Терагерцевый отклик олигонуклеотидов на поверхности кремниевых наносандвич-структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Чернев, Андрей Леонидович

• Чернев, Андрей Леонидович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Чернев, Андрей Леонидович

Введение........................................................4

Глава 1. Физические исследования в генетике.......................13

1.1 Исследование физических свойств ДНК: первичная и вторичная

структура..................................................13

1.2 Современные методы детектирования ДНК и их применение для

секевенирования генов......................................14

1.2.1. Оптические методы детектирования олигонуклеотидов ДНК.. 15

1.2.1.1. Высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК.16

1.2.1.2. Секвенирование на молекулярных кластерах с

использованием флуоресцентно меченных предшественников................................16

1.2.1.3 Циклическое лигазное секвенирование.........19

1.2.1.4 Одномолекулярное секвенирование.............20

1.2.1.5. Одномолекулярное секвенирование в реальном времени ....................................................20

1.2.2. Электрохимическое детектирование ДНК.............21

1.2.2.1. Полупроводниковое секвенирование...........22

1.2.2.2. Секвенирование в нанопоре..................24

1.3. Перспективные подходы..............................29

1.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия ДНК.......29

1.3.2. Исследования частотных свойств ДНК...........32

1.3.3. Оптическое детектирование собственных мод ДНК...36

1.3.4 Исследования олигонуклеотидов ДНК, нанесенных на

поверхность кремния...............................39

Постановка задачи..........................................45

3

Глава 2. Материалы и методы.....................................46

2.1. Экспериметальные методы.............................47

2.1.1 Синтез олигонуклеотидов.........................47

2.1.2 Электрофорез ДНК в геле.........................50

2.1.3 Исследования вольт-амперных характеристик.......51

2.1.4 Сканирующая туннельная микроскопия..............51

2.2 Подготовка кремниевых наносандвич- структур и их свойства...53

2.2.1 Самоорганизация микродефектов на поверхности n-Si (100). 53

2.2.2 Электрические и оптические свойства КНС.........67

Глава 3. Результаты.............................................77

3.1 Идентификация олигонуклеотидов с помощью КНС.........78

3.1.1. Подготовка КНС с заданными параметрами.........78

3.1.2. Детектирование олигонуклеотидов с помощью КНС..88

3.2 Диэлектрические свойства олигонуклеотидов ДНК на поверхности

кремниевых наноструктур...................................100

3.2.1 Сканирующая туннельная микроскопия олигонуклеотидов на поверхности КНС...................................100

3.2.2. Локальная туннельная спектроскопия олигонуклеотидов

высаженных на поверхность КНС........................105

3.3 Обсуждение результатов................................110

Заключение.....................................................113

Итоги работы.............................................113

Список литературы..............................................116

Список публикаций автора по теме работы........................126

4

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Терагерцевый отклик олигонуклеотидов на поверхности кремниевых наносандвич-структур»

Актуальность

На сегодняшний день большинство междисциплинарных исследований посвящено развитию наук о жизни. В частности, уже на протяжении 30 лет активно развивается направление расшифровки и анализа генетического кода [1,2]. Эти многочисленные исследования, проводимые передовыми лабораториями по всему миру, направлены на скорейшую реализацию концепции персональной медицины, которая заключается в персонифицированном подходе к процессу оздоровления каждого пациента. Принято считать, что данный подход может быть реализован при достижении уровня общедоступности масштабных генетических исследований и последующего анализа. В технологическом смысле эта задача основана на упрощении процедуры определения первичной структуры (секвенирования) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая, в свою очередь, зависит от метода детектирования встраивания нуклеотида в полимерную цепь. Современные методы секвенирования ДНК представлены весьма обширным семейством разнообразных методик, которые могут быть классифицированы по этому принципу: флюоресцентный и

электрохимический принцип детектирования встраивания нуклеотида в цепь [3]. Приборы, основанные на флюоресцентном механизме детектирования стали первыми из методов секвенирования нового поколения, пришедшими на смену секвенированию по Сенгеру, и основаны на детектировании оптического сигнала от красителя-модификатора одного из компонентов смеси реагентов [4]. Данное семейство методов является успешно применяемым в современной практике, однако высокая стоимость оборудования и реагентов, а также длительное время проведения процедуры не позволяет сделать предположение, что развитие персональной медицины будет связано с этими методами. В свою очередь приборы, в основе которых лежит детектирование изменения электрохимических параметров олигонуклеотидов ДНК при встраивании нуклеотида в цепь, лишены таких

5

недостатков как применение красителей-модификаторов различных компонент аналита, а также имеют существенно более низкую стоимость, чем приборы, основанные на флюоресцентном детектировании. Среди принципов детектирования, на которых основана работа таких приборов необходимо отметить pH-детектирование встраивания нуклеотида в полимерную цепь, и детектирование типа нуклеотида при прохождении олигонуклеотида ДНК через нанопору. Однако к сожалению, несмотря на многочисленные преимущества этих методов, нельзя не отметить и то, что данные методы детектирования также не свободны от недостатков. Так, в случае с pH-детектированием наблюдается схожая с оптическими методами проблема дифференциации сигнала от последовательности нуклеотидов одного типа, а в случае секвенирования в нанопоре, основной проблемой является затруднение контроля скорости прохождения олигонуклеотида ДНК через нанопору, что приводит к значительным погрешностям при проведении процедуры секвенирования таким способом [5, 6].

Из всего вышесказанного следует, что исследования, направленные на поиск принципиально нового метода детектирования встраивания нуклеотида в цепь являются весьма перспективными в плане последующего приборного приложения. В данной связи стоит отметить, что исследования фундаментальных свойств олигонуклеотидов, взаимодействующих с квантоворазмерными объектами физики полупроводников представляет высокий интерес, поскольку среди возможных применений результатов таких исследований можно отметить новую методику детектирования олигонуклеотидов, которая в свою очередь позволит перейти к созданию принципиально новой технологии секвенирования олигонуклеотидов.

Научная новизна

1. Впервые показано, что кремниевые наносандвич-структуры, представляющие собой сверхузкие (2 нм) квантовые ямы р-типа проводимости, ограниченные 8-барьерами, сильно легированными бором, на

6

поверхности кремния (100) n-типа, являются основой для создания эффективных источников и приемников терагерцевого излучения.

2. Впервые частотные характеристики ДНК-олигонуклеотидов идентифицируются с помощью регистрации изменений продольной проводимости и поперечной разности потенциалов в условиях их нанесения на область краевых каналов кремниевых наносандвич-структур.

3. Впервые регистрация различных гармоник ТГц излучения в резонансном отклике олигонуклеотидов в вольт-амперных характеристиках кремниевых наносандвич-структур позволяет сравнить частотные характеристики одноцепочечных ДНК-олигонуклеотидов разной длины.

4. Впервые кремниевые наносандвич-структуры, проявляющие свойства мультиферроиков вследствие упорядочения дипольных центров бора с отрицательной корреляционной энергией внутри дельта-барьеров, ограничивающих кремниевую квантовую яму, используются для изучения диэлектрических свойств ДНК-олигонуклеотидов, нанесенных на их поверхность.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием в работе экспериментальных исследований современных и апробированных методик на высокоточных приборах и установках, и воспроизводимостью результатов. Результаты не имеют внутренних противоречий и находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами.

Практическая значимость работы определяется тем, что полученные результаты могут быть использованы для создания принципиально нового аналитического оборудования для детектирования и идентификации олигонуклеотидов ДНК. В работе представлен метод, позволяющий детектировать и идентифицировать олигонуклеотиды ДНК по их резонансному отклику, проявляющемуся при исследовании вольт-амперных характеристик кремниевых наносандвичей (КНС), представляющих собой сверхузкие (2 нм) квантовые ямы p-типа проводимости, ограниченные 5-

7

барьерами, сильно легированными бором, на поверхности кремния (100) n-типа.

Защищаемые положения:

1. Кремниевые наносандвич-структуры, представляющие собой сверхузкие (2 нм) квантовые ямы p-типа проводимости, ограниченные 5-барьерами, сильно легированными бором, на поверхности кремния (100) n-типа являются основой при создании эффективных источников и приемников терагерцевого излучения.

2. Частотные характеристики олигонуклеотидов идентифицируются с помощью регистрации изменений продольной проводимости и поперечной разности потенциалов в условиях их нанесения на область краевых каналов кремниевых наносандвич-структур.

3. Регистрация различных гармоник ТГц излучения в резонансном отклике олигонуклеотидов в вольт-амперных характеристиках кремниевых наносандвич-структур позволяет сравнить частотные характеристики одноцепочечных олигонуклеотидов разной длины.

4. Экспресс-идентификация различных олигонуклеотидов реализуется при их нанесении в область краевых каналов кремниевых наносандвич-структур со встроенными микрорезонаторами в терагерцевом диапазоне частот с помощью измерений вольт-амперных характеристик проводимости кремниевых наносандвич-структур.

Апробация работы. Основные результаты работы были рассмотрены и обсуждены на всероссийских и международных конференциях: 1st

International School and Conference "Saint-Petersburg OPEN 2014", March 25-27

2014, Saint-Petersburg; 22nd International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, June 23-27 2014 Saint-Petersburg; Nanotech France 2015 International Conference & Exhibition, June 15-17 2015, France, Paris; 23rd International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, June 22-26

2015, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg Scientific Forum Science and Society, June 22-26 2015, Saint-Petersburg; Девятый Всероссийский форум студентов,

8

аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах», Октябрь 27-30 2015, Санкт-Петербург; 41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, September 25-30 2016, Denmark, Copenhagen. Также результаты были многократно доложены на семинарах в СПбАУ РАН.

Личный вклад. Автор принимал активное участие в методическом обеспечении экспериментов, проведении измерений, обсуждении и описании полученных результатов на всех этапах работы.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 11 печатных изданиях, 4 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 7 — в тезисах докладов российских и международных школ и конференций.

Структура диссертации: Диссертация состоит из Введения, трех глав и Заключения.

Во Введении определяется актуальность темы диссертационной работы, перечислены основные новые результаты, обосновывается их научная и практическая значимость, представлена структура диссертации и приведены положения, выносимые на защиту.

Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященный современным методам детектирования и анализа олигонуклеотидов ДНК, лежащим в основе систем секвенирования, а также исследованиям их фундаментальных свойств - частотных и диэлектрических.

В первом параграфе рассматриваются оптические методы детектирования олигонуклеотидов, а также основанные на них системы секвенирования. Описываются современные методики секвенирования ДНК-олигонуклеотидов, использующие флюоресцентные метки и маркеры, проводится их анализ с точки зрения возможности улучшения их характеристик.

Во втором параграфе описаны электрохимические методы детектирования олигонуклеотидов. Описаны методы pH детектирования и

9

секвенирования, а также рассмотрено секвенирование в нанопоре. Данные методики охарактеризованы с точки зрения сегодняшнего состояния проблемы, а также путей их дальнейшего технологического развития.

В третьем параграфе приведены перспективные подходы к проблеме поиска нового принципа детектирования олигонуклеотидов. Описаны исследования ДНК-олигонуклеотидов с помощью метода сканирующей туннельной микроскопии, в частности позволяющие проводить частичное секвенирование фаговой ДНК по гуаниновым основаниям, входящим в состав олигонуклеотида. Приведены результаты исследований частотных свойств ДНК-олигонуклеотидов с помощью методов фемто-секундной спектроскопии, а также проведено сравнение аналогичных свойств олигонуклеотидов, изученных с помощью методов НК-Фурье-спетроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Рассмотрен оптический метод идентификации собственных частот олигонуклеотидов ДНК в гигагерцевом диапазоне частот, основанный на захвате одиночного одноцепочечного ДНК-олигонуклеотида оптическим пинцетом, с последующим возбуждением собственных мод с помощью двух лазеров, изменение спектра излучения одного из которых осуществляется с помощью температурной подстройки. Также в данном параграфе рассмотрены перспективные исследования свойств проводимости олигонуклеотидов ДНК. Приведены результаты различных исследований, показывающих, что, исходя из диэлектрических свойств, ДНК-олигонуклеотиды могут быть отнесены к мультиферроикам.

В конце первой главы формулируется цель и задачи работы.

Вторая глава посвящена обзору экспериментальных методик, использованных в рамках работы над диссертацией.

Первая часть главы посвящена обзору синтеза и характеризации исследованных олигонуклеотидов, а также особенностям экспериментальных установок для исследования вольт-амперных характеристик и проведения сканирующей туннельной микроскопии исследуемых образцов.

10

Первый параграф второй части главы посвящен исследованиям физических свойств кремниевых наносандвич- структур (КНС), которые были использованы для детектирования и идентификации олигонуклеотидных молекул. КНС являются сверхузкими кремниевыми квантовыми ямами (СККЯ) p-типа на поверхности Si (100) n-типа, ограниченные сильно легированными бором 5-барьерами [7,8]. В первой части данной главы изложены различные варианты технологии создания КНС при формировании окисла на поверхности Si (100) n-типа, которое сопровождается увеличением потоков междоузельных атомов и вакансий, соответственно вдоль эквивалентных кристаллографических направлений <111> и <100>. Исследования показали, что формирование 220 нм слоя SiO2 приводит к тому, что вблизи границы раздела кремний-окисел междоузельные атомы кремния образуют слои пирамидальных микродефектов, с характерными размерами основания 2x2 нм, параллельные плоскости (100). Последующая после окисления диффузия бора через литографически-сформированное окно в слое SiO2 приводит не только к пассивации оборванных связей в массиве микродефектов, но и к образованию между их слоями сверхузких кремниевых квантовых ям p-типа проводимости. Таким образом, в результате последовательных операций прецизионного окисления и кратковременной низкотемпературной дифффузии на поверхности n-Si (100) формируются сверхузкие кремниевые квантовые ямы p-типа, ограниченные 8-барьерами с высокой степенью легирования бором (вплоть до 5*1021см-3). В результате происходит образование сверхмелкого p+-n перехода со встроенной свехузкой кремниевой квантовой ямой.

Второй параграф второй части главы посвящен исследованиям оптических и электрических свойств КНС. Было показано, что низкое значение эффективной массы, совместно с геометрическими параметрами р+ - n перехода (толщина p-слоя составляет 2 нм) приводит к тому, что становится возможным определение уровней квантования двумерных дырок

11

при исследовании туннельных вольт-амперных характеристик. Приведено сопоставление полученных данных с результатами оптических исследований электролюминесценции и коэффициента отражения КНС.

В третьей главе приведены результаты работы.

В первой части третьей главы рассматриваются возможности идентификации олигонуклеотидов ДНК при их нанесении на область краевых каналов КНС. Анализируется роль различных гармоник ТГц излучения КНС в резонансном отклике олигонуклеотидов, что позволило, в частности, сопоставить одноцепочечные ДНК-олигонуклеотиды длиной 100, 50 и 40 оснований, и предложить методику экспресс-анализа различных олигонуклеотидов путем регистрации изменения проводимости и поперечной разности потенциалов КНС с микрорезонаторами, встроенными в краевые каналы с целью селекции характеристик ТГц излучения. Рассматривается применение селективной терагерцевой накачки собственных мод олигонуклеотидов, которые соответствуют уникальной комбинации последовательности нуклеотидов в цепи и формы молекулы ДНК.

Во второй части третьей главы рассматривается применение планарных кремниевых наноструктур (КНС), представляющих собой сверхузкую кремниевую квантовую яму, ограниченную дельта-барьерами, сильно легированными бором, для изучения диэлектрических свойств ДНК-олигонуклеотидов, нанесенных на их поверхность. Регистрация емкостных характеристик КНС с нанесенными на их поверхность олигонуклеотидами проводилась с помощью измерений локальных туннельных ВАХ в рамках методики сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Полученные результаты демонстрируют возможность идентификации локальных диэлектрических свойств участков олигонуклеотида, состоящих из повторяющихся G-C пар, которые, по-видимому, позволяют соотнести их с полимерными молекулами, проявляющими свойства мультиферроиков. Применение метода локальной туннельной спектроскопии позволило

12

исследовать двухцепочечные олигонуклеотиды длиной 79 пар оснований (27 нм), высаженных методом лиофильной сушки на поверхность кремниевых наносандвичей (КНС), которые характеризуются процессами дипольного примесного упорядочения во внешнем электрическом и магнитном поле

[7.9] . Особенно эффект дипольного упорядочения проявляется в краевых каналах проводимости КНС, которые представляют собой последовательности емкостей и индуктивностей, и, таким образом, ассоциируются с осажденными биомолекулами. Нанесенные на поверхность КНС олигонуклеотиды, в свою очередь, вносят вклад в величину полной емкости и индуктивности, что позволяет рассчитывать на идентификацию и определение их диэлектрических констант при изучении вольт-амперных характеристик (ВАХ). При этом могут быть изучены и частотные свойства олигонуклеотидов, которые проявляются в процессах перезарядки КНС

[9.10] .

В Заключении приводятся основные результаты работы.

13

Глава 1. Физические исследования в генетике

1.1 Исследование физических свойств ДНК: первичная и вторичная структура

Применение физических методов для исследований свойств молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) привело к получению важнейшей информации о ее функции носителя генетического кода [И], а также к пониманию важнейших механизмов работы данной системы. Открытие Уотсона и Крика, предложивших модель вторичной структуры двойной спирали, было основано на результатах рентгеноструктурного анализа ДНК, опубликованным в [12, 13]. Физическое обоснование вторичной структуры ДНК позволило доказать биологическую функцию, которую выполняет данная молекула в процессах хранения и передачи генетической информации.

Дальнейшее развитие генетики и биотехнологии привело к тому, что в 1977 году Фредериком Сенгером был предложен метод обрыва цепи для секвенирования ДНК [4]. Это открытие стало основой дальнейшего развития генетики, и позволило успешно выполнить расшифровку человеческого генома [1]. Однако, говоря о секвенировании нельзя не отметить, что основным физическим принципом, лежащим в основе определения первичной структуры ДНК, является детектирование отклика от встроенного нуклеотида (в случае секвенирования по Сенгеру- модифицированного флюоресцентной или радиоактивной меткой). Важным представляется то, что применение наиболее современных приборов микро- и нано-электроники позволило не только модернизировать данный метод секвенирования, но и в дальнейшем предложить принципиально новые методики исследований первичной структуры ДНК, в основе которых лежат другие способы детектирования акта встраивания нуклеотида в цепь.

14

1.2 Современные методы детектирования ДНК и их применение для секевенирования генов

Появление технологий детектирования нуклеиновых кислот привело к бурному развитию молекулярной диагностики и наук о жизни [14, 15, 2]. В частности, являющаяся на сегодняшний день одной из важнейших технологий, секвенирование ДНК, заключающаяся в определении нуклеотидной последовательности молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК), основана на детектировании изменения в первичной структуре олигонуклеотидов в процессе секвенирования. В результате проведения секвенирования возможно получить детальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде. Предложенный Ф. Сенгером метод секвенирования [4], основанный на терминации цепи с помощью капиллярного электрофореза позволил впервые расшифровать геном человека [1]. Данная методика секвенирования основана на последовательной характеризации олигонуклеотидов с помощью их электрофоретического разделения в ходе достраивания комплементарной цепочки олигонуклеотидов ДНК или РНК ферментом полимеразой. Дальнейшее развитие современных технологий привело к созданию целой группы методик, получившей название «Методы секвенирования ДНК нового поколения» (МНП) [3].

Данные методы на сегодняшний день являются основой целого комплекса технологий, применяемых для экспресс-диагностики и характеризации нуклеиновых кислот, а также имеют различные области применения [14, 15, 2]. Необходимо отметить, что несмотря на обилие различных современных комплексов для секвенирования, все секвенаторы могут быть разделены на две большие группы по принципу детектирования сигнала от встраивания нуклеотида в цепочку:

15

1. Оптическое детектирование [16; 17]. Приборная реализация: Illumina, Roche 454.

2. Электрохимическое детектирование [18; 19, 20]. Приборная

реализация: Ion torrent, Mini ION.

1.2.1 Оптические методы детектирования олигонуклеотидов ДНК

Большинство современных технологий секвенирования нового поколения основаны на оптическом детектировании флюоресцентного сигнала от метки, которой функционализированы нуклеотиды [3, 21]. Данный принцип детектирования позволяет выделить целую группу методов, отличающихся по принципу проведения биотехнологических операций:

* Секвенирования во время синтеза (Высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК - Roche, Секвенирование на молекулярных кластерах с использованием флюоресцентно меченных предшественников - Illumina)

* Циклическое лигазное секвенирование. (SOLiD)

* Одномолекулярное секвенирование (Helicos Biosciences)

* Одномолекулярное секвенирование в реальном времени (Pacific Biosciences).

1.2.1.1 Высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК

Метод пиросеквенирования был модернизирован компанией «454 Life Sciences». Главной инновацией стало применение эмульсионной ПЦР с одновременным параллельным процессированием сотен тысяч фрагментов ДНК для их последующего секвенирования [22] (Рис. 1.1). По окончании пробоподготовки смесь для пиросеквенирования, содержащая все четыре вида нуклеотидов поочередно подается в проточную камеру, в которой находится подложка с несколькими миллиардами лунок, заполненных микросферами (количество микросфер строго соответствует количеству лунок). В результате проведения ЭПЦР (Рис. 1.1b), на поверхности каждой

16

микросферы находятся тысячи копий одного из исходных фрагментов. При попадании в лунку комплементарного нуклеотида, происходит его встраивание в олигонуклеотидную последовательность полимеразой, как следствие высвобождается пирофосфат. Фермент АТФ-сульфурилаза количественно превращает PPi в аденозинтрифосфат (АТФ) в присутствии аденозин-5'-фосфосульфата. АТФ выступает источником энергии для фермента люциферазы, которая превращает люциферин в оксилюциферин, при этом высвобождается видимый свет, интенсивность которого пропорциональна количеству образовавшегося АТФ. По интенсивности сигнала лунок можно судить о количестве встроенных нуклеотидов одного типа за один проход. Подложка размещается таким образом, что прямо под ней находится оптоволоконный световод, с помощью которого сигнал со всех лунок одновременно передается на детектор [22].

Максимальная длина фрагмента, который может быть секвенирован таким образом составляет 1000 п о. с точностью до 99%. Точность наиболее современных секвенаторов такого типа достигает 99,997 % [21].

1.2.1.2 Секвенирование на молекулярных кластерах с использованием флуоресцентно меченных предшественников

Метод секвенирования на молекулярных кластерах с использованием флуоресцентно меченых предшественников основан на использовании модифицированных различными флюоресцентными метками 3'-нуклеотидов. Такой метод модификации нуклеотидов не дает ДНК-полимеразе возможности встроить в олигонуклеотид больше одного нуклеотида. Технология реализована на платформе «Solexa» [23] и основана на эмульсионной ПЦР [24]. Реализация этой идеи заключается в том, что фрагменты ДНК- матрицы с присоединенными праймерами (короткими олигонуклеотидами, комплементарными ДНК- или РНК-мишени, служащими затравкой для синтеза комплементарной цепи с помощью ДНК-полимеразы) фиксируются на подложке, после чего проводится их

17

амплификация (Рис. 1.1). В результате проведения эПЦР, количество каждого исходного фрагмента ДНК возрастает порядка 1000 раз. Всего, согласно результатам работ [21, 23, 25], на подложке образуются до миллиарда кластеров (Рис. 1.1b). Далее производится денатурация ДНК и проводится секвенирование ее фрагментов. Процесс секвенирования устроен таким образом: добавляются несвязанные праймеры и меченные различными флуоресцентными красителями терминирующие нуклеотиды четырех типов. К каждому одноцепочечному фрагменту ДНК присоединяется праймер и только 1 нуклеотид, цвет которого можно определить с помощью флюоресценции, инициированной лазерным излучением. Далее присоединенный нуклеотид подлежит химической модификации, с целью присоединения к нему следующего терминирующего нуклеотида. Таким образом, процесс секвенирования происходит одновременно на большом количестве кластеров (вплоть до сотен миллионов) [21, 25]. С помощью данного метода возможно проводить секвенирование фрагментов до 300 п о. длиной с точностью 99 %. Наиболее современный секвенатор, производства компании «Illumina» за один цикл способен проанализировать до 16 полных геномов человека. В этом случае точность достигает 99,999 % [21].

18

Рисунок 1.1 Схема проведения клональной амплификации секвенируемых фрагментов, (а) - для платформ «GS FLX», «SOLiD» и «PGM» используется эмульсионная ПЦР на поверхности микрошариков. Каждый фрагмент ДНК с обеих концов имеет адаптеры. На поверхности каждой микросферы прикреплен один вид праймеров, которые комплементарны одному из адаптеров на концах фрагментов ДНК; (Ь) - технология «Solexa» использует кластерную ПЦР на подложке, поверхность которой покрывают праймеры двух типов, соединенные с ней через линкеры. Продукты амплификации, происходящие от любого одиночного фрагмента ДНК из библиотеки, остаются локально расположенными около места синтеза и снова амплифицируются по соседству. Иллюстрация из опубликованной ранее работы [21].

19

1.2.1.3 Циклическое лигазное секвенирование

В основе циклического лигазного (лигазы- ферменты, катализирующие ковалентное сшивание цепей ДНК в дуплексе при репликации, репарации и рекомбинации) секвенирования также лежит применение эмульсионной ПЦР, после проведения которой на поверхности каждой из микросфер находится порядка миллиона копий одного из исходных фрагментов ДНК. Далее фрагменты подвергаются денатурации и последующей модификации на 3' конце. Это позволяет обеспечить ковалентное связывание функционализированных ДНК-фрагментами микросфер с подложкой (Рис. 1.1). После этого этапа начинается собственно процесс лигазного секвенирования: к одноцепочечной ДНК-матрице присоединяется праймер и добавляются олигонуклеотидные зонды (8 оснований), имеющие флюоресцентные метки. Олигонуклеотидные зонды состоят из 2 частей: часть отвечающая за комплементарное связывание с определенным участком матрицы (5 оснований), и часть отвечающая за флюоресцентный сигнал (3 универсальных основания). После комплементарного связывания одного из зондов с матрицей ДНК, лигаза сшивает зонд с праймером. В процессе лигазного сшивания происходит детектирование и удаление флюоресцентной метки. Далее итерация повторяется до тех пор, пока не будет достигнут конец ДНК-матрицы. После достраивания комплементарная цепь удаляется, а к ДНК-матрице присоединяется следующий праймер, смещенный на один нуклеотид относительно предыдущего. Далее вся процедура лигазного секвенирования повторяется. Всего осуществляется 5 процедур со смещенными друг относительно друга праймерами [21]. Длина рида для этого метода 75 п о. (точность 99,99 %). Наиболее современные установки способны за один цикл работы секвенировать 3 полных генома человека. Соответствующая точность составляет 99,9999 % [21].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чернев, Андрей Леонидович, 2016 год

Список литературы

1. International Human Genome Sequencing Consortium (IHGSC) Finishing the euchromatic sequence of the human genome / IHGSC // Nature. -2004. -V.431. -№7011. -P.931.

2. Liu J. Fluorophores and Their Applications as Molecular Probes in Living Cells / J. Liu, C. Liu, W. He // Current Organic Chemistry. -2013. -V.17. -P.564.

3. Mardis E.R. Next-Generation Sequencing Platforms / E.R. Mardis // Annu. Rev. Anal. Chem. -2013. -V.6. -P.287.

4. Sanger F. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors / F. Sanger, S. Nicklen, A.R. Coulson // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1977. -V.74. -P.5463.

5. Quail M.A. A tale of three next generation sequencing platforms: comparison of Ion Torrent, Pacific Biosciences and Illumina MiSeq sequencers / M.A. Quail, M. Smith, P. Coupland, T.D. Otto, S.R. Harris, T.R. Connor, A. Bertoni, H.P. Swerdlow, Y. Gu // BMC Genomics. -2012. -V.13. -P.341.

6. Timp W. Think Small: Nanopores for Sensing and Synthesis / W. Timp, A.M. Nice, E.M. Nelson, V. Kurz, K. McKelvey, G. Timp // Special Section on Nanobiosensors. -2014. -V.2. -P.1396.

7. Bagraev N.T. EDESR and ODMR of Impurity Centers in Nanostructures Inserted in Silicon Microcavities / N.T. Bagraev, V.A. Mashkov, E.Yu. Danilovsky, W. Gehlhoff, D.S. Gets, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, R.V. Kuzmin, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov // Appl. Magn. Reson. -2010a. -V.39. -P.113.

8. Bagraev N.T. Chapter 4 In "Superconductor", edited by A. Luiz / N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov // SCIYO. -2010b. -p.69.

9. Баграев H.T. Терагерцевый отклик олигонуклеотидов ДНК на поверхности кремниевых наноструктур / Н.Т. Баграев, А.Л. Чернев,

117

Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, А.К. Емельянов, М.В. Дубина // ФТП. -2016. -Т.50. -№9. -С.1230.

10. Chernev A.L. DNA detection by THz pumping / A.L. Chernev, N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin, A.K. Emelyanov, M.V. Dubina // ФТП. -2015. -T.49. -P.966.

11. Watson J.D. Molecular structure of nucleic acids / J.D. Watson, F.H.C. Crick // Nature -1953. -V.171 -P.737-738.

1 2. Franklin R. Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate / R. Franklin, R.G. Gosling // Nature. -1953. -V.171 -P.740-741.

13. Wilkins M.H.F. Molecular Structure of Deoxypentose Nucleic Acids / M.H.F. Wilkins, A.R. Stokes, H.R. Wilson // Nature. -1953. -V.171. -P.738-740.

14. Higuchi R. Kinetic PCR analysis: Real-Time monitoring of DNA Amplification reactions / R. Higuchi, C. Fockler, G. Dollinger, R. Watson // Nature Biotechnology. -1993. -V.11. -P.1026.

15. Udvardi M.K. Eleven Golden Rules of Quantitative RT-PCR / M.K. Udvardi, T. Czechowski, W.R. Scheible // The Plant Cell. -2008. -V.20. -P.1736.

16. Fuller C.W. The challenges of sequencing by synthesis, / C.W. Fuller, L.R. Middendorf , S.A. Benner, G.M. Church, T. Harris, X. Huang, S.B. Jovanovich, J.R. Nelson, J.A. Schloss, D.C. Schwartz, D.V. Vezenov // Nature Biotechnology. -2009. -V.27. -№11. -P.1013.

17. Harris T.D. Single-Molecule DNA Sequencing of a Viral Genome / T.D. Harris, P.R. Buzby, H. Babcock, E. Beer, J. Bowers, I. Braslavsky, M. Causey, J. Colonell, J. DiMeo, J.W. Efcavitch, E. Giladi, J. Gill, J. Healy, M. Jarosz, D. Lapen, K. Moulton, S.R. Quake, K. Steinmann, E. Thayer, A. Tyurina, R. Ward, H. Weiss, Z. Xie // Science. -2008. -V.320. -P.5872.

18. Rothberg, J.M. An integrated semiconductor device enabling non-optical genome sequencing / J.M. Rothberg, et al. // Nature. -2011. -V.475. -P.348.

118

19. Toumazou C. Simultaneous DNA amplification and detection using a pH-sensing semiconductor system / C. Toumazou et al. // Nat. Methods. -2013. -V.10. -P.641.

20. Venkatesan B.M. Nanopore sensors for nucleic acid analysis / B.M. Venkatesan, R. Bashir // Nature Nanotechnology. -2011. -V.6. -№10. -P.603.

21. Краснов Я.М. Современные методы секвенирования ДНК / Я.М. Краснов, Н.П. Гусева, Н.А. Шарапова, А.В. Черкасов // Микробиология. -2014. -Т.2. -С.73.

22. Margulies M. Genome sequencing in microfabricated high-density picolitre reactors / M. Margulies, M. Egholm, W.E. Altman, S. Attiya, J.S. Bader, L.A. Bemben, et al. // Nature. -2005. -V.437. -P.376.

23. Bennett S.T. Toward the 1,000 dollars human genome / S.T. Bennett, C. Barnes, A. Cox, L. Davies, C. Brown // Pharmacogenomics. -2005. -V.6. -№4. -P.373.

24. Mitra R.D. Fluorescent in situ sequencing on polymerase colonies / R.D. Mitra, J. Shendure, J. Olejnik, E. Krzymanska-Olejnik, G.M. Church // Anal Biochem. -2003. -V.320. -№1. -P.55.

25.Skryabin K.G. Combining two technologies for full genome sequencing of human / K.G. Skryabin, E.B. Prokhorchuk, A.M. Mazur, E.S. Bulygina, S.V. Tsygankova, A.V. Nedoluzhko, S.M. Rastorguev, V.B. Matveev, N.N. Chekanov, D.A. Goranskaya, A.B. Teslyuk, N.M. Gruzdeva, V.E. Velikhov, D.G. Zaridze, M.V. Kovalchuk // Acta Naturae. -2009. -V.3. -P.113.

26. Webb R.E. Field effect transistors for biological amplifiers / R.E. Webb // Electronic Engnrg. -1965. -V.37. -P.803.

27. Bergveld P. Thirty years of ISFETOLOGY What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years / P. Bergveld // Sensors and Actuators B. -2003. -V.88. -P.1.

119

28. Lundstrom I. Hydrogen-sensitive MOS field effect transistor / I. Lundstrom, M.S. Shivaraman, C.S. Svenson, L. Lundkvist // Appl. Phys. Let. -1975. -V.26. -P.55.

29. Lee C.S. Ion-Sensitive Field-Effect Transistor for Biological Sensing / C.S. Lee, S.K. Kim, M. Kim // Sensors. -2009. -V.9. -P.7111.

30. Wanunu M. Nanopores: A journey towards DNA sequencing / M. Wanunu // Physics of Life Reviews. -2012. -V.9. -P.125.

31. Plesa C. DNA nanopore translocation in glutamate solutions / C. Plesa, N. van Loo, C. Dekker // Nanoscale. -2015. -V.7. -P.13605.

32. Muthukumar M. Single-molecule sensing with nanopores / M. Muthukumar,

C. Plesa, C. Dekker // Physics Today. -2015. -V.68. -№8. -P.40.

33. Nelson E.M. Concurrent Measurements of the Forces and Currents Affecting DNA in a Nanopore with Comparable Topography / E.M. Nelson, H. Li, G. Timp, // ACS Nano. -2014. -V.8. -№6. -P.5484.

34. Meller A. Rapid nanopore discrimination between single polynucleotide molecules / A. Meller, L. Nivon, E. Brandin, J. Golovchenko, D. Branton // PNAS. -2000. -V.97. -№3. -P.1079.

35.Ivanov A.P. DNA Tunneling Detector Embedded in a Nanopore / A.P. Ivanov, E. Instuli, C.M. McGilvery, G. Baldwin, D.W. McComb, T. Albrecht, J.B. Edel // Nano Lett. -2011. -V.11. -P.279.

36.Schneider G.F. DNA sequencing with nanopores / G.F. Schneider, C. Dekker // Nat. Biotechnol. -2012. -V.30. -P.326.

37. LaVan D.A. Moving smaller in drug discovery and delivery / D.A. LaVan,

D. M. Lynn, R. Langer // Nature Reviews. -2002. -V.1. -P.77.

38. Zwolak M. Colloquim: physical approaches to DNA sequencing and detection / M. Zwolak, M. Di Ventra // Rev. Mod. Phys. -2008. -V.80. -P.141.

39. Tsutsui M. Identifying single nucleotides by tunnelling current / M. Tsutsui, M. Taniguchi, K. Yokota, T. Kawai // N ature N anotechnology. -2010. -V.5. -P.286 - 290.

120

40. Jain M. Improved data analysis for the MinION nanopore sequencer / M. Jain, I.T. Fiddes, K.H. Miga, H.E. Olsen, B. Paten, M. Akeson // Nature Methods. -2015. -V.12. -P.351.

41. Frey K.G. Comparison of three next-generation sequencing platforms for metagenomic sequencing and identification of pathogens in blood / K.G. Frey, J.E. Herrera-Galeano, C.L. Redden, T.V. Luu, S.L. Servetas, A.J. Mateczun, V.P. Mokashi, K.A. Bishop-Lilly // BMC Genomics. -2014. -V.85. -№4. -P.365.

42. Beebe T.P. JR. Direct Observation of Native DNA Structures with the Scanning Tunneling Microscope / T.P. JR. Beebe, T.E. Wilson, D.F. Ogletree, J.E. Katz, R. Balhorn, M.B. Salmeron, W.J. Siekhaus // Science. -

1989. -V.243. -№ 4889. -P.370.

43. Tanaka H. Scanning tunneling microscopy imaging and manipulation of DNA oligomer adsorbed on Cu(111) surfaces by a pulse injection method / H. Tanaka, T. Kawai // J. Vac. Sci. Technol. B. -1997. -V.15. -№3. -P.602.

44. Tanaka H. Partial sequencing of a single DNA molecule with a scanning tunneling microscope / H. Tanaka, T. Kawai // Nature Nanotechnology. -2009. -V.4 -P.518.

45. Liu Z. Imaging DNA Molecules on Mica Surface by Atomic Force Microscopy in Air and in Liquid / Z. Liu, Z. Li, H. Zhou, G. Wei, Y. Song, L. Wang // Microscopy Research and Technique. -2005. -V.66. -№4. -P.179.

46. Tanaka H., Kawai T., Japanese patent Kokoku -2005. -№2005-46665.

47. Woolard D.L. Terahertz Sensing Technology Volume 2: Emerging Scientific Applications and Novel Device Concepts / D.L. Woolard, W.R. Loerop, M.S. Shur -World Scientific. -2004.

48. Theophanides T. Fourier Transform Infrared Spectra of Calf Thymus DNA and its Reactions with the Anticancer Drug Cisplatin / T. Theophanides // Applied Spectroscopy. -1981. -V.35. -№5. -P.461.

49. Taboury J.A. Characterization of DNA structures by infrared spectroscopy: double helical forms of poly(dG-dC) poly(dG-dC), poly(dD8G-dC)

121

poly(dD8G-dC), and poly(dG-dm5C) poly(dG-dm5C) / J.A. Taboury, J. Liquiera, E. Taillandier // Can. J. Chem. -1985. -V.63. -P.1904.

50. Urabe H. Low frequency Raman spectra of guanosine and nucleotides in ordered states: Origin of the lowest frequency mode / H. Urabe, Y. Sugawara, M. Tsukakoshi, T. Kasuya // The Journal of Chemical Physics. -1991. -V.95. -P.5519.

51. Mei W. N. Acoustic Modes and Nonbonded Interactions of the Double Helix / W. N. Mei, M. Kohli, E. W. Prohofsky // Biopolymers. -1981. -V.20. -P.833-852.

52. Zhuang W. Self-consistent calculation of localized DNA vibrational properties at a double-helix —single-strand junction with anharmonic potential / W. Zhuang, Y. Feng, E. W. Prohofsky // P hysical Review A. -

1990. -V.41. -№12. -P.7033-7042.

53. Cao Z.W. MoViES: molecular vibrations evaluation server for analysis of fluctuational dynamics of proteins and nucleic acids / Z.W. Cao, Y. Xue, Y.Z. Chen, L.Y. Han, B. Xie, H. Zhou, C.J. Zheng, H.H. Lin, Y.Z. Chen // Nucleic Acids Research. -2004. -V.32. -P.679.

54. Morari C.I. Numerical simulation of the IR spectra of DNA bases / C.I. Morari, C. Muntean // Rom. Journ. Phys. -2005. -V.50. -№.9-10. -P.11511155.

55. Woolard D.L. Submillimeter-wave phonon modes in DNA macromolecules / D.L. Woolard, T.R. Globus, B.L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A.C. Samuels, D. Cookmeyer, J.L. Hesler, T.W. Crowe, J.O. Jensen, J.L. Jensen, W.R. Loerop // Phys Rev E. -2002. -V.65. -P.051903.

56. Blinov V.N. Acoustic spectroscopy of DNA in the gigahertz range /V.N. Blinov, V.L. Golo // Phys Rev E. -2011. -V.83. -P.021904.

57. Fischer B.M. Far-infrared vibrational modes of DNA components studied by terahertz time-domain spectroscopy / B.M. Fischer, M. Walther, P.Uhd. Jepsen // Phys. Med. Biol. -2002. -V.47. -P.3807.

122

58. Arora A. Terahertz-time domain spectroscopy for the detection of PCR amplified DNA in aqueous solution / A. Arora, T.Q. Luong, M. Kruger, Y.J. Kim, C.-H. Nam, A. Manz, M. Havenith // Analyst. -2012. -V.137. -P.575.

59. Brucherseifer M. Label-free probing of the binding state of DNA by timedomain terahertz sensing / M. Brucherseifer, M. Nagel, P. Haring Bolivar, H. Kurz, A. Bosserhoff, R. Buttner // Appl. Phys. Lett. -2000. -V.77. -P.4049.

60. Nagel M. Integrated THz technology for label-free genetic diagnostics / M. Nagel, P. Haring Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, R. Buttner // Appl. Phys. Lett. -2002. -V.80. -P.154.

61. Kotnala A. Playing the notes of DNA with light: extremely high frequency nanomechanical oscillations / A. Kotnala, S. Wheaton, R. Gordon // Nanoscale. -2015. -V.7. -№6. -P.2295.

62. Porath D. Direct measurement of electricaltransport through DNA molecules / D. Porath, A. Bezryadin, S. de Vries, C. Dekker // Nature. -2000. -V.403. -P.635.

63. Bezryadin A. Electrostatic trapping of single conducting nanoparticles between nanoelectrodes / A. Bezryadin, C. Dekker, G. Schmid // Appl. Phys. Lett. -1997. -V.7. -P.1273.

64. Пятаков А.П. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики / А.П. Пятаков, А.К. Звездин // УФН. -2012. -Т.182. -С.593.

65. Williams K.A. Carbon nanotubes with DNA recognition / K.A. Williams, P.T.M. Veenhuizen, B.G. de la Torre, R. Eritja, C. Dekker // Nature. -2002. V.420. -P.761.

66. Dekker C. Electronic properties of DNA / C. Dekker, M.A. Ratner // Physics World. -2001. -V.14. -P.29.

67. Fink H.-W. Electrical conduction through DNA molecules / H.-W. Fink, C. Schoenenberger // Nature. -1999. -V.398. -P.407.

123

68.Storm A.J. Insulating behavior for DNA molecules between nanoelectrodes at the 100 nm length scale / A.J. Storm, J. van Noort, S. de Vries, C. Dekker // Applied Physics Letters. -2001. -V.79. -№23. -P.3881.

69. Frank W. Diffusion in silicon and germanium / W. Frank, U. Gosele, H. Mehrer, A. Seeger // Diff. in Crystlline Solids, Academic Press Inc. -1984. -P.63.

70. Goesele U. Point defects and diffusion in silicon and gallium arsenide / U. Goesele, T.Y. Tan // Def. Dif. Forum. -1988. -V.59. -P.1.

71. Bagraev N.T. Quantum-Well Boron and Phosphorus Diffusion Profiles in Silicon / N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A. Naeser, S.A. Rykov // Def. Dif. Forum. -1997. -V.143. -P.1003.

72. Bagraev N. Self-assembled impurity superlattices and microcavities in silicon / N. Bagraev, A. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L. Klyachkin, A. Malyarenko, S. Rykov // Def. Dif. Forum. -2001. -V.194. -P.673.

73. Robertson J. Electronic structure of amorphous semiconductors / J. Robertson // Andvances in Physics. -1983. -V.32. -P.361.

74. Poindexter E.H. The physics and chemistry of SiO2 and Si-SiO2 interfaces /

E.H. Poindexter, P.H. Caplan, B.E. Deal, G.J. Gerardy // Plenum New York. -1988. -P.299.

75. Bagraev N.T. Spin depolarization in quantum wires polarized spontaneously in a zero magnetic field / N.T. Bagraev, V.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, I.A. Shelykh // Phys. Rev. B. -2004. -V.70. -P.155315.

76. Баграев H.T. Квантованная проводимость в кремниевых квантовых проволоках / Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В. Гельхофф, В.К. Иванов, И.А. Шелых // ФТП. -2002. -Т.36. -С.462-483.

77. Баграев Н.Т. Локальная туннельная спектроскопия кремниевых наноструктур / Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В. Гельхофф, Ю.И. Романов, С.А. Рыков // ФТП. -2005. -Т.39. -С.716.

124

78. Zalm P.S. Ultra-shallow doping pdofiling with SIMS / P.S. Zalm // Rep. Prog. Phys. -1995. -V.58. -P.1321.

79. Gehlhoff W. Shallow and deep centers in heavily doped silicon quantum wells / W. Gehlhoff, N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin // Mater. Sci. Forum. -1995. -V.196-201. -P.467.

80. Li B.-X. Distorted icosahedral cage structure of Si60 clusters / B.-X. Li, P-L. Cao, D.-L. Que // Phys. Rev. B. -2000. -V.61. -P.1685.

81. Bagraev N.T. Superconductivity in silicon nanostructures / N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov, S.A. Rykov // Physica C. -2006. -V.437-438. -P.21.

82. Bagraev N.T. Spin-dependent transport of holes in silicon quantum wells confined by superconductor barriers / N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, A.M. Malyarenko, G.A. Oganesyan, D.S. Poloskin, V.V. Romanov // Physica C. -2008. -V.468. -P.840.

83. Bagraev N.T. A mechanism for two-electron capture at deep level defects in semiconductors / N.T. Bagraev, V.A. Mashkov // Solid State Community. -1988. -V.65. -P.1111.

84. Bagraev N.T. Zn-Related Center in Silicon: Negative-U Properties / N.T. Bagraev // J. Physic (France) I. -1992. -V.2. -P.1907.

85. Bagraev N.T. Phase response of quantum staircase in modulated quantum wires / N.T. Bagraev, V.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov, I.A. Shelykh // Proc. SPIE. -2000. -V.4064. -P.119.

86. Штермер X. Дробный квантовый эффект Холла / X. Штермер // УФН. -2000. -Т.170. -С.304.

87. Воробьев Л.Е. Оптические свойства наноструктур / Л.Е. Воробьев, Е.Л. Ивченко и др, под ред. Ильина В.И.// Наука СПб -2001.

88. Kotthaus J.P. Cyclotron resonance of holes in surface space charge layers on Si / J.P. Kotthaus, R. Ranvaud // Phys. Rev B. -1977. -V.15. -P.5758.

89. Баграев H.T. Квантование сверхтока и андреевское отражение в кремниевых наноструктурах / Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.А.

125

Кудрявцев, А.М. Маляренко, Г.А. Оганесян, Д.С. Полоскин // ФТП. -2009. -Т.43. -№11. -С.1496.

90.Slaoui A. Study of some optical and electrical properties of heavily doped silicon layers / A. Slaoui, E. Fogarassay, J.C. Muller, P. Siffert // J. de Physique Colloques. -1983. -V.44. -P.5-65.

91. Баграев H.T. Спиновая интерференция дырок в кремниевых

наносандвичах / Н.Т. Баграев, Э.Ю. Даниловский, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В.А. Машков // ФТП. -2012. -Т.46. -С.77.

92. Bagraev N.T. Room temperature De Haas - van Alphen effect in silicon nanosandwiches / N.T. Bagraev, V.Yu. Grigoryev, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, V.A. Mashkov, V.V. Romanov // ФТП. -2016. -T.50. -№8. -P.1025.

93. Bagraev N.T. Terahertz emission from silicon nanostructures heavily doped with boron / N.T. Bagraev, E.Yu. Danilovskii, D.S. Gets, A.K. Kaveev, L.E. Klyachkin, G.I. Kropotov, A.A. Kudryavtsev, R.V. Kuzmin, A.M. Malyarenko, V.A. Mashkov, I.A. Tsibizov, D.I. Tsypishka, I.A. Vinerov // Journal of Physics: Conference Series. -2014. -V.486. -P.012017.

94. Bagraev N.T. Phase and amplitude response of the '0.7 feature' caused by holes in silicon one-dimensional wires and rings / N.T. Bagraev, N.G. Galkin, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko // J. Phys.: Condens. Matter. -2008b. -V.20. -P.164202.

95. Gruner G. Conductivity and dielectric constant of the DNA double helix // AIP Conf. Proc. -2000. -V.544. -P.462.

96. Fumagalli L. Label-free identification of single dielectric nanoparticles and viruses with ultraweak polarization forces / L. Fumagalli, D.E. Ferrer, A. Cuervo, J.L. Carrascosa, G. Gomila // Nature Materials. -2012. -V.11. -P.808.

126

Список публикаций автора по теме работы

1. Даниловский Э.Ю. Биосенсоры на основе регистрации матрицы проводимости мультиконтактных полупроводниковых наноструктур / Э.Ю. Даниловский, Н.Т. Баграев, А.Л. Чернев, Д.С. Гец, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко // ФТП. -2014. -Т.48. -№7. -С. 1549.

2. Chernev A.L. DNA detection by THz pumping / A.L. Chernev, N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin, A.K. Emelyanov, M.V. Dubina // ФТП. -2015. -T.49 -№7. -C.966.

3. Баграев Н.Т. Терагерцевый отклик олигонуклеотидов ДНК на поверхности кремниевых наноструктур / Н.Т. Баграев, А.Л. Чернев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, А.К. Емельянов, М.В. Дубина // ФТП. -2016. -Т.50. -№9. -С.1230.

4. Баграев Н.Т. Диэлектрические свойства олигонуклеотидов ДНК на поверхности кремниевых наноструктур / Н.Т. Баграев, А.Л. Чернев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, А.К. Емельянов, М.В. Дубина // ФТП. -2016. -Т.50. -№10. -С.1353.