In this work, we use a nanoimprint lithography fabrication technology to create uniformly-oriented and homogenous noble metal nanoparticle arrays with well-controlled size, shape and spacing, which can be the basis platform for the development of Localized Surface Plasmon Resonance sensors for biomolecular detection. Using this approach, we demonstrate proof-of-principle of an optical biosensor to quantify biomolecular interactions in a real-time mode using a UV-visible spectrophotometer. The sensor shows concentration-dependent kinetics of surface adsorption or binding of biomolecules and a capability to monitor antigen-antibody specific reactions, which is demonstrated by the reaction between bovine serum albumin (BSA) and anti-BSA immunoglobulin.

In this work, we investigate how the application of an external potential difference to the sensitive gold-electrolyte interface influences the optical response of a sensor based on the surface plasmon-polariton resonance (SPPR). The SPPR resonant angle shift was registered for an aqueous solution of sulfuric acid as an electrolyte at different potential sweep rates. From the measurements of SPPR curves versus the applied voltage, the potential of zero charge of the gold electrode in the electrolyte solution was estimated. To explain the external voltage influence on the SPPR sensor response, a theoretical model was used that takes into account three factors: free electron concentration change in the space-charge layer in the surface layer of gold, dependence of the capacity of electrical double layer at the interface on the voltage, and gold film surface roughness.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е. с5 + Г439.4

Рубрики:

Аналіз окремих елементів та неорганічних сполук

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.21 + В371.35 + К234.104

Рубрики:

Квантування в напівпровідниках, квантові ями

Плазмові коливання

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Metal nanocrystals are actual objects for the modem biophysics mainly because of their usage in sensors based on localized surface plasmon resonance (LSPR) and as active substrates for surface-enhanced spectroscopies. This work deals with the experimental and theoretical investigation of optical properties of trigonal and hexagonal Au nanoprisms deposited on the glass substrates. It was confirmed for the studied structures that the LSPR spectra depend on the crystals shape and size. Theoretical modeling the optical properties of plasmon-supporting nanoprisms was performed using the fmite-difference time-domain method. The experimentally obtained and theoretically modeled LSPR spectral positions were found to be different, which can be attributed to a high spread of nanoprism shapes and sizes in the same sample and to nanocrystals aggregation effect confirmed by microscopy data. Additionally, the distributions of the electric field in the vicinity of nanoprisms under the LSPR conditions were simulated, and a strong field intensity enhancement at the comers of the prisms was demonstrated, which implies the promising application of such plasmonic nanostructures for surface-enhanced spectroscopy.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г461.315 + Ж364.206

Рубрики:

Люмінесцентний та флуоресцентний аналіз. Хемілюмінесцентний аналіз

Властивості наноматеріалів

Шифр НБУВ: Ж100178 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Gold nanostructures are considered as a potential platform for building smart nanocarriers that will form the basis of novel methods of targeted delivery and controlled release of drugs. However, to ensure maximum efficiency of gold nanoparticles upon the drug release via the plasmon-enhanced photothermal effect, it is necessary to optimize their spectral parameters for operation in the human body that requires both theoretical research and development of appropriate methods for nanostructures fabrication. In this work, mathematical modeling of light extinction spectral dependences for gold nanostructures of different morphology was performed to determine their geometric parameters that provide the occurrence of localized surface plasmon resonance (LSPR) in the red and near infrared regions of the spectrum, where the transparency window of biological tissues exists. Based on the results of previous studies and computer modeling, using hollow gold nanoshells to construct smart nanocarriers was found to be most reasonable. A protocol for production of these nanoparticles based on "silver-gold" galvanic replacement reaction, which is accompanied by a controlled shift of the LSPR wavelength position, was proposed and described in detail. It is shown that the loading of model biomolecules in hollow gold nanoshells significantly changes the output optical parameters of the system under investigation, which should be taken into account for matching with the laser excitation wavelength during the development of smart nanocarriers.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г121.33-18 + Е0*725.112.711

Рубрики:

Золото

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж14252 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вивчено гасіння флуоресценції в розчинах у воді DOX-BSA-AuNPs. Показано, що в присутності наночастинок золота виникають додаткові механізми комплексоутворення, які приводять до зростання константи зв'язування K та падіння числа зв'язуючих місць n і відстані між флуорофором та акцепторами енергії.

Сенсорні елементи, що базуються на локалізованому поверхневому плазмонному резонансі в масивах золотих наноструктур на скляних підкладках (наночипах) з молекулярно-імпринтованим покриттям на основі акриламідного кополімеру, було запропоновано для детектування аналогів вибухівки в рідкій та газовій фазі. Наночипи проявляють межі виявлення на рівні 1 пМ у водному розчині та 0,1 ppm у газоподібному стані для 4-нітрофенолу. Тестування чутливості з використанням виготовленого 4-нітрофенол-імпринтованого плазмонного наночипа до 4-нітротолуолу, 1-нітронафталіну та 5-нітроізохіноліну у газовій фазі демонструє частково селективний відгук із часом насичення сигналу від 2 хв.

Унікальною особливістю наночастинок з високопровідних матеріалів (плазмонні наночастинки) є той факт, що їх хвильову позицію локалізованого поверхневого плазмонного резонансу (ЛППР) можна регулювати, змінюючи форму, розмір, склад і оточуюче середовище відповідно до цілей застосування. У даному огляді наведено приклади основних механізмів регуляції ЛППР, доступних на даний час. Серед найбільш вживаних методів регуляції хвильової позиції ЛППР - використання різного типу матеріалів наночастинок - золота, срібла, міді, алюмінію та сплаву золото - срібло. Також наведено приклади зміни резонансної позиції поглинання шляхом використання наночастинок з різною формою та розмірністю. Розглянуто використання менш вживаних методів регуляції ЛППР, таких як контрольована регуляція відстані між частинками в одному і двох вимірах. Описано роботи, де хвильову позицію ЛППР регулюють за рахунок зміни оточуючого середовища: товщини підкладки, товщини та діелектричних параметрів шару на поверхні наночастинки. Також розглянуто приклади активного впливу на зміну хвильової позиції ЛППР шляхом прикладання електричного потенціалу та регуляцією плазмових мод.