Синтез и применение для иммуноанализа люминесцентных полупроводниковых нанокристаллов структуры I-III-VI тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.02, кандидат наук Новикова Анастасия Сергеевна

• Новикова Анастасия Сергеевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Новикова Анастасия Сергеевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Общие сведения о квантово-размерных свойствах, 13 строении и структуре квантовых точек состава 1-Ш-У1

1.2. Физико-химические основы коллоидного синтеза тройных КТ

1.3. Применение КТ состава 1-Ш-У1 в качестве меток в биомедицине и 25 иммуноанализе

1.3.1. Использование КТ для биовизуализации

1.3.2. Использование КТ в анализе 28 Заключение по главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Материалы

2.2. Оборудование

2.3. Методика синтеза КТ состава Си1п8/7п8

2.4. Методика синтеза и фракционирования КТ состава А§1п8/7п8

2.5. Методика синтеза конъюгатов с биологическими молекулами

2.6. Методика проведения твердофазного конкурентного 43 флуоресцентного имуноанализа

2.7. Методика проведения твердофазного конкурентного 44 флуоресцентного иммунохроматографического анализа

2.8. Расчёт аналитических характеристик

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ТРОЙНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СОСТАВА I- 47 III-VI СТРУКТУРЫ ЯДРО/ОБОЛОЧКА

3.1. Высокотемпературный синтез КТ состава Си1п8/7п8

3.2. Водный синтез КТ состава А§1п8/7п8

Заключение по 3 главе

ГЛАВА 4. ДОПИРОВАНИЕ ИОНАМИ МЕДИ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК 67 А§1п8/7п8

4.1. Изучение влияние ионов меди на оптические свойства 68 наночастиц А§1п8

4.2. Выбор оптимальных параметров синтеза СиА§1п8/7п8

4.2.1. Варьирование содержания меди

4.2.2. Варьирование содержания серебра

4.2.3. Подбор оптимального времени синтеза ядер CuAgInS

4.2.4. Варьирование толщины оболочки ZnS 75 4.3. Фракционирование КТ СиЛ§1п8/7п8 77 Заключение по 4 главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ 83 ИММУНОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОЛИЕВОЙ КИСЛОТЫ

5.1. Получение и характеристика конъюгатов КТ со специфическими 86 к фолиевой кислоте антителами

5.2. Разработка твердофазного флуоресцентного иммуноанализа 91 с использованием КТ AgInS/ZnS для определения фолиевой кислоты

5.2.1. Получение покровного антигена БСА-ФК

5.2.2. Оптимизация ИФлА

5.3. Разработка иммунохроматографического анализа с использованием 95 КТ Ав1п8/7п8

5.4. Применение тест-систем для анализа фруктовых соков

Заключение по 5 главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

А18/7п8 - Лв1п8/7п8

СЛ18/7п8 - СиЛ§1п8/7п8

С18/7п8- Си1п8/7п8

ББ - бикарбонатный буфер

БСА - бычий сывороточный альбумин

ДДТ - додекантиол

ЖХ-МС/МС - жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией

ИК - инфракрасный

ИФА - иммуноферментынй анализ

ИФлА - иммунофлуоресцентный анализ

ИХА - иммунохроматорафический анализ

КВ - квантовый выход

КТ - квантовые точки

мАТ - моноклональные анитела мыши

мАТ-КТ - конъюгат квантовых точек с моноклональными антителами мыши МРТ - магнитно-резонансная томография ОА - олеиламин

ОВА - альбумин куриного яичного белка ОДЕ - октадецен ОК - олеиновая кислота ПрО - предел обнаружения

ПЭМ - просвечивающий электронный микроскоп

РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

СРБ - С-реактивный белок

сульфо-ГСС - К-гидроксисульфосукцинимид

ТГК - тиогликолевая кислота

ФК - фолиевая кислота

ФК-БСА - конъюгат фолиевая кислота с бычий сывороточный альбумин (покровный антиген)

ФСБ - фосфатно-солевой буфер

ФСБТ - ФСБ, содержащий 0.05% Тритона Х-100

ЭДК - 1-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимид

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и применение для иммуноанализа люминесцентных полупроводниковых нанокристаллов структуры I-III-VI»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время существует потребность в создании универсальных инструментов быстрого и точного определения целевых аналитов в различных объектах как качественно, так и количественно. Один из наиболее перспективных подходов — это разработка неинструментальных тест-методов, не требующих специального оборудования и квалифицированного персонала. Перспективной меткой для применения в аналитических системах являются люминесцентные полупроводниковые наночастицы (или квантовые точки (КТ)), обладающие уникальными оптическими характеристиками. Использование КТ в качестве источников люминесцентного сигнала позволяет повысить чувствительность, оптимизировать процедуру проведения анализа, а также определять аналиты непосредственно в месте отбора проб.

Люминесцентные КТ состава I-III-VI обладают возможностями тонкой настройки спектрального диапазона путем изменения размера и состава. Это делает возможным спроектировать КТ с высокими коэффициентами экстинкции, которые испускают в видимом и ближнем инфракрасном (ИК) диапазонах. Благодаря низкой токсичности, люминесцентной и коллоидной стабильности, способности к биоконъюгированию КТ состава I-III-УI возможно использовать в качестве многофункциональных люминесцентных меток в живых организмах, в тканях и для анализа, в том числе продуктов питания непосредственно перед употреблением. Хотя уже достигнуты значительные успехи в получении коллоидных люминесцентных частиц в различных средах, поиск оптимальных вариантов воспроизводимых методик синтеза КТ состава ЫП-У! с заданным составом и размером остается актуальной задачей. Кроме того, решение вопросов, связанных с биофункционализацией КТ позволит быстро и воспроизводимо получать стабильные конъюгаты наночастиц с биологическими молекулами для их аналитического применения в целях обнаружения различных групп веществ.

Цель диссертационной работы состояла в создании люминесцентных меток на основе КТ состава 1-Ш-У1 и их применении в различных вариантах иммунохимического анализа. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Отработать методики получения КТ состава Си1п8/7п8 (С18/7п8) и Л§1п8/7п8 (Л18/7п8) и осуществить выбор оптимальных условий синтеза для воспроизводимого получения стабильных КТ с высокой яркостью люминесценции в видимой области;

• Разработать методику допирования КТ Л18/7п8 ионами Си2+ и подобрать оптимальные параметры получения гидрофильных КТ СиЛ§1п8/7п8 (СЛ18/7п8) с длинной волны максимума люминесценции в интервале 700 - 800 нм;

• Разработать методику конкурентного твердофазного иммуноанализа с люминесцентным детектированием при использовании полученных КТ Л18/7п8 в качестве меток;

• Разработать неинструментальный хроматографический тест-метод на основе люминесцентных КТ Л18/7п8 в качестве биометок;

• Оптимизировать методики разработанных форматов анализа и сравнить их аналитические характеристики на примере детектирования фолиевой кислоты (ФК) в соках.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач применяли комплекс физических методов исследования (люминесцентная спектроскопия, УФ- и видимая абсорбционная спектроскопия, методы динамического рассеяния света, просвечивающая электронная микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, гель-электрофорез) и иммунохимических методов (твердофазный иммнофлуоресцентный анализ (ИФлА) в полистирольных микропланшетах, иммунохроматографический анализ (ИХА)).

Научная новизна состоит в следующем:

^ Разработан новый подход к получению стабильных гидрофильных КТ состава СА^/7п8; варьирование цвета эмиссии осуществлено путем допирования КТ А^/7п8 ионами меди и вариацией мольного соотношения реагентов.

^ Разработан неинструментальный иммунохроматографический тест-метод для визуального экспрессного детектирования ФК в продуктах питания с применением КТ АК/7п8 в качестве меток.

^ Разработан твердофазный конкурентный иммунофлуоресцентный анализ при использовании в качестве меток КТ состава АК/7п8 на примере определения ФК. Практическая значимость работы: ^ Получены стабильные в полярных и неполярных средах тройные КТ различных составов и цветов эмиссии, обладающие высокими значениями квантового выхода (КВ) люминесценции и стабильностью. ^ Разработаны методики легирования КТ АК/7п8 ионами меди, а также предложен эффективный подход к повышению их стабильности и выделению отдельных фракций КТ САК/7п8. ^ Продемонстрирована возможность успешного связывания КТ АК/7п8 со специфическими к ФК антителами и их последующее применение в качестве люминесцентных меток в конкурентном иммуноанализе как в микропланшетном варианте, так и в иммунохроматографическом тест-методе.

^ В результате проведенных исследований, полученные КТ АК/7п8 впервые применены в качественном и полуколичественном иммунохроматографическом анализе. На защиту автор выносит:

1. Результаты исследования зависимости оптических свойств тройных КТ составов 08/7п8 и А^/7п8 от методов и параметров синтеза.

2. Новый подход к получению тройных КТ состава AIS/ZnS, допированных ионами меди с эмиссией в ближней ИК-области спектра.

3. Разработанные методики качественного и количественного иммунохимических анализов с использованием люминесцентных КТ AIS/ZnS с эмиссией в видимой области в качестве источников сигнала.

Личный вклад соискателя заключается в постановке задач исследования, выборе методов синтеза и конъюгации КТ, их характеризации, разработке методик иммунохимического анализа с использованием полученных наночастиц, непосредственном проведении экспериментов, обобщении и анализе полученных результатов, формулировании выводов, написании научных статей и представлении результатов исследования на научных конференциях различного уровня.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, включая 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК и библиографические базы данных Web of Science и Scopus.

Степень доверенности результатов исследований подтверждается детальным анализом литературных источников по теме диссертации, применением современных инструментальных методов исследования и анализа, соответствием между результатами, полученными разными методами, их апробацией на конференциях и публикацией основных положений диссертации в профильных высокорейтинговых журналах.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на

конференциях различного уровня: I Всероссийская конференция с

международным участием «Химический анализ и медицина'15» (Россия,

Москва, 2015); VIII Международный симпозиум «Конструкция и синтез

супрамолекулярных архитектуры» II Молодежная школа по

супрамолекулярной и координационной химии (Россия, Казань, 2016); XVIII

Международная конференция «Оптика лазеров» (Россия, Санкт-Петербург,

2018), Saratov Fall Meeting-15, 17, 18: «International Symposium optics and

Biophotonics» (Россия, Саратов, 2015, 2017, 2018); XI Международной

10

конференции молодых учёных по химии «Менделеев-2019» (Россия, Санкт-Петербург, 2019).

Был проведен открытый научный семинар по теме исследования 25 марта 2017 г. в институте физической химии, Технического Института Дрездена (Дрезден, Германия) в рамках научной стажировки по совместной программе ДААД и Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературных данных, экспериментальной части, изложения полученных результатов и их обсуждения (3 главы), заключения и списка цитируемой литературы. В тексте содержатся таблицы, схемы, диаграммы и графические иллюстрации. Работа представлена на 119 страницы, включает 47 рисунков и 12 таблиц.

Финансовая поддержка работы была предоставлена в рамках грантов Министерства образования и науки РФ № Б8КЯ-2020-0002, Российского научного фонда № 20-13-00195, РФФИ № 17-53-49002, 20-33-70071, а также совместных программ Германской службы академических обменов (ДААД) и Министерства образования и науки Российской Федерации №16.722.2016/ДААД и 16.13475.2019/13/ДААД.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Эволюция новых функциональных люминесцентных материалов способствует быстрому технологическому прогрессу и открывает новые возможности в науке и промышленности. Широкий практический интерес завоевали полупроводниковые нанокристаллы, также известные как КТ. КТ обладают уникальной способностью гибкой настройки оптических характеристик, не свойственной для других люминофоров [1-3]. Это возможно благодаря квантово-размерный эффекту, т.е. зависимости величины запрещенной зоны от размера КТ при размерах наночастицы меньше или сопоставимым с радиусом экситона Бора [2]. Использование настраиваемых оптических и электронных свойств открывает широкий спектр применений, включая фотокатализ [4], солнечные элементы [5], иммуноанализ [6], визуализацию [7], биосенсоры [8], светодиоды [9], термоэлектрику [10], медицину [11-12].

До недавнего времени бинарные КТ составов 11-У1 (Сё8е, 7п8), 111-У (ГпЛб, 1пР) и 1У-У1 (РЬ8, РЬТе) были наиболее востребованными и распространенными группами люминесцентных наноматериалов. Тем не менее, токсичность некоторых элементов (Сё, РЬ, 8е, И§) и прекурсоров, длительный синтез, сложности гидрофилизации и биомодификации ограничивают их потенциальное применение. В качестве главной альтернативы предложены коллоидные многокомпонентные КТ состава 1-111-VI (I = Си, Лв; III = 1п, Л1, Оа; VI = 8, Те, 8е) [13]. Именно наличие трех и более элементов в составе позволяют изменять и улучшать оптические и электронные свойства КТ, открывая новые возможности для получения и применения люминесцентных наночастиц.

1.1. Общие сведения о квантово-размерных свойствах, строении и структуре квантовых точек состава ЫП-У!

В настоящее время полупроводниковые КТ состава ЫП-У завоевали особый интерес исследователей благодаря уникальности и разнообразию их спектральных свойств. Причина этого в комбинации различных факторов и эффектов, в частности, возможности значительного отклонения от стехиометрии; наличии квантово-размерных эффектов (для КТ размером 510 нм), влияющих на ширину запрещенной зоны и, соответственно, спектральные характеристики; возможности введения различных добавок и легирования благодаря частичному замещению ионов [14-15]. Поэтому изучение оптических и электронных свойств КТ состава ЫП-У, а также их взаимосвязь со структурными свойствами играют первостепенную роль [16].

КТ состава 1-Ш-У1 представляют собой системы из трех элементов, структуру которых можно рассматривать как производное от бинарных полупроводников типа 11-У1, где анионный сайт представлен одним и тем же элементом VI группы Se или Те). Однако в бинарных материалах П-У катионный центр занят металлом II группы, в то время как в КТ 1-Ш-У он представляет собой смесь металлов I и III групп, соотношение которых можно варьировать в широком диапазоне [17-19]. Это приводит к структурным изменениям в элементарной ячейке, образованию неоднородных химических связей и различным механизмам структурной перестройки. КТ ЫП-У обладают большой устойчивостью к нестехиометрии и возможностью легирования, поскольку они могут существовать в ряде нестехиометрических фаз, с различным структурным порядком, электронными и оптическими свойствами.

Существование тройных КТ возможно в двух кристаллических фазах: халькопиритах и сфалеритах [20]. Фаза халькопирита имеет тетрагональную элементарную ячейку, которая термодинамически стабильна ниже 620°С, а фаза сфалерита оптимальна при более высоких температурах.

Кристаллическая структура тетрагонального халькопирита (рис.1) сохраняется в широком диапазоне составов. Например, КТ CIS имеют аналогичное распределение по размеру при настройки соотношения Cu:In от

Рисунок 1. Кристаллическая структура тетрагонального халькопирита для тройных КТ

Такие свойства позволяют широко варьировать ширину запрещенной зоны и оптические свойства, изменяя отношение металла I группы к индию и к халькогениду [22, 23]. Кроме того, структура халькопирита тройных КТ по своей природе содержит много вакансий и, следовательно, позволяет осуществить высокий уровень легирования другими металлами, например, Zn (II), который может вставать в свободные вакансии Си (Ag) или частично заменять 1п (III). Таким образом, свойства тройных КТ могут варьироваться в широком диапазоне [14,18,24].

Другой особенностью тройных КТ является широкий пик люминесценции, который находится в видимом и ближнем ИК диапазонах и может иметь спектральную ширину на половине высоты максимума более ста нанометров [2,25]. В отличие от КТ П-УХ такие широкие полосы должны иметь другую природу люминесценции, хотя и сильно зависят от эффектов

1:1 до 1:10.

iS Си ^In/Ga ^iSe

[21].

квантового размера [26]. Более того, недавние исследования одиночных КТ I-III-VI показали, что они также имеют широкополосный пик люминесценции, и поэтому эта особенность не может быть отнесена к размерному распределению КТ CIS и AIS [27]. Ряд недавно опубликованных исследований, посвященных оптическим свойствам КТ I-III-VI, показывает, что надежное понимание природы и механизмов генерации люминесценции в тройных КТ еще необходимо найти [28]. Такие системы более сложны, чем широко изученные бинарные КТ II-VI из-за взаимосвязанного влияния катионного состава КТ, переменного соотношения компонентов, размера КТ и химического состава поверхности. Самые последние исследования состава тройных КТ показали высокую неоднородность распределения меди и индия в объеме КТ без какого-либо кажущегося разрыва структуры халькопирита [29]. Авторы этих статей отмечают, что из-за высокой внутренней дефектности КТ служат идеальной платформой для исследования влияния дефектов на фотофизику полупроводниковых КТ. Излучательный переход в таких КТ рассматривают с точки зрения теории доноро-акцепторной пары (ДАП). Существует мнение, что, тройные КТ имеют большое количество донорных и акцепторных состояний внутри запрещенной зоны. Изменяя донорные и акцепторные состояния, можно управлять люминесцентными свойствами [30]. Таким образом, варьируя химический состав КТ путем легирования и внесения примесей других ионов можно спроектировать нанокристаллы, которые испускают в ближнем инфракрасном диапазоне с высокими коэффициентами экстинкции, что является оптимальным для проведения анализа биологических жидкостей, in-vivo исследований, в частности, для визуализации глубокозалегающих опухолей [11].

Вследствие этих фактов природа и механизм люминесценции тройных КТ стали предметами бурного обсуждения, и нуждаются в дальнейшем исследовании [3, 13, 29, 31].

Изменение размеров тройных КТ также представляет собой мощный инструмент влияния на оптоэлектронные свойства. При этом тройные КТ обнаруживают сходные размерные зависимости ширины запрещенной зоны и оптических свойств для широкого диапазона составов [32].

В случае соединений CIS и AIS заполненные 3d орбитали меди и 4d орбитали серебра вносят вклад в валентную зону. Поэтому изменения в содержании меди / серебра оказывают существенное влияние на их оптические свойства. Так, в работах [11, 33-36] описано, что увеличение числа орбиталей металла группы I может увеличить валентную зону, тем самым уменьшая величину запрещенной зоны. При этом происходит снижение интенсивности люминесценции и сдвиг экситонного пика в красную область спектра (рис.2). Это возможно из-за уменьшения концентрации ионов индия в реакционной системе, что ведет к увеличению количество дефектов, и соответственно, увеличивает безызлучательную рекомбинацию.

Рисунок 2. Спектры (а) поглощения и (б) люминесценции КТ CIS/ZnS с различным соотношением СиТп (с) Цифровая фотография CIS/ZnS КТ при УФ-освещении [36].

В целях увеличения КВ люминесценции и уменьшения поверхностных дефектов тройные КТ покрывают оболочкой более шикорокозонного

полупроводника (7п8, 7п8е, Оа8). Было обнаружено, что благодаря этому возможно получить стабильные КТ и повысить КВ до 50%.

Включение ионов цинка вызывает синий сдвиг люминесценции, который связан либо с 7п-легированием, увеличивающим ширину запрещенной зоны материала, либо с катионным обменом на поверхности КТ, вызывающим градиентное легирование, что приводит к уменьшению размеров ядра, ввиду квантового ограничения [37]. Если бы сдвиг в люминесценции был всего лишь признаком изменения энергии запрещенной зоны, то ожидались бы аналогичные сдвиги как для поглощения, так и для люминесценции; поэтому данное объяснение недостаточно, чтобы полностью объяснить наблюдаемый эффект. Следует особо отметить, что в настоящий момент в литературе не найдены расчеты размерно-зависимых свойств КТ ЫП-УГ, а также параметры, необходимые для таких расчетов. С этой точки зрения, при обработке размерных зависимостей КТ большинство авторов используют аппроксимации [33,38]. Результаты и дальнейшее исследование КТ сильно зависят от используемой методики синтеза.

1.2. Физико-химические основы коллоидного синтеза тройных КТ

В настоящее время ведутся активные поиски воспроизводимых методов синтеза КТ структуры I-III-VI с заданным составом и размером. В основном, в этих целях применяют и изучают варианты методик, основанные на росте нанокристаллов в различных средах. Механизм образования и роста КТ можно объяснить диаграммой ЛаМера (рис.3), которая описывает процесс формирования КТ согласно классической теории зародышеобразования [39]. На первом этапе с ростом времени и температуры реакции наблюдается образование и резкое увеличение концентрации химически активных фрагментов (молекул, атомов, ионов) - мономеров из исходных прекурсоров в растворе [40]. С увеличением концентрации мономеров до критического

уровня в локальной области происходит пересыщение раствора, ведущее к образованию зародышей кристаллов (гомогенная нуклеация).

Рисунок 3. Диаграмма ЛаМера с обозначением этапов зарождения и развития КТ (I -образование мономеров; II - гомогенная нуклеация, III - рост наночастиц; IV - созревание Оствальда). Ср-концентрация, при которой происходит растворение, Сн-концентрация,

при которой начинается нуклеация.

Вскоре их концентрация достигает своего максимума и затем уменьшается из-за растущего потребления мономеров для зарождения и роста образовавшихся ядер [41]. После этого концентрация растворенных веществ продолжает снижаться, уменьшая степень пересыщения раствора до уровня его насыщения. В это время происходит стремительный рост ядер за счет захвата мономеров. Однако, если продолжать процедуру после исчерпания исходных прекурсоров (достижение насыщения раствора) начинается стадия Оствальдсокого созревания. На этом этапе ядра, достигшие критического размера, продолжают расти за счет растворения

более мелких частиц, создавая высокую полидисперсность системы. Поэтому оптимизация температуры и времени реакции, а также реакционной способности прекурсоров играет главную роль в создании КТ с заданным размером и составом. Кроме того, для создания КТ методом коллоидного синтеза необходимо тщательно подбирать тип растворителя и стабилизатора. От выбора растворителя зависит максимальная температура реакции [42]. Известно, что КТ имеют высокую долю атомов, находящихся на поверхности наночастиц, что обеспечивает термодинамическую неустойчивость КТ. В целях их стабилизации, в реакционную среду необходимо добавить дополнительный компонент - стабилизатор, который предотвращает агрегацию наночастиц и не оказывает влияние на их рост во время синтеза. Он обеспечивает коллоидную стабильность частиц, благодаря прочному связыванию с их поверхностью и высокому сродству с выбранным растворителем. Также стабилизатор влияет на оптические характеристики КТ - он способен пассивировать их поверхность, тем самым ликвидируя оборванные связи, которые являются ловушками для носителей заряда. Таким образом, оптимизируя условия (температура и время реакции, реакционная способность и концентрация прекурсоров, подбор растворителя и стабилизатора, рН среды) можно контролировать размер, форму, состав КТ и скорость их образования. Это позволяет получать широкий спектр КТ структуры 1-Ш-У1 с различными оптическими свойствами [41,42].

Подобно бинарным соединениям, коллоидные тройные КТ, чаще всего синтезируют методами высокотемпературного и инъекционного синтезов в различных органических растворителях при высоких температурах. Так, зарождение и рост кристаллов происходит при относительно высоких температурах, что позволяет получить КТ однородного размера с высокими значениями КВ. Данные методы позволяют контролировать процесс образования и роста КТ, пассивировать их поверхность и выделять их для дальнейшего применения [43-45].

Высокотемпературный синтез основан на получении наночастиц в органическом растворителе, где один или несколько прекурсоров металлов в сочетании с источником халькогена подвергают нагреванию и выдерживают при заданной температуре в течении длительного промежутка времени. В качестве органической среды чаще всего используют стабильные органические растворители, такие как олеиламин (ОА), октадецен (ОДЕ) или триоктилфосфиноксид [45,46]. Во многих случаях, растворитель так же действует как поверхностно-пассивирующих агент, который контролирует рост нанокристаллов. Другой популярной средой для проведения высокотемпературного синтеза КТ является додекантиол (ДДТ), действующий одновременно в качестве диспергирующей среды, покровного лиганда и источника серы [46]. В простейшем протоколе синтеза соли металлов нагревают при температуре свыше 200°С в подобранном растворителе, что приводит к получению хорошо кристаллизованных и монодисперсных КТ [47]. Варьирование содержания ионов металлов позволяет настроить средний размер полученных КТ от 4 до 7-8 нм. Кроме того, регулируя соотношение реагентов, можно получить КТ различных форм и составов. Наряду с концентрацией, продолжительность нагревания играет ключевую роль в формировании КТ. Например, средний размер тройных КТ может быть увеличен с 3.5 нм до 7.3 нм путем увеличения времени нагрева с 20 до 120 мин [32].

При синтезе тройных КТ инъекционным методом прекурсоры металлов обычно растворяют в ОА, олеиновой кислоте (ОК) и других средах при температуре около 100°С. Затем быстро вводят источник халькогена (например, раствор серы в ОК или ДДТ), а температуру повышают до 180-300°С, чтобы вызвать зарождение ядер. Раствор выдерживают при этой температуре в течение небольшого периода времени, чтобы позволить образовавшимся ядрам дорасти до желаемого размера. После этого температуру резко снижают, что останавливает дальнейший рост КТ и

фиксирует их существующее распределение по размерам. Следовательно, в данном методе изменение продолжительности нагрева реакционной смеси после впрыска наиболее часто используется для настройки среднего размера КТ [50]. Например, средний размер КТ, формирующихся в ДДТ, увеличивается с 1.9 нм до 2.3 нм (после инъекции прекурсора серы в ОА) и до 3.1 нм - после нагревания в течение 20 мин. После образования КТ наращивают пассирующую оболочку вторичной горячей инъекцией солей цинка (II) и дополнительным циклом нагрева [51,52].

Кроме того, ведутся активные исследования получения КТ типа 1-Ш-У методами гидротермального и солъватермического синтеза. Эти подходы представляют собой варианты высокотемпературного синтеза, однако, осуществляются при гораздо более высоких значениях давления и температуры. Для этого реакционную смесь помещают в специальное оборудование (автоклав) и нагревают выше температуры кипения растворителя в течении продолжительного времени (12-48 часов). Данные методы являются почти идентичными, за исключением используемого растворителя [53]. Температура гидротермального процесса, в котором основной средой является вода, ниже сольвотермического, в котором используются органические растворители с высокой температурой кипения. Поскольку реакционная среда в обоих вариантах характеризуется высокими температурами и давлением, которые не могут быть достигнуты в обычном процессе нагревания, продукты такого синтеза могут обнаруживать довольно неожиданную морфологию и фазовый состав [54-56].

Однако, использование тройных КТ в качестве биометок, обычно требует стабильного водного коллоида. Для достижения этой цели проводят замену первичных гидрофобных поверхностных лигандов (таких как ОА) на вторичные бифункциональные молекулы (такие как тиогликолевая кислота (ТГК) или глутатион), которые могут эффективно пассивировать поверхность КТ и сделать их стабильными в полярных средах. В результате

этого, синтез люминесцентных гидрофильных КТ типа ЫП-УГ становится сложной многоступенчатой процедурой. В качестве альтернативы были предприняты попытки получить тройные КТ непосредственно в воде и других полярных растворителях. Подобные подходы оказались успешными для производства СЩБе) и Л18(8е) [8,17,63].

Обычно водные синтезы основаны на взаимодействии комплексов металлов с многофункциональными молекулами (цистеин, глутатион меркаптокарбоновые кислоты и т. д.) и источником халькогена. Данный метод позволяет получать нанокристаллы размером 2-7 нм, которые кристаллизуются в формах тетрагонального халькопирита и имеют гидрофильные группы на поверхности. Оптические свойства полученных КТ, в основном, определяются содержанием металла I группы. Его молярная доля может варьироваться в широких пределах, давая широкий спектр нестехиометрических КТ с различными характеристиками [8,17].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новикова Анастасия Сергеевна, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Brichkin S. B. Colloidal quantum dots: synthesis, properties and applications // Russian Chemical Reviews. 2016. Т. 85(12). С. 1297-1312.

2. Knowles K.E. Luminescent colloidal semiconductor nanocrystals containing copper: synthesis, photophysics, and applications // Chem. Rev. 2016. Vol. 116. P. 10820 -10851.

3. Васильев Р. Б., Дирин Д. Н., Гаськов А. М. Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы с пространственным разделением носителей заряда: рост и оптические свойства // Успехи химии. 2011. Т. 80 (12). С. 1190-1210.

4. Luo Z. S., Zhang H., Huang J., Zhong X. H. One-step synthesis of water-soluble AgInS2 and ZnS-AgInS2 composite nanocrystals and their photocatalytic activities. // J. Colloid Interface Sci. 2012. Vol. 377. P. 27-33.

5. Wang R., Shang Y., Kanjanaboos P., Zhou W., Ning Z., Sargent E.H. Colloidal quantum dot ligand engineering for high performance solar cells // Energy Environ. Sci. 2016. Vol. 9. P. 1130-1143.

6. Beloglazova N. V., Shmelin P. S., Novikova A. S., Goryacheva I. Yu. Immunochemical luminescent test method for the determination of benzo [a] pyrene in natural waters // Journal of Analytical Chemistry. 2017. Vol. 72. P. 597-601.

7. Deng D., Chen Y., Cao J., Tian J., Qian Z., Achilefu S., Gu Y. High-Quality CuInS2/ZnS Quantum Dots for in vitro and in vivo Bioimaging // Chem. Mater. 2012. Vol. 24. P. 3029-3037.

8. Wang C., Xu S., Zhao Z., Wang Z., Cui Y. Aqueous Synthesis of Nontoxic Ag2Se/ZnSe Quantum Dots Designing as Fluorescence Sensors for Detection of Ag(I) and Cu(II) Ions // J. Fluoresc. 2015. Vol. 25. P. 41-48.

9. Chuang P. H., Lin C. C., Liu R. S. Emission-Tunable CuInS2/ZnS Quantum Dots: Structure, Optical Properties, and Application in White Light-Emitting Diodes with High Color Rendering Index // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. Vol. 6. P. 15379-87.

10. Kim H. S., Heinz N. A., Gibbs Z. M., Tang Y., Kang S. D., Snyder G. J. High thermoelectric performance in (Bi0.25Sb0.75)2Te3 due to band convergence and improved by carrier concentration control // Mater. Today. 2017. Vol. 20. P. 452-459.

11. Girma W. M., Fahmi M. Z., Permadi A., Abate M. A., Chang, J. Y. Synthetic strategies and biomedical applications of I-III-VI ternary quantum dots // J. Mater. Chem. B. 2017. Vol. 5. P. 6193-6216.

12. Deng D. et al. Quaternary Zn-Ag-In-Se quantum dots for biomedical optical imaging of RGD-modified micelles //ACS applied materials & interfaces. 2013. Vol. 5(21). P. 10858-10865

13. Johnson C. M., Pate K. M., Shen Y., Viswanath A., Tan R., Benicewicz B. C., Moss M. A., Greytak A. B. A Methacrylate-based Polymeric Imidazole Ligand Yields Quantum Dots with Low Cytotoxicity and Low Nonspecific Binding // J. Colloid Interface Sci. 2015. Vol. 458. P. 310-314.

14. Kershaw S.V., Susha A.S., Rogach A.L. Narrow bandgap colloidal metal chalcogenide quantum dots: synthetic methods, heterostructures, assemblies, electronic and infrared optical properties // Chem. Soc. Rev. 2013. Vol. 42. P. 3033-3087.

15. Aldakov D., Lefranfois A., Reiss P., Ternary and quaternary metal chalcogenide nanocrystals: synthesis, properties and applications // Mater. Chem. C. 2013. Vol. 1. P.3756-3776.

16. Leach A. D. P. and MacDonald J. E. Optoelectronic Properties of CuInS2 Nanocrystals and Their Origin // Phys. Chem. Lett. 2016. Vol. 7. P. 572-583.

17. Jing L., Kershaw S. V., Li Y., Huang X., Li Y., Rogach A. L., Gao M., Aqueous Based Semiconductor Nanocrystals // Chem. Rev. 2016. Vol. 116. P. 10623-10730.

18. Rudolph P. Non-stoichiometry related defects at the melt growth of semiconductor compound crystals - a review // Cryst. Res. Technol. 2003. Vol. 38. P. 542-554.

19. Chen B., Zhong H., Zhang W., Tan Z., Li Y., Yu C., Zhai T., Bando Y., Yang S., Zou B. Highly Emissive and Color-Tunable CuInS2-Based Colloidal Semiconductor Nanocrystals: Off-Stoichiometry Effects and Improved electroluminescence Performance // Adv. Funct. Mater. 2012. Vol. 22. P. 2081-2088.

20. Merino J. M., Mahanty S., León M., Diaz R., Rueda F., Martin de Vidales J. L. Structural characterization of In2Se3.5, CuIn3Se5 and CuIn5Se8 compounds // Thin Solid Films 2000. Vol. 361. P. 70-73.

21. Ghorbani E., Kiss J., Mirhosseini H., Roma G., Schmidt M., Windeln J., Kuhne T. D. and Felser C. Hybrid-functional calculations on the incorporation of Na and K impurities into the CuInSe2 and CuIn5Se8 solar-cell materials // J. Phys. Chem. C. 2015. Vol. 119. P. 25197-25203.

22. Fuhr A.S., Yun H.J., Makarov N.S., Li H., McDaniel H., Klimov V.I. Light emission mechanisms in CuInS2 quantum dots evaluated by spectral electrochemistry // ACS Photonics. 2017. Vol. 4. P. 2425-2435.

23. Xie R., Rutherford M., Peng X. Formation of High-Quality I-III-VI Semiconductor Nanocrystals by Tuning Relative Reactivity of Cationic Precursors // J. Am. Chem. Soc. 2009. Vol. 131. P. 5691-5697.

24. Yarema O., Yarema M., Bozyigit D., Linn W. M. M., Wood V. Independent Composition and Size Control for Highly Luminescent Indium-Rich Silver Indium Selenide Nanocrystals // ACS Nano. 2015. Vol. 9. P. 11134-11142.

25. Saji P., Ganguli A.K., Bhat M.A., Ingole P.P. Probing the crystal structure, composition dependent absolute energy levels, and electrocatalytic properties of silver indium sulfide nanostructures // Chem. Phys. Chem. 2016. Vol. 17(8). P. 1195-1203.

26. Lu S. H., Huang H. Z., Wang Y. S., Chen T. F., Wang A. J., Zheng D. (ZnS)x(Cu0.1InS155) heteronanocrystals with broadband emission as a single component for potential WLEDs // Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 353. P. 263-268.

27. Batabyal S. K. et al. Phase-selective synthesis of CuInS2 nanocrystals // The Journal of Physical Chemistry C. 2009. Vol. 113(33). P. 15037-15042.

28. Cai C., Zhai L., Ma Y., Zou C., Zhang L., Yang Y., Huang S. Synthesis of AgInS2 quantum dots with tunable photoluminescence for sensitized solar cells // J. Power Sources. 2017. Vol. 341. P. 11-18.

29. Uematsu T., Doi T., Torimoto T., Kuwabata S. Preparation of Luminescent AgInS2-AgGaS2 Solid Solution Nanoparticles and Their Optical Properties // J. Phys. Chem. Lett. 2010. Vol. 1. P. 3283-3287.

30. Protesescu L., Yakunin S., Bodnarchuk M. I., Krieg F., Caputo R., Hendon C. H., Yang R. X., Walsh A., Kovalenko M. V. Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br,and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission withWide Color Gamut // Nano Lett. 2015. Vol. 15. P. 3692-3696.

31. Pohl J., Albe K. Intrinsic point defects in CuInSe2 andCuGaSe2 as seen via screened-exchange hybrid density functionaltheory. Phys. Rev // Condens. Matter Mater. Phys. 2013. Vol. 87. P. 245203.

32. Thomas S. R., Chen C. W., Date M., Wang Y. C., Tsai H. W., Wang Z. M., Chueh Y. L. Recent developments in the synthesis of nanostructured chalcopyrite materials and their applications: a review // RSC Adv. 2016. Vol. 6. P. 60643-60656.

33. Hamanaka Y., Ogawa T., Tsuzuki M., Kuzuya T. Photoluminescence Properties and Its origin of AgInS2 Quantum Dots with Chalcopyrite Structure // Phys. Chem. C. 2011. Vol. 115. P.1786-1792.

34. Jara D. H., Stamplecoskie K. G., Kamat P. V. Two Distinct Transitions in CuxInS2 Quantum Dots. Bandgap versus Sub-Bandgap Excitations in Copper-Deficient Structures // Phys. Chem. Lett. 2016. Vol. 7. P.1452-1459.

35. Mao B., Chuang C., Wang J., Burda C. Synthesis and Photophysical Properties of Ternary I-III-VI AgInS2 Nanocrystals: Intrinsic versus Surface States // J. Phys. Chem. C. 2011. Vol. 115. P. 8945-8954.

36. Chen Y., Li S., Huang L., Pan D. Green and Facile Synthesis of Water-Soluble Cu-In-S/ZnS Core/Shell Quantum Dots. Inorg. Chem // 2013. Vol. 52. P. 7819-7921.

37. Mao B., Chuang C., Lu F., Sang L., Zhu J., Burda C. Studyof the Partial Ag-to-Zn Cation Exchange in AgInS2/ZnS Nanocrystals // J. Phys. Chem. C. 2013. Vol. 117. P. 648-656.

38. Torimoto T., Tada M., Dai M., Kameyama T., Suzuki S., Kuwabata S. Tunable Photoelectrochemical Properties of Chalcopyrite AgInS2 Nanoparticles Size-Controlled with a Photoetching Technique // Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116. P. 21895-21902.

39. LaMer V. K. and Dinegar R. H. Theory, Production and Mechanism of Formation of Monodispersed Hydrosols // J. Am. Chem. Soc. 1950. Vol. 72. P. 4847-4854.

40. Bullen C.R., Mulvaney P. Nucleation and Growth Kinetics of CdSe Nanocrystals in Octadecene // Nanoletters. 2004. Vol. 4(12), 2303-2307.

41. Nguyen T. D. and Do T.-O. Size- and Shape-Controlled Synthesis of Monodisperse Metal Oxide and Mixed Oxide Nanocrystals // Nanocrystal, ed. Y. Masuda, InTech. 2011. Vol. 2. P. 55-85.

42. Gong F. et al. Oleic acid assisted formation mechanism of CuInS2 nanocrystals with tunable structures // RSC Advances. 2014. Vol. 4(69). P. 36875-36881.

43. Reiss P., Carriere M., Lincheneau C., Vaure L., and Tamang S. Synthesis of Semiconductor Nanocrystals, Focusing on Nontoxic and Earth-Abundant materials // Chem. Rev. 2016. Vol. 116. P. 10731-10819.

44. De Trizio L. and Manna L. Forging Colloidal Nanostructures via Cation Exchange Reactions // Chem. Rev. 2016. Vol. 116. P. 10852-10887.

45. Talapin D.V., Lee J. S., Kovalenko M.V., Shevchenko E.V. Prospects of Colloidal Nanocrystals for Electronic and Optelectronic Applications // Chem. Rev. 2010. Vol. 110. P. 389-458.

46. Fan F. J., Wu L. and Yu S.-H. Energetic I-III-VI2 and I2-II-IV-VI4 nanocrystals: synthesis, photovoltaic and thermoelectric applications // Energy Environ. Sci. 2014. Vol. 7. P. 190-208.

47. Torimoto T., Kameyama T. and Kuwabata S. Photofunctional Materials fabricated with Chalcopyrite-Type Semiconductor Nanoparticles Composed of AgInS2 and Its Solid Solutions // J. Phys. Chem. Lett. 2014. Vol. 5. P. 336347.

48. Torimoto T., Adachi T., Okazaki K., Sakuraoka M., Shibayama T., Ohtani B., Kudo A. and Kuwabata S. Facile Synthesis of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles for a Color-Adjustable Luminophore //J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129(41). P. 12388-12389

49. Dutta D. P. and Sharma G. A facile route to the synthesis of CuInS2 nanoparticles // Materials Letters. 2006. Vol. 60(19). P. 2395- 2398.

50. Xie R.G., Rutherford M. and Peng X.G. Formation of High-Quality I-III-VI Semiconductor Nanocrystals by Tuning Relative Reactivity of Cationic Precursors // J. Am. Chem. Soc. 2009. Vol. 131. P. 5691-5697.

51. Norako M. E., Franzman M. A. and Brutchey R. L. Growth Kinetics of Monodisperse Cu-In-S Nanocrystals Using a Dialkyl Disulfide Sulfur Source // Chem. Mater. 2009. Vol. 21(18). P. 4299-4304.

52. Allen P. M. and Bawendi M. G. Ternary I-III-VI Quantum Dots Luminescent in the Red to Near-Infrared //J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130(29). P. 9240-9241.

53. Zhong H. Z., Zhou Y., Ye M.F., He Y.J., Ye J.P., He C., Yang C.H. and Li Y.F. Controlled Synthesis and Optical Properties of Colloidal Ternary Chalcogenide CuInS2 Nanocrystals // Chem. Mater. 2008. Vol. 20(20). P. 6434-6443.

54. Li L., Daou T. J., Texier I., Chi T. T. K., Liem N. Q. and Reiss P. Highly Luminescent CuInS2/ZnS Core/Shell Nanocrystals: Cadmium-Free Quantum Dots for In Vivo Imaging //Chem. Mater. 2009. Vol. 21(12). P. 2422-2429.

55. Komarala V. K., Xie C., Wang Y.Q., Xu J. and M. Xiao. Time-resolved photoluminescence properties of CuInS2/ZnS nanocrystals: Influence of intrinsic defects and external impurities //J. Appl. Phys. 2012. Vol. 111. P. 124314.

56. Nose K., Soma Y., Omata T. and Otsuka-Yao-Matsuo S. Synthesis of Ternary CuInS2 Nanocrystals; Phase Determination by Complex Ligand Species //Chem. Mater. 2009. Vol. 21(13). P. 2607-2613.

57. Bao N.Z., Qiu X.M., Wang Y. H. A., Zhou Z.Y., Lu X.H., Grimes C. A. and Gupta A. Facile thermolysis synthesis of CuInS2 nanocrystals with tunable anisotropic shape and structure // Chem. Commun. 2011. Vol. 47. P. 94419443.

58. Liu S. Y., Zhang H., Qiao Y. and Su X. G. One-pot synthesis of ternary CuInS2 quantum dots with near-infrared fluorescence in aqueous solution // RSC Adv. 2012. Vol. 2. P. 819-825.

59. Chen Y.Y., Li S.J., Huang L.J. and Pan D.C. Green and Facile Synthesis of Water-Soluble Cu-In-S/ZnS Core/Shell Quantum Dots // Inorg. Chem. 2013. Vol. 52(14). 7819-7821.

60. Nose K., Omata T. and Otsuka-Yao-Matsuo S. Colloidal Synthesis of Ternary Copper Indium Diselenide Quantum Dots and Their Optical Properties // J. Phys. Chem. C. 2009. Vol. 113(9). P. 3455-3460.

61. Panthani M. G., Akhavan V., Goodfellow B., Schmidtke J. P., Dunn L., Dodabalapur A., Barbara P. F. and Korgel B. A. Synthesis of CulnS2, CulnSe2, and Cu(InxGa(1-x))Se2 (CIGS) nanocrystal "inks" for printable photovoltaics // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130(49). P. 16770-16777.

62. Song W. S., Kim J. H., Lee J. H., Lee H. S., Do Y. R., Yang H. J. Synthesis of color-tunable Cu-In-Ga-S solid solution quantum dots with high quantum yields for application to white light-emitting diodes // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 21901-21908.

63. Rivera-Gonzalez N., Chauhan S. and Watson D.F. Aminoalkanoic Acids as Alternatives to Mercaptoalkanoic Acids for the Linker-Assisted Attachment of Quantum Dots to TiO2 // Langmuir. 2016. Vol. 32. P. 9206-9215.

64. Gardner J. S., Shurdha E., Wang C.M., Lau L. D., Rodriguez R. G. and Pak J. J. Rapid synthesis and size control of CuInS2 semi-conductor nanoparticles using microwave irradiation //J. Nanopart. Res. 2008. Vol. 10(4). P. 633-641

65. Xiong W. W., Yang G.H., Wu X.C. and Zhu J.J. Microwave-assisted synthesis of highly luminescent AgInS2/ZnS nanocrystals for dynamic intracellular Cu(ii) detection // J. Mater. Chem. B. 2013. Vol. 1. P. 4160-4165.

66. Raevskaya A.E., Stroyuk O.L., Solonenko D.I., Dzhagan V.M., Lehmann D., Kuchmiy S.Ya., Plyusnin V.F. and Zahn D.R.T. Synthesis and luminescent properties of ultrasmall colloidal CdS nanoparticles stabilized by Cd(II) complexes with ammonia and mercaptoacetate // J. Nanopart. Res. 2014. Vol. 16. P. 2650-1-10.

67. L. Borkovska, A. Romanyuk, V. Strelchuk, Yu. Polishchuk, V. Kladko, A. Raevskaya, O. Stroyuk, and T. Kryshtab, Optical characterization of the AgInS2 nanocrystals synthesized in aqueous media underf stoichiometric conditions // Mater. Sci. Semicond. Proc. 2015. Vol. 37. P. 135-142.

68. Liu S. and Su X The synthesis and application of I-III-VI type quantum dots // RSC Adv. 2014. Vol. 4. P. 43415-43428.

69. Aswathy R. G., Yoshida Y., Maekawa T., Kumar D. S. Near- Infrared Quantum Dots for Deep Tissue Imaging // Anal. Bioanal. Chem. 2010. Vol. 397. P. 1417-1435.

70. Smith A. M., Mancini M. C., Nie S. Bioimaging: Second Window for in vivo Imaging // Nat. Nanotechnol. 2009. Vol. 4. P. 710-711.

71. Ding X., Liow C. H., Zhang M., Huang R., Li C., Shen H., Liu M., Zou Y., Gao N., Zhang Z. Surface Plasmon Resonance Enhanced Light Absorption and Photothermal Therapy in the Second Near-Infrared Window // J. Am. Chem. Soc. 2014. Vol. 136. P. 15684-15693.

72. Dai M., Ogawa S., Kameyama T., Okazaki K., Kudo A., Kuwabata S., Tsuboi Y., Torimoto, T. Tunable Photoluminescence From the Visible to Near-Infrared Wavelength Region of Non- Stoichiometric AgInS2 Nanoparticles // J. Mater. Chem. 2012. Vol.22. P. 12851-12858.

73. Foda M. F., Huang L., Shao F., Han H. Y. Biocompatible and Highly Luminescent Near-Infrared CuInS2/ZnS Quantum Dots Embedded Silica Beads for Cancer Cell Imaging // ACS Appl. Mater. Interfaces 2014. Vol. 6. P. 2011-2017.

74. Choi H. S., Kim Y., Park J. C., Oh M. H., Jeon D. Y., Nam Y. S. Highly Luminescent, Off-stoichiometric CuxInyS2/ZnS Quantum Dots for Near-infrared Fluorescence Bio-imaging // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 43449-43455.

75. Tarantino U., Fanucci E., Iundusi R., Celi M., Altobelli S., Gasbarra E., Simonetti G., Manenti G. Lumbar Spine MRI in Upright Position for Diagnosing Acute and Chronic Low Back Pain: Statistical Analysis of Morphological Changes. // J. Orthop. Traumatol. 2013. Vol. 14. P. 15-22.

76. Li H., Hosseini A., Li J. S., Gill T. J., Li G. Quantitative Magnetic Resonance Imaging (MRI) Morphological Analysis of Knee Cartilage in Healthy and Anterior Cruciate Ligament-Injured Knees. Knee Surg // Sports Traumatol. Arthrosc. 2012. Vol. 20. P. 1496-1502.

77. Rohrer M., Bauer H., Mintorovitch J., Requardt M., Weinmann H. J. Comparison of Magnetic Properties of MRI Contrast Media Solutions at Different Magnetic Field Strengths // Invest. Radiol. 2005. Vol. 40. P. 715-724.

78. Wang Y., Yang C., Hu R., Toh H. T., Liu X., Lin G., Yin F., Yoon H. S., Yong K. T. Assembling Mn:ZnSe Quantum DotssiRNA Nanoplexes for Gene Silencing in Tumor Cells // Biomater. Sci. 2015. Vol. 3. P. 192-202.

79. Liu Y., Ai K., Yuan Q., Lu L. Fluorescence-Enhanced Gadolinium-Doped Zinc Oxide Quantum Dots for Magnetic Resonance and Fluorescence Imaging // Biomaterials. 2011. Vol. 32. P. 1185-1192.

80. Wu P. J. Methotrexate-conjugated AgInS2/ZnS quantum dots for optical imaging and drug delivery // Materials Letters. 2014. Vol. 128. P. 412-416.

81. Zhou J., Yang Y. and Zhang C. Y. Biocompatible Semiconductor Quantum Dots: From Biosynthesis and Bioconjugation to Biomedical Application // Chem. Rev. 2015. Vol. 115. P. 11669-11717.

82. Goryacheva. O. A., Novikova A. S., Drozd D. D., Pidenko P. S., Ponomaryeva T. S., Bakal A. A., Mishra P. K., Beloglazova N. V., Goryacheva I. Yu. Water-dispersed luminescent quantum dots for miRNA detection // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019. Vol. 111. P. 197205.

83. Wu R. et al. Synthesis of highly stable CuInZnS/ZnS//ZnS quantum dots with thick shell and its application to quantitative immunoassay // Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 348. P. 447-454.

84. Shen H., Yuan H., Wu F., Bai X., Zhou C., Wang H., Lu T., Qin Z., Ma L., Li L. S. Facile Synthesis of High-Quality CuInZnxS2+x Core/Shell Nanocrystals and Their Application for Detection of C-Reactive Protein // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 18623- 18630.

85. Xiong W. W. et al. Aqueous synthesis of color-tunable CuInS2/ZnS nanocrystals for the detection of human interleukin 6 // ACS applied materials & interfaces. 2013. Vol. 516. P. 8210-8216.

86. Gao X., Liu X., Lin Z., Liu S., Su X. CuInS2 Quantum Dots as a Near-Infrared Fluorescent Probe for Detecting Thrombin in Human Serum // Analyst. 2012. Vol. 137. P. 5620-5624.

87. Lin Z., Pan D., Hu T., Liu Z., Su X. A near-infrared fluorescent bioassay for thrombin using aptamer-modified CuInS2 quantum dots // Microchimica Acta. 2015. Vol. 182. P. 1933-1939.

88. Liu S., Shi F., Chen L., Su X. Tyrosine-functionalized CuInS2 Quantum Dots as a Fluorescence Probe for the Determination of Biothiols, Histidine and Threonine // Analyst. 2013. Vol. 138. P. 5819-5825.

89. Wang L., Kang X.and Pan D. Gram-Scale Synthesis of Hydrophilic PEI-Coated AgInS2 Quantum Dots and Its Application in Hydrogen Peroxide/Glucose Detection and Cell Imaging // Inorg. Chem. 2017. Vol. 56. P. 6122-6130.

90. Speranskaya E. S., Beloglazova N. V., Abé S., Aubert T., Smet P. F., Poelman D., Goryacheva I. Y., Saeger S. D., Hens Z. Hydrophilic, bright CuInS2 quantum dots as Cd-Free fluorescent labels in quantitative immunoassay // Langmuir. 2014. Vol. 30. P. 7567-7575.

91. Raevskaya A.E., Lesnyak V., Haubold D., Dzhagan V., Stroyuk O.L., Zahn D.R.T., Gaponik N., Eychmüller A. A Fine Size Selection of Brightly Luminescent Water-Soluble Ag-In-S and Ag-In-S/ZnS Quantum Dots // Phys. Chem. 2017. Vol. 121. P. 9032-9042.

92. Hermanson G.T. Bioconjugate Techniques // Bioconjugate Techniques. Elsevier Inc. 2008. P. 1202.

93. 93. Zhang T., Xue H., Zhang B., Zhang Y., Song P., Tian X., Xing Y., Wang P., Meng M., Xi R. Determination of folic acid in milk, milk powder and energy drink by an indirect immunoassay // Sci. Food. Agric. 2012. Vol. 92. P. 2297-2304.

94. Kurganov B.I., Lobanov A.V., Borisov I.A., Reshetilov A.N. Criterion for Hill equation validity for description of biosensor calibration curves // Analytica Chimica Acta. 2001. Vol. 427(1). P. 11-19.

95. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии: В 2-х кн. M.: Высшая школа, 1996ю — 864 (361+503) c.

96. Sittampalam G.S., Smith W.C., Miyakawa T.W., Smith D.R., McMorris C. Application of experimental design techniques to optimize a competitive ELISA // Journal of Immunologycal Methods. 1996. Vol. 190(2). P. 151-161.

97. Novikova A. S., Goftman V. V., Goryacheva I. Y. Synthesis of cadmium-free quantum dots based on CuInS2 nanocrystals // Proc. SPIE 9917 Saratov Fall Meeting 2015: Third International Symposium on Optics and Biophotonics

and Seventh Finnish-Russian Photonics and Laser Symposium (PALS). 2016. Vol. 9917. P. 1456-1461.

98. Skaptsov A. A., Novikova A. S., Galushka V.V., Markin A. V., Kochubey V. I. and Goryacheva I. Yu. Red and blue shifts of spectral luminescence band of CuInS2 nanothermometers // Proc. SPIE 9917 Saratov Fall Meeting 2015: Third International Symposium on Optics and Biophotonics and Seventh Finnish-Russian Photonics and Laser Symposium (PALS). 2016. Vol. 9917. P. 1129-1135.

99. Skaptsov A. A., Novikova A.S., Mohammed A. H. M., Galushka V. V., Goryacheva I. Yu., Kochubey V.I. Luminescence method to study the growth of CuInS2 quantum dots in real time // Proc. International Conference Laser Optics LO. 2016. P. 40.

100. Мохаммед А. Х. М., Усталков С. О., Сагайдачная Е. А., Кочубей В. И., Скапцов А. А. СОЗДАНИЕ И СВОЙСТВА ФАНТОМОВ ИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОЧАСТИЦЫ // Инженерный вестник Дона. 2019. T.2. C. 1-13.

101. Raevskaya A.E., Ivanchenko M.V., Stroyuk O.L., Kuchmiy S.Ya., Plyusnin V.F. Luminescent Ag-doped In2S3 nanoparticles stabilized by mercaptoacetate in water and glycerol // Nanoparticle Res. 2015. Vol. 17. P. 135-149.

102. Novikova A. S., Goryacheva I. Yu. Effects of post-synthesis nanocrystals treatment on the luminescence of cadmium-free quantum dots // Proc. SPIE 10716 Saratov Fall Meeting 2017: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIX. 2018. P. 2909-2913.

103. Girma W. M. et al. Synthesis of cisplatin (IV) prodrug-tethered CuFeS2 nanoparticles in tumor-targeted chemotherapy and photothermal therapy // ACS applied materials & interfaces. 2018. Vol. 10(5). P. 4590-4602.

104. Raevskaya A.E., Rosovik О.Р., Novikova A.S., Selishchev A., Stroyuk O.L., Dzhagan V.M., Goryacheva I. Yu., Gaponik N., Zahn D.R.T., Eychmuller A. Luminescence and photoelectrochemical properties of size-selected aqueous

copper-doped non-stoichiometric Ag-In-S quantum dots // RSC Adv. 2018. Vol. 8. P. 7550-7557.

105. Lucock M. Folic acid: Nutritional biochemistry, molecular biology, and role in disease processes // Mol. Genet. Metab. 2000. Vol. 71. P.121-138.

106. Eichholzer M., Tonz T., Zimmermann R. Folic acid: A public-health challenge // Lancet. 2006. Vol. 367. P.1352-1361.

107. Regulation (EC) No 1925/2006 of the European Parliament and of the Council of 20 December 2006 on the addition of vitamins and minerals and of certain other substances to foods.

108. Zhao S. L., Yuan H. Y., Xie C., Xiao D. Determination of folic acid by capillary electrophoresis with chemiluminescence detection // J. Chromatogr A. 2006. Vol. 1107. P. 290-293.

109. Li X., Tan X., Yan J, Hu Q., Wu J., Zhang H., Chen X. A sensitive electrochemiluminescence folic acid sensor based on a 3D graphene/CdSeTe/Ru(bpy)3 -doped silica nanocomposite modified electrode // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 187. P. 433-441.

110. Kiekens F., Van Daele J., Blancquaert D., Van Der Straeten D., Lambert W.E., Stove C.P. A validated ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the selective analysis of free and total folate in plasma and red blood cells // Chromatogr. A. 2015. Vol. 1398. P. 2028.

111. Tyagi K., Upadhyaya P., Sarma S., Tamboli V., Sreelakshmi Y., Sharma R. High performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry for profiling and quantitative analysis of folate monoglutamates in tomato // Food Chem. 2015. Vol. 179. P. 76-84.

112. Lebiedzinska A., D^Browska M., Szefer P., MarszaH M. Highperformance liquid chromatography method for the determination of folic acid in fortified food products // Toxicol. Mech. Methods. 2008. Vol. 18. P. 463-467.

113. Rahimi R., Goodarzi N. Determination of folic acid in mint vegetable by high-performance liquid chromatography // Org. Chem. 2011. Vol. 1. P. 3135.

114. Goyer A., Navarre D.A. Determination of folate concentrations in diverse potato germplasm using a trienzyme extraction and a microbiological assay // Agric. Food. Chem. 2007. Vol. 55. P. 3523-3528.

115. Paksoy N., Durmaz H. Determination of vitamin B9 levels in the milk of Brown Swiss and Simmental cows using the ELISA method // South African of Animal Science. 2018. Vol. 48. P. 1110-1114.

116. Lermo A., Fabiano S., Hernandez S., Galve R. Immunoassay for folic acid detection in vitamin-fortified milk based on electrochemical magneto sensors // Biosensors & Bioelectronics. 2008. Vol. 24 (7). P. 2057-63.

117. Hoegger D., Morier P., Vollet C., Heini D., Reymond F., Rossier J. S. Disposable microfluidic ELISA for the rapid determination of folic acid content in food products //Anal. Bioanal. Chem Vol. 2007. Vol. 387. P. 267275.

118. Zhang K., Wu J., Li Y., Wu Y., Huang T., Tang D. Hollow nanogold microsphere-signalized lateral flow immunodipstick for the sensitive determination of the neurotoxin brevetoxin B // Microchim. Acta. 2014. Vol. 181 P. 1447-1454.

119. Liang Z.P., Ha W.Z., Xiao Z.L., Lei H.T., Shen Y.D., Sun Y.M., Wang H., Yang J.Y., Xu Z.L. Development of a simple, fast, and quantitative lateral flow immunochromatographic strip for folic acid // Food Anal. Methods. 2017. Vol. 10. P. 2444-2453.

120. Kong D., Liu L., Song S., Kuang H., Xu C. Development of ic-ELISA and lateral-flow immunochromatographic assay strip for the detection of folic acid in energy drinks and milk samples // Food Agric. Immunol. 2016. Vol. 27. P. 841-854.

121. Liang Q., Yi Ch., Jiang L., Tan G., Zhang C., Wang B., Xing Y. Development of a lateral flow dipstick immunoassay for evaluation of folate

117

levels in maize // Analytical and Bioanalytical Chem. Agric. 2017. Vol. 409. P. 5655-5660.

122. Beloglazova N.V., Sobolev A.M., Tessier M.D., Hens Z., Goryacheva I.Y., De Saeger S. Fluorescently labelled multiplex lateral flow immunoassay based on cadmium-free quantum dots // Methods. 2017. Vol. 116. P. 141148.

123. Chen C., Wu J. A fast and sensitive quantitative lateral flow immunoassay for cry1AB based on a novel signal amplification conjugate // Sensors. 2012. Vol. 12. P. 11684-11696.

124. Ho J.A.A, Wauchope R.D. A strip liposome immunoassay for aflatoxin B1 // Anal. Chem. 2002. Vol. 74 P. 1493-1496.

125. 125 Serrate D., De Teresa J.M., Marquina C., Marzo J., Saurel D., Cardoso F.A., Cardoso S., Freitas P.P., Ibarra M.R Quantitative biomolecular sensing station based on magnetoresistive patterned arrays // Biosens. Bioelectron. 2012. Vol. 35. P. 206-212.

126. Suzuki M., Udaka H., Fukuda T. Quantum dot-linked immunosorbent assay (QLISA) usingorientation-directed antibodies // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2017. Vol. 143. P. 110-115

127. Liang Y., Huang X, Yu R., Zhou Y., Xiong Y. Fluorescence ELISA for sensitivedetection of ochratoxin A based on glucose oxidase-mediated fluorescencequenching of CdTe QDs // Anal. Chim. Acta. 2016. Vol. 936. P. 195-201.

128. Borkovska L.V., Gudymenko O., Stroyuk O., Raevskaya A., Fesenko O., Kryshtab T. Photoinduced transformations of optical properties of CdSe and Ag-In-S nanocrystals embedded in the films of polyvinyl alcohol// AIMS Materials Science. 2016. Vol. 2. P. 658-668.

129. Papandreou D., Milindretos P., Aryanitidou M., Rousso I. Homocysteine lowering with folic acid supplements in children: Effects on blood pressure // International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2009. Vol. 61(1). P. 1117.

130. Thomas M., Flanagan V., Pawlosky R. Determination of 5-Methyltetrahydrofolic Acid and Folic Acid in Citrus Juices Using Stable Isotope Dilution-Mass Spectrometry // J. Agric. Food Chem. 2003. Vol. 51(5). P. 1293-1296.

131. Mahmoud W., Rousserie G., Reveil B., Tabary T., Millot J.M., Artemyev M., Oleinikov V.A., Cohen J.H.M., Nabiev I., Sukhanova A. Advanced procedures forlabeling of antibodies with quantum dots // Anal. Biochem. 2011. Vol. 416. P. 180-185.

132. Novikova A. S., Goryacheva I. Yu. Cd-free quantum dots for application as biolabels // Proc. 18th international conference on laser optics ICLO. 2018. P. 567.

133. Novikova A. S., Ponomaareva T. S., Goryacheva I. Yu. Fluorescent AgInS/ZnS quantum dots microplate and lateral flow immunoassays for folic acid determination in juice samples // Microchimica Acta. 2020. Vol. 8. P. 427-436.