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

П.Н. Мелентьев^†^а, А.С. Калмыков^а, А.С. Гритченко^а, М.П. Шеметева^а, А.М. Сафонова^а, М.С. Марков^а, В.И. Балыкин^а, А.С. Букатин^б, Н.В. Ваулин^б, Д.А. Белов^б, А.А. Евстрапов^б, Д.А. Баклыков^в, А.В. Андрияш^в, А.А. Барбашева^г, А.К. Кугук^г, В.В. Рыжков^г, И.А. Родионов^г, Д.С. Кудрявцев^д, В.А. Можаева^д, Л.В. Сон^д, В.И. Цетлин^д, Б.Н. Хлебцов^е, М.С. Кобзев^ж, Ю.О. Кузнецова^ж, Б.Т. Шарипов^ж, А.С. Яшкин^ж, Я.И. Алексеев^ж, б
^аИнститут спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
^бИнститут аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация
^вВсероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, Сущевская ул. 22, Москва, 119017, Российская Федерация
^гМосковский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул. 5/1, Москва, 105005, Российская Федерация
^дИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, улица Миклухо-Маклая, дом 16/10, Москва, 117997, Российская Федерация
^еИнститут биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Саратовского научного центра Российской академии наук, просп. Энтузиастов 13, Саратов, 410049, Российская Федерация
^жООО СИНТОЛ, ул. Тимирязевская 42, корпус Б, офис 316, Москва, 127434, Российская Федерация

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.

Текст pdf (641 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039720

Ключевые слова: нанофотоника, наноплазмоника, сенсорика ультранизких концентраций аналитов, детектирование единичных молекул, биовизуализация, волноводы нулевой моды, одномолекулярное секвенирование
PACS: 07.60.−j, 32.50.+d, 87.64.−t (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.07.039720
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/11/c/
Цитата: Мелентьев П Н, Калмыков А С, Гритченко А С, Шеметева 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 "Оптические методы детектирования единичных биомолекул: визуализация, сенсорика, секвенирование молекул ДНК" УФН 194 1130–1145 (2024)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)

MedlineRefWorks

Русский

English

PT Journal Article
TI Optical methods for detection of single biomolecules: visualization, sensorics, sequencing of DNA molecules
AU Melentiev P N
FAU Melentiev PN
AU Kalmykov A S
FAU Kalmykov AS
AU Gritchenko A S
FAU Gritchenko AS
AU Shemeteva M P
FAU Shemeteva MP
AU Safonova A M
FAU Safonova AM
AU Markov M S
FAU Markov MS
AU Balykin V I
FAU Balykin VI
AU Bukatin A S
FAU Bukatin AS
AU Vaulin N V
FAU Vaulin NV
AU Belov D A
FAU Belov DA
AU Evstrapov A A
FAU Evstrapov AA
AU Baklykov D A
FAU Baklykov DA
AU Andriyash A V
FAU Andriyash AV
AU Barbasheva A A
FAU Barbasheva AA
AU Kuguk A K
FAU Kuguk AK
AU Ryzhkov V V
FAU Ryzhkov VV
AU Rodionov I A
FAU Rodionov IA
AU Kudryavtsev D S
FAU Kudryavtsev DS
AU Mozhaeva V A
FAU Mozhaeva VA
AU Son L V
FAU Son LV
AU Tsetlin V I
FAU Tsetlin VI
AU Khlebtsov B N
FAU Khlebtsov BN
AU Kobzev M S
FAU Kobzev MS
AU Kuznetsova Yu O
FAU Kuznetsova YO
AU Sharipov B T
FAU Sharipov BT
AU Yashkin A S
FAU Yashkin AS
AU Alekseev Ya I
FAU Alekseev YI
DP 10 Nov, 2024
TA Usp. Fiz. Nauk
VI 194
IP 11
PG 1130-1145
RX 10.3367/UFNr.2024.07.039720
URL https://ufn.ru/ru/articles/2024/11/c/
SO Usp. Fiz. Nauk 2024 Nov 10;194(11):1130-1145

Поступила: 13 марта 2024, доработана: 16 июля 2024, одобрена в печать: 17 июля 2024

English citation: Melentiev P N, Kalmykov A S, Gritchenko A S, Shemeteva M P, Safonova A M, Markov M S, Balykin V I, Bukatin A S, Vaulin N V, Belov D A, Evstrapov A A, Baklykov D A, Andriyash A V, Barbasheva A A, Kuguk A K, Ryzhkov V V, Rodionov I A, Kudryavtsev D S, Mozhaeva V A, Son L V, Tsetlin V I, Khlebtsov B N, Kobzev M S, Kuznetsova Yu O, Sharipov B T, Yashkin A S, Alekseev Ya I “Optical methods for detection of single biomolecules: visualization, sensorics, sequencing of DNA molecules” Phys. Usp. 67 1069–1083 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039720