Оптические методы детектирования единичных биомолекул: визуализация, сенсорика, секвенирование молекул ДНК

?

Оптические методы детектирования единичных биомолекул: визуализация, сенсорика, секвенирование молекул ДНК

Успехи физических наук. 2024. Т. 194. № 11. С. 1130–1145.

Мелентьев П. Н., Калмыков А. С., Гритченко А. С., Шеметьева М. П., Сафонова А. М., Марков М. С., Балыкин В. И., Букатин А. С., Ваулин Н. В., Белов Д. А., Евстрапов А. А., Баклыков Д. А., Андрияш А. В., Барбашева А. А., Кугук А. К., Рыжков В. В., Родионов И. А., Кудрявцев Д. С., Можаева В. А., Сон Л. В., Цетлин В. И., Хлебцов Б. Н., Кобзев М. С., Кузнецова Ю. О., Шарипов Б. Т., Яшкин А. С., Алексеев Я. И.

Представлен краткий обзор достигнутого уровня оптических методов детектирования единичных молекул в биомедицинских приложениях. Показано, что регистрация флуоресценции единичных молекул красителей, ковалентно связанных с антителами (биомолекулами), совместно с использованием современных методов нанофотоники может быть применена для решения различных задач в биологии и медицине: визуализации биомолекул, токсинов, вирусных частиц, определения ультранизких концентраций аналитов напрямую во взятой пробе, без использования методов повышения концентрации аналита, оптического одномолекулярного секвенирования молекул ДНК. Приведено обсуждение существующих физических ограничений методов оптического детектирования и счёта единичных молекул, их влияния на решение существующих проблем биологии, медицины, генетики.

Научное направление: Физика

Язык: русский

DOI

Ключевые слова: наноплазмоника и нанофотоника

Спонтанное образование скин-слоя в воде с деформацией ОН-полосы КР вкладом компоненты льда 3200 см-1

Першин С. М., Степанов Е. В., Артемова Д. Г. и др., Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики 2026 Т. 123 № 6 С. 383–390

Открыто спонтанное образование в течение 4 ч скин-слоя дистиллированной воды толщиной до 3 мм при комнатной температуре с новыми свойствами. Обнаружены деформация ОН-полосы комбинационного рассеяния вкладом компоненты льда ( 3200 см-1), снижение коэффициента упругого рассеяния и его флуктуаций, а также увеличение на 20 капиллярах. Восстановление слоя после обогащения воздухом в результате перемешивания указывает на стабильность ...

Добавлено: 8 июня 2026 г.

Innovations in Information and Decision Sciences. Proceedings of the 13th International Conference on Frontiers in Intelligent Computing: Theory and Applications (FICTA 2025), Volume 4

Springer, 2026.

Добавлено: 8 июня 2026 г.

Relativistic effects in the interaction of electrons with a slow extraordinary wave

N.S. Artekha, D.R. Shklyar, Physics of Plasmas 2026 Vol. 33 No. 6 Article 062105

Добавлено: 6 июня 2026 г.

Structural and broadband radio-frequency properties of InGaZnO4 nanoparticles synthesized by gel decomposition method

Zirnik G., Остовари М. А., Zhukov S. и др., Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2026 Vol. 37 Article 738

Добавлено: 6 июня 2026 г.

Wave dynamics within the Whitham-Ostrovsky equation

Flamarion M. V., Пелиновский Е. Н., Nonlinear Dynamics 2026 Vol. 114 Article 784

Добавлено: 5 июня 2026 г.

Green synthesis of Bi-functional silica nanoparticles towards highly efficient photocatalysis and antibacterial application

Hazarika A. P., Дас А., Das S. K. и др., Physica B: Condensed Matter 2026 Vol. 738 Article 418803

Добавлено: 4 июня 2026 г.

Signatures of Reconnection and a Split Heliospheric Tail in High-energy Energetic Neutral Atoms

Kornbleuth M., Opher M., Drake J. F. и др., Astrophysical Journal 2026 Vol. 1004 No. 1 Article 1

Добавлено: 3 июня 2026 г.

Two-dimensional hexagonal boron nitride-ferrofluid hybrids enable efficient magnetic cooling

Nishant T., Карцев А. И., Saswata G. и др., Journal of Materials Chemistry C 2026 Article -

Добавлено: 2 июня 2026 г.

The critical role of shear antiphase boundaries in τ-Mn(Al,Ga) rapidly quenched alloy

Fortuna A. S., A.I. Kartsev, Gorshenkov M. V. и др., Journal of Alloys and Compounds 2026 Vol. 1070 Article 188711

Добавлено: 2 июня 2026 г.

Combined Experimental and Ab Initio Study of Sc Doping in MgB2: Decoupling Electronic and Microstructural Effects on Superconductivity

Dikhtievskaya K., Argunov E., Alexey I. Kartsev и др., The Journal of Physical Chemistry Letters 2026 Vol. 17 No. 17 P. 4999–5004

Добавлено: 2 июня 2026 г.

Bridging Superconductors With United Nations Development Goals: Perspectives and Applications

Duran E. ., Pulgar A., Izquierdo R. и др., Physica Status Solidi (A) Applications and Materials 2026 Vol. 223 No. 7 Article e202500942

Добавлено: 1 июня 2026 г.

Численное моделирование полевой эмиссии из полупроводникового катода в вакуум

Борисов В. Д., Данилов В. Г., Электросвязь 2025 № 12 С. 73–84

Представлены результаты математического моделирования процесса полевой эмиссии из катода малых размеров – одного из основных физических процессов, обеспечивающих работы многих электронных устройств, в частности FED-дисплеев (устройства, работающие на принципе полевой эмиссии), кантилеверов и т.д. Дается краткий обзор текущих результатов в области исследования, обосновывается актуальность задачи, приводятся примеры наиболее вероятного использования результатов решения задачи. Обсуждаются физические ...

Добавлено: 29 мая 2026 г.

Electrostatically gated dissipation control in two-dimensional nanoelectromechanical resonators via strain-amplitude antagonism for record 928% Q tunability

Jiang Q., Fang J., Chen J. и др., Science China Information Sciences 2026 Vol. 69 No. 6 Article 162402

Resonators based on nanoelectromechanical systems (NEMS) using two-dimensional (2D) materials with high-quality factors and excellent electrical control are critical for tunable coherent phonon dynamics, resonant sensors and wireless communications. However, their performance is fundamentally limited by the lack of a unified framework governing energy dissipation mechanisms and their electrical tunability. Here, we synergistically modulate both ...

Добавлено: 28 мая 2026 г.

Enhanced Terahertz Thermoelectricity Via Engineered Van Hove Singularities and Nernst Effect in Moiré Superlattices

Elesin L., Shilov A., Jana S. и др., Advanced Functional Materials 2026 P. 1–10

Добавлено: 28 мая 2026 г.

Non-linear in-band interference cancellation on base of conjugate gradients method

Degtyarev A., Bakhurin S., Юдин Н. Е., DSPA 2026 P. 1–6

Добавлено: 26 мая 2026 г.

Ising models on the hydrogen peroxide and other lattices

Qian X., Deng Y., Lev N. Shchur и др., Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 2026 Vol. 696 Article 131679

Добавлено: 24 мая 2026 г.

Local and Global Directionality Patterns of Electron Photoemission from Plasmonic Nanoparticles

Ихсанов Р. Ш., Protsenko I., Smetanin I. и др., Journal of Physical Chemistry C 2023 Vol. 127 No. 50 P. 24223–24232

Добавлено: 5 сентября 2023 г.

Метаструктуры для гигантского усиления рамановского рассеяния света в ближней ИК-области спектра

Кукушкин В. И., Кирпичев В. Е., Морозова Е. Н. и др., Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики 2020 Т. 112 № 1 С. 38–44

Исследованы свойства периодических диэлектрических структур, покрытых толстым слоем металла, которые позволяют усиливать сигнал неупругого рассеяния света более чем на восемь порядков при длине волны лазерного возбуждения 1064 нм. Показано, что гигантское резонансное усиление рамановского сигнала в ближней инфракрасной области спектра, помимо дополнительно усиленного плазменного резонанса, обеспечивается также геометрическим резонансом между размерами диэлектрической структуры и длиной ...

Добавлено: 31 октября 2022 г.

Plasmonic grating for circularly polarized outcoupling of waveguide-enhanced spontaneous emission

Fradkin I., Demenev A., Vladimir D. Kulakovskii и др., Applied Physics Letters 2022 Vol. 120 No. 17 Article 171702

Добавлено: 19 октября 2022 г.

Quantum optics of quantum emitters in the near field of a nanoparticle

Vladimirova Yulia, Задков В. Н., Physics-Uspekhi 2022 Vol. 65 No. 3 P. 245–269

Добавлено: 17 октября 2022 г.

Квантовая оптика единичных квантовых излучателей в ближнем поле наночастицы

Владимирова Ю. В., Задков В. Н., Успехи физических наук 2022 Т. 192 С. 267–293

Обзор посвящён изучению эффектов квантовой оптики квантовых излучателей (КИ) в ближнем поле наночастиц. Рассмотрены механизмы модификации скоростей радиационного и нерадиационного распада в простейшей модели двухуровневого КИ, расположенного вблизи плазмонной наночастицы (НЧ), а также проанализировано распределение интенсивности и поляризации ближнего поля вокруг НЧ. Это распределение имеет сложную структуру, которая существенным образом зависит от поляризации внешнего поля ...

Добавлено: 17 октября 2022 г.

Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании. Тезисы докладов XI Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Отв. редакторы Е.Г. Екомасов, Л.А. Габдрахманова. Уфа, 2020. С. 119-120.

Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна" (Уфа), 2021.

• Разработана программная платформа для численного расчета характеристик объемной фотоэмиссии электронов из наноантенн различных форм и размеров, окруженных различными средами. • Показано, что электронное охлаждение и разница в эффективных массах электронов в металле и полупроводнике существенно влияют на фотоэмиссионные характеристики. • Показано, что сечение фотоэмиссии наночастицы в форме усеченного конуса хорошо коррелирует с сечением поглощения, особенно вблизи длины волны плазмонного ...

Добавлено: 9 сентября 2021 г.

Nanophotonic Structures with Optical Surface modes for Tunable Spin Current Generation

Polina Shilina, Ignatyeva D., Kapralov P. и др., Nanoscale 2021 No. 13 P. 5791–5799

Добавлено: 20 февраля 2021 г.

New method of SPP excitation based on metal photoluminescence

Балыкин В. И., Мелентьев П. Н., Калмыков А. С., Optics Communications 2021 Vol. 486 P. 126793

В настоящей работе предложен и исследован новый метод возбуждения поверхностных плазмонных волн на основе фотолюминесценции поверхности наноструктурированного металла. Метод был продемонстрирован на плазмонном кристалле, образованном массивом наноотверстий в пленке Ag толщиной 200 нм (поддерживающей резонансы SPP), покрытой слоем Au толщиной 10 нм (для эффективного возбуждения фотоиндуцированной люминесценции). Было показано, что с помощью этого метода можно: (i) ...

Добавлено: 20 декабря 2019 г.