zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-1-48-55zhps-1214Research ArticleСтатьиОптимизация структурных и оптических параметров плазмонных пленок серебра для флуоресцентного анализа конъюгата IgG-FITCOptimization of Structural and Optical Parameters of Plasmon Silver Films for IgG-FITC Fluorescent AnalysisКулаковичО. С.KulakovichO. S.

Минск

Minsk

o.kulakovich@ifanbel.bas-net.byЩербовичА. А.ShcherbovichA. A.

Минск

Minsk

РоманенкоА. А.RamanenkaA. A.

Минск

Minsk

КоктышИ. В.KoktyshI. V.

Минск

Minsk

МельниковаЯ. И.MelnikovaYa. I.

Минск

Minsk

ГапоненкоС. В.GaponenkoS. V.

Минск

Minsk

МаскевичС. А.MaskevichS. A.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusМеждународный государственный экологический институт имени А. Д. Сахарова Белорусского государственного университетаInternational Sakharov Environmental Institute of Belarusian State University2023010220239014855Copyright © Кулакович О.С., Щербович А.А., Романенко А.А., Коктыш И.В., Мельникова Я.И., Гапоненко С.В., Маскевич С.А., 20232023Кулакович О.С., Щербович А.А., Романенко А.А., Коктыш И.В., Мельникова Я.И., Гапоненко С.В., Маскевич С.А.Kulakovich O.S., Shcherbovich A.A., Ramanenka A.A., Koktysh I.V., Melnikova Y.I., Gaponenko S.V., Maskevich S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1214

Проведена оптимизация коэффициента усиления флуоресценции конъюгата иммуноглобулина G, меченного изотиоцианатом флуоресцеина (IgG-FITC), как иммунофлуоресцентного маркера в зависимости от оптических и топографических параметров пленки коллоидного серебра на поверхности стандартного полистирольного планшета для иммуноанализа. Выявлены факторы, влияющие на усиление флуоресценции. С помощью спектроскопии с временным разрешением, анализа спектров возбуждения флуоресценции, а также иммуноферментного определения относительных концентраций IgG-FITC, адсорбированного на твердой фазе, показано, что усиление флуоресценции является плазмон-резонансным процессом. Наиболее важным параметром, коррелирующим с коэффициентом усиления флуоресценции, является оптическая плотность пленки коллоидного серебра на длине волны возбуждения и испускания IgG-FITC. Максимальный коэффициент усиления в 10.2 раза получен для пленок серебра с наибольшей оптической плотностью. 

Optimization of the fluorescence enhancement factor of the conjugate of immunoglobulin G labeled with fluorescein isothiocyanate (IgG-FITC) as an immunofluorescent marker was carried out depending on the optical and topographic parameters of a colloidal silver film on the surface of a standard polystyrene plate for immunoassay. Factors influencing fluorescence enhancement were identified. Using time-resolved spectroscopy, analysis of fluorescence excitation spectra, and enzyme immunoassay determination of the relative concentrations of IgG-FITC adsorbed on the solid phase, it was shown that fluorescence enhancement is a plasmon-resonance process. The most important parameter correlated with the fluorescence enhancement factor is the optical density of silver colloidal film at the excitation and emission wavelengths of IgG-FITC. The maximum enhancement factor of 10.2 times was obtained for silver films with the highest optical density. 

плазмон-усиленная флуоресценциянаночастица серебраполиэлектролитиммунофлуоресцентный анализиммуноглобулин Gмеченный изотиоцианатом флуоресцеинаplasmon-enhanced fluorescencesilver nanoparticlepolyelectrolyteimmunofluorescence analysisimmunoglobulin G labeled with fluorescein isothiocyanateМеждународный экологический институт имени Сахарова БГУ благодарит за финансовую поддержку Республиканский фонд фундаментальных исследований (проект № Ф22ТУРЦ-007). Авторы признательны П. В. Карпач, И. Ф. Свекло за помощь в получении АСМ-изображений и С. Н. Гилевичу за синтез конъюгатов IgG-FITC.ReferencesJ. R. Lakowicz, J. Malicka, S. D’Auria, I. Gryczynski. Anal. Biochem., 320 (2003) 13—20J. R. Lakowicz, J. Malicka, S. D’Auria, I. Gryczynski. Anal. Biochem., 320 (2003) 13—20O. C. Кулакович, Н. Д. Стрекаль, М. В. Артемьев, А. П. Ступак, С. А. Маскевич. Журн. прикл. спектр., 73 (2006) 797—800 [O. S. Kulakovich, N. D. Strekal’, M. V. Artem’ev, A. P. Stupak, S. A. Maskevich, S. V. Gaponenko. J. Appl. Spectr., 73 (2006) 892—896]O. C. Кулакович, Н. Д. Стрекаль, М. В. Артемьев, А. П. Ступак, С. А. Маскевич. Журн. прикл. спектр., 73 (2006) 797—800 [O. S. Kulakovich, N. D. Strekal’, M. V. Artem’ev, A. P. Stupak, S. A. Maskevich, S. V. Gaponenko. J. Appl. Spectr., 73 (2006) 892—896]K. Kneipp. Phys. Today, 60 (2007) 40—46K. Kneipp. Phys. Today, 60 (2007) 40—46M. I. Stockman. Phys. Today, 64 (2011) 39—44M. I. Stockman. Phys. Today, 64 (2011) 39—44A. Steinbrück, A. Csaki, W. Fritzsche. Rev. Plasmon., Ed. Geddes, 2010 (2012) 1—38A. Steinbrück, A. Csaki, W. Fritzsche. Rev. Plasmon., Ed. Geddes, 2010 (2012) 1—38N. D. Strekal, S. A. Maskevich. Rev. Plasmon., Ed. Geddes, 2010 (2012) 283—302N. D. Strekal, S. A. Maskevich. Rev. Plasmon., Ed. Geddes, 2010 (2012) 283—302А. А. Романенко, С. В. Ващенко, В. В. Станкевич, А. Я. Луневич, Ю. Ф. Глухов, С. В. Гапоненко. Журн. прикл. спектр., 81 (2014) 228—232 [A. A. Ramanenka, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, A. Y. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. V. Gaponenko. J. Appl. Spectr., 81 (2014) 228—232]А. А. Романенко, С. В. Ващенко, В. В. Станкевич, А. Я. Луневич, Ю. Ф. Глухов, С. В. Гапоненко. Журн. прикл. спектр., 81 (2014) 228—232 [A. A. Ramanenka, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, A. Y. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. V. Gaponenko. J. Appl. Spectr., 81 (2014) 228—232]J. Luan, A. Seth, R. Gupta, Zh. Wang, P. Rathi, S. Cao, H. Gh. Derami, R. Tang, B. Xu, S. Achilefu, J. J. Morrissey, S. Singamaneni. Nat. Biomed. Eng., 4 (2020) 518—530J. Luan, A. Seth, R. Gupta, Zh. Wang, P. Rathi, S. Cao, H. Gh. Derami, R. Tang, B. Xu, S. Achilefu, J. J. Morrissey, S. Singamaneni. Nat. Biomed. Eng., 4 (2020) 518—530В. Ф. Аскирка, Д. В. Гузатов, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 129 (2021) 223—231 [V. Askirka, D. V. Guzatov, S. A. Maskevich. Opt. and Spectr., 129 (2021) 261—269]В. Ф. Аскирка, Д. В. Гузатов, С. А. Маскевич. Опт. и спектр., 129 (2021) 223—231 [V. Askirka, D. V. Guzatov, S. A. Maskevich. Opt. and Spectr., 129 (2021) 261—269]M. Wang, M. Wang, G. Zheng, D. Zhenxiang, M. Yongqing. Nanoscale Adv., 3 (2021) 2448—2465M. Wang, M. Wang, G. Zheng, D. Zhenxiang, M. Yongqing. Nanoscale Adv., 3 (2021) 2448—2465D. V. Guzatov, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, A. Ya. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. V. Gaponenko. J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 10723—10733D. V. Guzatov, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, A. Ya. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. V. Gaponenko. J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 10723—10733A. Muravitskaya, O. Kulakovich, P. M. Adam, S. Gaponenko. Phys. Status Solidi (b), 255 (2018) 1700491A. Muravitskaya, O. Kulakovich, P. M. Adam, S. Gaponenko. Phys. Status Solidi (b), 255 (2018) 1700491S. Vaschenko, A. Ramanenka, O. Kulakovich, A. Muravitskaya, D. Guzatov, A. Lunevich, A. Ya. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. Gaponenko. Proc. Eng., 140 (2016) 57—66S. Vaschenko, A. Ramanenka, O. Kulakovich, A. Muravitskaya, D. Guzatov, A. Lunevich, A. Ya. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. Gaponenko. Proc. Eng., 140 (2016) 57—66И. В. Коктыш, Я. И. Мельникова, О. С. Кулакович, А. А. Романенко, С. В. Ващенко, А. О. Муравицкая, С. В. Гапоненко, С. А. Маскевич. Журн. прикл. спектр., 87 (2020) 808—815 [I. V. Koktysh, Ya. I. Melnikova, O. S. Kulakovich, A. A. Ramanenka, S. V. Vaschenko, A. O. Muravitskaya, S. V. Gaponenko, S. A. Maskevich. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 870—876]И. В. Коктыш, Я. И. Мельникова, О. С. Кулакович, А. А. Романенко, С. В. Ващенко, А. О. Муравицкая, С. В. Гапоненко, С. А. Маскевич. Журн. прикл. спектр., 87 (2020) 808—815 [I. V. Koktysh, Ya. I. Melnikova, O. S. Kulakovich, A. A. Ramanenka, S. V. Vaschenko, A. O. Muravitskaya, S. V. Gaponenko, S. A. Maskevich. J. Appl. Spectr., 87 (2020) 870—876]Ch. Wang, X. Wang, Ch. Li, X. Xu, W. Ye, G. Qiu, D. Wang. Talanta, 222 (2021) 121544Ch. Wang, X. Wang, Ch. Li, X. Xu, W. Ye, G. Qiu, D. Wang. Talanta, 222 (2021) 121544R. Knoblauch, C. D. Geddes. Nanoscale, 11 (2019) 4337—4344R. Knoblauch, C. D. Geddes. Nanoscale, 11 (2019) 4337—4344K. Aslan, P. Holley, C. D. Geddes. J. Immunol. Methods, 312 (2006) 137—147K. Aslan, P. Holley, C. D. Geddes. J. Immunol. Methods, 312 (2006) 137—147R. I. Nooney, O. Stranik, C. McDonagh, B. D. MacCraith. Langmuir, 24 (2008) 11261—11267R. I. Nooney, O. Stranik, C. McDonagh, B. D. MacCraith. Langmuir, 24 (2008) 11261—11267G. Hawa, L. Sonnleitner, A. Missbichler, A. Prinz, G. Bauer, C. Mauracher. Anal. Biochem., 549 (2018) 39—44G. Hawa, L. Sonnleitner, A. Missbichler, A. Prinz, G. Bauer, C. Mauracher. Anal. Biochem., 549 (2018) 39—44J. Luan, J. J. Morrissey, Z. Wang, H. Gh. Derami, K. K. Liu, S. Cao, Q. Jiang, C. Wang, E. D. Kharasch, R. R. Naik, S. Singamaneni. Light Sci. Appl., 7 (2018) 1—13J. Luan, J. J. Morrissey, Z. Wang, H. Gh. Derami, K. K. Liu, S. Cao, Q. Jiang, C. Wang, E. D. Kharasch, R. R. Naik, S. Singamaneni. Light Sci. Appl., 7 (2018) 1—13R. Gill, E. C. Le Ru. Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 16366—16372R. Gill, E. C. Le Ru. Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 16366—16372V. V. Klimov, D. V. Guzatov. Quantum Electron., 37 (2007) 209—230V. V. Klimov, D. V. Guzatov. Quantum Electron., 37 (2007) 209—230P. C. Lee, D. Meisel. J. Phys. Chem., 86 (1982) 3391—3395P. C. Lee, D. Meisel. J. Phys. Chem., 86 (1982) 3391—3395J. M. Gorham, A. B. Rohlfing, K. A. Lippa, R. I. MacCuspie, A. Hemmati, R. D. Holbrook. J. Nanopart. Res., 16 (2014) 2339J. M. Gorham, A. B. Rohlfing, K. A. Lippa, R. I. MacCuspie, A. Hemmati, R. D. Holbrook. J. Nanopart. Res., 16 (2014) 2339D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Z. Phys. Chem., 232 (2018) 1431—1441D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Z. Phys. Chem., 232 (2018) 1431—1441Q. Su, Ch. Jiang, D. Gou, Y. Long. ACS Appl. Bio Mater., 4 (2021) 4684—4705Q. Su, Ch. Jiang, D. Gou, Y. Long. ACS Appl. Bio Mater., 4 (2021) 4684—4705K. Sokolov, G. Chumanov, T. M. Cotton. Anal. Chem., 70 (1998) 3898—3905K. Sokolov, G. Chumanov, T. M. Cotton. Anal. Chem., 70 (1998) 3898—3905O. Kulakovich, N. Strekal, M. Artemyev, A. Stupak, S. Maskevich, S. Gaponenko. Nanotechnology, 17 (2006) 5201—5206O. Kulakovich, N. Strekal, M. Artemyev, A. Stupak, S. Maskevich, S. Gaponenko. Nanotechnology, 17 (2006) 5201—5206A. L. Feng, M. L. You, L. Tian, S. Singamaneni, M. Liu, Zh. Duan, T. J. Lu, F. Xu, M. Lin. Sci. Rep., 5 (2015) 7779A. L. Feng, M. L. You, L. Tian, S. Singamaneni, M. Liu, Zh. Duan, T. J. Lu, F. Xu, M. Lin. Sci. Rep., 5 (2015) 7779В. Ф. Аскирка, И. Г. Мотевич, С. А. Маскевич, Н. Д. Стрекаль. Докл. НАН Беларуси, 63 (2019) 29—36 [V. F. Askirka, I. G. Motevich, S. A. Maskevich, N. D. Strekal. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 63 (2019) 29—36]В. Ф. Аскирка, И. Г. Мотевич, С. А. Маскевич, Н. Д. Стрекаль. Докл. НАН Беларуси, 63 (2019) 29—36 [V. F. Askirka, I. G. Motevich, S. A. Maskevich, N. D. Strekal. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 63 (2019) 29—36]O. Soltwedel, O. Ivanova, M. Hohne, M. Gopinadhan, Ch. A. Helm. Langmuir, 26 (2010) 15219—15228O. Soltwedel, O. Ivanova, M. Hohne, M. Gopinadhan, Ch. A. Helm. Langmuir, 26 (2010) 15219—15228S. V. Gaponenko. Introduction to Nanophotonics, Cambridge University Press, Cambridge UK (2010)S. V. Gaponenko. Introduction to Nanophotonics, Cambridge University Press, Cambridge UK (2010)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.