Наногібриди вуглецевих нанотрубок з полінуклеотидами: структура та енергії взаємодії між компонентами

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ІМ. Б.І. ВЄРКІНА

УДК 539.196:539.194

Наногібриди вуглецевих нанотрубок з полінуклеотидами: структура та енергії взаємодії між компонентами

01.04.14 - Теплофізика та молекулярна фізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Карачевцев Максим Вікторович

Харків 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, м. Харків

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Степаньян Степан Григорович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Огурцов Олександр Миколайович, Національний технічний університет "Харківський полiтехнiчний iнститут", професор кафедри Біотехнології та аналітичної хімії.

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Чишко Костянтин Олексійович Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Веркіна НАН України, провідний науковий співробітник.

Захист відбудеться «18» жовтня 2011 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.175.03 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України (61103, м. Харків, пр. Леніна, 47).

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України (61103, м. Харків, пр. Леніна, 47).

Автореферат розісланий «9» вересня 2011р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 64.175.03 доктор фізико-математичних наук, професор Є.С. Сиркін

нанотрубка нуклеїновий кислота

АНОТАЦІЯ

Карачевцев М.В. - Наногібриди вуглецевих нанотрубок з полінуклеотидами: структура та енергії взаємодії між компонентами. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.14-теплофізика і молекулярна фізика. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2011.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню структури та нековалентної взаємодії одностінних вуглецевих нанотрубок з полінуклеотидами різної структурної організації.

Вперше виявлено, що у водному середовищі при ультразвуковому впливі порівняно довгі фрагменти однониткової ДНК багатошарово накручуються навколо нанотрубки за типом веретена. Була запропонована модель такого наногібрида, встановлені та розраховані методами квантової механіки найбільш характерні контакти між сусідніми нитками. Вперше отримана водна суспензія нанобіогібридів, утворених фрагментованою двонитковою ДНК та нанотрубками. Запропонована модель цього гібриду, згідно якої з нанотрубкою спочатку взаємодіють однониткові фрагменти, а потім двонитковий фрагмент локалізується поблизу нанотрубки. Показано, що адсорбція двониткового полімеру на поверхню нанотрубки призводить до його термостабілізації. На основі квантово-механічних розрахунків була встановлена структура та енергії взаємодії в комплексах азотистих основ нуклеїнових кислот з вуглецевими нанотрубками та графеном. З побудованого ряду стабільності комплексів азотистих основ з нанотрубкою: Гуанін >Аденін > Цитозин ? Тимін > Урацил слідує, що пуринові основи мають більшу енергію взаємодії з нанотрубкою, ніж піримідинові. Встановлено вплив діаметру нанотрубки на енергію взаємодії між компонентами комплексу. Аналіз отриманих результатів показав, що збільшення діаметру призводить до зростання енергії взаємодії між компонентами комплексу. Показано, що додавання однониткового полімеру у водну суспензію нанотрубок з адсорбованим комплементарним полімером призводить до агрегації нанотрубок.

Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, полінуклеотиди, ДНК, азотисті основи, нековалентна взаємодія, квантово-механічні розрахунки, люмінесценція, спектроскопія поглинання.

АННОТАЦИЯ

Карачевцев М.В. Наногибриды углеродных нанотрубок с полинуклеотидами: структура и энергии взаимодействия между компонентами. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.14-теплофизика и молекулярная физика. Физико-технический институт низких температур им. Б. И. Веркина НАН Украины, Харьков, 2011.

Диссертационная работа посвящена изучению нековалентного взаимодействия в наногибридах одностенных углеродных нанотрубок с полинуклеотидами различной структурной организации.

Методом атомно-силовой микроскопии показано, что сравнительно длинные фрагменты однонитевой ДНК (70-150 нм) под воздействием ультразвука в водной среде могут многослойно накручиваться на нанотрубку по типу веретена, при этом высота второго и последующих слоев оказалась меньше первого. Для объяснения этих данных была предложена модель наногибрида, в которой нить верхнего слоя встраивается в желобок между двумя нижними витками. Методом молекулярной механики были рассчитаны комплексы нанотрубок с одной, двумя и тремя нитями полимера. В результате были выделены характерные контакты между различными нитями, которые были рассчитаны с помощью методов квантовой механики. Показано, что наиболее сильное взаимодействие наблюдалось между азотистым основанием и сахаро-фосфатным остовом.

Впервые были получены стабильные водные суспензии комплексов нанотрубок с фрагментированной двунитевой ДНК (дн-ДНК). Изображение такого гибрида, полученное с помощью атомно-силового микроскопа, показало наличие отдельных нанотрубок, покрытых полимером. Методом гель-электрофореза установлено, что длина фрагментированной дн-ДНК составляет 250-500 пар оснований (70-150 нм). Анализ структуры полимера методом ИК-спектроскопии показал, что после 30 минутного воздействия ультразвуком на дн-ДНК фрагментированный полимер содержит как однонитевые, так и двунитевые участки. Регистрация люминесценции полупроводниковых нанотрубок в комплексе с фрагментированной дн-ДНК свидетельствует о наличии отдельных нанотрубок в водной суспензии. Из сравнения интенсивностей люминесценции нанотрубок в водной суспензии с однонитевой и двунитевой ДНК следует, что флотационная способность второго полимера ниже. Кривая плавления фрагментированной дн-ДНК, адсорбированной на поверхности нанотрубок, имеет характерную S-образную форму, что указывает на двухспиральность структуры полимера. Сравнение этих данных с кривой плавления дн-ДНК в отсутствие нанотрубок показало, что адсорбция полимера на поверхность трубки приводит к его термостабилизации на 3°С. На основании результатов экспериментальных исследований была предложена модель наногибрида, образованного дн-ДНК и нанотрубкой. Согласно этой модели, с нанотрубкой сначала взаимодействуют однонитевые участки полимера благодаря р-стекингу азотистых оснований с поверхностью нанотрубки, создавая “якорь” для всего полимера, а затем двунитевой фрагмент локализируется вблизи поверхности нанотрубки.

Впервые методами квантовой механики были рассчитаны комплексы всех канонических азотистых оснований с поверхностью нанотрубки и графена. Были установлены все возможные конформации азотистых оснований на поверхности трубки zigzag(10,0) и определены энергии взаимодействия между компонентами комплексов. На основании проведенных расчетов был установлен ряд энергий взаимодействия азотистых оснований с нанотрубкой: Гуанин >Аденин > Цитозин ? Тимин > Урацил. Показано, что энергия взаимодействия пуриновых азотистых оснований в комплексе с нанотрубкой выше, чем пиримидиновых. Обнаружено, что увеличение диаметра нанотрубки приводит к увеличению энергии взаимодействия между компонентами комплекса. Выполнено исследование влияния боковых групп на энергию взаимодействия между компонентами гибрида, которое показало, что вклад аминогруппы меньше, чем вклад карбонильной группы.

Впервые показано, что добавление полинуклеотида poly(rU) в водную суспензию углеродных нанотрубок с адсорбированным комплементарным полимером poly(rA) приводит к агрегации нанотрубок. Агрегация возникает вследствие гибридизации двух нитей полимера, о чем свидетельствует характерная S-образная форма кривой плавления полимера. На агрегацию нанотрубок указывает падение интенсивности люминесценции нанотрубок после гибридизации комплементарных полимеров и изображение агрегатов, полученное с помощью атомно-силового микроскопа. Была предложена модель агрегации двух нанотрубок, на каждую из которых были адсорбированы полимеры poly(rA) и которые связывались одним полимером poly(rU).

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, полинуклеотиды, ДНК, азотистые основания, нековалентное взаимодействие, квантовомеханические расчеты, люминесценция, спектроскопия поглощения.

ABSTRACT

Karachevtsev M.V. Nanohybrids of carbon nanotubes and polynucleotides: structure and interaction energy between components. - Manuscript. Dissertation for competition of Ph.D degree in Physics and Mathematics, specialty 01.04.14 - Thermophysics and Molecular Physics. B.I. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, 2011.

The Ph.D. work is devoted to studies on the structure and noncovalent interactions of the single-walled carbon nanotubes with polynucleotides of different structural organizations.

For the first time, it has been revealed that, upon ultrasonic effect and in the aqueous environment, comparatively long fragments of single-stranded DNA wrap as a spindle in many layers around the nanotube. The model of the nanohybrid has been proposed, and the most typical contacts between neighboring strands have been ascertained and modeled by quantum mechanics methods. Water suspension of the nanohybrids formed by fragmented double-stranded DNA and nanotubes has been obtained. The model of this hybrid has been proposed, in which single-stranded fragments interact with the nanotube at first and then the double-stranded fragment localizes near the nanotube. It was shown that adsorption of the double-stranded polymer onto the nanotube surface leads to thermostabilization of the polymer. Based on results of quantum-mechanical calculations, the structure and interaction energies were established for complexes of nucleic acid nitrogen bases with carbon nanotubes and graphene. It follows from the stability series built for the nitrogen base-nanotube complexes (Guanine >Adenine > Cytosine ? Thymine > Uracil) that purine bases are of a higher energy of the interaction with the nanotube than pyrimidine ones. The nanotube diameter effect on the energy of interactions between components of the complex has been ascertained. It was shown that addition of the single-stranded polymer into water suspension of nanotubes with the complementary polymer adsorbed leads to aggregation of the nanotubes.

Key words: single-walled carbon nanotube, polynucleotides, DNA, nucleic acid bases, noncovalent interaction, quantum-chemical calculations, luminescence, absorption spectroscopy.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРЕКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Бурхливий розвиток нанотехнології останнім часом привів до появи нових наноматеріалів, наночасток, незвичайні властивості яких відкрили нові перспективи розробки сучасних біосенсорів, а також для медицини, фармакології. Особливий інтерес і сподівання серед дослідників викликають вуглецеві нанотрубки, які можна використовувати у різних сферах. Унікальні фізичні властивості нанотрубок, які поєднуються з розпізнавальними можливостями біомолекул, що прикріплюються до трубок, створюють основу для біологічної електроніки та розробки новітніх біологічних сенсорів. Однак розвиток цього напрямку неможливий без детальної інформації про взаємодію між нанорозмірним матеріалом і біологічною системою. Таким чином, отримання цієї інформації є надзвичайно актуальною темою досліджень для сьогодення.

Ідея створення біосенсорів на основі одностінних вуглецевих нанотрубок (ОВНТ) є дуже привабливою і актуальною, тому що розмір нанотрубки можна порівняти з розміром біомолекули, а її фізичні властивості змінюються навіть при біохімічній реакції за участі одиничної біомолекули, адсорбованої на її поверхні. Все це значно підвищує чутливість такого сенсору, який здатний реагувати на сигнал від окремої молекули. Крім того, нанотрубка, яка має напівпровідні або металеві властивості, може бути відразу вбудована в електронну систему. Слід також відзначити її надзвичайну міцність, хімічну інертність, термічну стійкість та високу теплопровідність. Вуглецеві нанотрубки вже сьогодні активно вивчаються з метою створення на їх основі таких поширених сенсорів, як сенсор на глюкозу та геносенсор. Для реалізації цих можливостей треба розв'язати дві важливі проблеми: перша з них пов'язана з біосумісністю нанотрубок, особливо у випадках in vivo застосування біоелектронних приладів; друга з біофункціоналізаціей наноматеріалів з метою розпізнавання тільки одного типу біомолекули-мішені в розчині та “відбраковування” інших. Головним напрямком в створенні таких приладів є функціоналізація поверхні наноматеріалів та утворення інтерфейсу між нанотрубками та біосистемами. Ще одна важлива проблема пов'язана з тим, що більшість методів синтезу дозволяють отримувати лише джгути ОВНТ, що майже не розчиняються у воді і органічних розчинниках, та у яких, внаслідок сильних ван-дер-Ваальсових взаємодій, нівелюються унікальні властивості окремих ОВНТ, суттєві для їх практичного використання. Нещодавно було показано, що перспективними методами отримання стабільних водних дисперсій ізольованих ОВНТ є ультразвукова обробка сумішей ОВНТ з однонитковою дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК). Причому адсорбція ДНК на поверхні нанотрубок дозволяє не тільки сприяти їх розділенню та утриманню їх у ізольованому стані, але й виконує по суті функціоналізацію ОВНТ біологічно сумісним полімером. ДНК активно вивчається останні півсторіччя, тому накопичено величезний досвід про взаємодію цього полімеру з багатьма життєво важливими молекулами такими як ферменти, білки, та інші, отримані шляхи для різної його модифікації. Тому ДНК може з успіхом виконувати роль молекулярного інтерфейсу між різними біомолекулами і нанотрубками.

Таким чином, вивчення структур та взаємодії між вуглецевими нанотрубками і ДНК є необхідним кроком на шляху досягнення біосумісності цього наноматеріалу, розробки молекулярних інтерфейсів між біомолекулою і нанотрубкою, при створенні новітніх надчутливих біосенсорів з використанням нанотрубок. Тому отримання цього знання є надзвичайно актуальним для сьогодення.

Зв'язок роботи з науковими темами, планами. Дисертаційна робота пов'язана з програмами та темами, які виконувалися у Фізико-технічному інституті низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України відповідно до тем: “Дослідження взаємодії між біополімерами, біологічно активними речовинами та вуглецевими нанотрубками як функціональними складовими біосенсорів”, номер державної реєстрації 0106U002560, “Біонаносистеми на основі вуглецевих одностінних нанотрубок”, номер державної реєстрації 0107U009028 і “Розробка біосенсорів на основі сітки польових транзисторів створених вуглецевими нанотрубками”, номер державної реєстрації 0109U007338.

Мета й завдання дослідження

Мета дослідження полягала у вивченні структур та отриманні енергій взаємодій між компонентами комплексів, утворених ОВНТ та різними полінуклеотидами.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

1. Встановити структуру та енергію взаємодії комплексів основ нуклеїнових кислот з одностінними вуглецевими нанотрубками та графеном з використанням неемпіричних квантово-механічних розрахунків.

2. Дослідити створення нанобіогібридів на основі ОВНТ та фрагментованої двониткової ДНК.

3. Вивчити властивості нанобіогібридів, що утворені одностінною вуглецевою нанотрубкою й порівняно довгою однонитковою ДНК.

4. Дослідження агрегаційного процесу у водних суспензіях одностінних вуглецевих нанотрубок, які знаходяться в оточенні ДНК.

Об'єктом дослідження в даній роботі був процес утворення наногібридів вуглецевих нанотрубок з полінуклеотидами.

Предметом дослідження - нековалентна взаємодія у наногібридах, утворених одностінними вуглецевими нанотрубками з полінуклеотидами різної структурної організації та вплив структурних особливостей компонентів на взаємодію між компонентами комплексу.

Методи дослідження. Встановлення структури ДНК після ультразвукової фрагментації проводилося методами ІЧ спектроскопії та гель-електрофорезу. Дослідження структури комплексів, утворених азотистими основами та ОВНТ, та розрахунки енергій взаємодій між компонентами цього комплексу виконувались методами квантової механіки (багаточасткова теорія збурення другого порядку (MP2) та теорії функціоналу щільності (DFT). Дослідження структури та енергій взаємодії між вуглецевими нанотрубками та полінуклеотидами або їх компонентами проводилися такими експериментальними методиками як спектроскопія комбінаційного розсіювання світла, люмінесценція, УФ спектроскопія поглинання світла, атомно-силова мікроскопія (АСМ). Структури комплексів нанотрубка:олігонуклеотид у водному середовищі моделювались методом молекулярної динаміки та молекулярної механіки.

Наукова новизна отриманих результатів може бути сформульована наступним чином:

Вперше виявлено, що у водному середовищі при ультразвуковому впливі порівняно довгий біополімер може багатошарово навиватися навколо нанотрубки за типом веретена.

Вперше отримані водні суспензії біонаногібридів, утворених фрагментованою двонитковою природною ДНК та ОВНТ та запропонована модель цього нанобіогібриду.

Вперше встановлені структури комплексів азотистих основ з одностінними вуглецевими нанотрубками та енергії взаємодії між компонентами комплексів.

Вперше було виконано перевірку спроможності функціоналів густини нового покоління для розрахунку структур та енергій взаємодії в р-р комплексах і запропоновані конкретні рекомендації щодо їх використання.

Вперше було показано, що додавання однониткового полімеру у водну суспензію нанотрубок з адсорбованим комплементарним полімером призводить до агрегації нанотрубок.

Наукове значення одержаних результатів.

Встановлення структури та вивчення взаємодії між біополімерами різної структурної організації та вуглецевими нанотрубками у водному середовищі і плівках є дуже важливим як з точки зору одержання фундаментальних знань з області фізики одновимірних систем, так і виявлення особливостей взаємодії вуглецевих нанотрубок з біополімерами, які виконують важливі функції в життєдіяльності людини.

Практичне значення одержаних результатів.

Сучасна наукоємна сфера нанобіотехнології займається створенням багатофункціональних нанорозмірних біогібридів, складові яких поєднують у собі унікальні властивості наночастинок та високу специфічність біологічних молекул, розробляє технологію створення інтерфейсу між цими частинками та біосистемами. Ці нанобіогібриди знаходять застосування, в першу чергу, у наномедицині для вирішення таких важливих завдань, як забезпечення спрямованої доставки ліків до відповідних клітин та їх добру розчинність, поліпшення розкладання ліків і видалення продуктів розпаду, а також точну діагностику захворювань. Ця сучасна галузь потребує отримання фундаментального знання про взаємодію між нанорозмірним матеріалом і біологічною системою, тому отримання інформації про структури та взаємодію між вуглецевими нанотрубками і ДНК є важливим і необхідним. Отримані фундаментальні результати та практичні рекомендації можуть бути використані при розробці біосенсорів та нових нанобіопристроїв.

Особистий внесок здобувача. Публікації, що складають зміст дисертації, виконані у співавторстві. У роботах [1-6] здобувач брав безпосередню участь у постановці задачі, плануванні та проведенні експериментів, обробці результатів та інтерпретації експериментальних даних, самостійно проводив квантово-хімічні розрахунки та моделювання методами молекулярної механіки та динаміки. Водні суспензії та плівки наногібридів нанотрубка:полінуклеотид, а також дані гель-електрофорезу було отримано співавтором провідним інженером Леонтьєвим В.С. Дослідження ДНК методом ІЧ спектроскопії проводилось спільно з к.ф.-м.н. Плохотніченко О.М. Дослідження нанобіогібридів ОВНТ з полінуклеотидами методом диференційної УФ спектроскопії були виконані спільно з к.ф.-м.н. Гладченко Г.О. та провідним інженером Валєєвим В.О. Дослідження структури комплексів ОВНТ з полінуклеотидами та азотистими основами методами комбінаційного розсіяння світла та люмінесценції виконано спільно з к.ф.-м.н. Гламаздою О.Ю. Зображення структури плівок ОВНТ з полінуклеотидами, одержані методом АСМ, були отримані співавтором к.ф.-м.н. Литвин О.В. (Центр колективного користування приладами НАНУ при Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАНУ "Діагностика напівпровідникових матеріалів, структур та приладних систем"). ОВНТ високого ступеня очистки були надані співавтором з Німеччини доктором У. Детлафф-Вегликовською (Ін-т твердого тіла ім. Макса Планка, Штутгарт).

Апробація роботи. Основні результати досліджень, що увійшли до дисертаційної роботи, були особисто представлені автором у вигляді доповідей і обговорені на вітчизняних та міжнародних конференціях: XVII International school-seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals” (Крим, Україна, 2005), Ukrainian-German Symposium on Nanobiotechnology (Київ, Україна 2006), 2nd International Symposium on Methods and Applications of Computational Chemistry (Київ, Україна, 2007), конференція молодих вчених “Физика низких температур” (Харків, Україна, 2007), 7th International Conference on electronic processes in organic materials (Львів, Україна, 2007), 3rd International Symposium on Methods and Applications of Computational Chemistry (Одеса, Україна 2007), 2 Всеукраїнська наукова конференція молодих вчених “Физика низких температур” (Харків, Україна, 2009), Міжнародна конференція “Нанобіофізика: фундаментальні і прикладні аспекти” (Харків, Україна, 2009), Advanced research workshop “Advanced Materials and Technologies for Micro/Nano-Devices, Sensors and Actuators” (Санкт-Петербург, Росія, 2009), Spring College on Computational Nanoscience (Трієст, Італія, 2010).

Публікації. Результати досліджень було опубліковано у 6 статтях у провідних вітчизняних і іноземних журналах та 10 матеріалах і тезах конференцій.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, що містить 73 найменувань. Роботу викладено на 123 сторінках, що включають 44 рисунка та 8 таблиць.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми досліджень, викладено мету та задачі роботи, сформульовано основні результати, які винесено на захист, розглянута їх наукова та практична цінність, приведено дані по апробації роботи та публікації основних результатів дисертації.

Перший розділ “Літературний огляд” присвячено аналізу даних щодо структури та фізичних властивостей як ДНК та ОВНТ, так і наногібридів, утворених цими компонентами.

Проведено огляд літературних даних, що стосуються структурних особливостей одностінних вуглецевих нанотрубок, розглянуто електронну структуру ОВНТ. Проведено літературний аналіз щодо наявності характерних особливостей вуглецевих нанотрубок у спектрах комбінаційного розсіяння та люмінесценції.

Виконано літературний пошук щодо структури та конформаційного стану різних нуклеїнових кислот, розглянуто структуру нуклеотидів, з яких складається ДНК. Описані найбільш стабільні конформації нуклеїнових кислот у водному оточенні.

Описані літературні дані, які висвітлюють структуру нанобіогібридів, сформованих ДНК та ОВНТ, проаналізована молекулярна модель навивання однониткового полімеру довкола одностінної нанотрубки, у якій показано, що гідрофобні азотисті основи розташовуються біля поверхні нанотрубок та утримуються на ній завдяки р-р-стекінгу, а заряджений фосфатний кістяк направлений від трубки, що робить такий наногібрид гідрофільним. Також проаналізовано літературні дані, які висвітлюють структури цих наногібридів.

З наведеного огляду літератури, яка стосується квантово-механічних розрахунків комплексів азотистих основ з ОВНТ, випливає, що незважаючи на наявність публікацій, присвячених розрахункам таких комплексів, залишається до кінця нез'ясованими ані структури наногібридів, ні енергії взаємодії між компонентами комплексу. Застосовані закордонними авторами праць методи розрахунку не дозволяють проводити точного розрахунку р-р систем. Відсутня також інформація щодо кількості конформацій азотистих основ на вуглецевій поверхні. Істотним недоліком є те, що запропоновані моделі нанотрубки включають надто мало атомів вуглецю, тому ці моделі не відтворюють достовірні енергії взаємодії між компонентами комплексу.

У другому розділі розглянуто методи приготування зразків, експериментальні та теоретичні методи дослідження, які використовувались для вивчення структур та енергій взаємодій в комплексах ОВНТ з полінуклеотидами.

Приготування зразків виконувалось з застосуванням ультразвукової методики. У дослідженні використовувалися ОВНТ, які було вирощені при розкладанні газу СО (метод HIPCO), та полінуклеотиди різної структурної організації. Методом гель-електрофорезу було показано, що після 40 хвилин дії ультразвуку довжина полімерів складає близько 300-500 пар основ.

У роботі розглянуті такі експериментальні методики: метод резонансного комбінаційного розсіяння світла (РКРС), люмінесцентної спектроскопії, диференційної ультрафіолетової спектроскопії та атомно-силової мікроскопії. Для кожного з методів приведені блок-схеми та основні характеристики експериментальних установок. Спектри РКРС записувалися на експериментальній установці, яка була створена на основі подвійного монохроматора ДФС-52, абсорбційні вимірювання проводили на автоматичному двопроменевому спектрофотометрі SPECORD UV-VIS, спектри люмінесценції на експериментальний установці з використанням монохроматора ІКС-31. Атомно-силові зображення були отримані за допомогою мікроскопа NanoScope III D3000 AFM.

Вивчення структур та енергій взаємодій в комплексах ОВНТ та полінуклеотидів розрахунковими методами проводилось за допомогою молекулярної динаміки та квантової механіки (MP2 та DFT). Фізичні основи кожного з цих методів розглянуто детально у цьому розділі. Показано, що в основі метода молекулярної динаміки лежить розрахунок руху молекул, який обчислюється за допомогою другого закону Ньютона. Моделювання цим методом дозволяє враховувати водне оточення та фізичні умови, такі як постійна температура та тиск. Задля зменшення розміру розрахункових систем, у поєднанні з методом молекулярної динаміки використовувалися періодичні граничні умови. Показано, що цей метод враховує електростатичну та ван-дер-Ваальсову взаємодії між компонентами нековалентно зв'язаного комплексу. Поряд з методом молекулярної динаміки у цьому розділі також розглянуті фізичні основи методів квантової механіки: MP2 та DFT. Показано, що гібридні функціонали М05 та М05-2Х здатні враховувати вклади обмінної та кореляційної енергій у енергію взаємодії між компонентами комплексу. Перевірка результатів розрахунку методом DFT проводилась методом MP2, який забезпечує врахування близько 80-90% кореляційної енергії.

Третій розділ присвячений дослідженню р-р взаємодії між ОВНТ та компонентами полінуклеотидів - азотистими основами, оскільки стекінг взаємодія між компонентами комплексу є основним фактором, який стабілізує полінуклеотид на поверхні нанотрубки. Були приготовлені плівки комплексів нанотрубок з канонічними азотистими основами, які осаджувались з їх розчинів у толуолі і потім досліджувалися методом РКРС. Порівняння спектрів РКРС нанотрубок виконувалось у діапазоні тангенційної моди (G-моди) (1500-1600 см-1). Високочастотну складову цієї моди визначають коливання атомів вуглецю нанотрубки уздовж осі нанотрубки, а низькочастотну - коливання атомів вуглецю в тангенціальному напрямку відносно осі нанотрубки. Спектр нанотрубок у діапазоні G-моди складається з чотирьох смуг: перша та третя по мірі зростання частоти коливань відображають коливання атомів вуглецю напівпровідникових нанотрубок, а друга та четверта - коливання металевих. Порівняння спектрів комплексів ОВНТ з азотистими основами зі спектром чистих нанотрубок дозволило виявити зсув смуг тангенціальної моди в низькочастотну область. Розмір цього зсуву становив 0,7-1,3 см-1 для металевих нанотрубок та 2,0-3,2 см-1 для напівпровідникових нанотрубок в залежності від азотистої основи, яка утворює комплекс з ОВНТ. Таким чином, на основі отриманих результатів був зроблений висновок, що азотисті основи утворюють нековалентні комплекси з ОВНТ.

Для встановлення структур комплексів азотистих основ з ОВНТ та енергій взаємодій між компонентами були проведені розрахунки методами DFT та MP2. Оскільки сучасні комп'ютерні потужності не дозволяють проводити розрахунки комплексів азотистих основ на поверхні цілої трубки, то спочатку було виконано пошук найменшого фрагменту ОВНТ, який здатен відтворювати властивості нанотрубки. Задля цього були використані 5 моделей поверхні нанотрубки zigzag (10,0), які відрізнялися одна від одної кількістю атомів вуглецю. Найбільша модель відтворювала цілу нанотрубку, яка складалася з 120 атомів вуглецю, а найменша модель становила фрагмент поверхні з 38 атомів. Для кожної з моделей був утворений комплекс з цитозином, який потім розраховувався методом DFT. Виявилось, що модель, яка складається з 38 атомів вуглецю є найменшим фрагментом поверхні, який здатен відтворювати властивості нанотрубки, тому для подальших розрахунків використовувалася саме ця модель поверхні ОВНТ.

Структури та енергії взаємодії в комплексах азотистих основ на поверхні ОВНТ були встановлені методом DFT. Були отримані всі найбільш стабільні конформації всіх канонічних основ на поверхні нанотрубки. Виявилось, що для цитозину, аденіну, гуаніну та урацилу існує по три конформації на поверхні ОВНТ, а для тиміну - дві. Конформації відрізняються одна від одної орієнтацією азотистої основи відносно поверхні нанотрубки. Розраховані структури всіх конформацій цитозину приведені на рис.1.

Окрім структурних параметрів неемпіричні квантово-механічні розрахунки дозволили встановити енергію взаємодії в комплексах, утворених азотистими основами та ОВНТ. Виявилося, що енергія зменшується у ряду Гуанін (-67,1 кДж/моль) > Аденін (-59,0 кДж/моль) > Цитозин (-50,3 кДж/моль) ? Тимін (-50,2 кДж/моль) > Урацил (-44,2 кДж/моль). На основі цього ряду можна зробити висновок, що завдяки більшій площі контакту пуринові основи мають більшу енергію взаємодії з нанотрубкою, ніж піримідинові. Оскільки виявилось, що площа контакту між компонентами суттєво впливає на енергію взаємодії, були проведені дослідження впливу діаметру вуглецевої поверхні на енергію взаємодії на прикладі цитозину. Для цього були виконані розрахунки двох конформацій цитозину на поверхні нанотрубок різного діаметру. Діаметр фрагменту варіювався з 0,6 нм (zigzag (8,0)) до 3,1 нм (zigzag (40,0)). Також проводилися розрахунки комплексів цитозину з графеном, який можна представити у вигляді нанотрубки безкінечного діаметру. Аналіз отриманих результатів показав, що збільшення діаметру призводить до зростання енергії взаємодії між компонентами комплексу. Найбільша енергія -59,6 кДж/моль була виявлена в комплексі графен-цитозин, більш того, на поверхні графену існує лише одна конформація цитозину, це пояснюється високою локальною симетрією графену. Окрім цитозину розрахунки комплексів з графеном виконані для всіх канонічних азотистих основ. Ряд стабільності по енергіях взаємодії азотистих основ на поверхні графену має вигляд: Гуанін (-78,6 кДж/моль) > Аденін (-67,9 кДж/моль) > Цитозин (-59,6 кДж/моль) > Тимін (-56,2 кДж/моль) > Урацил (-50,2 кДж/моль).

На енергії взаємодії між компонентами комплексу, окрім площі контакту, також впливає наявність бокових замісників, таких як аміногрупа чи оксогрупа. Тому були проведені розрахунки, які покликані встановити вплив бокових груп на енергію взаємодії на прикладі похідних пурину з різними боковими замісниками. У розрахунках використовувались пурин (бокові групи відсутні), гуанін (6-оксо-2амінопурин), аденін (2-амінопурин), 6-амінопурин, 2-оксопурин та 6-оксопурин. Для всіх цих азотистих основ були утворені комплекси з фрагментом поверхні нанотрубки, які розраховувалися методом DFT. Виявилось, що найбільша енергія взаємодії спостерігається в комплексі нанотрубки з гуаніном (-65,8 кДж/моль), який має дві бокові групи, а найменша - в комплексі нанотрубки з пурином (-52,0 кДж/моль). Крім того, енергія взаємодії в комплексі нанотрубки з 6-амінопурином вища (-58,0 кДж/моль), ніж у комплексі з 2-амінопурином (аденіном, -57,2 кДж/моль). Інша тенденція спостерігається при порівнянні азотистих основ з оксогрупою: енергія взаємодії нанотрубки у комплексі з 6-оксопурином (-58,4 кДж/моль) нижча, ніж у комплексі з 2-оксопурином (-59,9 кДж/моль). Аналіз результатів розрахунків показав, що вклад аміногрупи становить -6 кДж/моль, а вклад оксогрупи - -7 кДж/моль. Таким чином, можна зробити висновок, що на взаємодію між азотистими основами та нанотрубкою суттєво впливають як площа контакту так, і наявність бокових груп.

У четвертому розділі представлені як результати експериментального дослідження, так і результати комп'ютерного моделювання комплексів, утворених полінуклеотидами різної структурної організації з ОВНТ.

Комплекси однониткової ДНК з ОВНТ вивчались методом АСМ. Особливістю цих досліджень було використання порівняно довгого полімеру (50-150 нм). Докладний аналіз АСМ зображень комплексу однониткової ДНК з нанотрубками показав, що нанотрубка має симетричні стовщення уздовж осі нанотрубки, причому висота полімерного шару поступово зростає. Величина зростання має східчастий характер.

На рис.2 показано АСМ зображення утвореного наногібрида. Також на цьому рисунку наведено результати секційного аналізу вздовж нанотрубки. Аналіз цих результатів показав, що відносно першого зростання висоти, яке становить 0,9 нм, наявне подальше зростання висоти на 0,8 нм. Наступні сходинки мають ще меншу висоту: 0,5-0,6 нм. Таким чином, на основі отриманих результатів можна зробити висновок, що у водному середовищі при ультразвуковому впливі порівняно довгий однонитковий біополімер здатен багатошарово накручуватись навколо вуглецевої нанотрубки за типом веретена.

Була запропонована модель багатошарового накручування однониткової ДНК довкола нанотрубки. Задля пояснення меншої висоти третього та наступних шарів було припущено, що у верхніх шарах нитка полімеру розташовується у жолобку між двома нижніми нитками. Моделювання методом молекулярної механіки виконувалось для систем з одно-, дво- та трьохнитковим накручуванням навколо нанотрубки (рис. 3). Для кожного з цих наногібридів були встановлені висоти та найбільш характерні контакти між сусідніми нитками. Всього було виділено чотири контакти між нитками, три з них утворені водневими зв'язками в димерах цитозину, а четвертий - взаємодією цитозину та фрагменту сахаро-фосфатного кістяка. Всі контакти були розраховані методом MP2. Виявилось, що найбільша енергія взаємодії -91,7 кДж/моль спостерігається у комплексі цитозину з фрагментом сахаро-фосфатного кістяка. У димерах цитозину енергія взаємодії варіюється від -36,8 кДж/моль до -66,2 кДж/моль.

Оскільки ДНК у природному середовищі існує у вигляді двониткового полімеру, тому важливим є встановлення структури комплексу двониткової ДНК з ОВНТ. Модель, яка була запропонована раніше для однониткового полімеру у цьому випадку не застосовується, оскільки азотисті основи сховані всередині подвійного полімеру. Окрім цього, двонитковий полімер є достатньо жорстким полімером, що перешкоджає його навиванню на нанотрубку. Нами були отримані стабільні суспензії комплексів нанотрубок з двонитковою ДНК. Дослідження гібрида за допомогою методу АСМ показало наявність окремої нанотрубки з адсорбованим полімером. Оскільки адсорбція полімеру на поверхні ОВНТ відбувається під дією ультразвуку, то спочатку були проведені дослідження по встановленню структури полімеру після цієї дії протягом різного часу. Методом гель-електрофорезу було показано, що довжина полінуклеотиду внаслідок дії ультразвуку становить приблизно 300-500 пар основ. Структура фрагментованого полімеру досліджувалася також методом ІЧ спектроскопії. Були записані ІЧ спектри природної двониткової ДНК, однониткової ДНК та двониткової ДНК, фрагментованої ультразвуком на протязі 40 хв. Спектри приведені на рис.4.

Порівняння даних показало, що у спектрі фрагментованої двониткової ДНК наявні полоси як двониткового, так і однониткового полімеру. Таким чином, можна зробити висновок, що ДНК після дії ультразвуку складається як з однониткових, так і з двониткових частин. Структура полімеру на поверхні нанотрубки встановлювалась методом УФ спектроскопії, за допомогою якої були отримані так звані криві плавлення ДНК. Відомо, що інтенсивність спектру поглинання ДНК у УФ діапазоні зростає при підвищенні температури від кімнатної до 100 0С, причому для двониткового полімеру криві плавлення мають характерну S-подібну форму, завдяки кооперативності процесу. Виявилось, що крива плавлення фрагментованої ДНК також має характерну S-подібну форму. Цей факт свідчить про наявність двониткових частин ДНК на поверхні ОВНТ. Тому на основі всіх цих досліджень можна зробити висновок, що після дії ультразвуку на протязі 40 хв. у структурі фрагментованої природної ДНК (дн-ДНК) присутні як однониткові, так і двониткові частини. Була отримана крива плавлення для адсорбованої на поверхню нанотрубки дн-ДНК. Крива плавлення для цього полімеру має зсув у більш високотемпературний діапазон на 6 0С відносно крива плавлення вільної дн-ДНК у розчині. Цей експериментальний факт вказує на те, що адсорбція полімеру на поверхню ОУНТ стабілізує його структуру.

Комплекс нанотрубок з дн-ДНК досліджувався методом люмінесцентної спектроскопії. На рис. 5 приведені спектр нанотрубок з дн-ДНК і для порівняння спектр нанотрубок з однонитковою ДНК. Наявність люмінесценції вказує на присутність у водній суспензії окремих напівпровідникових нанотрубок, оскільки відомо, що у джгутах нанотрубки з металевим типом провідності гасять люмінесценцію напівпровідникових нанотрубок. Порівняння спектрів комплексів нанотрубок з однонитковою ДНК зі спектром комплексу нанотрубок з фрагментованою двонитковою ДНК виявило зменшення інтенсивності у спектрі ОВНТ:дн-ДНК приблизно у два рази. Оскільки при приготуванні суспензій використовувалися однакові концентрації нанотрубок та полімерів, то менша інтенсивність люмінесценції комплексу ОВНТ з дн-ДНК вказує на те, що у цій суспензії утримується менша кількість нанотрубок. Таким чином, можна зробити висновок, що фрагментована двониткова ДНК гірше утримує нанотрубки у воді, ніж однониткова ДНК. На основі отриманих результатів експериментальних досліджень була запропонована модель наногібрида (рис.6), згідно з якою спочатку з нанотрубкою взаємодіють однониткові частини полімеру завдяки р-стекінгу азотистих основ з поверхнею нанотрубки, утворюючи “якір” для всього полімеру, а потім двонитковий фрагмент локалізується поблизу нанотрубки.

При створенні геносенсора на основі ОВНТ важливим є дослідження процесу гібридизації двох комплементарних полімерів, один з яких адсорбований на поверхні нанотрубки. Дослідження дозволило встановити, що гібридизація полімерів може призводити до агрегації нанотрубок у водному розчині. Утворення двониткового полімеру з двох комплементарних полімерів poly(rU) та poly(rA), останній з яких був адсорбований на поверхні нанотрубки, встановлювалась за допомогою УФ спектроскопії поглинання, спектр яких було записано в діапазоні 230-280 нм см-1. Крива плавлення poly(rU)-poly(rA):ОВНТ, яка приведена на рис. 7 (суцільна крива), має характерну для двониткового полімеру S-подібну форму. Тому можна зробити висновок, що відбувається гібридизація полінуклеотиду poly(rU) з полінуклеотидом poly(rA). Крива плавлення, яка була отримана через 6 годин після початку гібридизації, має згин у діапазоні 34-38 °С, який вказує на те, що полінуклеотид на поверхні ОВНТ має неоднорідну структуру. За тиждень цей згин зникає (рис. 7, пунктирна лінія), що свідчить про тривалість цього процесу. Гібридізація полімерів досліджувалася також за допомогою люмінесцентної спектроскопії. Вивчалась люмінесценція напівпровідникових нанотрубок у комплексі з poly(rA), інтенсивність якої зменшилась на 10% одразу після додавання у суспензію poly(rU). Значне гасіння люмінесценції напівпровідникових нанотрубок спостерігалось за тиждень після початку гібридізації полімерів (приблизно на 70%). Це свідчить про те, що додавання комплементарного полімеру poly(rU) призвело спочатку до гібридизації полімерів, а потім і до агрегації нанотрубок. Висновок щодо агрегації нанотрубок можна зробити, аналізуючи зображення, які були отримані за допомогою АСМ (рис.8). На зображені помітні розгалужені структури, які утворені кількома окремими нанотрубками з адсорбованими на них полімерами та зв'язані комплементарним полімером. Про наявність окремих нанотрубок свідчать висоти наногібридів, які не перевищують 2,5 нм.

На основі результатів експериментального дослідження була запропонована модель агрегації нанотрубок, у який відносно довгий вільний полімер двома кінцями взаємодіє з двома комплементарними полінуклеотидами, які адсорбовані на двох окремих нанотрубках. Такий нанобіогібрид, у якому дві нанотрубки з адсорбованими полімерами poly(rA) були зв'язані poly(rU), промодельований методом молекулярної динаміки з урахуванням водного оточення. Моделювання показало стабільність цього агрегату у воді. Аналіз структури адсорбованого на трубці полімеру виявив як наявність стекінг комплексів азотистих основ з нанотрубкою, так і утворення водневих зв'язків між комплементарними нитками.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі було розв'язано науково задачу, яка полягала у вивченні структур та отриманні енергій взаємодій між компонентами комплексів, утворених ОВНТ та різними полінуклеотидами.

Основні результати можна сформулювати наступним чином:

Вперше встановлено, що у водному середовищі при ультразвуковому впливі порівняно довгий однонитковий біополімер (більше 50 нм) може багатошарово накручуватися навколо вуглецевої нанотрубки за типом веретена.

Вперше показано, що фрагментована двониткова ДНК утворює стабільні комплекси з ОВНТ у водній суспензії. За допомогою диференційної УФ-спектроскопії поглинання світла доведено, що взаємодія цього полімеру з нанотрубкою стабілізує його двоспіральну структуру. Запропонована модель утворення гібриду ДНК:ОВНТ, згідно з якою спочатку з ОВНТ взаємодіють однониткові області полімеру завдяки р-стекінгу азотистих основ з поверхнею нанотрубки, створюючи „якір” для всього полімеру, потім двонитковий фрагмент локалізується поблизу нанотрубки.

Встановлено структуру та енергію взаємодії комплексів азотистих основ нуклеїнових кислот з одностінними вуглецевими нанотрубками та графеном, які було одержано за допомогою квантово-механічних розрахунків. З побудованого ряду стабільності комплексів основ нуклеїнових кислот з нанотрубкою: Гуанін > Аденін > Цитозин ? Тимін > Урацил слідує, що пуринові основи мають більшу енергію взаємодії з нанотрубкою, ніж піримідинові.

Показано, що введення полімеру poly(rU) у водну суспензію вуглецевих нанотрубок з адсорбованим комплементарним полімером рoly(rA) призводить до агрегації нанотрубок. Ця агрегація виникає внаслідок гібридизації poly(rU) з двома poly(rА), адсорбованими на різних нанотрубках.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В РОБОТАХ

1. Gladchenko G.O. Interaction of fragmented double-stranded DNA with carbon nanotubes in aqueous solution / Gladchenko G.O., Karachevtsev M.V., Leontiev V.S., Valeev V.A., Glamazda A.Yu., Plokhotnichenko A.M., Stepanian S.G. // Mol. Phys. - 2006 - Vol. 104, - P. 3193-3201.

2. Karachevtsev M.V. SWNT-DNA and SWNT-polyC Hybrids: AFM Study and Computer Modeling / Karachevtsev M.V., Lytvyn O.S., Stepanian S.G., Leontiev V.S., Adamowicz L., Karachevtsev V.A. // J. Nanosci. Nanotechnol. - 2008 - Vol. 8. - P.1473-1480.

3. Stepanian S.G. Stacking interaction of cytosine with carbon nanotubes: MP2, DFT and Raman spectroscopy study / Stepanian S.G., Karachevtsev M.V., Glamazda A.Yu., Karachevtsev V.A., Adamowicz L. // Chem. Phys. Lett. - 2008 - Vol. 459 - P.153-158.

4. Karachevtsev V.A. RNA-Wrapped Carbon Nanotubes Aggregation Induced by Polymer Hybridization / Karachevtsev V.A., Gladchenko G.O., Karachevtsev M.V., Glamazda A. Yu., Leontiev V.S., Lytvyn O.S., Dettlaff - Weglikowska U. // Mol. Cryst. Liq. Cryst. - 2008 - Vol. 497. - P.339-351.

5. Гладченко Г.О. Адсорбция однонитевой и двунитевой ДНК на одностенных углеродных нанотрубках. / Гладченко Г.О., Карачевцев М.В., Гламазда А.Ю., Валеев В.А., Леонтьев В.С., Карачевцев В.А. // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. - 2008 - Т.6, №4. - С. 1237-1245.

6. Stepanian S.G. Raman Spectroscopy Study and First-Principles Calculations of the Interaction between Nucleic Acid Bases and Carbon Nanotubes / Stepanian S.G., Karachevtsev M.V., Glamazda A.Yu., Karachevtsev V.A., Adamowicz L. // J. Phys. Chem. A. - 2009 - Vol. 113. - P.3621-3629.

7. Karachevtsev M.V. SWNT hybrids with different DNA strands / Karachevtsev M.V., Lytvyn O.S., Leontiev V.S., Stepanian S.G. // Book of abstracts of “Ukrainian-German Symposium on Nanobiotechnology”. - Kyiv (Ukraine). - 2006. - P. 75.

8. Karachevtsev M.V. AFM Study and Computer Modeling of DNA-wrapped carbon nanotube / Karachevtsev M.V., Lytvyn O.S., Leontiev V.S., Stepanian S.G., Karachevtsev V.A. // Book of abstracts of “2nd International Symposium on Methods and Applications of Computational Chemistry”. - Kyiv (Ukraine). - 2007. - P. 68.

9. Карачевцев М.В. Теоретическое исследование взаимодействия одностенных углеродных нанотрубок с азотистыми основаниями / Карачевцев М.В., Степаньян С.Г., Адамович Л. // 1-ая Всеукраинская научная конференция молодых ученых “Физика Низких Температур”. - 2008. - Харьков (Украина). - С. 98.

10. Karachevtsev M.V. Hybridization of polynucleotides adsorpted to single-walled carbon nanotubes surface: UV absorption spectroscopy and computer modeling / Karachevtsev M.V., Gladchenko G.O., Valeev V.A., Leontiev V.S., Karachevtsev V.A. // Book of abstracts of “7-th International Conference on electronic processes in organic materials”. - Lviv (Ukraine). - 2008. - P. 57-58.

11. Karachevtsev V.A. Bionanohybrids Formed by Carbon Nanotubes with DNA / Karachevtsev V.A., Glamazda A.Yu., Karachevtsev M.V., Gladchenko G.O., Stepanian S.G. // Book of abstracts of “NATO ARW Molecular Self-Organiz. Micro, Nano, Macro-D”. - Kyiv (Ukraine). - 2008. - P.61.

12. Karachevtsev M.V. Interaction of single nucleic acid bases and Watson-Crick base pairs with carbon surfaces. MP2 and DFT study. / Karachevtsev M.V., Stepanian S.G., Adamowicz L. // Book of abstracts of “3rd International Symposium on Methods and Applications of Computational Chemistry”. - Odessa (Ukraine). - 2009. - P. 72.

13. Karachevtsev M.V. Immobilization of enzymes on carbon nanotube surface with keeping its activity / Karachevtsev M.V., Glamazda A.Y., Leontiev V.S., Karachevtsev V.A., Lytvyn O.S., Dettlaff-Welikowska U. // Тезисы докладов конференции “ Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты”. - Харьков (Украина). - 2009 - С. 16.

14. Karachevtsev V.A. Boinanohybrids formed by carbon nanotubes: DNA for biosensing / Karachevtsev V.A., Glamazda A. Yu., Karachevtsev M.V., Lytvyn O.S. // Book of abstracts of “Advances Materials and Technologies for Micro/Nano-Devices, Sensors and Actuators”. - St. Petersburg (Russia). - 2009. - P. 50.

15. Karachevtsev M.V. Nanohybrid formed by carbon nanotubes with nucleic acid bases: Raman spectroscopy and ab initio calculations / Karachevtsev M.V., Stepanian S.G., Glamazda A.Y. // Book of abstracts of “Spring College on Computational Nanoscience”. - Trieste (Italy). - 2010. - P. 43.

16. Karachevtsev M.V. Structure and interaction energy of hybrids formed by SWNT and polynucleotide: Molecular Dynamic Study / Karachevtsev M.V. // Book of abstracts of “1st International Conference for Young Scientists “Low Temperature Physics”. - Kharkov (Ukraine). - 2010. - P. 135.

Размещено на Allbest.ru