A Brownian dynamics-finite element method for simulating DNA electrophoresis in nonhomogeneous electric fields

Journal of Chemical Physics

Volumn 125, Issue 7, 2006, Pages

  Kim, Ju Min ^a   Doyle, Patrick S ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BROWNIAN DYNAMICS; COMPLEX GEOMETRY; NUMERICAL SCHEMES; SEARCHING ALGORITHM;

ALGORITHMS; DNA; ELECTRIC FIELD EFFECTS; ELECTROPHORESIS; FINITE ELEMENT METHOD; NUMERICAL METHODS;

BROWNIAN MOVEMENT;

DNA;

ALGORITHM; ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ELECTROPHORESIS; PHYSICAL CHEMISTRY;

ALGORITHMS; CHEMISTRY, PHYSICAL; COMPUTER SIMULATION; DNA; ELECTROPHORESIS; MODELS, CHEMICAL;

EID: 33747593555     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2222374     Document Type: Article

References (70)

1. R. G. Larson, J. Rheol. 49, 1 (2005).
2. E. S. G. Shaqfeh, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 130, 1 (2005).
3. J.-L. Viovy, Rev. Mod. Phys. 72, 813 (2000).
4. T. M. Squires and S. R. Quake, Rev. Mod. Phys. 77, 977 (2005).
5. P. G. De Gennes, J. Chem. Phys. 60, 5030 (1974).
6. C. M. Schroeder, H. P. Babcock, E. S. G. Shaqfeh, and S. Chu, Science 301, 1515 (2003).
7. C. M. Schroeder, E. S. G. Shaqfeh, and S. Chu, Macromolecules 37, 9242 (2004).
8. T. T. Perkins, D. E. Smith, and S. Chu, Science 276, 2016 (1997).
9. P. G. De Gennes, Science 276, 1999 (1997).
10. D. E. Smith and S. Chu, Science 281, 1335 (1998).
11. R. G. Larson, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 94, 37 (2000).
12. D. Long, J.-L. Viovy, and A. Ajdari, Phys. Rev. Lett. 76, 3858 (1996).
13. D. Long, J.-L. Viovy, and A. Ajdari, Biopolymers 39, 755 (1996).
14. D. Long, A. V. Dobrynin, M. Rubinstein, and A. Ajdari, J. Chem. Phys. 108, 1234 (1998).
15. S. Ferree and H. W. Blanch, Biophys. J. 85, 2539 (2004).
16. R. G. Larson, H. Hu, D. E. Smith, and S. Chu, J. Rheol. 43, 267 (1999).
17. J. S. Hur, E. S. G. Shaqfeh, and R. Larson, J. Rheol. 44, 713 (2000).
18. J. S. Hur, E. S. G. Shaqfeh, H. P. Babcock, and S. Chu, Phys. Rev. E 66, 011915 (2002).
19. R. M. Jendrejack, M. D. Graham, and J. J. de Pablo, J. Chem. Phys. 116, 7752 (2002).
20. C.-C. Hsieh, L. Li, and R. G. Larson, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 113, 147 (2003).
21. R. M. Jendrejack, D. C. Schwartz, M. D. Graham, and J. J. de Pablo, J. Chem. Phys. 119, 1165 (2003).
22. W. D. Volkmuth and R. H. Austin, Nature (London) 358, 600 (1992).
23. J. Rousselet, L. Salome, A. Ajdari, and J. Prost, Science 370, 446 (1994).
24. L. R. Huang, E. C. Cox, R. H. Austin, and J. C. Sturm, Science 370, 446 (2003).
25. J. Han and S. H. G. Craighead, Science 288, 1026 (2000).
26. P. S. Doyle, J. Bibette, A. Bancaud, and J.-L. Viovy, Science 295, 2237 (2002).
27. N. Mine, C. Fiitterer, K. D. Dorfman, A. Bancaud, C. Gosse, C. Goubault, and J.-L. Viovy, Anal. Chem. 76, 15 (2004).
28. L. R. Huang, E. C. Cox, R. H. Austin, and J. C. Sturm, Science 304, 987 (2004).
29. N. Kaji, Y. Tezuka, Y. Takamura, M. Ueda, T. Nishimoto, H. Nakanishi, Y. Horiike, and Y. Baba, Anal. Chem. 76, 15 (2004).
30. E. Y. Chan, N. M. Goncalves, R. A. Haeusler et al., Genome Res. 14, 1137 (2004).
31. G. C. Randall, K. M. Schultz, and P. S. Doyle, Lab Chip 6, 516 (2006).
32. G. C. Randall and P. S. Doyle, Phys. Rev. Lett. 93, 1137 (2004).
33. G. C. Randall and P. S. Doyle, Macromolecules 38, 2410 (2005).
34. A. S. Panwar and S. Kumar, J. Chem. Phys. 118, 925 (2003).
35. S. H. Kim, A. S. Panwar, S. Kumar, K. H. Ahn, and S. J. Lee, J. Chem. Phys. 121, 9116 (2004).
36. A. S. Panwar and S. Kumar, Macromolecules 39, 1279 (2006).
37. F. Tessier, J. Labrie, and G. W. Slater, Macromolecules 35, 4791 (2002).
38. M. Streek, F. Schmid, T. T. Duong, and A. Ros, J. Biotechnol. 112, 79 (2004).
39. M. Streek, F. Schmid, T. T. Duong, D. Anselmetti, and A. Ros, Phys. Rev. E 71, 011905 (2005).
40. M. J. Crochet, A. R. Davies, and K. Walters, Numerical Simulation of Non-Newtonian Flow (Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1984), Sec. 4.4.
41. M. Streek, Ph.D. thesis, Universität Bielefeld, 2002.
42. D. Heyes and J. Melrose, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 46, 1 (1993).
43. D. Long, J.-L. Viovy, and A. Ajdari, J. Phys.: Condens. Matter 8, 9471 (1996).
44. N. Liron and S. Mochon, J. Eng. Math. 10, 287 (1976).
45. O. B. Bakajin, T. A. J. Duke, C. F. Chou, S. S. Chan, R. H. Austin, and E. C. Cox, Phys. Rev. Lett. 80, 2737 (1998).
46. H. C. Öttinger, Stochastic Processes in Polymer Fluids (Springer-Verlag, Berlin, 1996).
47. J. F. Marko and E. D. Siggia, Macromolecules 28, 8759 (1995).
48. P. T. Underbill and P. S. Doyle, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 122, 3 (2004).
49. C. Bustamante, J. F. Marko, E. D. Siggia, and S. Smith, Science 265, 1599 (1994).
50. R. M. Jendrejack, D. C. Schwartz, M. D. Graham, and J. J. de Pablo, J. Chem. Phys. 120, 2513 (2004).
51. M. Somasi, B. Khomamia, N. J. Woo, J. S. Hur, and E. S. G. Shaqfeh, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 108, 227 (2002).
52. D. R. Foss and J. F. Brady, J. Rheol. 44, 629 (2000).
53. R. Haghgooie and P. S. Doyle, Phys. Rev. E 70, 061408 (2004).
54. Y.-L. Chen, M. D. Graham, J. J. de Pablo, G. C. Randall, M. Gupta, and P. S. Doyle, Phys. Rev. E 70, 060901 (2004).
55. Y. Saad, Iterative Methods for Sparse Linear Systems, 2nd ed. (SIAM, Philadelphia, 2003).
56. H. A. van der Vorst, SIAM (Soc. Ind. Appl. Math.) J. Sci. Stat. Comput. 12, 631 (1992).
57. J. M. Kim, C. Kim, K. H. Ahn, and S. J. Lee, J. Non-Newtonian Fluid Mech. 123, 161 (2004).
58. E. B. Becker, G. F. Carey, and J. T. Oden, Finite Elements: An Introduction (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1981), Vol. 1.
59. K. J. Bathe, Finite Element Procedures (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1996).
60. P. M. Saville and E. M. Sevick, Macromolecules 32, 892 (1999).
61. R. Hacker, Commun. ACM 5, 606 (1962).
62. P. S. Doyle, B. Ladoux, and J.-L. Viovy, Phys. Rev. Lett. 84, 4769 (2000).
63. W. D. Volkmuth, T. Duke, M. C. Wu, and R. H. Austin, Phys. Rev. Lett. 28, 2117 (1994).
64. Y. Xia and G. M. Whitesides, Angew. Chem., Int. Ed. 37, 550 (1998).
65. G. C. Randall, Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2006.
66. A. J. Szeri, S. Wiggins, and L. G. J. Leal, J. Fluid Mech. 228, 207 (1991).
67. P. D. Patel and E. S. G. Shaqfeh, J. Chem. Phys. 118, 2941 (2003).
68. K. D. Dorfman and J.-L. Viovy, Phys. Rev. E 69, 011901 (2004).
69. N. Mine, J.-L. Viovy, and K. D. Dorfman, Phys. Rev. Lett. 94, 198105 (2005).
70. N. Mine, P. Bokov, K. B. Zeldovich, C. Fütterer, J.-L. Viovy, and K. D. Dorfman, Electrophoresis 26, 362 (2005).