Nanostructures in biodiagnostics

Chemical Reviews

Volumn 105, Issue 4, 2005, Pages 1547-1562

  Rosi, Nathaniel L ^a   Mirkin, Chad A ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOASSAY; DNA; MAGNETIC RELAXATION; NUCLEIC ACIDS; PROTEINS; VIRUSES;

BIODIAGNOSTICS; BIOLOGICALLY RELEVANT SMALL MOLECULES; MOLECULAR FLUOROPHORES; NANOPATTERNING;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

NANOMATERIAL;

CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; DIAGNOSTIC PROCEDURE; GENETIC PROCEDURES; REVIEW; SURFACE PROPERTY;

BIOSENSING TECHNIQUES; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DIAGNOSTIC TECHNIQUES; NANOSTRUCTURES; SURFACE PROPERTIES;

EID: 17944366258     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr030067f     Document Type: Review

References (137)

1. Alivisatos, P. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 47.
2. West, J. L.; Halas, N. J. Curr. Opin. Biotechnol. 2000, 11, 215.
3. Parak, W. J.; Gerion, D.; Pellegrino, T.; Zanchet, D.; Micheel, C.; Williams, S. C.; Boudreau, R.; Le Gros, M. A.; Larabell, C. A.; Alivisatos, A. P. Nanotechnology 2003, 14, R15.
4. Chan, W. C. W.; Maxwell, D. J.; Gao, X.; Bailey, R. E.; Han, M.; Nie, S. Curr. Opin. Biotechnol. 2002, 13, 40.
5. Drummund, T. G.; Hill, M. G.; Barton, J. K. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1192.
6. Willner, I.; Patolsky, F.; Weizmann, Y.; Willner, B. Talanta 2002, 56, 847.
7. Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4128.
8. Lander, E. S. Nat. Biotechnol. 1999, 21, 3.
9. Duggan, D. J.; Bitttner, M.; Chen, Y.; Meltzer, P.; Trent, J. M. Nat. Genet. Suppl. 1999, 21, 10.
10. Tyagi, S.; Kramer, F. R. Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303.
11. Fang, X.; Liu, X.; Schuster, S.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 1999 121, 2921.
12. Saiki, R. K.; Scharf, S.; Faloona, F.; Mullis, K. B.; Horn, G. T.; Erlich, H. A.; Arnheim, N. Science 1985, 230, 1350.
13. Kirk, B. W.; Feinsod, M.; Favis, R.; Kliman, R. M.; Barany, F. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 3295.
14. Baudhuin, P.; van der Smissen, P.; Beavois, S.; Courtoy, J. Colloidal Gold: Principles, Methods, Applications 1989, 2, 1.
15. Jin, R.; Cao, Y.; Mirkin, C. A.; Kelly, K. L.; Schatz, G. C.; Zheng, J. Science 2001, 294, 1901.
16. Jin, R.; Cao, Y. C.; Hao, E.; Metraux, G. S.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A. Nature 2003, 425, 487.
17. Sun, Y. G.; Xia, T. N. Science 2002, 298, 2176.
18. Sau, T. K.; Murphy, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8648.
19. Cui, Y.; Wei, Q.; Park, H.; Lieber, C. M. Science 2003, 293, 1289.
20. Ginger, D. S.; Zhang, H.; Mirkin, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 30.
21. Wadu-Mesthrige, K.; Xu, S.; Amro, N. A.; Liu, G.-y. Langmuir 1999, 15, 8580.
22. Liu, M.; Amro, N. A.; Chow, C. S.; Liu, G.-y. Nano Lett. 2002 2, 863.
23. Kenseth, J. R.; Harnisch, J. A.; Jones, V. W.; Porter, M. D. Langmuir 2001, 17, 4105.
24. Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature 1996, 382, 607.
25. Alivisatos, A. P.; Johnsson, K. P.; Peng, X. G.; Wilson, T. E.; Loweth, C. G.; Bruchez, M. P.; Schultz, P. G. Nature 1996, 382 609.
26. Chen, R. J.; Zhang, Y.; Wang, D.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3838.
27. Mbindyo, J. K. N.; Reiss, B. D.; Martin, B. R.; Keating, C. D.; Natan, M. J.; Mallouk, T. E. Adv. Mater. 2001, 13, 249.
28. Elghanian, R.; Storhoff, J. J.; Mucic, R. C.; Letsinger, R. L.; Mirkin, C. A. Science 1997, 277, 1078.
29. Storhoff, J. J.; Elghanian, R.; Mucic, R. C.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1959.
30. Reynolds, R. A.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3705.
31. Jin, R. C.; Wu, G.; Li, Z.; Mirkin, C. A.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1643.
32. Reichert, A.; Nagy, J. O.; Spevak, W.; Charych, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 829.
33. Cao, Y. W.; Jin, R. C.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2001 123, 7961.
34. Storhoff, J. J.; Marla, S. S.; Garimella, V.; Mirkin, C. A. Labels and Detection Methods. Microarray Technology and its Applications, 2004; pp 147-174.
35. Sato, K.; Hosokawa, K.; Maeda, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8102.
36. Chakrabarti, R.; Klibanov, A. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12531.
37. Li, H.; Rothberg, L. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 14036.
38. Li, H.; Rothberg, L. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10958.
39. Kai, E.; Sawata, S.; Ikebukuro, K.; Iida, T.; Honda, T.; Karube, I. Anal. Chem. 1999, 71, 796.
40. He, L.; Musick, M. D.; Nicewarner, S. R.; Salinas, F. G.; Benkovic, S. J.; Natan, M. J.; Keating, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9071.
41. Bailey, R. C.; Nam, J.-M.; Mirkin, C. A.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13541.
42. Dubertret, B.; Calame, M.; Libchaber, A. J. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 365.
43. Maxwell, D. J.; Taylor, J. R.; Nie, S. J. Am. Chem. Soc. 2002 124, 9606.
44. Zhao, X.; Tapec-Dytioco, R.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11474.
45. Zhao, X.; Hilliard, L. R.; Mechery, S. J.; Wang, Y.; Bagwe, R. P.; Jin, S.; Tan, W. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 15027.
46. Dubertret, B.; Skourides, P.; Norris, D. J.; Noireaux, V.; Brivanlou, A. H.; Libchaber, A. Science 2002, 298, 1759.
47. Chan, W. C. W.; Nie, S. Science 1998, 281, 2016.
48. Dahan, M.; Levi, S.; Luccardini, C.; Rostaing, P.; Riveau, B.; Triller, A. Science 2003, 302, 442.
49. Bruchez, M.; Moronne, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. Science 1998, 281, 2013.
50. Gao, X.; Cui, Y.; Levenson, R. M.; Chung, L. W. K.; Nie, S. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 969.
51. Pathak, S.; Choi, S.-K.; Arnheim, N.; Thompson, M. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4103.
52. Mitchell, G. P.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8122.
53. Han, M.; Gao, X.; Su, J. Z.; Nie, S. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 631.
54. Gerion, D.; Parak, W. J.; Williams, S. C.; Zanchet, D.; Micheel, C. M.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7070.
55. Gerion, D.; Chen, F. Q.; Kannan, B.; Fu, A. H.; Parak, W. J.; Chen, D. J.; Majumdar, A.; Alivisatos, A. P. Anal. Chem. 2003, 75 4766.
56. Empedocles, S.; Bawendi, M. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 389.
57. Derfus, A. M.; Chan, W. C. W.; Bhatia, S. N. Nano Lett. 2004 4, 11.
58. Stimpsou, D. I.; Hoijer, J. V.; Hsieh, W.; Jou, C.; Gordon, J.; Theriault, T.; Gamble, R.; Baldeschwieler, J. D. Proc. Natl. Acad. Sci. 1995, 92, 6379.
59. Yguerabide, J.; Yguerabide, E. E. J. Cell. Biochem. 2001, 37, 71.
60. Yguerabide, J.; Yguerabide, E. E. Anal. Biochem. 1998, 262, 137.
61. Yguerabide, J.; Yguerabide, E. E. Anal. Biochem. 1998, 262, 157.
62. Bao, P.; Frutos, A. G.; Greef, C.; Lahiri, J.; Muller, U.; Peterson, T. C.; Warden, L.; Xie, X. Y. Anal. Chem. 2002, 74, 1792.
63. Taton, T. A.; Lu, G.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5164.
64. Storhoff, J. J.; Lucas, A. D.; Garimella, V.; Bao, Y. P.; Muller, U. R. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 883.
65. Taton, T. A.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. Science 2000, 289, 1757.
66. Storhoff, J. J.; Marla, S. S.; Bao, P.; Hagenow, S.; Mehta, H.; Lucas, A.; Garimella, V.; Patno, T.; Buckingham, W.; Cork, W.; Muller, U. R. Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 875.
67. Cao, Y. W. C.; Jin, R. C.; Mirkin, C. A. Science 2002, 297, 1536.
68. Faulds, K.; Smith, W. E.; Graham, D. Anal. Chem. 2004, 76 412.
69. Petry, R.; Schmitt, M.; Popp, J. Chemphyschem 2003, 4, 14.
70. Nam, J.-M.; Stoeva, S.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2004 126, 5932.
71. Hirsch, L. R.; Jackson, J. B.; Lee, A.; Halas, N. J.; West, J. Anal. Chem. 2003, 75, 2377.
72. Roll, D.; Malicka, J.; Gryczynski, I.; Gryczynski, Z.; Lakowicz, J. R. Anal. Chem. 2003, 75, 3440.
73. Nam, J.-M.; Park, S.-J.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2002 124, 3820.
74. Nam, J.-M.; Thaxton, C. S.; Mirkin, C. A. Science 2003, 301, 1884.
75. Sano, T.; Smith, C. L.; Cantor, C. R. Science 1992, 258 120.
76. Schweitzer, B.; Wiltshire, S.; Lambert, J.; O'Malley, S.; Kukanskis, K.; Zhu, Z. R.; Kingsmore, S. F.; Lizardi, P. M.; Ward, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97, 10113.
77. Georganopoulou, D. G.; Chang, L.; Nam, J.-M.; Thaxton, C. S.; Mufson, E. J.; Klain, W. L.; Mirkin, C. A. Proc. Nat. Acad. Sci. 2005, 102, 2273-2276.
78. Niemeyer, C. M.; Ceyhan, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 3685.
79. Cao, Y. C.; Jin, R. C.; Nam, J-.M.; Thaxton, C. S.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14676.
80. MacBeath, G.; Schreiber, S. L. Science 2000, 289, 1760.
81. Grubisha, D. S.; Lipert, R. J.; Park, H.-Y.; Driskell, J.; Porter, M. D. Anal. Chem. 2003, 75, 5936.
82. Haes, A. J.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 10596.
83. Riboh, J. C.; Haes, A. J.; McFarland, A. D.; Yonzon, C. R.; Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1772.
84. Haes, A. J.; Hall, W. P.; Chang, L.; Klein, W. L.; Van Duyne, R. P. Nano Lett. 2004, 4, 1029.
85. Liu, J.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642.
86. Kim, Y.; Johnson, R. C.; Hupp, J. T. Nano Lett. 2001, 1 165.
87. Obare, S. O.; Hollowell, R. E.; Murphy, C. J. Langmuir 2002, 18, 10407.
88. Lin, S-.Y.; Liu, S-.W.; Lin, C-.M.; Chen, C-.H. Anal. Chem. 2002, 74, 330.
89. Clark, H. A.; Kopelman, R.; Tjalkens, R.; Philbert, M. A. Anal. Chem. 1999, 71, 4837.
90. Sumner, J. P.; Aylott, J. W.; Monson, E.; Kopelman, R. Analyst 2002, 127, 11.
91. Park, E. J.; Brasuel, M.; Behrend, C.; Philbert, M. A.; Kopelman, R. Anal. Chem. 2003, 75, 3784.
92. Park, S.-J.; Taton, T. A.; Mirkin, C. A. Science 2002, 295, 1503.
93. Weizmann, Y.; Patolsky, F.; Willner, I. Analyst 2001, 126 1502.
94. Wang, J.; Xu, D.; Kawde, A-.N.; Polsky, R. Anal. Chem. 2001, 73, 5576.
95. Wang, J.; Liu, G.; Merkoci, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3214.
96. Perez, J. M.; Josephson, L.; O'Loughlin, T.; Hogemann, D.; Weissleder, R. Nat. Biotechnol. 2002, 20, 816.
97. Perez, J. M.; Simeone, F. J.; Saeki, Y.; Josephson, L.; Weissleder, R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10192.
98. Hahm, J.-i.; Lieber, C. M. Nano Lett. 2004, 4, 51.
99. Woolley, A. T. Guillemette, C.; Cheung, C. L.; Housman, D. E.; Lieber, C. M. Nat. Biotechnol. 2000, 18, 760.
100. Wang, J.; Kawde, A.-N.; Musameh, M. Analyst 2003, 128, 912.
101. Li, J.; Ng, H. T.; Cassell, A.; Fan, W.; Chen, H.; Ye, Q.; Koehne, J.; Han, J.; Meyyappan, M. Nano Lett. 2003, 3, 597.
102. Wang, J.; Liu, G.; Jan, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 3010.
103. Kong, J.; Franklin, N. R.; Zhou, C. W.; Chapline, M. G.; Peng, S.; Cho, K. J.; Dai, H. J. Science 2000, 287, 622.
104. Qi, P. F.; Vermesh, O.; Grecu, M.; Javey, A.; Wang, O.; Dai, H. J.; Peng, S.; Cho, K. J. Nano Lett. 2003, 3, 347.
105. Modl, A.; Koratkar, N.; Lass, E.; Wei, B. Q.; Ajayan, P. M. Nature 2003, 424, 171.
106. Li, J.; Lu, Y. J.; Ye, Q.; Cinke, M.; Han, J.; Meyyappan, M. Nano Lett. 2003, 3, 929.
107. Wang, J.; Musameh, M. Analyst 2003, 128, 1382.
108. Patolsky, F.; Zheng, G.; Hayden, O.; Lakadamyali, M.; Zhuang, X.; Lieber, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 14017.
109. Chen, R. J.; Bangsaruntip, S.; Drouvalakis, K. A.; Kam, N. W. S.; Shim, M.; Li, Y. M.; Kim, W.; Utz, P. J.; Dai, H. J. Proc. Natl. Acad. Sci. 2003, 100, 4984.
110. Gasparac, R.; Taft, B. J.; Lapierre-Devliu, M. A.; Lazareck, A. D.; Xu, J. M.; Kelley, S. O. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12270.
111. Ekins, R. P. Clin. Chem. 1998, 44, 2015.
112. Demers, L. M.; Park, S. J.; Taton, T. A.; Li, Z.; Mirkin, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 3071.
113. Demers, L. M.; Ginger, D. S.; Park, S. J.; Li, Z.; Chung, S. W.; Mirkin, C. A. Science 2002, 296, 1836.
114. Lee, K.-B.; Park, S. J.; Mirkin, C. A.; Smith, J. C.; Mrksich, M. Science 2002, 295, 1702.
115. Lee, K.-B.; Lim, J.-H.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2003 125, 5588.
116. Lim, J.-H.; Ginger, D. S.; Lee, K. B.; Heo, J.; Nam, J-.M.; Mirkin, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 2309.
117. Nam, J.-M.; Han, S. W.; Lee, K. B.; Liu, X. G.; Ratner, M. A.; Mirkin, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 1246.
118. Schwartz, P. V. Langmuir 2001, 17, 5971.
119. Bergman, A. A.; Buijs, J.; Herbig, J.; Mathes, D. T.; Demarest, J. J.; Wilson, C. D.; Reimann, C. T.; Baragiola, R. A.; Hu, R.; Oscarsson, S. O. Langmuir 1998, 14, 6785.
120. Bruckbauer, A.; Zhou, D.; Ying, L.; Korchev, Y. E.; Abell, C.; Klenerman, D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9834.
121. Gu, J.; Yam, C. M.; Li, S.; Cai, C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8098.
122. Kramer, S.; Fuierer, R. R.; Gorman, C. B. Chem. Rev. 2003, 103, 4367.
123. Evans, U.; Colavita, P. E.; Doescher, M. S.; Schiza, M.; Myrick, M. L. Nano Lett. 2002, 2, 641.
124. Chen, X.; Chen, Z. M.; Fu, N.; Lu, G.; Yang, B. Adv. Mater. 2003, 15, 1413.
125. Czaplewski, D. A.; Kameoka, J.; Mathers, R.; Coates, G. W.; Craighead, H. G. Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 4836.
126. Lee, K.-B.; Kim, E-.Y.; Mirkin, C. A.; Wolinsky, S. M. Nano Lett. 2004, 4, 1869.
127. Hagan, M. F.; Majumdar, A.; Chakraborty, A. K. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10163.
128. Su, M.; Li, S.; Dravid, V. P. Appl. Phys. Lett. 2003, 82 20.
129. Gupta, A.; Akin, D.; Bashir, R. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 1976.
130. Ilic, B.; Yang, Y.; Craighead, H. G. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 2604.
131. Weeks, B. L.; Camarero, J.; Noy, A.; Miller, A. E.; Stanker, L.; De Yoreo, J. J. Scanning 2003, 25, 297.
132. Ilic, B.; Czaplewski, D.; Zalalutdinov, M.; Craighead, H. G.; Neuzil, P.; Campagnolo, C.; Batt, C. J. Vac. Sci. Technol. 2001, 19, 2825.
133. Stears, R. L.; Getts, R. C.; Gullans, S. R. Physiol. Genomics 2000, 3, 93.
134. Wang, J.; Jiang, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 120, 8281.
135. Wang, J.; Polsky, R.; Merkoci, A.; Turner, K. L. Langmuir 2003 19, 989.
136. Wang, J.; Liu, G.; Munge, B.; Lin, L.; Zhu, Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2158.
137. Sia, S. K.; Linder, V.; Parviz, B. A.; Siegel, A.; Whitesides, G. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 498.