Новые подходы к получению некоторых люминесцентных и плазмонных меток для иммуноанализа: возможности и ограничения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кокорина Алина Андреевна

• Кокорина Алина Андреевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Кокорина Алина Андреевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Углеродные наноструктуры

1.1.1. Методы синтеза сверху-вниз

1.1.2. Методы синтеза снизу-вверх

1.1.3. Фракционирование углеродных наноструктур

1.1.4. Применение УНС в иммунохимическом анализе

1.2. Наночастицы золота

1.2.1. Функционализация поверхности наночастиц золота

1.2.2. Применение наночастиц золота в иммунохимическом анализе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Реагенты и материалы

2.2 Оборудование

2.3. Методики проведения экспериментов

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДЕКСТРАН СУЛЬФАТА НАТРИЯ

3.1. Гидротермальный синтез УНС на основе декстран сульфата натрия

3.2. Фракционирование УНС на основе декстран сульфата натрия, полученных гидротермальным методом

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР ИЗ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ И 1,2-ЭТИЛЕНДИАМИНА

4.1. Получение УНС из лимонной кислоты и 1,2-этилендиамина

4.2. Получение и характеристика конъюгатов УНС со вторичными антителами

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПОДХОДА ДЛЯ СИНТЕЗА БИОТИНИЛИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ С-РЕАКТИВНОГО БЕЛКА ЧЕЛОВЕКА ИММУНОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

5.1. Разработка метода одностадийной модификации ЗНЧ биотином

5.2. Взаимодействие ЗНЧ@биотин со стрептавидином

5.3. Определение аналитических параметров для разработанного иммунохимического анализа

5.4. Определение СРБ в образцах плазмы крови человека

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АГ - антиген

АТ - антитело

ББ - бикарбонатный буфер

БСА - бычий сывороточный альбумин

ГТ - гидротермальный

ДСН - декстран сульфат натрия

ЗНЧ - наночастицы золота

ЗНЧ@биотин - биотинилированные наночастицы золота

ЗНЧ@биотин:стрептавидин - метка на основе биотинилированных наночастиц золота и стрептавидина

ИК - инфракрасный

ИП - индекс полидисперсности

ИПКК - 5-оксо-1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-а]пиридин-7-карбоновая кислота

ИФА - иммуноферментный анализ

КВ - квантовый выход люминесценции

КР - комбинационное рассеяние

ЛК - лимонная кислота

ПКО - предел количественного определения

ПКТ - прокальцитонин

ПО - предел обнаружения

ППР - поверхностный плазмонный резонанс

ПЭГ - полиэтиленгликоль

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия СРБ - С-реактивный белок

Сульфо -ГСС - натриевая соль К-гидроксисульфосукцинимида ТРЭ - ТРИС-борат-ЭДТА

ТСХ - тонкослойная хроматография УНС - углеродные наноструктуры УНТ - углеродные нанотрубки ФСБ - фосфатно-солевой буфер ЭДА - 1,2-этилендиамин

ЭДК - 1-этил-3-(3-диметиламинопропил) -карбодиимид гидрохлорид ЯМР - ядерный магнитный резонанс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые подходы к получению некоторых люминесцентных и плазмонных меток для иммуноанализа: возможности и ограничения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Современные достижения в области нанотехнологий играют ключевую роль в разработке новых улучшенных подходов для качественного и количественного определения различных целевых аналитов. В настоящее время существует интерес к разработке, изучению и применению новых типов меток, которые объединяют достоинства имеющихся меток и элиминируют их недостатки. В частности, люминесцентные углеродные наноструктуры (УНС) вызывают значительный интерес у многих научных групп с целью их применения в качестве меток в различных типах анализов. С момента их открытия в 2004 году до настоящего момента ведутся дискуссии об их строении и природе люминесценции. Представленные в научной литературе данные позволяют предположить дефектную структуру, содержащую нанофрагменты графена с большим количеством гетероатомов, однако существуют относительно новые данные, подтверждающие наличие в структуре УНС органических флуорофоров, которые приводят к люминесценции в сине-зеленой области спектра с высокими значениями квантового выхода (КВ). В связи с этим актуальной задачей является не только определение структурных особенностей УНС и происхождения их люминесцентных свойств, но и практическое применение УНС в качестве люминесцентных меток в анализе.

При этом одними из наиболее распространённых нанометок как для научных исследований, так и для клинической практики остаются наночастицы золота (ЗНЧ). Во многом их популярность связана с уникальными свойствами, вызванными локализованным поверхностным плазмонным резонансом (ППР). Свойства ЗНЧ зависят от их состава, морфологии, размера, формы и молекул на поверхности. ЗНЧ широко используются в качестве меток в различных форматах иммуноанализа благодаря выраженным плазмонным свойствам простоте синтеза, высокой коллоидной стабильности, широким возможностям функционализации

поверхности. Зачастую предложенные подходы требуют сложных модификаций меток, а разработанные аналитические методики не всегда обладают достаточной чувствительностью. Принимая во внимание достигнутые успехи в этом направлении, разработка новых подходов с целью улучшения и упрощения традиционных методик является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы состояла в поиске новых подходов к получению перспективных люминесцентных и плазмонных меток, изучении закономерностей их синтеза и свойств, а также применении в иммуноанализе. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Осуществить гидротермальную (ГТ) обработку природного модифицированного полисахарида и разработать методику фракционирования полученных УНС для выделения соединений с различными испускающими центрами;

• Разработать подход для получения УНС с высоким КВ из низкомолекулярных соединений, охарактеризовать их морфологию и люминесцентные свойства, а также установить особенности и ограничения конъюгации УНС с антителами (АТ);

• Разработать подход для одностадийного синтеза ЗНЧ, модифицированных молекулами биотина; установить закономерности формирования метки на основе биотинилированных ЗНЧ (ЗНЧ@биотин) и стрептавидина, их взаимодействия с АТ;

• Разработать иммунохимический метод анализа для детектирования С-реактивного белка (СРБ) в плазме крови человека с использованием метки на основе ЗНЧ@биотин и стрептавидина (ЗНЧ@биотин:стрептавидин).

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач применяли комплекс физико-химических методов исследования (люминесцентная спектроскопия, спектрофотометрия, инфракрасная (ИК) спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), метод динамического рассеяния света, гель-

электрофорез, эксклюзионная хроматография) и иммунохимических методов (иммуноанализ «сэндвич» - типа в полистирольных микропланшетах).

Научная новизна исследования состоит в следующем:

• Разработан и применен подход для разделения полидисперсных УНС на основе декстран сульфата натрия (ДСН) методом гель-эксклюзионной хроматографии, установлены физико-химические характеристики фракций, показано присутствие различных люминесцентных центров.

• Установлена возможность фракционирования УНС на основе лимонной кислоты (ЛК) и 1,2-этилендиамина (ЭДА) по соотношению массы к заряду методом горизонтального гель-электрофореза; показано, что основной вклад в люминесценцию УНС вносит органический флуорофор 5-оксо-1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-а]пиридин-7-карбоновая кислота (ИПКК).

• Разработан и оптимизирован одностадийный подход для функционализации ЗНЧ молекулами биотина и последующего контролируемого образования метки при взаимодействии со стрептавидином и биотинилированными антителами для детектирования СРБ в плазме крови человека.

Практическая значимость работы:

• Показана возможность применения гель-эксклюзионного фракционирования гидротермально обработанных органических соединений, препаративного выделения отдельных фракций и изучения их свойств.

• Произведено разделение смеси УНС из ЛК и ЭДА методом горизонтального гель-электрофореза на индивидуальные фракции, доказано присутствие молекулярного флуорофора ИПКК в качестве основного люминесцентного компонента.

• Разработан эффективный подход одностадийного получения биотинилированных ЗНЧ прямым восстановлением тетрахлороаурата (III) водорода биотином, установлены закономерности взаимодействия

биотинилированных ЗНЧ со стрептавидином и биотинилированными антителами.

• Продемонстрирована возможность количественного

иммунохимического определения СРБ в плазме крови человека с использованием меток на основе ЗНЧ@биотин:стрептавидин.

На защиту автор выносит:

1. Результаты исследования некоторых свойств УНС на основе ДСН и их фракционирования методом гель-эксклюзионной хроматографии с целью установления физико-химических характеристик отдельных фракций.

2. Сравнительное изучение зависимости оптических характеристик УНС из ЛК и ЭДА от методов и параметров синтеза. Разработанную методику для разделения и выделения индивидуальных фракций методом горизонтального гель-электрофореза, установление их структуры и результаты конъюгирования с антителами.

3. Оптимизированную методику синтеза биотинилированных ЗНЧ, подходы для формирования меток со стрептавидином и их применение для количественного иммунохимического детектирования СРБ в плазме крови человека.

Личный вклад соискателя заключается в постановке задач исследования, выборе методов синтеза и исходных реагентов для получения УНС, разработке методик их фракционирования, осуществлении подхода к функционализации ЗНЧ биотином и разработке иммунохимического метода для определения СРБ в плазме крови человека, а также в непосредственном проведении экспериментов, обобщении и анализе полученных результатов, формулировании выводов, представлении результатов исследований на всероссийских и международных конференциях, написании научных публикаций.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, входящих в перечень ВАК и библиографические базы данных Web of Science и Scopus.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением современных физико-химических и аналитических методов исследования, соответствием между полученными результатами, а также отсутствием противоречий с литературными данными, апробацией полученных данных на всероссийских и международных конференциях, публикацией основных положений диссертационного исследования в профильных высокорейтинговых реферируемых журналах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на всероссийских и международных конференциях: IX Международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Россия, Москва, 2017), Saratov Fall Meeting-17, 18, 19, 20: «International Symposium optics and Biophotonics» (Россия, Саратов, 2017, 2018, 2019 и 2020); XVIII Международная конференция «Оптика лазеров» (Россия, Санкт-Петербург, 2018), Международный форум «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Россия, Москва, 2019); XI Международная конференция молодых учёных по химии «Менделеев-2019» (Россия, Санкт-Петербург, 2019), II Всероссийская конференция «Химия биологически активных веществ» с международным участием «ХимБиоАктив-2019» (Россия, Саратов, 2019).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, изложения полученных результатов и их обсуждения (3 главы), выводов и списка цитируемой литературы. В тексте содержатся таблицы, схемы, диаграммы и графические иллюстрации. Работа представлена на 134 страницах, включает 55 рисунков и 4 таблицы.

Финансовая поддержка работы осуществлялась в рамках следующих грантов: Российского фонда фундаментальных исследований «Разработка высокочувствительных методов экспрессного определения маркеров воспаления на основе многофункциональных люминесцентных и плазмонных наноструктур» (№ 19-33-90159, Аспиранты); Российского научного фонда «Углеродные наночастицы и материалы на их основе» (№ 16-13-10195) и «Разработка высокочувствительных мультиплексных тест-систем биомаркеров воспаления на основе нового поколения люминесцентных и плазмонных наночастиц» (№ 20-33-7007).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Количественная оценка различных биологически активных веществ - одна из самых актуальных областей исследования из-за возможности использования полученных данных как в фундаментальной науке, так и в клинической практике для ранней диагностики заболеваний и мониторинга прогресса лечения. Обнаружение малых количеств биологически активных молекул простыми и точными методами все еще остается открытой проблемой. В этом контексте, разработка новых функционализированных нанодисперсных частиц и их применение качестве меток открывает возможности для совершенствования аналитических подходов, так как они способны значительно улучшить аналитические характеристики, сократить время и упростить процедуру выполнения анализа, а также повысить экономическую эффективность.

Последнее десятилетие число публикаций, направленных на разработку подходов для синтеза, модификации и применения люминесцентных УНС постоянно возрастает, при этом существует немногочисленное количество работ, где УНС применяли для анализа биологически активных веществ [1-3]. В рамках диссертационной работы будет рассмотрено современное состояние в области получения, очистки и фракционирования, структурных особенностей и применения УНС в сфере химического анализа биообъектов.

Однако, наибольшее распространение в качестве меток в различных аналитических системах, согласно постоянно увеличивающемуся числу публикаций, получили функционализированные ЗНЧ. Они обладают множеством преимуществ, среди которых яркая полоса ППР [4], стабильность в большинстве водно-солевых растворов, применяемых для биологически активных веществ, простота функционализации поверхности и т.д. [5,6]. Таким образом, в рамках диссертационной работы важно рассмотреть не только подходы к получению функционализированных ЗНЧ, но также и их применение в различных вариантах анализа, с акцентом на иммунохимические

подходы, так как именно они наиболее часто и эффективно применяются для анализа биообъектов.

1.1. Углеродные наноструктуры

УНС представляют собой нанообъекты на основе углерода, размеры

которых обычно не превышают несколько десятков нанометров, с интенсивной и настраиваемой люминесценцией (в широком спектральном диапазоне от 300 до 700 нм), с высокой фотостабильностью, отсутствием в структуре токсичных компонентов, а также большим разнообразием исходных материалов и множеством методов синтеза с отсутствием дорогостоящих и трудоемких этапов [3,7,8]. В литературе можно встретить альтернативные названия УНС, такие как углеродные точки, углеродные квантовые точки, полимерные углеродные точки или наночастицы графена [9]. При этом множество дискуссий также существуют при описании состава, структуры и механизма люминесценции этих наночастиц. Единого мнения и полного понимания в этом вопросе пока не достигнуто. Существуют теории, которые описывают наличие в структуре УНС sp2-гибридизованных фрагментов, включенных в аморфную sp3-гибридизованную матрицу, что обеспечивает люминесценцию, зависимую от возбуждения [10,11]. Недавние исследования демонстрируют иной механизм люминесценции, который связан с присутствием в углеродной матрице молекул органических флуорофоров, которые обеспечивают высокий КВ люминесценции [12,13].

Способы синтеза этих наноструктур могут быть разделены на два подхода: сверху-вниз («top-down») и снизу-вверх («bottom-up») [8]. Методы сверху-вниз позволяют получать УНС из более крупных углеродных материалов: сажи, графита, углеродных нанотрубок, оксида графита. Методы снизу-вверх позволяют получать УНС с различными функциональными группами из разнообразных прекурсоров: стандартизированных химических реагентов или веществ нехимического происхождения: природных или бытовых продуктов [1].

1.1.1. Методы синтеза сверху-вниз

Метод дугового разряда основан на измельчении более крупных

углеродных фрагментов на мелкие под действием электрической дуги.

Именно этот метод привел к открытию УНС [14]. После очистки однослойных

углеродных нанотрубок (УНТ) был обнаружен неизвестный люминесцентный

продукт с максимумами испускания в сине-зеленой, желтой и оранжевой

областях спектра. В настоящее время этот метод практически не применяется,

так как в результате получается смесь продуктов с размерами от нескольких

нанометров до нескольких микрометров, а также необходима дальнейшая

модификация поверхности для того, чтобы ввести дополнительные

функциональные группы и повысить гидрофильность, химическую и

фотостабильность.

Метод лазерной абляции также можно отнести к категории менее

актуальных, так как процесс синтеза УНС представляет собой многоэтапный

процесс, включающий лазерную абляцию графитового порошка и цемента в

потоке аргона, дальнейшее кипячение в азотной кислоте для введения

карбоксильных функциональных групп, а также процесс пассивации

полимерными агентами. При этом проблема полидисперсности сохраняется и

размеры УНС варьируются от единиц до десятков нанометров [15].

Электрохимические методы позволяют контролировать и изменять

размер УНС путем варьирования электрохимического потенциала и времени

воздействия. Электрохимический синтез УНС впервые был

продемонстрирован научной группой Жу [16], которая использовала рабочий

электрод из УНТ в качестве источника углерода. В результате

электрохимической реакции цвет раствора изменялся от желтого до темно-

коричневого, что свидетельствовало об отслаивании УНС от УНТ. Размер

полученных УНС варьировался от 0,5 до 2,8 нм, а структура была сходной со

структурой графита.

Жао и коллеги [17] получали УНС путем окисления графитового

электрода и наблюдали аналогичную картину изменения цвета раствора при

15

поучении УНС. Также было проведено разделение смеси УНС с помощью фильтра с массовым отсечением <5,5-10 Да, 10-30 кДа и >30 кДа. Фракции УНС имели размеры 0,3-1,9 нм и 0,5-3,2 нм. С помощью ПЭМ высокого разрешения показано, что УНС обладали графитовой структурой с межплоскостным расстоянием в кристаллической решетке 3,28 А, что совпадало с графитом [002]. Максимумы испускания для полученных УНС были в областях 445 нм и 510 нм.

В настоящее время подходы «сверху-вниз» теряют свою актуальность при синтезе УНС из-за дорогостоящих установок, трудностей контроля процесса синтеза, получения УНС с широким разбросом по размерам, поэтому все большее внимание уделяется подходам «снизу-вверх». 1.1.2. Методы синтеза снизу-вверх

Среди многообразия представленных методов «снизу-вверх», таких как термическое разложение, карбонизация, пиролиз, синтез с использованием ультразвука, особое место занимают гидротермальный (ГТ) и микроволновый синтез в связи с простотой и скоростью получения люминесцентных УНС, а также возможностью масштабирования и отсутствием дорогостоящего оборудования [18].

Гидротермальный синтез - позволяет в одностадийном порядке синтезировать поверхностно-модифицированные люминесцентные УНС при повышенных температуре и давлении без многочисленных этапов дополнительной поверхностной пассивации и модификации. Варьирование температуры и продолжительности нагрева позволяет управлять свойствами получаемых УНС, основной применяемый диапазон температур - 150-300°С и продолжительность синтеза 1-6 часов [1,18].

Первоначально большинство научных групп использовали в качестве источников углерода производные оксида графена и углеродных нанотрубок в условиях гидротермального синтеза [19-21]. Группа ученых [20] получала УНС путем термического восстановления однослойных листов оксида

графена при 200-300°С в течение 2 часов. Процесс не был одностадийным и требовал последующего окисления продукта в концентрированных кислотах (H2SO4 и НЫОз) под действием ультразвука. После всех манипуляций средний размер УНС составил 9,6 нм (с разбросом от 5-13 нм).

Предложенный подход был улучшен благодаря ГТ синтезу УНС из листов оксида графена непосредственно в щелочной среде (pH > 12), что привело к сокращению стадий синтеза и среднего размера УНС до 3 нм [21]. КВ УНС не превышал 7,5 % при длине волны возбуждения 420 нм, что существенно ограничивало области их применения.

Повысить КВ продукта удалось благодаря замене исходных веществ для синтеза на ЛК и различные производные аминов. Научная группа Чиу [22] использовала ЛК, ЭДА и метиленовый синий для синтеза УНС с люминесценцией, не зависящей от возбуждения, и КВ ~ 70%, со средним размером 1,86 нм. Аналогичное значение КВ были получены для УНС из цитрата натрия, ЭДА и цистеина в качестве модифицирующего агента [23]. Кроме того, авторы также отмечают превосходную фотостабильность при различных pH, концентрациях солей и времени хранения. Ранее было установлено, что подобные высокие значения КВ обусловлены формированием производных цитразиновой кислоты в результате реакции между ЛК и различными аминами [24]. Научная группа Ята [25] сообщила об образовании флуорофора в условиях гидротермального синтеза из ЛК и ЭДА. В результате разделения продуктов реакции с помощью хроматографической колонки, основную люминесцентную фракцию анализировали с помощью ЯМР спектроскопии и масс-спектрометрии, установлено, что продукт представляет собой 5-оксо-1,2,3,5-тетрагидроимидазо[1,2-а]пиридин-7-карбоновую кислоту с КВ - 86%.

Микроволновый синтез также является перспективным и популярным подходом для синтеза УНС [26]. Первые химические реакции с помощью микроволн были осуществлены еще во время второй мировой войны, но наибольшее распространение этот метод приобрел в конце XX века для

17

увеличения скорости органических реакций [27]. В настоящее время наиболее популярными агентами для синтеза УНС микроволновым методом являются углеводы [28,29], аминокислоты [30] и белковые соединения [31,32].

Научная группа Ванга [28] сообщила об одностадийном микроволновом синтезе УНС из глицерина в фосфатном буфере. Реакцию проводили в бытовой микроволновой печи при 750 Вт в течение 14 минут. В результате были получен полидисперсный продукт с разбросом по размерам от 1,3 до 3 нм. Максимум люминесценции находился в области 375 нм и КВ составлял ~ 11%. Авторы утверждали, что неорганические ионы из буфера привели к росту КВ, который в их отсутствии не превышал 6%.

Несомненным преимуществом микроволнового метода является возможность для синтеза гидрофобных УНС, которые могут быть использованы для маркировки гидрофобных фрагментов в экспериментах in vitro [27]. Митра совместно с научной группой [33] сообщили о синтезе УНС из блок-сополимера полиоксиэтилен - полиоксипропилен - полиоксиэтилен микроволновым методом. Подкисленный раствор полимера нагревали в течение 4 минут при 450 Вт. Полученный темный продукт очищали с помощью хлороформа и диспергировали в неводных растворителях. При этом сохранялась проблема с полидисперсностью УНС в диапазоне 5-20 нм. Люминесценция наблюдалась в области 440 нм с КВ ~7%.

Микроволновый метод обладает рядом преимуществ, таких как непродолжительное время синтеза, возможность использовать широкий ряд растворителей и исходных соединений. Среди недостатков можно отметить ограниченный объем продукта после синтеза, что приводит к сложностям масштабирования. Кроме того, использование бытовых микроволновых печей для синтеза приводит к неравномерному нагреву реакционной массы и провоцирует формирование полидисперсного продукта.

Согласно рассмотренным литературным данным, как подходы сверху-вниз,

так и снизу-вверх приводят к получению полидисперсных продуктов, что

может существенно осложнять изучение структуры УНС, механизма их

18

люминесценции, а также применение в биологии и медицине, где требуются нанообъекты с унифицированными свойствами. Поэтому важно рассмотреть подходы для очистки и фракционирования УНС, которые позволят разделять наноструктуры с различными размерами, оптическими характеристиками, полярностью и т.д.

1.1.3. Фракционирование углеродных наноструктур

Многие широкоизвестные подходы для разделения объектов и наночастиц других типов должны быть модифицированы для применения с целью разделения УНС, так как они часто обладают размерами менее 10 нм, обладают активной поверхностью и могут содержать в смеси несколько компонентов с различными свойствами [34].

1.1.3.1. Методы грубого разделения УНС

Центрифугирование является одним из наиболее распространенных подходов для разделения наночастиц. Процесс центрифугирования основан на осаждении из раствора под действием центробежной силы частиц с более высокой плотностью, большей массой и размером (Рис. 1). В случае УНС этот метод используется для отделения больших кусков сажи, полученных в процессе синтеза, или для отделения частиц со значительной разницей в массе/плотности. Наиболее распространенными параметрами для отделения сажи от УНС являются: центробежная скорость около 8000-13000 об/мин в течение 10-30 минут. В большинстве работ центрифугирование является первым этапом грубой очистки люминесцентного продукта от крупных кусков сажи.

Рисунок 1. Схематическое изображение процесса центрифугирования для отделения сажи от УНС

В работе Цзя и его коллег [35] УНС из аскорбиновой кислоты и синтезированные ГТ методом, были отделены от сажи с использованием центрифугирования при 8000 об/мин. Были получены УНС со средними размерами около 3 нм с сине-зелеными полосами испускания. КВ составил около 3%. Саху и его коллеги [36] разделяли смесь УНС, полученную ГТ методом, на частицы двух размеров. Они использовали две различных скорости центрифугирования - 3000 и 10000 об/мин с добавлением ацетона для последовательного разделения УНС. Полученные наночастицы имели размеры 20 нм и 1,5-4,5 нм, которые были названы «CP» и «CD» соответственно. Было обнаружено, что две полученные фракции имеют разные максимумы испускания в сине-зеленой области - 474 нм для «СР» и 455 для «CD» и разный КВ - 20% для «CP» и 26% для «CD».

Несмотря на широкую распространённость метода центрифугирования для первичной очистки УНС, не прослеживается четкой корреляции между размерами получаемых наночастиц и скоростями центрифугирования, параметры эксперимента во многом индивидуально подбираются авторами для различных типов УНС.

Диализ является еще одним широко распространенным методом

разделения и очистки коллоидных растворов. В процессе диализа

20

низкомолекулярные соединения проникают через поры полупроницаемой мембраны, в то время как продукт с большим размером и массой остается внутри диализного мешка. Для очистки и разделения УНС обычно используют диализ относительно воды или буфера (если необходимо поддерживать значение рН) в течение 12-48 часов [35,37,38]. Хотя диализ является эффективным методом для удаления низкомолекулярных веществ из раствора УНС, он все же имеет существенный недостаток, поскольку образец разбавляется. Для диализа УНС наиболее распространёнными являются диализные мешки с различными размерами пор от 100-500 Да до 14кДа [39,40].

Ван и коллеги [37] использовали диализные мембраны с размером пор около 1000 Да и получили УНС с максимумами при 420 нм из м-аминобензойной кислоты с КВ = 30,7% и размером около 3 нм. Увеличение размера пор до 3500 Да приводит к получению наночастиц схожего размера около 3 нм из ГТ обработанного (2-пиридилазо)-2-нафтола и хлорида кобальта [41]. Максимумы испускания были расположены в области 546 нм.

Диализ обычно используется в качестве одного из методов разделения, в основном в начале обработки синтезированной смеси для удаления компонентов с низкой молекулярной массой. Одним из ключевых выводов в этом разделе является то, что нет четкой корреляции между размером пор мембраны и зарегистрированными размерами полученных наночастиц.

Фильтрация - классический метод разделения, основанный на разности

в размерах веществ. Раствор (или суспензия), содержащий вещества,

пропускают через материал с фиксированными размерами пор (фильтр или

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кокорина Алина Андреевна, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Liu M.L., Chen B. Bin, Li C.M., Huang C.Z. Carbon dots: Synthesis, formation mechanism, fluorescence origin and sensing applications // Green Chem. 2019. Vol. 21. P. 449-471.

2. Park Y., Kim Y., Chang H., Won S., Kim H., Kwon W. Biocompatible nitrogen-doped carbon dots: synthesis, characterization, and application // J. Mater. Chem. B. 2020. Vol. 8. P. 8935-8951.

3. Liu J., Li R., Yang B. Carbon Dots: A New Type of Carbon-Based Nanomaterial with Wide Applications // ACS Cent. Sci. 2020. Vol. 6. P. 2179-2195.

4. Amendola V., Pilot R., Frasconi M., Marago O.M., Iati M.A. Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: A review // J. Phys. Condens. Matter. 2017. Vol. 29. P. 203002.

5. Nicol J.R., Dixon D., Coulter J.A. Gold nanoparticle surface functionalization: A necessary requirement in the development of novel nanotherapeutics // Nanomedicine. 2015. Vol. 10. P. 1315-1326.

6. Ciaurriz P., Fernández F., Tellechea E., Moran J.F., Asensio A.C. Comparison of four functionalization methods of gold nanoparticles for enhancing the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) // Beilstein J. Nanotechnol. 2017. Vol. 8. P. 244-253.

7. Anwar S., Ding H., Xu M., Hu X., Li Z., Wang J., Bi, H. Recent Advances in Synthesis, Optical Properties, and Biomedical Applications of Carbon Dots // ACS Appl. Bio Mater. 2019. Vol. 2. P. 2317-2338.

8. Kokorina A.A., Prikhozhdenko E.S., Sukhorukov G.B., Sapelkin A.V, Goryacheva I.Y. Luminescent carbon nanoparticles: synthesis, methods of investigation, applications // Russ. Chem. Rev. 2017. Vol. 86. P. 1157-1171.

9. Zuo P., Lu X., Sun Z., Guo Y., He H. A review on syntheses, properties, characterization and bioanalytical applications of fluorescent carbon dots // Microchim. Acta. 2016. Vol. 183. P. 519-542.

10. Kang Y.F., Li Y.H., Fang Y.W., Xu Y., Wei X.M., Yin X.B. Carbon Quantum Dots for Zebrafish Fluorescence Imaging // Sci. Rep. 2015. Vol. 5. P. 1-12.

11. Zhu S., Meng Q., Wang L., Zhang J., Song Y., Jin H., Yang B. Highly photoluminescent carbon dots for multicolor patterning, sensors, and bioimaging // Angew. Chemie. 2013. Vol. 52. P. 3953-3957.

12. Sendao R., Yuso M.V.M., Algarra M., Esteves da Silva J.C.G., Pinto da Silva L. Comparative life cycle assessment of bottom-up synthesis routes for carbon dots derived from citric acid and urea // J. Clean. Prod. 2020. Vol. 254. P. 1-10.

13. Duan P., Zhi B., Coburn L., Haynes C.L., Schmidt-Rohr K. A molecular fluorophore in citric acid/ethylenediamine carbon dots identified and quantified by multinuclear solid-state nuclear magnetic resonance // Magn. Reson. Chem. 2020. Vol. 58. P. 1130-1138.

14. Xu X., Ray R., Gu Y., Ploehn H.J., Gearheart L., Raker K., Scrivens W.A. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments // J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126. P. 12736-12737.

15. Sun Y.P. Zhou B., Lin Y., Wang W., Fernando K.S., Pathak P., Xie S.Y. Quantum-sized carbon dots for bright and colorful photoluminescence // J. Am. Chem. Soc. 2006. Vol. 128. P. 7756-7757.

16. Zhou J., Booker C., Li R., Zhou X., Sham T.K., Sun X., Ding Z. An electrochemical avenue to blue luminescent nanocrystals from multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) // J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129. P. 744-745.

17. Zhao Q.L., Zhang Z.L., Huang B.H., Peng J., Zhang M., Pang D.W. Facile preparation of low cytotoxicity fluorescent carbon nanocrystals by electrooxidation of graphite // Chem. Commun. 2008. P. 5116-5118.

18. Sharma A., Das J. Small molecules derived carbon dots: Synthesis and applications in sensing, catalysis, imaging, and biomedicine // J. Nanobiotechnology. 2019. Vol. 17. P. 1-24.

19. Wang Q., Zheng H., Long Y., Zhang L., Gao M., Bai W. Microwave-hydrothermal synthesis of fluorescent carbon dots from graphite oxide // Carbon. 2011. Vol. 49. P. 3134-3140.

20. Pan D., Zhang J., Li Z., Wu M. Hydrothermal route for cutting graphene sheets into blue-luminescent graphene quantum dots // Adv. Mater. 2010. Vol. 22. P. 734-738.

21. Pan D., Guo L., Zhang J., Xi C., Xue Q., Huang H., Wu M. Cutting sp 2 clusters in graphene sheets into colloidal graphene quantum dots with strong green fluorescence // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 3314-3318.

22. Lee H., Su Y.C., Tang H.H., Lee Y.S., Lee J.Y., Hu C.C., Chiu T.C. One-pot hydrothermal synthesis of carbon dots as fluorescent probes for the determination of mercuric and hypochlorite ions // Nanomaterials. 2021. Vol. 11. P. 1831.

23. Luo J., Sun Z., Zhou W., Mo F., Wu Z., Zhang X. Hydrothermal synthesis of bright blue-emitting carbon dots for bioimaging and fluorescent determination of baicalein // Opt. Mater. 2021. Vol. 113. P. 110796.

24. Sell W.J., Easterfield T.H. Studies on citrazinic acid // J. Chem. Soc. Trans. 1893. Vol. 63. P. 1035-1051.

25. Song Y., Zhu S., Zhang S., Fu Y., Wang L., Zhao X., Yang B. Investigation from chemical structure to photoluminescent mechanism: A type of carbon dots from the pyrolysis of citric acid and an amine // J. Mater. Chem. C. 2015. Vol. 3. P. 5976-5984.

26. Kokorina A.A., Goryacheva I.Y., Sapelkin A.V., Sukhorukov G.B. One-step microwave synthesis of photoluminescent carbon nanoparticles from sodium dextran sulfate water solution // Proc. SPIE. 2018 Vol. 10716. P. 107161T-1 -107161T -6.

27. De Medeiros T.V., Manioudakis J., Noun F., Macairan J.R., Victoria F., Naccache R. Microwave-assisted synthesis of carbon dots and their applications // J. Mater. Chem. C. 2019. Vol. 7. P. 7175-7195.

28. Wang X., Qu K., Xu B., Ren J., Qu X. Microwave assisted one-step green synthesis of cell-permeable multicolor photoluminescent carbon dots without surface passivation reagents // J. Mater. Chem. 2011. Vol. 21. P. 2445.

29. Bhaisare M.L., Talib A., Khan M.S., Pandey S., Wu H.F. Synthesis of fluorescent carbon dots via microwave carbonization of citric acid in presence of tetraoctylammonium ion, and their application to cellular bioimaging // Microchim. Acta. 2015. Vol. 182. P. 2173-2181.

30. Jiang J., He Y., Li S., Cui H. Amino acids as the source for producing carbon nanodots: microwave assisted one-step synthesis, intrinsic photoluminescence property and intense chemiluminescence enhancement. // Chem. Commun. 2012. Vol. 48. P. 9634-9636.

31. Wang D., Zhu L., McCleese C., Burda C., Chen J.F., Dai L. Fluorescent carbon dots from milk by microwave cooking // RSC Adv. 2016. Vol. 6. P. 4151641521.

32. Liu X., Li T., Hou Y., Wu Q., Yi J., Zhang G. Microwave synthesis of carbon dots with multi-response using denatured proteins as carbon source // RSC Adv. 2016. Vol. 6. P. 11711-11718.

33. Mitra S., Chandra S., Kundu T., Banerjee R., Pramanik P., Goswami A. Rapid microwave synthesis of fluorescent hydrophobic carbon dots // RSC Adv. 2012. Vol. 2. P. 12129-12131.

34. Kokorina A.A., Sapelkin A.V., Sukhorukov G.B., Goryacheva I.Y. Luminescent carbon nanoparticles separation and purification // Adv. Colloid Interface Sci. 2019. Vol. 274. P. 102043.

35. Jia X., Li J., Wang E. One-pot green synthesis of optically pH-sensitive carbon dots with upconversion luminescence // Nanoscale. 2012. Vol. 4. P. 5572-5575.

36. Sahu S., Behera B., Maiti T.K., Mohapatra S. Simple one-step synthesis of highly luminescent carbon dots from orange juice: Application as excellent bio-imaging agents // Chem. Commun. 2012. Vol. 48. P. 8835-8837.

37. Wang R., Wang X., Sun Y. One-step synthesis of self-doped carbon dots with highly photoluminescence as multifunctional biosensors for detection of iron ions and pH // Sensors Actuators, B Chem. 2017. Vol. 241. P. 73-79.

38. Qu K., Wang J., Ren J., Qu X. Carbon dots prepared by hydrothermal treatment of dopamine as an effective fluorescent sensing platform for the label-free detection of iron(III) ions and dopamine // Chem. - A Eur. J. 2013. Vol. 19. P. 72437249.

39. Mao X.J., Zheng H.Z., Long Y.J., Du J., Hao J.Y., Wang L.L., Zhou D.B. Study on the fluorescence characteristics of carbon dots // Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 2010. Vol. 75. P. 553-557.

40. Hu Y., Yang J., Jia L., Yu J.S. Ethanol in aqueous hydrogen peroxide solution: Hydrothermal synthesis of highly photoluminescent carbon dots as multifunctional nanosensors // Carbon. 2015. Vol. 93. P. 999-1007.

41. Zhang H.Y., Wang Y., Xiao S., Wang H., Wang J.H., Feng L. Rapid detection of Cr(VI) ions based on cobalt(II)-doped carbon dots // Biosens. Bioelectron. 2017. Vol. 87. P. 46-52.

42. Tao H., Yang K., Ma Z., Wan J., Zhang Y., Kang Z., Liu Z. In vivo NIR fluorescence imaging, biodistribution, and toxicology of photoluminescent carbon dots produced from carbon nanotubes and graphite // Small. 2012. Vol. 8. P. 281290.

43. Sun D., Ban R., Zhang P.H., Wu G.H., Zhang J.R., Zhu J.J. Hair fiber as a precursor for synthesizing of sulfur- and nitrogen-co-doped carbon dots with tunable luminescence properties // Carbon. 2013. Vol. 64. P. 424-434.

44. Oza G., Oza K., Pandey S., Shinde S., Mewada A., Thakur M., Sharon M., Sharon M. A green route towards highly photoluminescent and cytocompatible carbon dot synthesis and its separation using sucrose density gradient centrifugation // J. Fluoresc. 2015. Vol. 25. P. 9-14.

45. Gaborieau M., Castignolles P. Size-exclusion chromatography (SEC) of branched polymers and polysaccharides // Anal. Bioanal. Chem. 2011. Vol. 399. P. 1413-1423.

46. Hong P., Koza S., Bouvier E.S. A review size-exclusion chromatography for the analysis of protein biotherapeutics and their aggregates // J. Liq. Chromatogr. Relat. Technol. 2012. Vol. 35. P. 2923-2950.

47. Kokorina A.A., Prikhozhdenko E.S., Tarakina N.V., Sapelkin A.V., Sukhorukov G.B., Goryacheva I.Y. Dispersion of optical and structural properties in gel column separated carbon nanoparticles // Carbon. 2018. Vol. 127. P. 541-547.

48. Anilkumar P., Wang X., Cao L., Sahu S., Liu J. H., Wang P., Sun Y.P. Toward quantitatively fluorescent carbon-based "quantum" dots // Nanoscale. 2011. Vol. 3. P. 2023-2027.

49. Wang X., Cao L., Yang S.-T., Lu F., Meziani M.J., Tian L., Sun K.W., Bloodgood M.A., Sun Y.-P. Bandgap-Like Strong Fluorescence in Functionalized Carbon Nanoparticles // Angew. Chem. 2010. Vol. 49. P. 5310-5314.

50. Vinci J.C., Colon L.A. Fractionation of carbon-based nanomaterials by anion-exchange HPLC // Anal. Chem. 2012. Vol. 84. P. 1178-1183.

51. Zhou Y., Liyanage P.Y., Geleroff D.L., Peng Z., Mintz K.J., Hettiarachchi S.D., Leblanc R.M. Photoluminescent Carbon Dots: A Mixture of Heterogeneous Fractions // ChemPhysChem. 2018. Vol. 19. P. 2589-2597.

52. Ehrat F., Bhattacharyya S., Schneider J., Löf A., Wyrwich R. Tracking the Source of Carbon Dot Photoluminescence : Aromatic Domains versus Molecular Fluorophores // Nano Lett. 2017. Vol. 17. P. 7710-7716.

53. Crowther J. The ELISA Quidebook. Humana press. 2009. P. 566.

54. Kokorina A.A., Ermakov A.V., Abramova A.M., Goryacheva I.Y., Sukhorukov G.B. Carbon nanoparticles and materials on their basis // Colloids and Interfaces. 2020. Vol. 4. P. 1-13.

55. Dong B., Li H., Sun J., Mari G. M., Ai J., Han D., Wang, Z. Homogeneous fluorescent immunoassay for the simultaneous detection of chloramphenicol and amantadine via the duplex FRET between carbon dots and WS2 nanosheets // Food Chem. 2020. Vol. 327. P. 127107.

56. Mintz K., Waidely E., Zhou Y., Peng Z., Al-Youbi A.O., Bashammakh A.S., El-Shahawi M.S., Leblanc R.M. Carbon dots and gold nanoparticles based immunoassay for detection of alpha-L-fucosidase // Anal. Chim. Acta. 2018. Vol. 1041. P. 114-121.

57. Shi Y., Sun Y., Qu X., Zhou L., Yue T., Yuan Y. Preparation of species-specific monoclonal antibody and development of fluorescence immunoassay based on fluorescence resonance energy transfer of carbon dots for accurate and sensitive detection of Alicyclobacillus acidoterrestris in apple juice // Food Chem. 2021. Vol. 347. P. 129069.

58. Wu Y., Wei P., Pengpumkiat S., Schumacher E.A., Remcho V.T. Development of a Carbon Dot (C-Dot)-Linked Immunosorbent Assay for the Detection of Human a-Fetoprotein // Anal. Chem. 2015. Vol. 87. P. 8510-8516.

59. Kurdekar A., Chunduri L.A.A., Bulagonda E.P., Haleyurgirisetty M.K., Kamisetti V., Hewlett I.K. Comparative performance evaluation of carbon dot-based paper immunoassay on Whatman filter paper and nitrocellulose paper in the detection of HIV infection // Microfluid. Nanofluidics. 2016. Vol. 20. P. 1-13.

60. Chunduri L.A.A., Haleyurgirisetty M.K., Patnaik S., Bulagonda P.E., Kurdekar A., Liu J., Hewlett I.K., Kamisetti V. Development of carbon dot based microplate and microfluidic chip immunoassay for rapid and sensitive detection of HIV-1 p24 antigen // Microfluid. Nanofluidics. 2016. Vol. 20. P. 1-10.

61. Othman H.O., Salehnia F., Hosseini M., Hassan R., Faizullah A., Ganjali M.R. Fluorescence immunoassay based on nitrogen doped carbon dots for the detection of human nuclear matrix protein NMP22 as biomarker for early stage diagnosis of bladder cancer // Microchem. J. 2020. Vol. 157. P. 104966.

62. Rashid M.H., Bhattacharjee R.R., Kotal A., Mandal T.K. Synthesis of spongy gold nanocrystals with pronounced catalytic activities // Langmuir. 2006. Vol. 22. P. 7141-7143.

63. Yeh Y.C., Creran B., Rotello V.M. Gold nanoparticles: Preparation, properties, and applications in bionanotechnology // Nanoscale. 2012. Vol. 4. P. 1871-1880.

64. Alex S., Tiwari A. Functionalized gold nanoparticles: Synthesis, properties and applications-A review // J. Nanosci. Nanotechnol. 2015. Vol. 15. P. 1869-1894.

65. Tangeysh B., Moore Tibbetts K., Odhner J.H., Wayland B.B., Levis R.J. Gold nanoparticle synthesis using spatially and temporally shaped femtosecond laser pulses: Post-irradiation auto-reduction of aqueous [AuCl 4]- // J. Phys. Chem. C. 2013. Vol. 117. P. 18719-18727.

66. Sakamoto M., Fujistuka M., Majima T. Light as a construction tool of metal nanoparticles: Synthesis and mechanism // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2009. Vol. 10. P. 33-56.

67. Kajimoto S., Shirasawa D., Horimoto N.N., Fukumura H. Additive-free size-controlled synthesis of gold square nanoplates using photochemical reaction in dynamic phase-separating media // Langmuir. 2013. Vol. 29. P. 5889-5895.

68. Lung J.K., Huang J.C., Tien D.C., Liao C.Y., Tseng K.H., Tsung T.T., Stobinski L. Preparation of gold nanoparticles by arc discharge in water // J. Alloys Compd. 2007. Vol. 434. P. 655-658.

69. 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. Vol. 11. P. 55-75.

70. Frens G. Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions. // Nat. Phys. Sci. 1973. Vol. 241. P. 20-22.

71. Kang H., Buchman J.T., Rodriguez R.S., Ring H.L., He J., Bantz K.C., Haynes C.L. Stabilization of Silver and Gold Nanoparticles: Preservation and Improvement of Plasmonic Functionalities: review-article // Chem. Rev. 2019. Vol. 119. P. 664-699.

72. Byzova N.A., Zherdev A. V., Khlebtsov B.N., Burov A.M., Khlebtsov N.G., Dzantiev B.B. Advantages of highly spherical gold nanoparticles as labels for lateral flow immunoassay // Sensors. 2020. Vol. 20. P. 1-15.

73. Khlebtsov N., Dykman L. Biodistribution and toxicity of engineered gold nanoparticles: A review of in vitro and in vivo studies // Chem. Soc. Rev. 2011. Vol. 40. P. 1647-1671.

74. Eustis S., El-Sayed M.A. Why gold nanoparticles are more precious than pretty gold: Noble metal surface plasmon resonance and its enhancement of the radiative and nonradiative properties of nanocrystals of different shapes // Chem. Soc. Rev. 2006. Vol. 35. P. 209-217.

75. Link S., El-Sayed M.A. Size and temperature dependence of the plasmon absorption of colloidal gold nanoparticles // J. Phys. Chem. B. 1999. Vol. 103. P. 4212-4217.

76. Toderas F., Baia M., Maniu D., Astilean S. Tuning the plasmon resonances of gold nanoparticles by controlling their size and shape // J. Optoelectron. Adv. Mater. 2008. Vol. 10. P. 2282-2284.

77. Kelly K.L., Coronado E., Zhao L.L., Schatz G.C. The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment // J. Phys. Chem. B. 2003. Vol. 107. P. 668-677.

78. Zhang J., Mou L., Jiang X. Surface chemistry of gold nanoparticles for health-related applications // Chem. Sci. Royal Society of Chemistry, 2020. Vol. 11. P. 923-936.

79. Kong F.Y., Zhang J.W., Li R.F., Wang Z.X., Wang W.J., Wang W. Unique roles of gold nanoparticles in drug delivery, targeting and imaging applications // Molecules. 2017. Vol. 22. P. 1445.

80. Zhang Z., Wang S., Xu H., Wang B., Yao C. Role of 5-aminolevulinic acid-conjugated gold nanoparticles for photodynamic therapy of cancer // J. Biomed. Opt. 2015. Vol. 20. P. 051043.

81. Jazayeri M.H., Amani H., Pourfatollah A.A., Pazoki-Toroudi H., Sedighimoghaddam B. Various methods of gold nanoparticles (GNPs) conjugation to antibodies // Sens. Bio-Sensing Res. 2016. Vol. 9. P. 17-22.

82. Oliveira J.P., Prado A.R., Keijok W.J., Antunes P.W.P., Yapuchura E.R., Guimaraes M.C.C. Impact of conjugation strategies for targeting of antibodies in gold nanoparticles for ultrasensitive detection of 170-estradiol // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 1-8.

83. Kumar S., Aaron J., Sokolov K. Directional conjugation of antibodies to nanoparticles for synthesis of multiplexed optical contrast agents with both delivery and targeting moieties // Nat. Protoc. 2008. Vol. 3. P. 314-320.

84. Hong R., Fernández J.M., Nakade H., Arvizo R., Emrick T., Rotello V.M. In situ observation of place exchange reactions of gold nanoparticles. Correlation of monolayer structure and stability // Chem. Commun. 2006. P. 2347-2349.

85. Rucareanu S., Gandubert V.J., Lennox R.B. 4-(N-dimethylamino)pyridine-protected au nanoparticles: Versatile precursors for water- and organic-soluble gold nanoparticles // Chem. Mater. 2006. Vol. 18. P. 4674-4680.

86. Awotunde O., Okyem S., Chikoti R., Driskell J.D. Role of Free Thiol on Protein Adsorption to Gold Nanoparticles // Langmuir. 2020. Vol. 36. P. 9241-9249.

87. Spicer C.D., Jumeaux C., Gupta B., Stevens M.M. Peptide and protein nanoparticle conjugates: Versatile platforms for biomedical applications // Chem. Soc. Rev. 2018. Vol. 47. P. 3574-3620.

88. Zong J., Cobb S.L., Cameron N.R. Peptide-functionalized gold nanoparticles: Versatile biomaterials for diagnostic and therapeutic applications // Biomater. Sci. 2017. Vol. 5. P. 872-886.

89. Huo S., Gong N., Jiang Y., Chen F., Guo H., Gan Y., Wang Z., Herrmann A., Liang X.J. Gold-DNA nanosunflowers for efficient gene silencing with controllable transformation // Sci. Adv. 2019. Vol. 5. P. 6264.

90. Liu B., Liu J. Interface-Driven Hybrid Materials Based on DNA-Functionalized Gold Nanoparticles // Matter. 2019. Vol. 1. P. 825-847.

91. Yu M.K., Park J., Jon S. Targeting strategies for multifunctional nanoparticles in cancer imaging and therapy // Theranostics. 2012. Vol. 2. P. 3-44.

92. Huang D., Liu X., Lai C., Qin L., Zhang C., Yi H., Zhang Y. Colorimetric determination of mercury(II) using gold nanoparticles and double ligand exchange // Microchim. Acta. 2019. Vol. 186. P. 1-8.

93. Rana K., Bhamore J.R., Rohit J.V., Park T.J., Kailasa S.K. Ligand exchange reactions on citrate-gold nanoparticles for a parallel colorimetric assay of six pesticides // New J. Chem. 2018. Vol. 42. P. 9080-9090.

94. Kaushal S., Pinnaka A.K., Soni S., Singhal N.K. Antibody assisted graphene oxide coated gold nanoparticles for rapid bacterial detection and near infrared light enhanced antibacterial activity // Sensors Actuators B: Chem. 2021. Vol. 329. P. 129141.

95. Stankovic V., Durdic S., Ognjanovic M., Antic B., Kalcher K., Mutic J., Stankovic D.M. Anti-human albumin monoclonal antibody immobilized on EDC-NHS functionalized carboxylic graphene/AuNPs composite as promising electrochemical HSA immunosensor // J. Electroanal. Chem. 2020. Vol. 860. P. 113928.

96. Borse V.B., Konwar A.N., Jayant R.D., Patil P.O. Perspectives of characterization and bioconjugation of gold nanoparticles and their application in lateral flow immunosensing // Drug Deliv. Transl. Res. 2020. Vol. 10. P. 878-902.

97. Chakraborty D., Viveka T.S., Arvind K., Shyamsundar V., Kanchan M., Alex S.A., Chandrasekaran N., Vijayalakshmi R., Mukherjee A. A facile gold nanoparticle-based ELISA system for detection of osteopontin in saliva: Towards oral cancer diagnostics // Clin. Chim. Acta. 2018. Vol. 477. P. 166-172.

98. Wu Y., Xiong Y., Chen X., Luo D., Gao B., Chen J., Huang X., Leng Y., Xiong Y. Plasmonic ELISA based on DNA-directed gold nanoparticle growth for Cronobacter detection in powdered infant formula samples // J. Dairy Sci. 2019. Vol. 102. P. 10877-10886.

99. Han S., Zhou T., Yin B., He P. Gold nanoparticle-based colorimetric ELISA for quantification of ractopamine // Microchim. Acta. 2018. Vol. 185. P. 1-8.

100. Ambrosi A., Airo F., Merko?i A. Enhanced gold nanoparticle based ELISA for a breast cancer biomarker // Anal. Chem. 2010. Vol. 82. P. 1151-1156.

101. Islam M.S., Kang S.H. Chemiluminescence detection of label-free C-reactive protein based on catalytic activity of gold nanoparticles // Talanta. 2011. Vol. 84. P. 752-758.

102. Wang W., Li J., Dong C., Li Y., Kou Q., Yan J., Zhang L. Ultrasensitive ELISA for the detection of hCG based on assembled gold nanoparticles induced by functional polyamidoamine dendrimers // Anal. Chim. Acta. 2018. Vol. 1042. P. 116-124.

103. Bravin C., Amendola V. Wide range detection of C-Reactive protein with a homogeneous immunofluorimetric assay based on cooperative fluorescence quenching assisted by gold nanoparticles // Biosens. Bioelectron. 2020. Vol. 169. P. 112591.

104. Byzova N.A., Zherdev A. V., Vengerov Y.Y., Starovoitova T.A., Dzantiev B.B. A triple immunochromatographic test for simultaneous determination of cardiac troponin I, fatty acid binding protein, and C-reactive protein biomarkers // Microchim. Acta. 2017. Vol. 184. P. 463-471.

105. Xu S., Zhang G., Fang B., Xiong Q., Duan H., Lai W. Lateral Flow Immunoassay Based on Polydopamine-Coated Gold Nanoparticles for the Sensitive Detection of Zearalenone in Maize: research-article // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 31283-31290.

106. Althagafi I.I., Ahmed S.A., El-Said W.A. Colorimetric aflatoxins immunoassay by using silica nanoparticles decorated with gold nanoparticles // Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 2021. Vol. 246. P. 1-9.

107. Zhou X., Zhao G., Tan X., Qian X., Zhang T., Gui J., Yang L., Xie X. Nitrogen-doped carbon dots with high quantum yield for colorimetric and fluorometric detection of ferric ions and in a fluorescent ink // Microchim. Acta. 2019. Vol. 186. P. 67.

108. Kokorina A.A., Bakal A.A., Shpuntova D.V., Kostritskiy A.Y., Beloglazova N.V., De Saeger S., Sukhorukov G.B., Sapelkin A.V., Goryacheva I.Y. Gel electrophoresis separation and origins of light emission in fluorophores prepared from citric acid and ethylenediamine // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 1-8.

109. Kokorina A.A., Rashchevskaya R.O., Goryacheva I.Y. Nets of biotin-derived gold nanoparticles as a label for the C-reactive protein immunoassay // Anal. Bioanal. Chem. 2021. Vol. 413. P. 6867-6875.

110. Haiss W., Thanh N., Aveyard J., Fernig D.G. Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV-Vis Spectra // Anal. Chem. 2007. Vol. 79. P. 4215-4221.

111. Zhu X., Chen L., Shen P., Jia J., Zhang D., Yang L. High sensitive detection of Cry1Ab protein using a quantum dot-based fluorescence-linked immunosorbent assay // J. Agric. Food Chem. 2011. Vol. 59. P. 2184-2189.

112. Hedman J., Lavander M., Salomonsson E.N., Jinnerot T., Boiso L., Magnusson B., Radstrom P. Validation guidelines for PCR workflows in bioterrorism preparedness, food safety and forensics // Accredit. Qual. Assur. 2018. Vol. 23. P. 133-144.

113. Lv Y., Li J., Wu R., Wang G., Wu M., Shen H., Li L.S. Silica-encapsulated quantum dots for highly efficient and stable fluorescence immunoassay of C-reactive protein // Biochem. Eng. J. 2018. Vol. 137. P. 344-351.

114. Lin X., Xiong M., Zhang J., He C., Ma X., Zhang H., Huang Q. Carbon dots based on natural resources: Synthesis and applications in sensors // Microchem. J. 2021. Vol. 160. P. 105604.

115. Yoo D., Park Y., Cheon B., Park M.H. Carbon Dots as an Effective Fluorescent Sensing Platform for Metal Ion Detection // Nanoscale Res. Lett. 2019. Vol. 14. P. 1-13.

116. Yan F., Jiang Y., Sun X., Bai Z., Zhang Y., Zhou X. Surface modification and chemical functionalization of carbon dots: a review // Microchim. Acta. 2018. Vol. 185. P. 1-34.

117. Wang Y., Zhu Y., Yu S., Jiang C. Fluorescent carbon dots: Rational synthesis, tunable optical properties and analytical applications // RSC Adv. 2017. Vol. 7. P. 40973-40989.

118. Cailotto S., Amadio E., Facchin M., Selva M., Pontoglio E., Rizzolio F., Perosa A. Carbon Dots from Sugars and Ascorbic Acid: Role of the Precursors on Morphology, Properties, Toxicity, and Drug Uptake // ACS Med. Chem. Lett. 2018. Vol. 9. P. 832-837.

119. Choi Y., Choi Y., Kwon O.H., Kim B.S. Carbon Dots: Bottom-Up Syntheses, Properties, and Light-Harvesting Applications // Chem. - An Asian J. 2018. Vol. 13. P. 586-598.

120. Yue J., Li L., Cao L., Zan M., Yang D., Wang Z., Dong W. F. Two-Step Hydrothermal Preparation of Carbon Dots for Calcium Ion Detection // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 44566-44572.

121. Bogireddy N.K.R., Lara J., Fragoso L.R., Agarwal V. One-step hydrothermal preparation of highly stable N doped oxidized carbon dots for toxic organic pollutants sensing and bioimaging // Chem. Eng. J. 2020. Vol. 401. P. 126097.

122. Naik V., Zantye P., Gunjal D., Gore A., Anbhule P., Kowshik M., Bhosale S. V., Kolekar G. Nitrogen-Doped Carbon Dots via Hydrothermal Synthesis: Naked Eye Fluorescent Sensor for Dopamine and Used for Multicolor Cell Imaging // ACS Appl. Bio Mater. 2019. Vol. 2. P. 2069-2077.

123. Zhang B., Liu C.Y., Liu Y. A novel one-step approach to synthesize fluorescent carbon nanoparticles // Eur. J. Inorg. Chem. 2010. P. 4411-4414.

124. Ermakov A., Lim S. H., Gorelik S., Kauling A. P., de Oliveira R. V., Castro Neto A. H., Kiryukhin M. V. Polyelectrolyte-Graphene Oxide Multilayer Composites for Array of Microchambers which are Mechanically Robust and Responsive to NIR Light // Macromol. Rapid Commun. 2019. Vol. 40. P. 1-7.

125. Ferrari A.C., Basko D.M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene // Nat. Nanotechnol. 2013. Vol. 8. P. 235-246.

126. Ghandour A.J., Crowe I.F., Proctor J.E., Sun Y.W., Halsall M.P., Hernandez I., Sapelkin A., Dunstan D.J. Pressure coefficients of Raman modes of carbon nanotubes resolved by chirality: Environmental effect on graphene sheet // Phys. Rev. B. 2013. Vol. 87. P. 1-5.

127. Tang B., Guoxin H., Gao H. Raman spectroscopic characterization of graphene // Appl. Spectrosc. Rev. 2010. Vol. 45. P. 369-407.

128. Wang J., Sahu S., Sonkar S.K., Tackett K.N., Sun K.W., Liu Y., Maimaiti H., Anilkumar P., Sun Y.P. Versatility with carbon dots-from overcooked BBQ to brightly fluorescent agents and photocatalysts // RSC Adv. 2013. Vol. 3. P. 15604-15607.

129. Wu Z., Li W., Chen J., Yu C. A graphene quantum dot-based method for the highly sensitive and selective fluorescence turn on detection of biothiols // Talanta. 2014. Vol. 119. P. 538-543.

130. Dong Y., Shao J., Chen C., Li H., Wang R., Chi Y., Lin X., Chen G. Blue luminescent graphene quantum dots and graphene oxide prepared by tuning the carbonization degree of citric acid // Carbon. 2012. Vol. 50. P. 4738-4743.

131. Zhu A., Ding C., Tian Y. A two-photon ratiometric fluorescence probe for cupric ions in live cells and tissues // Sci. Rep. 2013. Vol. 3. P. 1-7.

132. Kasprzyk W., Swiergosz T., Bednarz S., Walas K., Bashmakova N. V., Bogdal D. Luminescence phenomena of carbon dots derived from citric acid and urea-a molecular insight // Nanoscale. 2018. Vol. 10. P. 13889-13894.

133. Reckmeier C.J., Schneider J., Susha A.S., Rogach A.L. Luminescent colloidal carbon dots: optical properties and effects of doping // Opt. Express. 2016. Vol. 24. P. A312- A340.

134. Kokorina A.A., Bakal A.A., Sapelkin A.V., Sukhorukov G.B., Goryacheva I.Y. High luminescent fluorophore synthesized at atmospheric pressure from citric acid and ethylenediamine // Proc. SPIE. 2019. Vol. 11067. P. 110671K-1 -110671K-6.

135. Shpuntova D., Kokorina A., Kostritskiy A., Mitrofanova A., Bakal A., Sapelkin A., Sukhorukov G., Goryacheva I. Fluorophore from citric acid and 1,2-ethylenediamine: synthesis and structure research // Proc. SPIE. 2020. Vol. 11457. P. 114571G-1 - 114571G -6.

136. Fang Q., Dong Y., Chen Y., Lu C.H., Chi Y., Yang H.H., Yu T. Luminescence origin of carbon based dots obtained from citric acid and amino group-containing molecules // Carbon. 2017. Vol. 118. P. 319-326.

137. Kasprzyk W., Bednarz S., Bogdal D. Luminescence phenomena of biodegradable photoluminescent poly(diol citrates) // Chem. Commun. 2013. Vol. 49. P. 6445-6447.

138. Ding H., Xiong H.M. Exploring the blue luminescence origin of nitrogen-doped carbon dots by controlling the water amount in synthesis // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 66528-66533.

139. Qu D., Zheng M., Zhang L., Zhao H., Xie Z., Jing X., Haddad R.E., Fan H., Sun Z. Formation mechanism and optimization of highly luminescent N-doped graphene quantum dots // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. P. 1-9.

140. Kasprzyk W., Bednarz S., Zmudzki P., Galica M., Bogdal D. Novel efficient fluorophores synthesized from citric acid // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 34795-34799.

141. Schindelin J. Arganda-Carreras I., Frise E., Kaynig V., Longair M., Pietzsch T., Cardona A. Fiji: An open-source platform for biological-image analysis // Nat. Methods. 2012. Vol. 9. P. 676-682.

142. Kokorina A.A., Ponomaryova T.S., Goryacheva I.Y. Photoluminescence-based immunochemical methods for determination of C-reactive protein and procalcitonin // Talanta. 2021. Vol. 224. P. 121837.

143. Marques A.C., Costa P.J., Velho S., Amaral M.H. Functionalizing nanoparticles with cancer-targeting antibodies: A comparison of strategies // J. Control. Release. 2020. Vol. 320. P. 180-200.

144. Yang L., Deng W., Cheng C., Tan Y., Xie Q., Yao S. Fluorescent Immunoassay for the Detection of Pathogenic Bacteria at the Single-Cell Level Using Carbon Dots-Encapsulated Breakable Organosilica Nanocapsule as Labels // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. Vol. 10. P. 3441-3448.

145. Hermanson G.T. Bioconjugate Techniques. Academic press. 2013.

146. Doose S., Neuweiler H., Sauer M. A close look at fluorescence quenching of organic dyes by tryptophan // ChemPhysChem. 2005. Vol. 6. P. 2277-2285.

147. Abraham G., Sundaram V., Sundaram V., Mathew M., Leslie N. C-Reactive protein, a valuable predictive marker in chronic kidney disease // Saudi Journal of Kidney Diseases and Transplantation. 2009. Vol. 20. P. 811-815.

148. Mangnus L., Nieuwenhuis W.P., van Steenbergen H.W., Huizinga T.W.J., Reijnierse M., van der Helm-van Mil A.H.M. Body mass index and extent of MRI-detected inflammation: Opposite effects in rheumatoid arthritis versus other arthritides and asymptomatic persons // Arthritis Res. Ther. Arthritis Research and Therapy, 2016. Vol. 18. P. 1-8.

149. Pepys M.B., Hirschfield G.M., Tennent G.A., Gallimore J.R., Kahan M.C., Bellotti V., Wood S.P. Targeting C-reactive protein for the treatment of cardiovascular disease // Nature. 2006. Vol. 440. P. 1217-1221.

150. Stikbakke E., Richardsen E., Knutsen T., Wilsgaard T., Giovannucci E.L., McTiernan A., Eggen A.E., Haugnes H.S., Thune I. Inflammatory serum markers and risk and severity of prostate cancer: The PROCA-life study // Int. J. Cancer. 2020. Vol. 147. P. 84-92.

151. Elias-Smale S.E., Kardys I., Oudkerk M., Hofman A., Witteman J.C.M. C-reactive protein is related to extent and progression of coronary and extra-coronary atherosclerosis; results from the Rotterdam study // Atherosclerosis. 2007. Vol. 195. P. e195-e202.

152. Li Y., Zhong X., Cheng G., Zhao C., Zhang L., Hong Y., Wan Q., He R., Wang Z. Hs-CRP and all-cause, cardiovascular, and cancer mortality risk: A meta-analysis // Atherosclerosis. 2017. Vol. 259. P. 75-82.

153. Gomes-Filho I.S., Freitas Coelho J.M., da Cruz S.S., Passos J.S., Teixeira de Freitas C.O., Aragao Farias N.S., Barreto M.L. Chronic Periodontitis and C-Reactive Protein Levels // J. Periodontol. 2011. Vol. 82. P. 969-978.

154. Pearson T.A., Mensah G.A., Alexander R.W., Anderson J.L., Cannon III R.O., Criqui M., Vinicor F. Markers of inflammation and cardiovascular disease: Application to clinical and public health practice: A statement for healthcare professionals from the centers for disease control and prevention and the American Heart Association // Circulation. 2003. Vol. 107. P. 499-511.

155. Tabatabaei M.S., Islam R., Ahmed M. Applications of gold nanoparticles in ELISA, PCR, and immuno-PCR assays: A review // Anal. Chim. Acta. 2021. Vol. 1143. P. 250-266.

156. Singh P., Kumar R., Bhalla V. Gold nanoparticle triggered siloxane formation for polymerization based amplification in enzyme free visual immunoassay // Anal. Chim. Acta. 2019. Vol. 1078. P. 151-160.

157. Ma Z., Han H. One-step synthesis of cystine-coated gold nanoparticles in aqueous solution // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2008. Vol. 317. P. 229-233.

158. Boca S.C., Potara M., Toderas F., Stephan O., Baldeck P.L., Astilean S. Uptake and biological effects of chitosan-capped gold nanoparticles on Chinese Hamster Ovary cells // Mater. Sci. Eng. C. 2011. Vol. 31. P. 184-189.

159. Khan Z., Singh T., Hussain J.I., Hashmi A.A. Au(III)-CTAB reduction by ascorbic acid: Preparation and characterization of gold nanoparticles // Colloids Surfaces B Biointerfaces. 2013. Vol. 104. P. 11-17.

160. Brewer S.H., Glomm W.R., Johnson M.C., Knag M.K., Franzen S. Probing BSA binding to citrate-coated gold nanoparticles and surfaces // Langmuir. 2005. Vol. 21. P. 9303-9307.

161. Taranova N.A., Urusov A.E., Sadykhov E.G., Zherdev A. V., Dzantiev B.B. Bifunctional gold nanoparticles as an agglomeration-enhancing tool for highly sensitive lateral flow tests: a case study with procalcitonin // Microchim. Acta. 2017. Vol. 184. P. 4189-4195.

162. Beik J., Jafariyan M., Montazerabadi A., Ghadimi-Daresajini A., Tarighi P., Mahmoudabadi A., Ghaznavi H., Shakeri-Zadeh A. The benefits of folic acid-modified gold nanoparticles in CT-based molecular imaging: radiation dose reduction and image contrast enhancement // Artif. Cells, Nanomedicine Biotechnol. 2018. Vol. 46. P. 1993-2001.

163. Chirra H.D., Sexton T., Biswal D., Hersh L.B., Hilt J.Z. Catalase-coupled gold nanoparticles: Comparison between the carbodiimide and biotin-streptavidin methods // Acta Biomater. 2011. Vol. 7. P. 2865-2872.

164. Holmberg A., Blomstergren A., Nord O., Lukacs M., Lundeberg J., Uhlen M. The biotin-streptavidin interaction can be reversibly broken using water at elevated temperatures // Electrophoresis. 2005. Vol. 26. P. 501-510.

165. Weber P.C., Ohlendorf, D. H., Wendoloski, J. J., Salemme F.R. Structural origins of high-affinity biotin binding to streptavidin // Science. 1989. Vol. 243. P. 85-88.

166. Chivers C.E., Koner A.L., Lowe E.D., Howarth M. How the biotin-streptavidin interaction was made even stronger: Investigation via crystallography and a chimaeric tetramer // Biochem. J. 2011. Vol. 435. P. 55-63.

167. Sano T., Vajda S., Cantor C.R. Genetic engineering of streptavidin, a versatile affinity tag // J. Chromatogr. B Biomed. Appl. 1998. Vol. 715. P. 85-91.

168. Stayton P.S., Freitag S., Klumb L.A., Chilkoti A., Chu V., Penzotti J.E., Stenkamp R.E. Streptavidin-biotin binding energetics // Biomol. Eng. 1999. Vol. 16. P. 39-44.

169. Asian K., Luhrs C.C., Pérez-Luna V.H. Controlled and reversible aggregation of biotinylated gold nanoparticles with streptavidin // J. Phys. Chem. B. 2004. Vol. 108. P. 15631-15639.

170. Vásquez-Villanueva R., Peña-González C.E., Sánchez-Nieves J., de la Mata F.J., Marina M.L., García M.C. Gold nanoparticles coated with carbosilane dendrons in protein sample preparation // Microchim. Acta. 2019. Vol. 186. P. 1-10.

171. Leff D.V., Brandt L., Heath J.R. Synthesis and characterization of hydrophobic, organically-soluble gold nanocrystals functionalized with primary amines // Langmuir. 1996. Vol. 12. P. 4723-4730.

172. Kokorina A.A., Goryacheva I.Y. Hydrothermal treatment of biotin molecule // Proc. SPIE. 2020. Vol. 11457. P. 114571I-1 - 114571I -6.

173. Basu S., Ghosh S.K., Kundu S., Panigrahi S., Praharaj S., Pande S., Jana S., Pal T. Biomolecule induced nanoparticle aggregation: Effect of particle size on interparticle coupling // J. Colloid Interface Sci. 2007. Vol. 313. P. 724-734.

174. Shrivastava A., Gupta V. Methods for the determination of limit of detection and limit of quantitation of the analytical methods // Chronicles Young Sci. 2011. Vol. 2. P. 21.

175. Hamade B., Huang D.T. Procalcitonin: Where Are We Now? // Crit. Care Clin. 2020. Vol. 36. P. 23-40.

176. Sotnikov D.V., Zherdev A.V., Zvereva E.A., Eremin S.A., Dzantiev B.B. Changing Cross-Reactivity for Different Immunoassays Using the Same Antibodies: Theoretical Description and Experimental Confirmation // Appl. Sci. 2021. Vol. 11. P. 6581.