at an interface // Mater. Today. 2010. T. 13. № 6. C. 3442.

115. Medintz I.L. et al. Quantum dot bioconjugates for imaging, labelling and sensing // Nat. Mater. 2005. T. 4. № 6. C. 435-446.

116. Mei B.C. et al. Effects of Ligand Coordination Number and Surface Curvature on the Stability of Gold Nanoparticles in Aqueous Solutions // Langmuir. 2009. T. 25. № 18. C. 10604-10611.

117. Mejia-Salazar J.R., Oliveira O.N. Plasmonic Biosensing // Chem. Rev. 2018. T. 118. № 20. C. 10617-10625.

118. Mie G. Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen // Ann. Phys. 1908. T. 330. № 3. C. 377-445.

119. Millo D. et al. In Situ Spectroelectrochemical Investigation of Electrocatalytic Microbial Biofilms

by Surface-Enhanced Resonance Raman Spectroscopy // Angew. Chemie Int. Ed. 2011. T. 50. № 11. C. 2625-2627.

120. Min Y. et al. The role of interparticle and external forces in nanoparticle assembly // Nat. Mater. 2008. T. 7. № 7. C. 527-538.

121. Mirkin C.A. et al. A DNA-based method for rationally assembling nanoparticles into macroscopic materials // Nature. 1996. T. 382. № 6592. C. 607-609.

122. Morozov V.N. et al. Generation and delivery of nanoaerosols from biological and biologically active substances // J. Aerosol Sci. 2014. T. 69. C. 48-61.

123. Moses J.E., Moorhouse A.D. The growing applications of click chemistry // Chem. Soc. Rev. 2007. T. 36. № 8. C. 1249-1262.

124. Murphy C.J. et al. Anisotropic Metal Nanoparticles: Synthesis, Assembly, and Optical Applications // J. Phys. Chem. B. 2005. T. 109. № 29. C. 13857-13870.

125. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites // J. Am. Chem. Soc. 1993. T. 115. № 19. C. 8706-8715.

126. Murray R.W. Nanoelectrochemistry: Metal Nanoparticles, Nanoelectrodes, and Nanopores // Chem. Rev. 2008. T. 108. № 7. C. 2688-2720.

127. Narayanaswamy R., Wolfbeis O.S. Optical Sensors. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2004.

128. Nativo P., Prior I.A., Brust M. Uptake and Intracellular Fate of Surface-Modified Gold Nanoparticles // ACS Nano. 2008. T. 2. № 8. C. 1639-1644.

129. Nel A.E. et al. Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface // Nat. Mater. 2009. T. 8. № 7. C. 543-557.

130. Neouze M.-A., Schubert U. Surface Modification and Functionalization of Metal and Metal Oxide Nanoparticles by Organic Ligands // Monatshefte für Chemie - Chem. Mon. 2008. T. 139. № 3. C. 183195.

131. Nie L. et al. Applications of Gold Nanoparticles in Optical Biosensors // J. Biomed. Nanotechnol. 2014. T. 10. № 10. C. 2700-2721.

132. Nie Z., Petukhova A., Kumacheva E. Properties and emerging applications of self-assembled structures made from inorganic nanoparticles // Nat. Nanotechnol. 2010. T. 5. № 1. C. 15-25.

133. Nikitin M.P. et al. Biocomputing based on particle disassembly. // Nat. Nanotechnol. 2014. T. 9. № 9. C. 716-22.

134. Nikitin P.., Valeiko M.., Gorshkov B.. New direct optical biosensors for multi-analyte detection // Sensors Actuators B Chem. 2003. T. 90. № 1-3. C. 46-51.

135. Nobs L. et al. Current methods for attaching targeting ligands to liposomes and nanoparticles // J.

Pharm. Sci. 2GG4. Т. 93. № 8. С. 198G-1992.

136. Orlov A. V. et al. Rapid dry-reagent immunomagnetic biosensing platform based on volumetric detection of nanoparticles on 3D structures // Biosens. Bioelectron. 2G16. Т. 79. С. 423-429.

137. Palma R. De et al. Silane Ligand Exchange to Make Hydrophobic Superparamagnetic Nanoparticles Water-Dispersible // Chem. Mater. 2GG7. Т. 19. № 7. С. 1821-1831.

138. Papalia G.A. et al. Comparative analysis of 1G small molecules binding to carbonic anhydrase II by different investigators using Biacore technology // Anal. Biochem. 2GG6. Т. 359. № 1. С. 94-1G5.

139. Patil S. et al. Protein adsorption and cellular uptake of cerium oxide nanoparticles as a function of zeta potential // Biomaterials. 2GG7. Т. 28. № 31. С. 46GG-46G7.

14G. Peterlinz K.A., Georgiadis R. In Situ Kinetics of Self-Assembly by Surface Plasmon Resonance Spectroscopy // Langmuir. 1996. Т. 12. № 20. С. 4731-474G.

141. Piella J., Bastús N.G., Puntes V. Size-Dependent Protein-Nanoparticle Interactions in Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles: The Emergence of the Protein Corona // Bioconjug. Chem. 2G17. Т. 28. № 1. С. 88-97.

142. Pinheiro A. V. et al. Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology // Nat. Nanotechnol. 2G11. Т. 6. № 12. С. 763-772.

143. Pires D.P. et al. Bacteriophage-encoded depolymerases: their diversity and biotechnological applications // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2G16. Т. 100. № 5. С. 2141-2151.

144. Popova A. V. et al. Characterization of myophage AM24 infecting Acinetobacter baumannii of the K9 capsular type // Arch. Virol. 2G19. Т. 164. № 5. С. 1493-1497.

145. Priyadarshini E., Pradhan N. Gold nanoparticles as efficient sensors in colorimetric detection of toxic metal ions: A review // Sensors Actuators B Chem. 2G17. Т. 238. С. 888-9G2.

146. Qin D. et al. Microfabrication, Microstructures and Microsystems. , 1998. С. 1-2G.

147. Quintana M., Prato M. Supramolecular aggregation of functionalized carbon nanotubes // Chem. Commun. 2009. № 40. С. 6GG5.

148. Rana S., Yeh Y.-C., Rotello V.M. Engineering the nanoparticle-protein interface: applications and possibilities // Curr. Opin. Chem. Biol. 2G1G. Т. 14. № 6. С. 828-834.

149. Ray P.C. et al. Gold Nanoparticle Based FRET for DNA Detection // Plasmonics. 2GG7. Т. 2. № 4. С. 173-183.

15G. Rechberger W. et al. Optical properties of two interacting gold nanoparticles // Opt. Commun. 2GG3. Т. 220. № 1-3. С. 137-141.

151. Reimer L. Scanning Electron Microscopy. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1998.

152. Rich R.L. et al. Kinetic analysis of estrogen receptor/ligand interactions // Proc. Natl. Acad. Sci. 2GG2. Т. 99. № 13. С. 8562-8567.

153. Rodríguez-Rubio L. et al. 'Artilysation' of endolysin XSa2lys strongly improves its enzymatic and

antibacterial activity against streptococci // Sci. Rep. 2016. T. 6. № 1. C. 35382.

154. Rosi N.L., Mirkin C.A. Nanostructures in Biodiagnostics // Chem. Rev. 2005. T. 105. № 4. C. 1547-1562.

155. Saha K. et al. Gold Nanoparticles in Chemical and Biological Sensing // Chem. Rev. 2012. T. 112. № 5. C. 2739-2779.

156. Schreiber R. et al. Hierarchical assembly of metal nanoparticles, quantum dots and organic dyes using DNA origami scaffolds // Nat. Nanotechnol. 2014. T. 9. № 1. C. 74-78.

157. Sehgal D., Vijay I.K. A Method for the High Efficiency of Water-Soluble Carbodiimide-Mediated Amidation // Anal. Biochem. 1994. T. 218. № 1. C. 87-91.

158. Setou M., Kurabe N. Mass microscopy: high-resolution imaging mass spectrometry // J. Electron Microsc. (Tokyo). 2011. T. 60. № 1. C. 47-56.

159. Seydack M. Nanoparticle labels in immunosensing using optical detection methods // Biosens. Bioelectron. 2005. T. 20. № 12. C. 2454-2469.

160. Shemetov A.A., Nabiev I., Sukhanova A. Molecular Interaction of Proteins and Peptides with Nanoparticles // ACS Nano. 2012. T. 6. № 6. C. 4585-4602.

161. Shen Z., Yamada M., Miyake M. Control of Stripelike and Hexagonal Self-Assembly of Gold Nanoparticles by the Tuning of Interactions between Triphenylene Ligands // J. Am. Chem. Soc. 2007. T. 129. № 46. C. 14271-14280.

162. Shevchenko K.G. et al. Surface plasmon resonance as a tool for investigation of non-covalent nanoparticle interactions in heterogeneous self-assembly &amp; disassembly systems // Biosens. Bioelectron. 2017. T. 88. C. 3-8.

163. Shevchenko Y. et al. In Situ Biosensing with a Surface Plasmon Resonance Fiber Grating Aptasensor // Anal. Chem. 2011. T. 83. № 18. C. 7027-7034.

164. Shipunova V.O. et al. MPQ-cytometry: a magnetism-based method for quantification of nanoparticle-cell interactions // Nanoscale. 2016. T. 8. № 25. C. 12764-12772.

165. Shipunova V.O. et al. Self-assembling nanoparticles biofunctionalized with magnetite-binding protein for the targeted delivery to HER2/neu overexpressing cancer cells // J. Magn. Magn. Mater. 2019. T. 469. C. 450-455.

166. Shipway A.N., Katz E., Willner I. Nanoparticle Arrays on Surfaces for Electronic, Optical, and Sensor Applications // ChemPhysChem. 2000. T. 1. № 1. C. 18-52.

167. Singh P. SPR Biosensors: Historical Perspectives and Current Challenges // Sensors Actuators B Chem. 2016. T. 229. C. 110-130.

168. Sokolov I.L. et al. Smart materials on the way to theranostic nanorobots: Molecular machines and nanomotors, advanced biosensors, and intelligent vehicles for drug delivery // Biochim. Biophys. Acta - Gen. Subj. 2017. T. 1861. № 6. C. 1530-1544.

169. Sokolova V. et al. Characterisation of exosomes derived from human cells by nanoparticle tracking analysis and scanning electron microscopy // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2011. T. 87. № 1. C. 146-150.

170. Sonnichsen C. et al. A molecular ruler based on plasmon coupling of single gold and silver nanoparticles // Nat. Biotechnol. 2005. T. 23. № 6. C. 741-745.

171. Soucy S.M., Huang J., Gogarten J.P. Horizontal gene transfer: building the web of life // Nat. Rev. Genet. 2015. T. 16. № 8. C. 472-482.

172. Sperling R.A., Parak W.J. Surface modification, functionalization and bioconjugation of colloidal inorganic nanoparticles // Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci. 2010. T. 368. № 1915. C. 13331383.

173. Sun D. et al. A Novel Nanoparticle Drug Delivery System: The Anti-inflammatory Activity of Curcumin Is Enhanced When Encapsulated in Exosomes // Mol. Ther. 2010. T. 18. № 9. C. 1606-1614.

174. Tacconelli E. et al. Discovery, research, and development of new antibiotics: the WHO priority list of antibiotic-resistant bacteria and tuberculosis // Lancet Infect. Dis. 2018. T. 18. № 3. C. 318-327.

175. Takeuchi T., Haginaka J. Separation and sensing based on molecular recognition using molecularly imprinted polymers // J. Chromatogr. B Biomed. Sci. Appl. 1999. T. 728. № 1. C. 1-20.

176. Tamada K. et al. SPR-based DNA Detection with Metal Nanoparticles // Plasmonics. 2007. T. 2. № 4. C. 185-191.

177. Tennant D.M. et al. Phase grating masks for photonic integrated circuits fabricated by e-beam writing and dry etching: Challenges to commercial applications // Microelectron. Eng. 1995. T. 27. № 1-4. C. 427-434.

178. Thummeepak R. et al. Enhanced Antibacterial Activity of Acinetobacter baumannii Bacteriophage 0ABP-01 Endolysin (LysABP-01) in Combination with Colistin // Front. Microbiol. 2016. T. 7.

179. Tian T., Wang J., Zhou X. A review: microRNA detection methods // Org. Biomol. Chem. 2015. T. 13. № 8. C. 2226-2238.

180. Tregubov A.A., Nikitin P.I., Nikitin M.P. Advanced Smart Nanomaterials with Integrated Logic-Gating and Biocomputing: Dawn of Theranostic Nanorobots // Chem. Rev. 2018. T. 118. № 20. C. 10294-10348.

181. Turkevich J. Colloidal Gold . Part I // 1985. № 1. C. 86-91.

182. Turkevich J. Colloidal Gold. Part II // 1995. № 4. C. 125-131.

183. Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold // Discuss. Faraday Soc. 1951. T. 11. C. 55.

184. Tyrrell Z.L., Shen Y., Radosz M. Fabrication of micellar nanoparticles for drug delivery through the self-assembly of block copolymers // Prog. Polym. Sci. 2010. T. 35. № 9. C. 1128-1143.

185. Valencia P.M. et al. Microfluidic technologies for accelerating the clinical translation of

nanoparticles // Nat. Nanotechnol. 2012. T. 7. № 10. C. 623-629.

186. Walther A., Müller A.H.E. Janus Particles: Synthesis, Self-Assembly, Physical Properties, and Applications // Chem. Rev. 2013. T. 113. № 7. C. 5194-5261.

187. Wang J. Nanomaterial-based electrochemical biosensors // Analyst. 2005. T. 130. № 4. C. 421.

188. Wang Y., Angelatos A.S., Caruso F. Template Synthesis of Nanostructured Materials via Layer-by-Layer Assembly f // Chem. Mater. 2008. T. 20. № 3. C. 848-858.

189. Wang Z.L. Transmission Electron Microscopy of Shape-Controlled Nanocrystals and Their Assemblies // J. Phys. Chem. B. 2000. T. 104. № 6. C. 1153-1175.

190. Weber C. et al. Desolvation process and surface characterisation of protein nanoparticles // Int. J. Pharm. 2000. T. 194. № 1. C. 91-102.

191. WHO. Antimicrobial resistance. , 2014.

192. Willner I., Patolsky F., Wasserman J. Photoelectrochemistry with Controlled DNA-Cross-Linked CdS Nanoparticle Arrays // Angew. Chemie Int. Ed. 2001. T. 40. № 10. C. 1861-1864.

193. Yang J. et al. Tracking Multiplex Drugs and Their Dynamics in Living Cells Using the Label-Free Surface-Enhanced Raman Scattering Technique // Mol. Pharm. 2012. T. 9. № 4. C. 842-849.

194. Yang M. et al. Self-assembly of nanoparticles into biomimetic capsid-like nanoshells // Nat. Chem. 2017. T. 9. № 3. C. 287-294.

195. Yang W. et al. Layer-by-Layer Construction of Novel Biofunctional Fluorescent Microparticles for Immunoassay Applications // J. Colloid Interface Sci. 2001. T. 234. № 2. C. 356-362.

196. Yang Y. et al. Self-assembly of size-controlled liposomes on DNA nanotemplates // Nat. Chem. 2016. T. 8. № 5. C. 476-483.

197. Yin H. et al. Non-viral vectors for gene-based therapy // Nat. Rev. Genet. 2014. T. 15. № 8. C. 541555.

198. Yoo S.M., Kim D.-K., Lee S.Y. Aptamer-functionalized localized surface plasmon resonance sensor for the multiplexed detection of different bacterial species // Talanta. 2015. T. 132. C. 112-117.

199. Zalevsky Z., Abdulhalim I. Plasmonics // Integrated Nanophotonic Devices. : Elsevier, 2014. C. 179-245.

200. Zeng S. et al. A Review on Functionalized Gold Nanoparticles for Biosensing Applications // Plasmonics. 2011. T. 6. № 3. C. 491-506.

201. Zhang L. et al. Self-Assembled Lipid-Polymer Hybrid Nanoparticles: A Robust Drug Delivery Platform // ACS Nano. 2008. T. 2. № 8. C. 1696-1702.

202. Zhang X., Servos M.R., Liu J. Surface Science of DNA Adsorption onto Citrate-Capped Gold Nanoparticles // Langmuir. 2012. T. 28. № 8. C. 3896-3902.

203. Zhou C. et al. Fiber optic surface plasmon resonance sensor for detection of E. coli O157:H7 based on antimicrobial peptides and AgNPs-rGO // Biosens. Bioelectron. 2018. T. 117. C. 347-353.

204. Zhou W. et al. Gold Nanoparticles for In Vitro Diagnostics // Chem. Rev. 2015. Т. 115. № 19. С. 10575-10636.

205. Zhu Y. et al. Localized surface plasmon resonance mapping on aluminium voids with three-dimensional nanostructures // European Microscopy Congress 2016: Proceedings. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2016. С. 791-792.

206. Сотников Д.В., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Детекция межмолекулярных взаимодействий, основанная на регистрации поверхностного плазмонного резонанса // Успехи биологической химии. 2015. Т. 55. С. 291-420.

207. Сухорукова М.В., Эйдельштейн М.В., Склеенова Е.Ю., Иванчик Н.В., Шек Е.А., Дехнич А.В., Козлов Р.С., Розанова Софья Марковна, Перевалова Е.Ю., Яранцева Н.З., Новикова Р.И., Молдовану М.Г., Валиуллина И.Р., Насыбуллова З.З., Архипенко М.В., Адонина Е.Э., П Я.О. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Acinetobacter spp. В стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «марафон» 2013-2014 // КМАХ. 2017. Т. 1.

208. https://www.fda.gov/science-research/nanotechnology-programs-fda/nanotechnology-fact-sheet.

209. http://clinicaltrials.gov.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю Максиму Петровичу Никитину за возможность принять участие в развитии новой и интересной области исследований, за интересные научные дискуссии, а также за моральную поддержку и терпение на протяжении всего времени руководства.

Автор благодарит сотрудников Лаборатории нанобиотехнологий МФТИ, в особенности Владимира Черкасова, Ольгу Прушинскую, Наталью Нешетаеву, Андрея Бабёнышева, Светлану Звереву, Ивана Зелепукина и Алину Рынгач, чьи неоценимые помощь и поддержка сделали возможными эту работу. Спасибо!

Автор признателен Анастасии Владимировне Поповой (Лаборатория регуляции клеточного сигналинга, МФТИ) за неоценимую помощь в получении деполимеразы профага штамма А. Ъаптаппи 8300 (Бро8300) и знакомство с миром бактериофагов.

Автор выражает искреннюю благодарность Максиму Павловичу Баранову, Евгении Васильевне Барановой и Марии Сергеевне Раутиан за превосходный пример отношения к науке и к людям.

Автор благодарит своих близких друзей и семью за огромную поддержку, неиссякаемое терпение и за то, что они прошли этот путь со мной.