Millisecond Kinetics on a Microfluidic Chip Using Nanoliters of Reagents

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 47, 2003, Pages 14613-14619

  Song, Helen ^a   Ismagilov, Rustem F ^a  

^a UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MICROFLUIDIC CHIPS;

BIOASSAY; DISPERSIONS; ENZYME KINETICS; FLUORESCENCE; MULTIPHASE FLOW; REACTION KINETICS; TURBULENCE;

FLUIDIC DEVICES;

REAGENT; RIBONUCLEASE A;

ARTICLE; BIOCOMPATIBILITY; CONCENTRATION (PARAMETERS); DEVICE; ENZYME ASSAY; ENZYME MECHANISM; FLOW KINETICS; FLUID FLOW; FLUORESCENCE; MATHEMATICAL ANALYSIS; MICROFLUIDIC CHIP; MISCIBILITY;

BIOCOMPATIBLE MATERIALS; KINETICS; MICROCHEMISTRY; MICROFLUIDICS; RIBONUCLEASE, PANCREATIC;

EID: 0344875161     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0354566     Document Type: Article

References (46)

1. Song, H.; Tice, J. D.; Ismagilov, R. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 768-772.
2. Stroock, A. D.; Dertinger, S. K. W.; Ajdari, A.; Mezic, I.; Stone, H. A. ; Whitesides, G. M. Science 2002, 295, 647-651.
3. Shastry, M. C. R.; Luck, S. D.; Roder, H. Biophys. J. 1998, 74, 2714-2721.
4. Tice, J. D.; Song, H.; Lyon, A. D.; Ismagilov, R F. Langmuir 2003, 19, 9127-9133.
5. McDonald, J. C.; Whitesides, G. M. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499.
6. Chan, C. K.; Hu, Y.; Takahashi, S.; Rousseau, D. L.; Eaton, W. A.; Hofrichter, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 1779-1784.
7. Fang, X. W.; Thiyagarajan, P.; Sosnick, T. R.; Pan, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99. 8518-8523.
8. (a) Ali, J. A.; Lohman, T. M. Science 1997, 275, 377-380.
9. (b) Luo, L. S.; Burkart, M. D.; Stachelhaus, T.; Walsh, C. T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11208-11218.
10. (a) Brazeau, B. J.; Austin, R. N.; Tarr, C.; Groves, J. T.; Lipscomb. J. D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11831-11837.
11. (b) Valentine, A. M.; Stahl, S. S.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3876-3887.
12. (a) Krantz, B. A.; Sosnick, T. R. Biochemistry 2000, 39, 11696-11701.
13. (b) Halonen, P.; Baykov, A. A.; Goldman, A.; Lahti, R.; Cooperman, B. S. Biochemistry 2002, 41, 12025-12031.
14. (a) Nelsen, S. F.; Ramm, M. T.; Ismagilov, R. F.; Nagy, M. A.; Trieber, D. A.; Powell, D. R.; Chen, X.; Gengler, J. J.; Qu, Q. L.; Brandt, J. L.; Pladziewicz, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5900-5907.
15. (b) Cherry, J. P. F.; Johnson, A. R.; Baraldo, L. M.; Tsai, Y. C.; Cummins, C. C.; Kryatov, S. V.; Rybak-Akimova, E. V.; Capps, K. B.; Hoff, C. D. ; Haar, C. M.; Nolan, S. P. J. Am. Chem. Soc. 2001. 123, 7271-7286.
16. (a) Pandey, A.; Mann, M. Nature 2000, 405, 837-846.
17. (b) Yarmush, M. L.; Jayaraman, A. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2002, 4, 349-373.
18. Kakuta, M.; Jayawickrama, D. A.; Wolters, A. M.; Manz, A.; Sweedler, J. V. Anal. Chem. 2003, 75, 956-960.
19. Mao, H. B.; Yang, T. L.; Cremer, P. S. Anal. Chem. 2002, 74, 379-385.
20. Kerby, M.; Chien, R. L. Electrophoresis 2001, 22, 3916-3923.
21. Burns, M. A.; Johnson, B. N.; Brahmasandra, S. N.; Handique, K.; Webster, J. R.; Krishnan, M.; Sammarco, T.; Man, P. M.; Jones, D.; Heldsinger, D.; Mastrangelo, C. H.; Burke, D. T. Science 1998, 282, 484-487.
22. (a) Burns, J. R.; Ramshaw, C. Chem. Eng. Res. Des. 1999, 77, 206-211.
23. (b) Burns, J. R.; Ramshaw, C. Chem. Eng. Commun. 2002, 189, 1611-1628.
24. (c) Harries, N.; Burns, J. R.; Barrow, D. A.; Ramshaw, C. Int. J. Heat Mass Transfer 2003, 46, 3313-3322.
25. Chiu, D. T.; Wilson, C. F.; Ryttsen, F.; Stromberg, A.; Farre, C.; Karlsson, A.; Nordholm, S.; Gaggar, A.; Modi, B. P.; Moscho, A.; Garza-Lopez, R. A.; Orwar, O.; Zare, R. N. Science 1999, 283, 1892-1895.
26. Knight, J. B.; Vishwanath, A.; Brody, J. P.; Austin, R. H. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 3863-3866.
27. Pollack, L.; Tate, M. W.; Darnton, N. C.; Knight, J. B.; Gruner, S. M.; Eaton, W. A.; Austin, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 10115-10117.
28. Pollack, L.; Tate, M. W.; Finnefrock, A. C.; Kalidas, C.; Trotter, S.; Darnton, N. C.; Lurio, L.; Austin, R. H.; Batt, C. A.; Gruner, S. M.; Mochrie, S. G. J. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 4962-4965.
29. Russell, R.; Millettt, I. S.; Tate, M. W.; Kwok, L. W.; Nakatani, B.; Gruner, S. M.; Mochrie, S. G. J.; Pande, V.; Doniach, S.; Herschlag, D.; Pollack, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 4266-4271.
30. Jiang, X. Y.; Ng, J. M. K.; Stroock, A. D.; Dertinger, S. K. W.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5294-5295.
31. Raines, R. T. Chem. Rev. 1998, 98, 1045-1065.
32. Kelemen, B. R.; Klink, T. A.; Behlke, M. A.; Eubanks, S. R.; Leland, P. A.; Raines, R. T. Nucleic Acids Res. 1999, 27, 3696-3701.
33. M = 1.4 ± 0.5 μM.
34. Wilson. C. F.; Chiu, D. T.; Zare, R. N.; Stromberg, A.; Karlsson, A.; Orwar, O. Confining and Probing Single Molecules in Synthetic Liposomes. In Single Molecule Spectroscopy: Nobel Symposium Lectures; Rigler, R., Orrit, M., Basche, T. (Eds.); Springer-Verlag: Berlin, 2001; pp 130-143.
35. Duggleby, R. G. In Enzyme Kinetics and Mechanism. Pt D; Academic Press: San Diego, 1995; Vol. 249, pp 61-90.
36. Selwyn, M. J. Biochim. Biophys. Acta 1965. 105, 193-195.
37. Squires, J. E. Science 2002, 295, 1002.
38. Leach, C. L.; Greenspan, J. S.; Rubenstein, S. D.; Shaffer, T. H.; Wolfson, M. R.; Jackson, J. C.; DeLemos, R.; Fuhrman, B. P. N. Engl. J. Med. 1996, 335, 761-767.
39. Song, H.; Bringer, M. R.; Tice, J. D.; Gerdts, C. J.; Ismagilov, R. F. Appl. Phys. Lett. 2003, in press.
40. (a) Metcalfe, G.; Ottino, J. M. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 2875-2878.
41. (b) Zumofen, G.; Klafter, J.; Shlesinger,; M. F. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 2830-2833.
42. Fierke, C. A.; Hammes, G. G. In Enzyme Kinetics and Mechanism, Pt D; Academic Press: San Diego, 1995; Vol. 249, pp 3-37.
43. Thompson, J. E.; Raines, R. T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 5467-5468.
44. Witzel, H. Prog. Nucleic Acid Res. 1963, 2, 221-258.
45. Råde, L.; Westergren, B. Mathematics Handbook for Science and Engineering, 4th ed.; Springer-Verlag: Berlin, 1999.
46. Haykin, S. Neural Networks; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1994.