eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #1/2024
М. Е. Степанов, У. А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К. А. Магарян, А. В. Наумов
Проливая свет на ДНК-оригами
Проливая свет на ДНК-оригами
Просмотры: 838
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.1.72.80
Одной из ключевых задач современной фотоники является разработка методов экономически эффективного синтеза наноструктур с заданным химическим составом и морфологией. Наряду с традиционными методами CVD, эпитаксии, литографии, лазерной печати и абляции, коллоидного и электрохимического синтеза, в последние годы стремительно набирает популярность метод ДНК-оригами. В статье описаны принципы, лежащие в основе метода ДНК-оригами, а также приведены некоторые примеры его применения.
Одной из ключевых задач современной фотоники является разработка методов экономически эффективного синтеза наноструктур с заданным химическим составом и морфологией. Наряду с традиционными методами CVD, эпитаксии, литографии, лазерной печати и абляции, коллоидного и электрохимического синтеза, в последние годы стремительно набирает популярность метод ДНК-оригами. В статье описаны принципы, лежащие в основе метода ДНК-оригами, а также приведены некоторые примеры его применения.
Проливая свет на ДНК-оригами
М. Е. Степанов 1, У. А. Хохрякова 1, Т. В. Егорова 1, К. А. Магарян 1, А. В. Наумов 1, 2
Московский педагогический государственный университет (МПГУ), Москва, Россия
Физический институт им. П. Н. Лебедва РАН,
Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН), Москва, Троицк, Россия
Одной из ключевых задач современной фотоники является разработка методов экономически эффективного синтеза наноструктур с заданным химическим составом и морфологией. Наряду с традиционными методами CVD, эпитаксии, литографии, лазерной печати и абляции, коллоидного и электрохимического синтеза, в последние годы стремительно набирает популярность метод ДНК-оригами. В статье описаны принципы, лежащие в основе метода ДНК-оригами, а также приведены некоторые примеры его применения.
Ключевые слова: ДНК-оригами, наноструктуры
Статья получена: 12.12.2023
Статья принята: 19.01.2024
Введение
В японской культуре центральное место занимает богиня-солнце Аматэрасу, которая, согласно древним представлениям, приносит людям не только свет и жизнь, но и обучает их многим умениям, в том числе умению изготовления бумаги. Это умение через один шаг даст начало «оригами» – искусству складывать бумагу, не нарушая ее цельности. При этом не случайно, что именно богиня-солнце преподносит этот дар: этим символизируется способность света к трансформации, – тепло и свет дают жизнь дереву, дерево становится бумагой (именно поэтому в традиционном оригами ее нельзя разрезать), бумагу же можно превратить обратно в тепло и свет при помощи огня. Интересно, что современные исследования могут и спустя века придерживаться похожего сюжета, только теперь мы говорим о молекулярном оригами, где вместо бумаги складывается молекула ДНК, создавая наноструктуры произвольной формы, способные контролируемо преобразовывать световые поля, открывая этим богатые возможности для использования в фотонике.
За время, посвященное исследованию наноразмерных материалов, сформировалась самая разнообразная практика их создания [1, 2], открывая новые физические закономерности и приложения (см., напр., направление фотоники полупроводниковых квантовых точек [3, 4]). Так, некоторые наиболее интересные методы создания наноструктур включают: осаждение вещества из газовой фазы [5], молекулярно-лучевую эпитакcию [6], электронно-лучевую литографию [7], комбинацию эпитаксии и электронной литографии [8, 9], фотонанолитографию [10], прямое лазерное письмо [11], лазерную абляцию [12], обратный STED [13, 14], фотополимеризацию [15, 16], атомную камеру Обскура [17], оптический пинцет [18, 19], темплатный синтез [20], электрохимический синтез в пористых структурах (порах трековых мембран) [21–23], коллоидный синтез [24], коллоидный синтез в жидкокристаллической мезофазе [25], самосборку [26, 27], лазерно-стимулированный рост в сверхтекучем гелии [28].
Часть из перечисленных методов используют подход, заключающийся в измельчении больших заготовок (подход сверху-вниз), часть – рост наноструктур из атомов и кластеров (подход снизу-вверх). Метод ДНК-оригами относится к последней категории. Он основывается на использовании ДНК-молекул для контролируемой сборки наноструктур практически любой формы с высокой повторяемостью и точностью и предполагает возможность адресного обращения к любому элементу ДНК-наноструктуры для последующей модернизации [29–31].
Последние годы ознаменовались бурным ростом интереса к технике ДНК-оригами (рис. 1) в связи с высочайшим потенциалом данной техники в различных приложениях, в т. ч. инструментах и методах фотоники. Данный обзор представляет собой введение в основы метода ДНК-оригами: в нем коротко рассматривается природа и строение ДНК с молекулярной точки зрения, обсуждаются принципы, лежащие в основе использования свойств молекул ДНК для контролируемого придания им геометрической формы на наноуровне, а также приводятся некоторые примеры применения технологии ДНК-оригами.
1. Молекулярное строение ДНК:принцип комплементарности
Молекула ДНК (рис. 1а) представляет собой природный биополимер, каждое звено которого (нуклеотид) состоит из азотистого основания и остатка фосфорной кислоты (фосфатной группы), соединенных с помощью сахара дезоксирибозы.
Отдельные нуклеотиды способны объединяться друг с другом в более длинные молекулы за счет того, что дезоксирибоза может разместить с разных сторон от себя (со стороны 3’ и 5’ углерода на рисунке 1) две фосфатных группы, так что соседние нуклеотиды могут расположиться друг над другом, образуя цепочки. Если цепочки состоят всего из нескольких нуклеотидов, то соединения называются олигонуклеотидами; если из многих – полинуклеотидами или нуклеиновыми кислотами.
Для дальнейшего важно отметить, что вся цепочка в водном растворе принимает вид спирали, в которой азотистые основания оказываются ближе к оси спирали и располагаются друг над другом с небольшим поворотом, стабилизируя молекулу вдоль цепи так называемым π-π взаимодействием. На периферии спирали остаются фосфатные группы, которые в физиологических условиях (pH ≈ 7,4) теряют водород в форме катиона, заряжаясь при этом отрицательно, что стабилизирует спираль ДНК в направлении, перпендикулярном цепи.
Каждая способная к делению клетка человека содержит в общей сложности около 2 метров ДНК, плотно упакованной в ядро размером ~10 мкм. ДНК присутствует в большей части живых клеток не случайно: эта молекула выполняет роль инструкции по сборке белков из аминокислот, кодируя эту информацию в виде последовательности азотистых оснований, входящих в состав нуклеотидов ДНК. Специфическое взаимодействие оснований друг с другом позволяет клетке копировать свою цепочку ДНК для передачи дочерней клетке. Это же взаимодействие лежит в основе метода ДНК-оригами и поэтому заслуживает более подробного описания.
Каждый нуклеотид (структурное звено цепи ДНК) содержит одно из четырех азотистых оснований: Аденин (A), Тимин (T), Гуанин (G) или Цитозин (C). Ввиду особого строения этих молекул (рис. 1а), азотистые основания эффективно взаимодействуют друг с другом только попарно: пара G-С образует тройную водородную связь, пара A-T – двойную (рис. 1b). Из-за этого специфического взаимодействия, так называемого «принципа комплементарности», два участка ДНК могут при сближении соединиться друг с другом и образовать связанную двуцепочечную структуру только тогда, когда в участке напротив окажутся подходящие буквы.
Так, олигонуклеотид состава AAAA соединится с олигонуклеотидом TTTT, поскольку в таком случае каждое основание свяжет свою комплементарную пару, образуя участок двуцепочечной спирали из 4 звеньев. Олигонуклеотид TTTG будет связан олигонуклеотидом АААА на 3/4, поскольку одной пары не возникнет. При этом непарные звенья A и G останутся в частично свободном состоянии в растворе, взаимодействуя с водой (рис. 1b). В случае TТGG образуется только 2/4 связей. Для TGGG – 1/4. Если же второй олигонуклеотид совсем не имеет комплементарных оснований (например, AAAA или СССС) – взаимодействия, способного конкурировать по энергии связи с водой, не будет – цепочка не образуется.
На практике нужно учитывать еще два обстоятельства: 1) у водородных связей есть кооперативный эффект – каждая следующая образуется легче предыдущей (энергия связи зависит от количества звеньев нелинейно); 2) тепловое влияние среды стремится разорвать связи: при плавном повышении температуры первой разойдется («расплавится») наиболее слабо связанный двуцепочечный фрагмент AAAA-TGGG, последним – фрагмент AAAA-TTTT. Правильно подобранное тепловое воздействие составляет основу процесса самосборки ДНК-оригами.
Следует обратить внимание еще на одну особенность строения молекулы ДНК: если пронаблюдать за порядком связей в комплементарных цепочках ДНК, можно заметить, что они чередуются по-разному, как если бы одна из них была восходящей (от 3’ атома сахара к 5’), а вторая нисходящей (от 5’ к 3’). Так получается из-за того, что дезоксирибоза не симметрична – отстоящий углерод 5’ есть только с одной стороны. Биологические процессы в клетках с участием ДНК имеют определенную направленность (например, ферментативный синтез ДНК в клетке идет от 5’ к 3’). Процессы моделирования и сборки ДНК-оригами так же должны учитывать направленность, для этого конец 3’ принято обозначать на схемах стрелкой.
Наконец, общие геометрические параметры цепочки ДНК представлены на рис. 1с. Они важны нам, поскольку задают фундаментальные ограничения на точность сборки при использовании метода ДНК-оригами. Расстояние между соседними азотистыми основаниями в цепочке ~0.34 нм, полный ход спирали соответствует ~10,67 парам оснований, ее диаметр составляет ~2 нм.
2. Принципиальные подходы к сборке ДНК-оригами
В первых работах по использованию ДНК-нанотехнологий [32] было предложено использовать так называемые структуры Холлидея, представляющие собой короткие частично комплементарные олигонуклеотиды, способные за счет свободных концов образовывать решетку (рис. 2a, b). Несмотря на разнообразие решеток, которые можно получать таким способом, метод оказался не эффективным и вскоре уступил оказавшемуся революционным подходу, предложенному Rothemund [33], в котором длинная одноцепочечная ДНК (скаффолд или каркасная молекула) сворачивался в растворе при помощи специально подобранных коротких олигонуклеотидов, выполняющих функцию скрепок (рис. 2с). Сегодня большая часть работ основывается на применении этого метода, а в качестве скаффолда чаще всего выбирают одноцепочечную ДНК бактериофага m8mh13, состоящую из ~7 250 нуклеотидов. В качестве скрепок используются синтетические олигонуклеотиды длиной в несколько десятков нуклеотидов.
Основная идея 2D-оригами самосборки в подходе Rothemund (рис. 3a) заключалась в следующем: поскольку скаффолд представляет собой одноцепочечную спираль ДНК с ходом в 10,67 оснований, каждое азотистое основание повернуто относительно предыдущего на 360 / 10,67 ≈ 33,73°. Значит, каждое 16‑е основание по порядку будет чередовать направления «вверх» и «вниз», поскольку 16 звеньев соответствует полутора оборотам спирали (16 ∙ 33,73 ≈ 540°). Таким образом, если специально подобрать скрепки так, чтобы их свободные концы приходились на каждый 16‑й нуклеотид скаффолда, ими можно связать воедино разные его участки, свернув скаффолд «змейкой» и уложив в виде 2D-слоя. Некоторые примеры получающихся двумерных наноструктур можно увидеть на рис. 4a.
Вскоре [34] с использованием того же принципа был найден способ выхода из плоской 2D геометрии в третье измерение. Для этого было предложено использовать каждый 7‑й нуклеотид в скаффолде вместо каждого 16‑го (рис. 3b), что позволяет соединять отдельные участки скаффолда в сотовую 3D-решетку с углами в 120°. На основе сотовой решетки можно делать прочные молекулярные 3D-ДНК-оригами конструкции. Метод получил дальнейшее развитие и сегодня известен под названием многослойного ДНК-оригами [31].
Нужно отметить, что разрабатываются и другие подходы к созданию 3D ДНК-оригами, например, основанные на инженерном принципе тенсегрити (tensional integrity – соединение путем натяжения), когда конструкция уравновешивает сама себя ввиду правильно подобранного баланса элементов, работающих на сжатие и растяжение. Оказывается, этот подход, использующийся в архитектуре (этим способом был возведен, например, мост Курилпа, Брисбен, Австралия), может быть успешно перенесен на ДНК-оригами нанообъекты. Например, в работе [35] показано, как с помощью тенсегрити конструирования можно сделать ДНК-нанопризмы.
Сегодня ДНК-оригами – это живая и динамично развивающаяся область, предлагающая все новые подходы и создающая все новые возможности для 3D-наноконструирования [36]. Так, на рис. 4b приведен пример молекулярного 3D ДНК-оригами контейнера, который может контролируемо открываться в ответ на добавление в водный раствор специальных олигонеклеотидов-ключей. Содержимым контейнера может быть что угодно, например, флуоресцентный краситель или лекарственное средство. Сами внешние стенки контейнера можно модифицировать, скажем, для таргетной доставки, чтобы, таким образом, доставлять лекарственное средство, укрывая его от воздействия среды. На рис. 4c приведен пример молекулярного конструирования произвольной формы, реализованный при помощи ДНК оригами, иллюстрирующий неограниченные возможности этого метода.
Заключение
ДНК-оригами – это метод контролируемой молекулярной сборки снизу-вверх геометрических наноконструкций, каждый элемент в структуре которых можно адресно использовать для крепления практически любых химических агентов – от малых молекул красителей до белков и металлических наночастиц. Нанометровая точность в расположении нанообъектов и высокая воспроизводимость метода открывают двери ко множеству потенциальных применений в самых разных областях знания. Мы планируем развить этот тезис и рассказать о практике работы с ДНК-оригами, а также показать, как этот метод помогает в решении различных прикладных и теоретических задач в фотонике во второй части данной статьи.
Благодарности
Работа выполнена в рамках темы государственного задания Московского педагогического государственного университета (МПГУ) «Физика наноструктурированных материалов и высокочувствительная сенсорика: синтез, фундаментальные исследования и приложения в фотонике, науках о жизни, квантовых и нанотехнологиях» при поддержке Министерства просвещения РФ.
REFERENCES
H. J. Imran, K. A. Hubeatir, K. A. Aadim, D. S. Abd Preparation Methods and Classification Study of Nanomaterial: A Review, Journal of Physics: Conference Series, 1818 (2021).
S. Kumar D, J. Kumar B, M. Matt Quantum Nanostructures (QDs): An Overview, in, 2018, pp. 59–88.
A. I. Arzhanov, A. O. Savostianov, K. A. Magaryan, K. R. Karimullin, A. V. Naumov Photonics of Semiconductor Quantum Dots: Basic Aspects, PHOTONICS Russia, 15 (2021) 622–641.
A. I. Arzhanov, A. O. Savostianov, K. A. Magaryan, K. R. Karimullin, A. V. Naumov Photonics of Semiconductor Quantum Dots: Applied Aspects, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 96–112.
F. Porrati, S. Barth, G. C. Gazzadi, S. Frabboni, O. M. Volkov, D. Makarov, M. Huth Site-Selective Chemical Vapor Deposition on Direct-Write 3D Nanoarchitectures, ACS Nano, 17 (2023) 4704–4715.
C. Tan, J. Chen, X.-J. Wu, H. Zhang Epitaxial growth of hybrid nanostructures, Nature Reviews Materials, 3 (2018).
X. Wang, X. Dai, H. Wang, J. Wang, Q. Chen, F. Chen, Q. Yi, R. Tang, L. Gao, L. Ma, C. Wang, X. Wang, G. He, Y. Fei, Y. Guan, B. Zhang, Y. Dai, X. Tu, L. Zhang, L. Zhang, G. Zou All-Water Etching-Free Electron Beam Lithography for On-Chip Nanomaterials, ACS Nano, 17 (2023) 4933–4941.
G. N. Gol’tsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, R. Sobolewski Picosecond superconducting single-photon optical detector, Applied Physics Letters, 79 (2001) 705–707.
E. L. Shangina, K. V. Smirnov, D. V. Morozov, V. V. Kovalyuk, G. N. Gol’tsman, A. A. Verevkin, A. I. Toropov Concentration dependence of the intermediate frequency bandwidth of submillimeter heterodyne AlGaAs/GaAs nanostructures, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 74 (2010) 100–102.
J. Fan, L. Qian Quantum dot patterning by direct photolithography, Nat Nanotechnol, 17 (2022) 906–907.
N. Anscombe Direct laser writing, Nature Photonics, 4 (2010) 22–23.
A. Balachandran, S. P. Sreenilayam, K. Madanan, S. Thomas, D. Brabazon Nanoparticle production via laser ablation synthesis in solution method and printed electronic application – A brief review, Results in Engineering, 16 (2022).
R. Zvagelsky, D. Chubich, D. Kolymagin, A. Pisarenko, A. Vitukhnovsky Fabrication of templates for metallic nanoantennas by STED-DLW lithography, 2019.
D. A. Chubich, D. A. Kolymagin, I. A. Kazakov, A. G. Vitukhnovsky Morphology and Structural Parameters of Three-Dimensional Structures Created Using STED Nanolithography, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 82 (2018) 1012–1017.
Y. E. Begantsova, R. Zvagelsky, E. V. Baranov, D. A. Chubich, Y. V. Chechet, D. A. Kolymagin, A. V. Pisarenko, A. G. Vitukhnovsky, S. A. Chesnokov Imidazole-containing photoinitiators for fabrication of sub-micron structures by 3D two-photon polymerization, European Polymer Journal, 145 (2021).
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева, Р. А. Акасов, А. Н. Генералова, Е. В. Хайдуков Технология инфракрасной фотополимеризации, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 600–602.
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева, Р. А. Акасов, А. Н. Генералова, Е. В. Хайдуков Технология инфракрасной фотополимеризации, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 600–602.
V. I. Balykin, P. A. Borisov, V. S. Letokhov, P. N. Melentiev, S. N. Rudnev, A. P. Cherkun, A. P. Akimenko, P. Y. Apel, V. A. Skuratov Atom “pinhole camera” with nanometer resolution, JETP Letters, 84 (2006) 466–469.
O. M. Marago, P. H. Jones, P. G. Gucciardi, G. Volpe, A. C. Ferrari Optical trapping and manipulation of nanostructures, Nat Nanotechnol, 8 (2013) 807–819.
D. A. Shilkin, E. V. Lyubin, I. V. Soboleva, A. A. Fedyanin Trap position control in the vicinity of reflecting surfaces in optical tweezers, JETP Letters, 98 (2014) 644–647.
A. Kaur, B. Bajaj, A. Kaushik, A. Saini, D. Sud A review on template assisted synthesis of multi-functional metal oxide nanostructures: Status and prospects, Materials Science and Engineering: B, 286 (2022).
P. Apel Track etching technique in membrane technology, Radiation Measurements, 34 (2001) 559–566.
E. P. Kozhina, S. A. Bedin, N. L. Nechaeva, S. N. Podoynitsyn, V. P. Tarakanov, S. N. Andreev, Y. V. Grigoriev, A. V. Naumov Ag-Nanowire Bundles with Gap Hot Spots Synthesized in Track-Etched Membranes as Effective SERS-Substrates, Applied Sciences, 11 (2021).
E. P. Kozhina, S. N. Andreev, V. P. Tarakanov, S. A. Bedin, I. M. Doludenko, A. V. Naumov Study of Local Fields of Dendrite Nanostructures in Hot Spots Formed on SERS-Active Substrates Produced via Template-Assisted Synthesis, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 84 (2021) 1465–1468.
D. Huo, M. J. Kim, Z. Lyu, Y. Shi, B. J. Wiley, Y. Xia One-Dimensional Metal Nanostructures: From Colloidal Syntheses to Applications, Chem Rev, 119 (2019) 8972–9073.
K. A. Magaryan, M. A. Mikhailov, K. R. Karimullin, I. A. Vasilieva, G. V. Klimusheva Temperature dependence of the luminescence spectra of liquid crystal composites with CdSe quantum dots, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 78 (2014) 1336–1340.
J. F. Galisteo-Lopez, M. Ibisate, R. Sapienza, L. S. Froufe-Perez, A. Blanco, C. Lopez, Self-assembled photonic structures, Adv Mater, 23 (2011) 30–69.
M. Grzelczak, J. Vermant, E. M. Furst, L. M. Liz-Marzan Directed self-assembly of nanoparticles, ACS Nano, 4 (2010) 3591–3605.
E. Gordon, A. Karabulin, V. Matyushenko, V. Sizov, I. Khodos Stability and structure of nanowires grown from silver, copper and their alloys by laser ablation into superfluid helium, Phys Chem Chem Phys, 16 (2014) 25229–25233.
I. V. Semchenko, S. A. Khakhomov Application of DNA molecules in nature- inspired technologies: a mini review, Frontiers in Nanotechnology, 5 (2023).
S. Dey, C. Fan, K. V. Gothelf, J. Li, C. Lin, L. Liu, N. Liu, M. A. D. Nijenhuis, B. Saccà, F. C. Simmel, H. Yan, P. Zhan DNA origami, Nature Reviews Methods Primers, 1 (2021).
B. Sacca, C. M. Niemeyer DNA origami: the art of folding DNA, Angew Chem Int Ed Engl, 51 (2012) 58–66.
N. C. Seeman Nucleic acid junctions and lattices, J Theor Biol, 99 (1982) 237–247.
P. W. Rothemund Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns, Nature, 440 (2006) 297–302.
S. M. Douglas, H. Dietz, T. Liedl, B. Hogberg, F. Graf, W. M. Shih Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes, Nature, 459 (2009) 414–418.
T. Liedl, B. Hogberg, J. Tytell, D. E. Ingber, W. M. Shih Self-assembly of three-dimensional prestressed tensegrity structures from DNA, Nat Nanotechnol, 5 (2010) 520–524.
P. Zhan, A. Peil, Q. Jiang, D. Wang, S. Mousavi, Q. Xiong, Q. Shen, Y. Shang, B. Ding, C. Lin, Y. Ke, N. Liu Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications, Chem Rev, 123 (2023) 3976–4050.
E. S. Andersen, M. Dong, M. M. Nielsen, K. Jahn, R. Subramani, W. Mamdouh, M. M. Golas, B. Sander, H. Stark, C. L. Oliveira, J. S. Pedersen, V. Birkedal, F. Besenbacher, K. V. Gothelf, J. Kjems Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid, Nature, 459 (2009) 73–76.
E. Benson, A. Mohammed, J. Gardell, S. Masich, E. Czeizler, P. Orponen, B. Hogberg DNA rendering of polyhedral meshes at the nanoscale, Nature, 523 (2015) 441–444.
АВТОРЫ
Максим Евгеньевич Степанов , м. н. с., Московский педагогический государственный университет (МПГУ), каф.теор. физики им. Э. В. Шпольского, м.н.с., лаб. физики перспективных материалов и наноструктур, Москва, Россия.
РИНЦ ID: 334465, Scopus ID: 57195265809, ResearcherID: AAB‑6181-2022,
ORCID: 0000-0002-0332-1235.
Хохрякова Ульяна Александровна, бакалавр по направлению «Фундаментальная физика» МПГУ, лаб.-ис. молодежной лаб. биофотоники и наноинженерии,
Егорова Татьяна Владимировна, к. б. н., зав. молодежной лаб. биофотоники и наноинженерии, МПГУ, Москва, Россия.
Scopus ID: 56868341400, ORCID: 0000-0002-7554-5246,
ResearcherID: P‑9982-2017.
Магарян Константин Арутюнович, к. ф.‑ м. н., МПГУ, каф. теор. физики им. Э. В. Шпольского, с.н.с., лаб. физики перспективных материалов и наноструктур.
РИНЦ ID: 723988, ResearcherID: A‑4208-2014, ORCID: 0000-0003-4754-4657.
Наумов Андрей Витальевич, член-корр. РАН, д.ф-м.н., Руководитель Троицкого филиала ФИАН им. П. Н. Лебедева, зав. каф. теор. физики им. Э. В. Шпольского, МПГУ, доцент, Москва, Россия.
РИНЦ ID: 35867, Scopus ID: 7201349036, ResearcherID: E‑8905-2010.
ORCID: 0000-0001-7938-9802.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов. Все авторы приняли участие в написании статьи и дополнили рукопись в части своей работы.
ВКЛАД ЧЛЕНОВ АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива.
М. Е. Степанов 1, У. А. Хохрякова 1, Т. В. Егорова 1, К. А. Магарян 1, А. В. Наумов 1, 2
Московский педагогический государственный университет (МПГУ), Москва, Россия
Физический институт им. П. Н. Лебедва РАН,
Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН), Москва, Троицк, Россия
Одной из ключевых задач современной фотоники является разработка методов экономически эффективного синтеза наноструктур с заданным химическим составом и морфологией. Наряду с традиционными методами CVD, эпитаксии, литографии, лазерной печати и абляции, коллоидного и электрохимического синтеза, в последние годы стремительно набирает популярность метод ДНК-оригами. В статье описаны принципы, лежащие в основе метода ДНК-оригами, а также приведены некоторые примеры его применения.
Ключевые слова: ДНК-оригами, наноструктуры
Статья получена: 12.12.2023
Статья принята: 19.01.2024
Введение
В японской культуре центральное место занимает богиня-солнце Аматэрасу, которая, согласно древним представлениям, приносит людям не только свет и жизнь, но и обучает их многим умениям, в том числе умению изготовления бумаги. Это умение через один шаг даст начало «оригами» – искусству складывать бумагу, не нарушая ее цельности. При этом не случайно, что именно богиня-солнце преподносит этот дар: этим символизируется способность света к трансформации, – тепло и свет дают жизнь дереву, дерево становится бумагой (именно поэтому в традиционном оригами ее нельзя разрезать), бумагу же можно превратить обратно в тепло и свет при помощи огня. Интересно, что современные исследования могут и спустя века придерживаться похожего сюжета, только теперь мы говорим о молекулярном оригами, где вместо бумаги складывается молекула ДНК, создавая наноструктуры произвольной формы, способные контролируемо преобразовывать световые поля, открывая этим богатые возможности для использования в фотонике.
За время, посвященное исследованию наноразмерных материалов, сформировалась самая разнообразная практика их создания [1, 2], открывая новые физические закономерности и приложения (см., напр., направление фотоники полупроводниковых квантовых точек [3, 4]). Так, некоторые наиболее интересные методы создания наноструктур включают: осаждение вещества из газовой фазы [5], молекулярно-лучевую эпитакcию [6], электронно-лучевую литографию [7], комбинацию эпитаксии и электронной литографии [8, 9], фотонанолитографию [10], прямое лазерное письмо [11], лазерную абляцию [12], обратный STED [13, 14], фотополимеризацию [15, 16], атомную камеру Обскура [17], оптический пинцет [18, 19], темплатный синтез [20], электрохимический синтез в пористых структурах (порах трековых мембран) [21–23], коллоидный синтез [24], коллоидный синтез в жидкокристаллической мезофазе [25], самосборку [26, 27], лазерно-стимулированный рост в сверхтекучем гелии [28].
Часть из перечисленных методов используют подход, заключающийся в измельчении больших заготовок (подход сверху-вниз), часть – рост наноструктур из атомов и кластеров (подход снизу-вверх). Метод ДНК-оригами относится к последней категории. Он основывается на использовании ДНК-молекул для контролируемой сборки наноструктур практически любой формы с высокой повторяемостью и точностью и предполагает возможность адресного обращения к любому элементу ДНК-наноструктуры для последующей модернизации [29–31].
Последние годы ознаменовались бурным ростом интереса к технике ДНК-оригами (рис. 1) в связи с высочайшим потенциалом данной техники в различных приложениях, в т. ч. инструментах и методах фотоники. Данный обзор представляет собой введение в основы метода ДНК-оригами: в нем коротко рассматривается природа и строение ДНК с молекулярной точки зрения, обсуждаются принципы, лежащие в основе использования свойств молекул ДНК для контролируемого придания им геометрической формы на наноуровне, а также приводятся некоторые примеры применения технологии ДНК-оригами.
1. Молекулярное строение ДНК:принцип комплементарности
Молекула ДНК (рис. 1а) представляет собой природный биополимер, каждое звено которого (нуклеотид) состоит из азотистого основания и остатка фосфорной кислоты (фосфатной группы), соединенных с помощью сахара дезоксирибозы.
Отдельные нуклеотиды способны объединяться друг с другом в более длинные молекулы за счет того, что дезоксирибоза может разместить с разных сторон от себя (со стороны 3’ и 5’ углерода на рисунке 1) две фосфатных группы, так что соседние нуклеотиды могут расположиться друг над другом, образуя цепочки. Если цепочки состоят всего из нескольких нуклеотидов, то соединения называются олигонуклеотидами; если из многих – полинуклеотидами или нуклеиновыми кислотами.
Для дальнейшего важно отметить, что вся цепочка в водном растворе принимает вид спирали, в которой азотистые основания оказываются ближе к оси спирали и располагаются друг над другом с небольшим поворотом, стабилизируя молекулу вдоль цепи так называемым π-π взаимодействием. На периферии спирали остаются фосфатные группы, которые в физиологических условиях (pH ≈ 7,4) теряют водород в форме катиона, заряжаясь при этом отрицательно, что стабилизирует спираль ДНК в направлении, перпендикулярном цепи.
Каждая способная к делению клетка человека содержит в общей сложности около 2 метров ДНК, плотно упакованной в ядро размером ~10 мкм. ДНК присутствует в большей части живых клеток не случайно: эта молекула выполняет роль инструкции по сборке белков из аминокислот, кодируя эту информацию в виде последовательности азотистых оснований, входящих в состав нуклеотидов ДНК. Специфическое взаимодействие оснований друг с другом позволяет клетке копировать свою цепочку ДНК для передачи дочерней клетке. Это же взаимодействие лежит в основе метода ДНК-оригами и поэтому заслуживает более подробного описания.
Каждый нуклеотид (структурное звено цепи ДНК) содержит одно из четырех азотистых оснований: Аденин (A), Тимин (T), Гуанин (G) или Цитозин (C). Ввиду особого строения этих молекул (рис. 1а), азотистые основания эффективно взаимодействуют друг с другом только попарно: пара G-С образует тройную водородную связь, пара A-T – двойную (рис. 1b). Из-за этого специфического взаимодействия, так называемого «принципа комплементарности», два участка ДНК могут при сближении соединиться друг с другом и образовать связанную двуцепочечную структуру только тогда, когда в участке напротив окажутся подходящие буквы.
Так, олигонуклеотид состава AAAA соединится с олигонуклеотидом TTTT, поскольку в таком случае каждое основание свяжет свою комплементарную пару, образуя участок двуцепочечной спирали из 4 звеньев. Олигонуклеотид TTTG будет связан олигонуклеотидом АААА на 3/4, поскольку одной пары не возникнет. При этом непарные звенья A и G останутся в частично свободном состоянии в растворе, взаимодействуя с водой (рис. 1b). В случае TТGG образуется только 2/4 связей. Для TGGG – 1/4. Если же второй олигонуклеотид совсем не имеет комплементарных оснований (например, AAAA или СССС) – взаимодействия, способного конкурировать по энергии связи с водой, не будет – цепочка не образуется.
На практике нужно учитывать еще два обстоятельства: 1) у водородных связей есть кооперативный эффект – каждая следующая образуется легче предыдущей (энергия связи зависит от количества звеньев нелинейно); 2) тепловое влияние среды стремится разорвать связи: при плавном повышении температуры первой разойдется («расплавится») наиболее слабо связанный двуцепочечный фрагмент AAAA-TGGG, последним – фрагмент AAAA-TTTT. Правильно подобранное тепловое воздействие составляет основу процесса самосборки ДНК-оригами.
Следует обратить внимание еще на одну особенность строения молекулы ДНК: если пронаблюдать за порядком связей в комплементарных цепочках ДНК, можно заметить, что они чередуются по-разному, как если бы одна из них была восходящей (от 3’ атома сахара к 5’), а вторая нисходящей (от 5’ к 3’). Так получается из-за того, что дезоксирибоза не симметрична – отстоящий углерод 5’ есть только с одной стороны. Биологические процессы в клетках с участием ДНК имеют определенную направленность (например, ферментативный синтез ДНК в клетке идет от 5’ к 3’). Процессы моделирования и сборки ДНК-оригами так же должны учитывать направленность, для этого конец 3’ принято обозначать на схемах стрелкой.
Наконец, общие геометрические параметры цепочки ДНК представлены на рис. 1с. Они важны нам, поскольку задают фундаментальные ограничения на точность сборки при использовании метода ДНК-оригами. Расстояние между соседними азотистыми основаниями в цепочке ~0.34 нм, полный ход спирали соответствует ~10,67 парам оснований, ее диаметр составляет ~2 нм.
2. Принципиальные подходы к сборке ДНК-оригами
В первых работах по использованию ДНК-нанотехнологий [32] было предложено использовать так называемые структуры Холлидея, представляющие собой короткие частично комплементарные олигонуклеотиды, способные за счет свободных концов образовывать решетку (рис. 2a, b). Несмотря на разнообразие решеток, которые можно получать таким способом, метод оказался не эффективным и вскоре уступил оказавшемуся революционным подходу, предложенному Rothemund [33], в котором длинная одноцепочечная ДНК (скаффолд или каркасная молекула) сворачивался в растворе при помощи специально подобранных коротких олигонуклеотидов, выполняющих функцию скрепок (рис. 2с). Сегодня большая часть работ основывается на применении этого метода, а в качестве скаффолда чаще всего выбирают одноцепочечную ДНК бактериофага m8mh13, состоящую из ~7 250 нуклеотидов. В качестве скрепок используются синтетические олигонуклеотиды длиной в несколько десятков нуклеотидов.
Основная идея 2D-оригами самосборки в подходе Rothemund (рис. 3a) заключалась в следующем: поскольку скаффолд представляет собой одноцепочечную спираль ДНК с ходом в 10,67 оснований, каждое азотистое основание повернуто относительно предыдущего на 360 / 10,67 ≈ 33,73°. Значит, каждое 16‑е основание по порядку будет чередовать направления «вверх» и «вниз», поскольку 16 звеньев соответствует полутора оборотам спирали (16 ∙ 33,73 ≈ 540°). Таким образом, если специально подобрать скрепки так, чтобы их свободные концы приходились на каждый 16‑й нуклеотид скаффолда, ими можно связать воедино разные его участки, свернув скаффолд «змейкой» и уложив в виде 2D-слоя. Некоторые примеры получающихся двумерных наноструктур можно увидеть на рис. 4a.
Вскоре [34] с использованием того же принципа был найден способ выхода из плоской 2D геометрии в третье измерение. Для этого было предложено использовать каждый 7‑й нуклеотид в скаффолде вместо каждого 16‑го (рис. 3b), что позволяет соединять отдельные участки скаффолда в сотовую 3D-решетку с углами в 120°. На основе сотовой решетки можно делать прочные молекулярные 3D-ДНК-оригами конструкции. Метод получил дальнейшее развитие и сегодня известен под названием многослойного ДНК-оригами [31].
Нужно отметить, что разрабатываются и другие подходы к созданию 3D ДНК-оригами, например, основанные на инженерном принципе тенсегрити (tensional integrity – соединение путем натяжения), когда конструкция уравновешивает сама себя ввиду правильно подобранного баланса элементов, работающих на сжатие и растяжение. Оказывается, этот подход, использующийся в архитектуре (этим способом был возведен, например, мост Курилпа, Брисбен, Австралия), может быть успешно перенесен на ДНК-оригами нанообъекты. Например, в работе [35] показано, как с помощью тенсегрити конструирования можно сделать ДНК-нанопризмы.
Сегодня ДНК-оригами – это живая и динамично развивающаяся область, предлагающая все новые подходы и создающая все новые возможности для 3D-наноконструирования [36]. Так, на рис. 4b приведен пример молекулярного 3D ДНК-оригами контейнера, который может контролируемо открываться в ответ на добавление в водный раствор специальных олигонеклеотидов-ключей. Содержимым контейнера может быть что угодно, например, флуоресцентный краситель или лекарственное средство. Сами внешние стенки контейнера можно модифицировать, скажем, для таргетной доставки, чтобы, таким образом, доставлять лекарственное средство, укрывая его от воздействия среды. На рис. 4c приведен пример молекулярного конструирования произвольной формы, реализованный при помощи ДНК оригами, иллюстрирующий неограниченные возможности этого метода.
Заключение
ДНК-оригами – это метод контролируемой молекулярной сборки снизу-вверх геометрических наноконструкций, каждый элемент в структуре которых можно адресно использовать для крепления практически любых химических агентов – от малых молекул красителей до белков и металлических наночастиц. Нанометровая точность в расположении нанообъектов и высокая воспроизводимость метода открывают двери ко множеству потенциальных применений в самых разных областях знания. Мы планируем развить этот тезис и рассказать о практике работы с ДНК-оригами, а также показать, как этот метод помогает в решении различных прикладных и теоретических задач в фотонике во второй части данной статьи.
Благодарности
Работа выполнена в рамках темы государственного задания Московского педагогического государственного университета (МПГУ) «Физика наноструктурированных материалов и высокочувствительная сенсорика: синтез, фундаментальные исследования и приложения в фотонике, науках о жизни, квантовых и нанотехнологиях» при поддержке Министерства просвещения РФ.
REFERENCES
H. J. Imran, K. A. Hubeatir, K. A. Aadim, D. S. Abd Preparation Methods and Classification Study of Nanomaterial: A Review, Journal of Physics: Conference Series, 1818 (2021).
S. Kumar D, J. Kumar B, M. Matt Quantum Nanostructures (QDs): An Overview, in, 2018, pp. 59–88.
A. I. Arzhanov, A. O. Savostianov, K. A. Magaryan, K. R. Karimullin, A. V. Naumov Photonics of Semiconductor Quantum Dots: Basic Aspects, PHOTONICS Russia, 15 (2021) 622–641.
A. I. Arzhanov, A. O. Savostianov, K. A. Magaryan, K. R. Karimullin, A. V. Naumov Photonics of Semiconductor Quantum Dots: Applied Aspects, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 96–112.
F. Porrati, S. Barth, G. C. Gazzadi, S. Frabboni, O. M. Volkov, D. Makarov, M. Huth Site-Selective Chemical Vapor Deposition on Direct-Write 3D Nanoarchitectures, ACS Nano, 17 (2023) 4704–4715.
C. Tan, J. Chen, X.-J. Wu, H. Zhang Epitaxial growth of hybrid nanostructures, Nature Reviews Materials, 3 (2018).
X. Wang, X. Dai, H. Wang, J. Wang, Q. Chen, F. Chen, Q. Yi, R. Tang, L. Gao, L. Ma, C. Wang, X. Wang, G. He, Y. Fei, Y. Guan, B. Zhang, Y. Dai, X. Tu, L. Zhang, L. Zhang, G. Zou All-Water Etching-Free Electron Beam Lithography for On-Chip Nanomaterials, ACS Nano, 17 (2023) 4933–4941.
G. N. Gol’tsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, R. Sobolewski Picosecond superconducting single-photon optical detector, Applied Physics Letters, 79 (2001) 705–707.
E. L. Shangina, K. V. Smirnov, D. V. Morozov, V. V. Kovalyuk, G. N. Gol’tsman, A. A. Verevkin, A. I. Toropov Concentration dependence of the intermediate frequency bandwidth of submillimeter heterodyne AlGaAs/GaAs nanostructures, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 74 (2010) 100–102.
J. Fan, L. Qian Quantum dot patterning by direct photolithography, Nat Nanotechnol, 17 (2022) 906–907.
N. Anscombe Direct laser writing, Nature Photonics, 4 (2010) 22–23.
A. Balachandran, S. P. Sreenilayam, K. Madanan, S. Thomas, D. Brabazon Nanoparticle production via laser ablation synthesis in solution method and printed electronic application – A brief review, Results in Engineering, 16 (2022).
R. Zvagelsky, D. Chubich, D. Kolymagin, A. Pisarenko, A. Vitukhnovsky Fabrication of templates for metallic nanoantennas by STED-DLW lithography, 2019.
D. A. Chubich, D. A. Kolymagin, I. A. Kazakov, A. G. Vitukhnovsky Morphology and Structural Parameters of Three-Dimensional Structures Created Using STED Nanolithography, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 82 (2018) 1012–1017.
Y. E. Begantsova, R. Zvagelsky, E. V. Baranov, D. A. Chubich, Y. V. Chechet, D. A. Kolymagin, A. V. Pisarenko, A. G. Vitukhnovsky, S. A. Chesnokov Imidazole-containing photoinitiators for fabrication of sub-micron structures by 3D two-photon polymerization, European Polymer Journal, 145 (2021).
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева, Р. А. Акасов, А. Н. Генералова, Е. В. Хайдуков Технология инфракрасной фотополимеризации, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 600–602.
П. А. Демина, К. В. Хайдуков, В. В. Рочева, Р. А. Акасов, А. Н. Генералова, Е. В. Хайдуков Технология инфракрасной фотополимеризации, PHOTONICS Russia, 16 (2022) 600–602.
V. I. Balykin, P. A. Borisov, V. S. Letokhov, P. N. Melentiev, S. N. Rudnev, A. P. Cherkun, A. P. Akimenko, P. Y. Apel, V. A. Skuratov Atom “pinhole camera” with nanometer resolution, JETP Letters, 84 (2006) 466–469.
O. M. Marago, P. H. Jones, P. G. Gucciardi, G. Volpe, A. C. Ferrari Optical trapping and manipulation of nanostructures, Nat Nanotechnol, 8 (2013) 807–819.
D. A. Shilkin, E. V. Lyubin, I. V. Soboleva, A. A. Fedyanin Trap position control in the vicinity of reflecting surfaces in optical tweezers, JETP Letters, 98 (2014) 644–647.
A. Kaur, B. Bajaj, A. Kaushik, A. Saini, D. Sud A review on template assisted synthesis of multi-functional metal oxide nanostructures: Status and prospects, Materials Science and Engineering: B, 286 (2022).
P. Apel Track etching technique in membrane technology, Radiation Measurements, 34 (2001) 559–566.
E. P. Kozhina, S. A. Bedin, N. L. Nechaeva, S. N. Podoynitsyn, V. P. Tarakanov, S. N. Andreev, Y. V. Grigoriev, A. V. Naumov Ag-Nanowire Bundles with Gap Hot Spots Synthesized in Track-Etched Membranes as Effective SERS-Substrates, Applied Sciences, 11 (2021).
E. P. Kozhina, S. N. Andreev, V. P. Tarakanov, S. A. Bedin, I. M. Doludenko, A. V. Naumov Study of Local Fields of Dendrite Nanostructures in Hot Spots Formed on SERS-Active Substrates Produced via Template-Assisted Synthesis, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 84 (2021) 1465–1468.
D. Huo, M. J. Kim, Z. Lyu, Y. Shi, B. J. Wiley, Y. Xia One-Dimensional Metal Nanostructures: From Colloidal Syntheses to Applications, Chem Rev, 119 (2019) 8972–9073.
K. A. Magaryan, M. A. Mikhailov, K. R. Karimullin, I. A. Vasilieva, G. V. Klimusheva Temperature dependence of the luminescence spectra of liquid crystal composites with CdSe quantum dots, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 78 (2014) 1336–1340.
J. F. Galisteo-Lopez, M. Ibisate, R. Sapienza, L. S. Froufe-Perez, A. Blanco, C. Lopez, Self-assembled photonic structures, Adv Mater, 23 (2011) 30–69.
M. Grzelczak, J. Vermant, E. M. Furst, L. M. Liz-Marzan Directed self-assembly of nanoparticles, ACS Nano, 4 (2010) 3591–3605.
E. Gordon, A. Karabulin, V. Matyushenko, V. Sizov, I. Khodos Stability and structure of nanowires grown from silver, copper and their alloys by laser ablation into superfluid helium, Phys Chem Chem Phys, 16 (2014) 25229–25233.
I. V. Semchenko, S. A. Khakhomov Application of DNA molecules in nature- inspired technologies: a mini review, Frontiers in Nanotechnology, 5 (2023).
S. Dey, C. Fan, K. V. Gothelf, J. Li, C. Lin, L. Liu, N. Liu, M. A. D. Nijenhuis, B. Saccà, F. C. Simmel, H. Yan, P. Zhan DNA origami, Nature Reviews Methods Primers, 1 (2021).
B. Sacca, C. M. Niemeyer DNA origami: the art of folding DNA, Angew Chem Int Ed Engl, 51 (2012) 58–66.
N. C. Seeman Nucleic acid junctions and lattices, J Theor Biol, 99 (1982) 237–247.
P. W. Rothemund Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns, Nature, 440 (2006) 297–302.
S. M. Douglas, H. Dietz, T. Liedl, B. Hogberg, F. Graf, W. M. Shih Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes, Nature, 459 (2009) 414–418.
T. Liedl, B. Hogberg, J. Tytell, D. E. Ingber, W. M. Shih Self-assembly of three-dimensional prestressed tensegrity structures from DNA, Nat Nanotechnol, 5 (2010) 520–524.
P. Zhan, A. Peil, Q. Jiang, D. Wang, S. Mousavi, Q. Xiong, Q. Shen, Y. Shang, B. Ding, C. Lin, Y. Ke, N. Liu Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications, Chem Rev, 123 (2023) 3976–4050.
E. S. Andersen, M. Dong, M. M. Nielsen, K. Jahn, R. Subramani, W. Mamdouh, M. M. Golas, B. Sander, H. Stark, C. L. Oliveira, J. S. Pedersen, V. Birkedal, F. Besenbacher, K. V. Gothelf, J. Kjems Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid, Nature, 459 (2009) 73–76.
E. Benson, A. Mohammed, J. Gardell, S. Masich, E. Czeizler, P. Orponen, B. Hogberg DNA rendering of polyhedral meshes at the nanoscale, Nature, 523 (2015) 441–444.
АВТОРЫ
Максим Евгеньевич Степанов , м. н. с., Московский педагогический государственный университет (МПГУ), каф.теор. физики им. Э. В. Шпольского, м.н.с., лаб. физики перспективных материалов и наноструктур, Москва, Россия.
РИНЦ ID: 334465, Scopus ID: 57195265809, ResearcherID: AAB‑6181-2022,
ORCID: 0000-0002-0332-1235.
Хохрякова Ульяна Александровна, бакалавр по направлению «Фундаментальная физика» МПГУ, лаб.-ис. молодежной лаб. биофотоники и наноинженерии,
Егорова Татьяна Владимировна, к. б. н., зав. молодежной лаб. биофотоники и наноинженерии, МПГУ, Москва, Россия.
Scopus ID: 56868341400, ORCID: 0000-0002-7554-5246,
ResearcherID: P‑9982-2017.
Магарян Константин Арутюнович, к. ф.‑ м. н., МПГУ, каф. теор. физики им. Э. В. Шпольского, с.н.с., лаб. физики перспективных материалов и наноструктур.
РИНЦ ID: 723988, ResearcherID: A‑4208-2014, ORCID: 0000-0003-4754-4657.
Наумов Андрей Витальевич, член-корр. РАН, д.ф-м.н., Руководитель Троицкого филиала ФИАН им. П. Н. Лебедева, зав. каф. теор. физики им. Э. В. Шпольского, МПГУ, доцент, Москва, Россия.
РИНЦ ID: 35867, Scopus ID: 7201349036, ResearcherID: E‑8905-2010.
ORCID: 0000-0001-7938-9802.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов. Все авторы приняли участие в написании статьи и дополнили рукопись в части своей работы.
ВКЛАД ЧЛЕНОВ АВТОРСКОГО КОЛЛЕКТИВА
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива.
Отзывы читателей
