Lanthanides to quantum dots resonance energy transfer in time-resolved fluoro-immunoassays and luminescence microscopy

Journal of the American Chemical Society

Volumn 128, Issue 39, 2006, Pages 12800-12809

  Charbonnière, Loïc J ^a   Hildebrandt, Niko ^b   Ziessel, Raymond F ^a   Löhmannsröben, Hans Gerd ^b  

^a UNIVERSITÉ DE STRASBOURG   (France)

^b UNIVERSITY OF POTSDAM   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOTINS; QUANTUM DOTS EMISSION SENSITIZATION; RESONANCE ENERGY TRANSFER; TIME RESOLVED FLUORO-IMMUNOASSAY (TR-FIA);

BIOASSAY; BIOMARKERS; COMPLEXATION; IMMUNOLOGY; LANTHANUM; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

ENERGY TRANSFER;

BIOTIN; CADMIUM DERIVATIVE; EUROPIUM; LANTHANIDE; NANOCRYSTAL; QUANTUM DOT; SELENIUM DERIVATIVE; STREPTAVIDIN; TERBIUM; ZINC SULFIDE;

ANALYTIC METHOD; ARTICLE; CONCENTRATION (PARAMETERS); DECOMPOSITION; ENERGY TRANSFER; FLUOROIMMUNOASSAY; LUMINESCENCE; MICROSCOPY; MOLECULAR RECOGNITION; PRECIPITATION; SEMICONDUCTOR; TIME RESOLVED FLUORO IMMUNOASSAY; TIME RESOLVED LUMINESCENCE MICROSCOPY;

EID: 33749507384     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja062693a     Document Type: Article

References (102)

1. (a) Medintz, I.; Uyeda, H. T.; Goldman, E. R.; Mattoussi, H. Nat. Mater. 2005, 4, 435.
2. (b) Green, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4129.
3. (a) Medintz, I. L.; Clapp, A. R.; Mattoussi, H.; Goldman, E. R.; Fisher, B.; Mauro, J. M. Nat. Mat. 2003, 2, 630.
4. (b) Chan, W. C. W.; Nie, S. Science 1998, 281, 2016.
5. (a) Dubertret, B.; Skourides, P.; Norris, D. J.; Noireaux, V.; Brivanlou, A. H.; Libchaber, A. Science 2002, 298, 1759.
6. (b) Michalet, X.; Pinaud, F. F.; Bentolila, L. A.; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Sundaresan, G.; Wu, A. M.; Gambhir, S. S.; Weiss, S. Science 2005, 307, 538.
7. (c) Bharali, D. J.; Lucey, D. W.; Jayakumar, H.; Pudavar, H. E.; Prasad, P. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11364.
8. (d) Green, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4129.
9. (a) Gur, I.; Fromer, N. A.; Geier, M. L.; Alivisatos, A. P. Science 2005, 310, 462.
10. (b) Grätzel, M. Inorg. Chem. 2005, 44, 6841.
11. (a) Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.
12. (b) Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
13. (a) Reiss, P.; Bleuse, J.; Pron, A. Nano Lett. 2002, 2, 781.
14. (b) Peng, X.; Schlamp, M. C.; Kadavanich, A. V.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7019.
15. (a) Wu, X.; Liu, H.; Liu, J.; Haley, K. N.; Treadway, J. A.; Larson, J. P.; Ge, N.; Peale, F.; Bruchez, M. P. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 41.
16. (b) Jaiswal, J. K.; Mattoussi, H.; Mauro, J. M.; Simon, S. M. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 47.
17. Hohng, S.; Ha, T. Chem. Phys. Chem. 2005, 6, 956.
18. Talapin, D. V.; Rogach, A. L.; Kornowslki, A.; Haase, M.; Weller, H. Nano Lett. 2001, 1, 207.
19. Akamatsu, K.; Tsuruoka, T.; Nawafune, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1634.
20. Potapova, I.; Mruk, R.; Hübner, C.; Zentel, R.; Basché, T.; Mews, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2437.
21. Mamedova, N. N.; Kotov, N.; Rogach, A. L.; Studer, J. Nano Lett. 2001, 1, 281.
22. (a) Pinaud, F.; King, D.; Moore, H.-P.; Weiss, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6115.
23. (b) Chen, F.; Gerion, D. Nano Lett. 2004, 4, 1827.
24. (a) Warner, J. H.; Hoshino, A.; Yamamoto, K.; Tilley, R. D. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4550.
25. (b) Mattoussi, H.; Mauro, J. M.; Goldman, E. R.; Anderson, G. P.; Sundar, V. C.; Mikulec, F. V.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12142.
26. (c) Uyeda, H. T.; Medintz, I. L.; Jaiswal, J. K.; Simon, S. M.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3870.
27. (d) Gaponik, N.; Talapin, D. V.; Rogach, A. L.; Hoppe, K.; Shevchenko, E. V.; Kornowski, A.; Eychmüller, A.; Weller, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7177.
28. (e) Querner, C.; Reiss, P.; Bleuse, J.; Pron, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11574.
29. Crouch, D.; Norager, S.; O'Brien, P.; Park, J.-H.; Pickett, N. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 2003, 361, 297.
30. (a) Geissbuehler, I.; Hovius, R.; Martinez, K. L.; Adrian, M.; Thampi, K. R.; Vogel, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1388.
31. (b) Oh, E.; Hong, M.-Y.; Lee, D.; Nam, S. H.; Yoon, H. C.; Kim, H. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3270.
32. (c) Clapp, A. R.; Medintz, I. L.; Mauro, J. M.; Fisher, B. R.; Bawendi, M. G.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 301.
33. Clapp, A. R.; Medintz, I. L.; Mattoussi, H. Chem. Phys. Chem. 2006, 7, 47.
34. (a) Kagan, C. R.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 1996, 54, 8633.
35. (b) Kagan, C. R.; Murray, C. B.; Nirmal, M.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 1517.
36. Achermann, M.; Petruska, M. A.; Kos, S.; Smith, D. L.; Koleske, D. D.; Klimov, V. I. Nature 2004, 429, 642.
37. Anni, M.; Manna, L.; Cingolani, R.; Valerini, D.; Creti, A.; Lomascolo, M. App. Phys. Lett. 2004, 85, 18.
38. Clapp, A. R.; Medintz, I. L.; Fischer, B. R.; Anderson, G. P.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1242.
39. Hildebrandt, N.; Charbonnière, L. J.; Beck, M.; Ziessel, R. F.; Löhmannsröben, H.-G. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7612.
40. Bünzli, J.-C. G.; Piguet, C. Chem. Soc. Rev. 2005, 34, 1048.
41. See for examples: (a) Elhabiri, M.; Scopelliti, R.; Bünzli, J.-C. G.; Piguet, C. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10747.
42. (b) Poole, R. A.; Bobba, G.; Cann, M. J.; Frias, J.-C.; Parker, D.; Peacock, R. D. Org. Bioinoi. Chem. 2005, 3, 1013.
43. (c) Chatterton, N.; Bretonnière, Y.; Pécaut, J.; Mazzanti, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7595.
44. (d) Petoud, S.; Cohen, S. M.; Bünzli, J.-C. G.; Raymond, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13324.
45. (d) Charbonnière, L.; Ziessel, R.; Guardigli, M.; Roda, A.; Sabbattini, N.; Cesario, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 126, 4889.
46. (a) Bünzli, J.-C. G. In Lanthanide Probes in Life. Chemical and Life Sci.; Bünzli, J.-C. G., Choppin, G. R., Eds.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 1989; p 228.
47. (b) Görller-Walrand, C.; Binnemans, K. In Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths; Gschneidner, K. A., Eyring, L., Jr., Eds.; North Holland: Amsterdam, The Netherlands, 1998; Vol. 25.
48. (a) Weissmann, S. I. J. Chem. Phys. 1942, 10, 214.
49. (b) Sabbatini, N.; Guardigli, M.; Lehn, J.-M. Coord. Chem. Rev. 1993, 123, 201.
50. (a) Latva, M.; Takalo, H.; Mukkala, V.-M.; Matachescu, C.; Rodriguer-Ubis, J. C.; Kankare, J. J. Lumin. 1997, 75, 149.
51. (b) Steemers, F. J.; Verboom, W.; Reinhoudt, D. N.; van der Tol, E. B.; Verhoeven, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9408.
52. (a) Horrocks, W. D. W., Jr.; Sudnick, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 334.
53. (b) Supkowski, R. M.; Horrocks, W. D. W., Jr. Inorg. Chim. Acta 2002, 340, 44.
54. (c) Beeby, A.; Clarkson, I. M.; Dickins, R. S.; Faulkner, S.; Parker, D.; Royle, L.; de Sousa, A. S.; Williams, J. A. G.; Woods, M. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1999, 493.
55. (d) Hebbink, G. A.; Reinhoudt, D. N.; van Veggel, F. C. J. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 4101.
56. (a) Hemmila, I.; Mukkala, V.-M. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2001, 38, 441.
57. (b) Hemmilä, I.; Webb, S. Drug Discovery Today 1997, 2, 373.
58. (c) Bazin, H.; Préaudat, M.; Trinquet, E.; Mathis, G. Spectrochim. Acta A 2001, 57, 2197.
59. (d) Evangelista, R. A.; Pollak, A.; Allore, B.; Templeton, E. F.; Morton, R. C.; Diamandis, E. P. Clin. Biochem. 1988, 21, 173.
60. (e) Chen, J.; Selvin, P. R. Bioconj. Chem. 1999, 10, 311.
61. (f) Takkalo, H.; Hemmilä, I.; Sutela, T.; Latva, M. Helv. Chim. Acta 1996, 79, 789.
62. (g) Galaup, C.; Couchet, J.-M.; Bedel, S.; Tisnès, P.; Picard, C. J. Org. Chem. 2005, 70, 2274.
63. (h) Johansson, M. K.; Cook, R. M.; Xu, J.; Raymond, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16451.
64. (i) Yuan, J.; Matsumoto, K.; Kimura, H. Anal. Chem. 1998, 70, 596.
65. Weibel, N.; Charbonnière, L.; Guardigli, M.; Roda, A.; Ziessel, R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4888.
66. (a) Elbanowski, M.; Makowska, B. J. Photochem. Photobiol., A 1996, 99, 85.
67. (b) Yam, V. W.-W.; Lo, K. K.-M. Coord. Chem. Rev. 1998, 184, 157.
68. (c) Woods, M.; Kovacs, Z.; Sherry, A. D. J. Supramol. Chem. 2002, 2, 1.
69. (a) Soini, E. J.; Pelliniemi, L. J.; Hemmila, I. A.; Mukkala, V.-M.; Kankare, J. J.; Frödjman, K. J. Histochem. Cytochem. 1988, 36, 1449.
70. (b) Marriott, G.; Heidecker, M.; Diamandis, E. P.; Yan-Marriott, Y. Biophys. J. 1994, 67, 957.
71. (c) Beeby, A.; Botchway, S. W.; Clarkson, I. M.; Faulkner, S.; Parker, A. W.; Parker, D.; Williams, J. A. G. J. Photochem. Photobiol., B 2000, 57, 83.
72. (d) Charbonnière, L.; Weibel, N.; Estournes, C.; Leuvrey, C.; Ziessel, R. New J. Chem. 2004, 28, 777.
73. (a) Xiao, M.; Selvin, P. R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7067.
74. (b) Mathis, G. J. Biomol. Screening 1999, 6, 309.
75. (c) Trinquet, E.; Maurin, F.; Preaudat, M.; Mathis, G. Anal. Biochem. 2001, 296, 232.
76. (a) Valeur, B. In Molecular Fluorescence, Principles and Applications, Wiley-VCH: Weiheim, Germany, 2002.
77. (b) Torelli, S.; Imbert, S.; Cantuel, M.; Bernardinelli, G.; Delahaye, S.; Hauser, A.; Bünzli, J.-C.G.; Piguet, C. Chem.-Eur. J. 2005, 11, 3228.
78. See for example: (a) Gabourdes, M.; Bourgine, V.; Mathis, G.; Bazin, H.; Alpha-Bazin, B. Anal. Biochem. 2004, 333, 105.
79. (b) Enomoto, K.; Nagasaki, T.; Yamauchi, A.; Onoda, J.; Sakai, K.; Yoshida, T.; Maekawa, K.; Kinoshita, Y.; Nishino, I.; Kikuoka, S.; Fukunaga, T.; Kawamoto, K.; Numata, Y.; Takemoto, H.; Nagata, K. Anal. Biochem. 2006, 351, 229.
80. (c) Mathis, G. Clin. Chem. 1993, 39, 1953.
81. (a) Green, N. M. Adv. Protein Chem. 1975, 29, 85.
82. (b) Loosli, A.; Rusbandi, U. E.; Gradinaru, J.; Bernauer, K.; Schlaepfer, C. W.; Meyer, M.; Mazurek, S.; Novic, M.; Ward, T. Inorg. Chem. 2006, 45, 660.
83. (a) Alpha, B.; Lehn, J.-M.; Mathis, G. Angew. Chem., Int. Ed. Eng. 1987, 26, 266.
84. (b) Alpha, B.; Ballardini, R.; Balzani, V.; Lehn J.-M.; Perathoner, S.; Sabbatini, N. Photochem. Photobiol. 1990, 52, 299-306.
85. (a) Tsukube, H.; Shinoda, S. Chem. Rev. 2002, 102, 2389.
86. (b) Charbonnière, L.; Ziessel, R.; Montalti, M.; Prodi, L.; Zaccheroni, N.; Boehme, C.; Wipff, G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7779.
87. Mathis, G. Clin. Chem. 1988, 34, 1163.
88. (a) Werts, M. H. V.; Jukes, R. T. F.; Verhoeven, J. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1542.
89. (b) Chauvin, A.-S.; Gumy, F.; Imbert, D.; Bünzli, J.-C. G. Spectrosc. Lett. 2004, 37, 517.
90. Lis, S.; Kimura, T.; Yoshida, Z. J. Alloys Compd. 2001, 323, 125.
91. Blasse, G.; Dirksen, G. J.; Sabbatini, N.; Perathoner, S.; Lehn, J. M.; Alpha, B. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2419-2422.
92. Qdot Biotin Conjugates User Manual (cat. no. 1030-1, cat. no. 1032-1); www.qdots.com.
93. (a) Chan, W. C. W.; Maxwell, D. J.; Gao, X.; Bailey, R. E.; Han, M.; Nie, S. Cur. Opin. Biotechnol. 2002, 13, 40.
94. (b) Schlegel, G.; Bohnenberger, J.; Potatova, I.; Mews, A. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 137401.
95. (c) Fischer, B. R.; Eisler, H. J.; Stott, N. E.; Bawendi, M. G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 143.
96. In that case, the chosen wavelength was 665 nm for simple practical filtering considerations.
97. Erkens, J. H. F.; Dieleman, S. J.; Dressendörfer, R. A.; Strasburger, C. J. J. Steroid Biochem. Molec. Biol. 1998, 67, 153.
98. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 1999.
99. Selvin P. R. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2002, 31, 275.
100. Förster, Th. Ann. Phys. 1948, 2, 55.
101. Hendrickson, W. A.; Pähler, A.; Smith, J. L.; Satow, Y.; Merritt, E. A.; Phizackerley, R. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 2190.
102. Clapp, A. R.; Medintz, I. L.; Uyeda, H. T.; Fisher, B. R.; Goldman, E. R.; Bawendi, M. G.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18212.