Micro- and nano- magnetic particles for applications in biosensing

Electroanalysis

Volumn 19, Issue 7-8, 2007, Pages 755-768

  Hsing, I Ming ^a   Xu, Ying ^a   Zhao, Wenting ^a  

^a HONG KONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Hong Kong)

Author keywords

Biosensors; Electrochemical detection; Magnetic labeling; Magnetic particles; Magnetic separation

Indexed keywords

BIOMOLECULES; BIOSENSORS; CHEMICAL DETECTION; ELECTROCHEMICAL BIOSENSORS; NANOMAGNETICS; NUCLEIC ACIDS;

BIOSENSING; DETECTION OF BIOMOLECULES; ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR; ELECTROCHEMICAL DETECTION; HIGH SURFACE AREA; MAGNETIC LABELING; MAGNETIC PARTICLE; MICROSCALE AND NANOSCALE; NANOMAGNETIC PARTICLES; PARAMAGNETIC PROPERTIES;

MAGNETIC SEPARATION;

EID: 34547587742     PISSN: 10400397     EISSN: 15214109     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/elan.200603785     Document Type: Review

References (172)

1. K. Obata, H. Tajima, M. Yohda, T. Matsunaga, Pharmacogenomics 2002, 3, 697.
2. I. Safarik, M. Safarikova, BioMag. Res. Technol. 2004, 2, 7.
3. N. Pamme. Lab on a Chip-Miniaturisation Chem. Biol. 2005, 6, 24.
4. W. S. Prestvik, A. Berge, P. C. Mork, P. M. Stenstad, J. Ugelstad, Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Plenum Press, New York 1997.
5. I. Safarik, M. Safarikova, J. Chromatogr. B 1999, 722, 33.
6. H. Goldner, R&D Magazine 1994, 36, 32.
7. L. B. Bangs, Pure Appl. Chem. 1996, 68, 1873.
8. C. Plank, U. Schillinger, F. Scherer, C. Bergemann, J. S. Remy, F. Krotz, M. Anton, J. Lausier, J. Rosenecker, Biol. Chem. 2003, 384, 737.
9. M. V. Yezhelyev, X. Gao, Y. Xing, A. Al-Hajj, S. M. Nie, R. M. O'Regan, Lancet Oncol. 2006, 7, 657.
10. A. K. Gupta, M. Gupta, Biomaterials 2005, 26, 3995.
11. P. Moroz, S. K. Jones, B. N. Gray, Int. J. Hyperthermia 2002, 18, 267.
12. J. Phillips, D. T. Johnson, JOSHUA 2005, 3, 14.
13. C. J. Sunderland, M. Steiert, J. E. Talmadge, A. M. Derfus, S. E. Barry, Drug Dev. Res. 2006, 67, 70.
14. W. Andrä, H. Nowak, Magnetism in Medicine: A Handbook, Wiley-VCH, Berlin 1998.
15. R. Arshady, Radiolabeled and Magnetic Particulates in Medicine & Biology, Citus Books, London, UK 2001.
16. E. Bäuerlein, Biomineralization, Wiley-VCH, New York 2004.
17. R. M. Cornell, U. Schwertmann, The Iron Oxides, 2nd ed., Wiley, Chichester 2003.
18. A. Elaissari, Colloidal Polymers, Marcel Dekker, 2003.
19. A. Elaissari, Colloidal Biomolecules, Biomaterials, and Biomedical Applications, Marcel Dekker, New York 2003.
20. A.J. Freeman, S. D. Bader, Magnetism Beyond 2000, Elsevier, Amsterdam 1999.
21. U. Hafeli, W. Schütt, J. Teller, M. Zborowski, Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Plenum, New York 1997.
22. U. Häfeli, W. Schütt, J. Teller, M. Zborowski, Scientific and Clinical Applications of Magnetic Microspheres, New York 1997.
23. A. Kloss, History of Magnetism, VDE Verlag, Berlin 1994.
24. J. D. Livingston, Driving force - the Natural Magic of Magnets, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts 1996.
25. E. V. Mielczarek, S. B. McGrayne, Iron Nature's Universal Element: Why People Need Iron & Animals Make Magnets, Rutgers University Press, New Brunswick, NJ 2000.
26. S. Odenbach, Magnetoviscous Effects in Ferrofluids, Springer, Heidelberg 2002.
27. S. Odenbach, Ferrofluids: Magnetically Controllable Fluids and Their Applications, Springer, Heidelberg 2002.
28. J. Svoboda, Magnetic Techniques for the Treatment of Materials, Kluwer, New York 2004.
29. Biomagnetic Research and Technology.
30. The J. Magnetism and Magnetic Materials.
31. S. Dubus, J. F. Gravel, B. Le Drogoff, P. Nobert, T. Veres, D. Boudreau, Anal. Chem. 2006, 78, 4457.
32. A. P. Fan, C. W. Lau, J. Z. Lu, Anal. Chem. 2005, 77, 3238.
33. J.J. Rautio, K. Kataja, R. Satokani, M. Penttila, H. Soderlund, M. Saloheimo, J. Microbiol. Meth. 2006, 65, 404.
34. L. Murphy, Current Opinion Chem. Biol. 2006, 10, 177.
35. I. Willner, E. Katz, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 4576.
36. S. Sole, A. Merkoci, S. Alegret, Trac-Trends Anal. Chem. 2001, 20, 102.
37. K. Kerman, M. Kobayashi, E. Tamiya, Meas. Sci. Technol. 2004, 15, R1.
38. K. Landfester, Ann. Rev. Mater. Res. 2006, 36, 231.
39. A. F. Ngomsik, A. Bee, M. Draye, G. Cote, V. Cabuil, Comptes Rendus Chimie 2005, 8, 963.
40. C. P. Bean, J. D. Livingstone, J. Appl. Phys. 1959, 30, 120S.
41. S. Lefebure, E. Dubois, V. Cabuil, S. Neveu, R. Massart, J. Mater. Res. 1998, 13, 2975.
42. T. T. Kodas, M. Hampden-Smith, Aerosol Processing of Materials, Wiley-VCH, New York 1999.
43. S. Stolnik, L. Ilium, S. S. Davis, Adv. Drug Delivery Rev. 1995, 16, 195.
44. C. S. Lee, H. Lee, R. M. Westervelt, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 3308.
45. S. A. Rishton, Y. Lu, R. A. Altman, A. C. Marley, X. P. Bian, C. Jahnes, R. Viswanathan, G. Xiao, W. J. Gallagher, S. S. P. Parkin, Microelectron. Eng. 1997, 35, 249.
46. E. E. Carpenter, C. Sangregorio, C. J. O'Connor, IEEE Trans. Magn. 1999, 35, 3496.
47. C. J. O'Connor, V. Kolesnichenko, E. Carpenter, C. Sangregorio, W. L. Zhou, A. Kumbhar, J. Sims, F. Agnoli, Synth. Met. 2001, 122, 547.
48. R. Vijayakumar, Y. Koltypin, I. Felner, A. Gedanken, Mater. Sci. Eng. a - Structural Mater. Prop., Microstructure, and Processing 2000, 286, 101.
49. Y. S. Kang, S. Risbud, J. F. Rabolt, P. Stroeve, Chem. Mater. 1996, 8, 2209.
50. D. K. Kim, Y. Zhang, W. Voit, K. V. Rao, M. Muhammed, J. Magn. Magn. Mater. 2001, 225, 30.
51. D. K. Lee, Y. S. Kang, C. S. Lee, P. Stroeve, J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7267.
52. R. Massart, IEEE Trans. Magn. 1981, Mag-17, 1247.
53. R. S. Molday, USP 4452773, 1984
54. A. K. Gupta, A. S. G. Curtis, Biomaterials 2004, 25, 3029.
55. H. R. Zhang, M. E. Meyerhoff, Anal. Chem. 2006, 78, 609.
56. T. Nakagawa, R. Hashimoto, K. Maruyama, T. Tanaka, H. Takeyama, T. Matsunaga, Biotechnol. Bioeng. 2006, 94, 862.
57. B. Yoza, A. Arakaki, K. Maruyama, H. Takeyama, T. Matsunaga, J. Biosci. Bioeng. 2003, 95, 21.
58. B. Yoza, A. Arakaki, T. Matsunaga, J. Biotechnol. 2003, 101, 219.
59. B. Yoza, M. Matsumoto, T. Matsunaga, J. Biotechnol. 2002, 94, 217.
60. T. Nakagawa, T. Tanaka, D. Niwa, T. Osaka, H. Takeyama, T. Matsunaga, J. Biotechnol. 2005, 116, 105.
61. D. L. Balkwill, D. Maratea, R. P. Blakemore, J. Bacteriol. 1980, 141, 1399.
62. T. Matsunaga, H. Takeyama, Supermolecular Sci. 1998, 5, 391.
63. N. Nakamura, K. Hashimoto, T. Matsunaga, Anal. Chem. 1991, 63, 268.
64. N. Nakamura, T. Matsunaga, Anal. Chim. Acta 1993, 281, 585.
65. K. M. Towe, T. T. Moench, Earth Planet. Sci. Lett. 1981, 52, 213.
66. R. P. Blakemore, D. Maratea, R. S. Wolfe, J. Bacteriol. 1979, 140, 720.
67. T. Matsunaga, F. Tadokoro, N. Nakamura, IEEE Trans. Magn. 1990, 26, 1557.
68. T. Matsunaga, T. Sakaguchi, F. Tadokoro, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1991, 35, 651.
69. R. P. Blakemore, Science 1975, 190, 377.
70. T. Matsunaga, M. Kawasaki, X. Yu, N. Tsujimura, N. Nakamura, Anal. Chem. 1996, 68, 3551.
71. H. Nakayama, A. Arakaki, K. Maruyama, H. Takeyama, T. Matsunaga, Biotechnol. Bioeng. 2003, 84, 96.
72. T. Tanaka, T. Matsunaga, Anal. Chem. 2000, 72, 3518.
73. S. G. Grancharov, H. Zeng, S. H. Sun, S. X. Wang, S. O'Brien, C. B. Murray, J. R. Kirtley, G. A. Held, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13030.
74. H. W. Gu, K. M. Xu, C. J. Xu, B. Xu, Chem. Commum. 2006, 941.
75. D. B. Robinson, H.H.J. Persson, H. Zeng, G. X. Li, N. Pourmand, S. H. Sun, S. X. Wang, Langmuir 2005, 21, 3096.
76. A. Deggerdal, F. Larsen, BioTechniques 1997, 22, 554.
77. P. Merel, B. Dupin, F. Comeau, L. Lacoste, G. Vezon, Clin. Chem. 1996, 42, 1285.
78. M. L. Smit, B. A. J. Giesendorf, S. G. Heil, J. A. M. Vet, F J. M. Trijbels, H. J. Blom, Biotechnol. Appl. Biochem. 2000, 32, 121.
79. M. Fojta, L. Havran, S. Billova, P. Kostecka, M. Masarik, R. Kizek, Electroanalysis 2003, 15, 431.
80. H. Cai, Y. Xu, P. G. He, Y. Z. Fang, Chin. J. Anal. Chem. 2004, 32, 815.
81. P. G. He, Y. Xu, Y. Z. Fang, Anal. Lett. 2005, 38, 2597.
82. T. G. Drummond, M. G. Hill, J. K. Barton, Nature Biotech. 2003, 21, 1192.
83. F. Jelen, B. Yosypchuk, A. Kourilova, L. Novotny, E. Palecek, Anal. Chem. 2002, 74, 4788.
84. E. Palecek, S. Billova, L. Havran, R. Kizek, A. Miculkova, F. Jelen, Talanta 2002, 56, 919.
85. E. Palecek, M. Fojta, F. Jelen, Bioelectrochemistry 2002, 56, 85.
86. A. Erdem, M. I. Pividori, A. Lermo, A. Bonanni, M. del Valle, S. Alegret, Sens. Actuators B, Chem. 2006, 114, 591.
87. J. Wang, A. N. Kawde, Electrochem. Commun. 2002, 4, 349.
88. G. F. Cheng, J. Zhao, Y. H. Tu, P. A. He, Y. H. Fang, Anal. Chim. Acta 2005, 533, 11.
89. M. Ma, Y. Zhang, W. Yu, H. Y. Shen, H. Q. Zhang, N. Gu, Colloids and Surf. A, Physicochem. Eng. Aspects 2003, 212, 219.
90. Y. Z. Fang, Y. Xu, P. G. He, J. Biomed. Nanotechnol. 2005, 1, 276.
91. P. G. He, Y. Xu, Y. Z. Fang, Microchim. Acta 2005, 152, 175.
92. X. L. Luo, A. Morrin, A. J. Killard, M. R. Smyth, Electroanalysis 2006, 18, 319.
93. J. Wang, Small 2005, 1, 1036.
94. N. N. Zhu, A. P. Zhang, P. G. He, Y. Z. Fang, Electroanalysis 2004, 16, 1925.
95. J. Wang, D. K. Xu, A. N. Kawde, R. Polsky, Anal. Chem. 2001, 73, 5576.
96. J. Wang, R. Polsky, D. K. Xu, Langmuir 2001, 17, 5739.
97. J. Wang, D. K. Xu, R. Polsky, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4208.
98. J. Wang, G. D. Liu, R. Polsky, A. Merkoci, Electrochem. Commun. 2002, 4, 722.
99. J. Wang, G. D. Liu, Q. Y. Zhu, Anal. Chem. 2003, 75, 6218.
100. J. Wang, G. D. Liu, A. Merkoci, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3214.
101. A. N. Kawde, J. Wang, Electroanalysis 2004, 16, 101.
102. J. Wang, G. D. Liu, M. R. Jan, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3010.
103. J. M. Nam, S. I. Stoeva, C. A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5932.
104. T. L. Chang, C. Y. Tsai, C. C. Sun, R. Uppala, C. C. Chen, C. H. Lin, P. H. Chen, Microelectron. Eng. 2006, 83, 1630.
105. J. D. Fox, S. Han, A. Samuelson, Y. D. Zhang, M. L. Neale, D. Westmoreland, J. Clin. Virol. 2002, 24, 117.
106. R. S. Lanciotti, A. J. Kerst, J. Clin. Microbiol. 2001, 39, 4506.
107. J. B. Mahony, X. Song, S. Chong, M. Faught, T. Salonga, J. Kapala, J. Clin. Microbiol. 2001, 39, 1429.
108. J. Loeffler, H. Hebart, P. Cox, N. Flues, U. Schumacher, H. Einsele, J. Clin. Microbiol. 2001, 39, 1626.
109. A. Guichon, H. Chiaprelli, A. Martinez, C. Rodriguez, A. Trento, J. C. Russi, G. Carballal, J. Clin. Virol. 2004, 29, 84.
110. E. Katz, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10290.
111. Y. Weizmann, F. Patolsky, E. Katz, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3452.
112. F. Patolsky, Y. Weizmann, E. Katz, I. Willner, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 2372.
113. G. D. Liu, J. Wang, J. Kim, M. R. Jan, G. E. Collins, Anal. Chem. 2004, 76, 7126.
114. C. A. Wijayawardhana, S. Purushothama, M. A. Cousino, H. B. Halsall, W. R. Heineman, J. Electroanal. Chem. 1999, 468, 2.
115. B. Munge, G. D. Liu, G. Collins, J. Wang, Anal. Chem. 2005, 77, 4662.
116. J. Wang, G. D. Liu, B. Munge, L. Lin, Q. Y. Zhu, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2004, 43, 2158.
117. J. H. Thomas, S. K. Kim, P. J. Hesketh, H. B. Halsall, W. R. Heineman, Anal. Biochem. 2004, 328, 113.
118. T. Hermann, D. J. Patel, Science 2000, 287, 820.
119. S. Tombelli, M. Minunni, M. Mascini, Biosens. Bioelectron. 2005, 20, 2424.
120. D. Proske, M. Blank, R. Buhmann, A. Resch, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2005, 69, 367.
121. C. Tuerk, L. Gold, Science 1990, 249, 505.
122. A. D. Ellington, J. Szostak, Nature 1990, 346, 818.
123. S. M. Nimjee, C. P. Rusconi, B. A. Sullenger, Ann. Rev. Med. 2005, 56, 555.
124. T. C. Chu, F. Shieh, L. A. Lavery, M. Levy, R. Richards-Kortum, B. A. Korgel, A. D. Ellington, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1859.
125. O. C. Farokhzad, S. Jon, A. Khademhosseini, T. N. T. Tran, D. A. La Van, R. Langer, Cancer Res. 2004, 64, 7668.
126. H. Cai, T. M. H. Lee, I. M. Hsing, Sens. Actuators B 2006, 114, 433.
127. M. Zayats, Y. Huang, R. Gill, C. Ma, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13666.
128. J. K. Herr, J. E. Smith, C. D. Medley, D. H. Shangguan, W. H. Tan, Anal. Chem. 2006, 78, 2918.
129. A. K. Deisingh, M. Thompson, J. App. Microbiol. 2004, 96, 419.
130. C. Griwatz, B. Brandt, G. Assmann, K. S. Zanker, J. Immunol. Meth. 1995, 183, 251.
131. F. M. Marelli-Berg, E. Peek, E. A. Lidington, H. J. Stauss, R. I. Lechler, J. Immunol. Meth. 2000, 244, 205.
132. D. S. Wang, J. B. He, N. Rosenzweig, Z. Rosenzweig, Nano Lett. 2004, 4, 409.
133. A. Benez, A. Geiselhart, R. Handgretinger, U. Schiebel, G. Fierlbeck, J. Clin. Lab. Anal. 1999, 13, 229.
134. X. C. Hu, Y. Wang, D. R. Shi, T. Y. Loo, L. W. C. Chow, Oncology 2003, 64, 160.
135. H. Iinuma, K. Okinaga, M. Adachi, K. Suda, T. Sekine, K. Sakagawa, Y. Baba, J. Tamura, H. Kumagai, A. Ida, Int. J. Cancer 2000, 89, 337.
136. L. A. Stanciu, J. Shute, S. T. Holgate, R. Djukanovic, J. Immunol. Meth. 1996, 189, 107.
137. S. J. Favrin, S. A. Jassim, M. W. Griffiths, Int. J. Food Microbiol. 2003, 85, 63.
138. D. Marie, C. P. D. Brussaard, R. Thyrhaug, G. Bratbak, D. Vaulot, Appl. Environ. Microbiol. 1999, 65, 45.
139. D. J. Wright, P. A. Chapman, C. A. Siddons, Epidemiol. Infection 1994, 113, 31.
140. W. Sun, F. Khosravi, H. Albrechtsen, L. Y. Brovko, M. W. Griffiths, J. Appl. Microbiol. 2002, 92, 1021.
141. B. H. Pyle, S. C. Broadaway, G. A. McFeters, Appl. Environ. Microbiol. 1999, 65, 1966.
142. I. D. Ogden, M. MacRae, N. F. Hepburn, N. J. C. Strachan, Lett. Appl. Microbiol. 2000, 31, 338.
143. H. Karch, C. Janetzki Mittmann, S. Aleksic, M. Datz, J. Clin. Microbiol. 1996, 34, 516.
144. D. H. Kang, G. A. Barkocy-Gallagher, M. Koohmaraie, G. R. Siragusa, J. Food Prot. 2001, 64, 1610.
145. N. F. Hepburn, M. MacRae, M. Johnston, J. Mooney, I. D. Ogden, Lett. Appl. Microbiol. 2002, 34, 365.
146. A. R. Bennett, S. MacPhee, R. P. Betts, Lett. Appl. Microbiol. 1996, 22, 237.
147. V. K. Sharma, E. A. Dean-Nystrom, T. A. Casey, Molecular and Cellular Probes 1999, 13, 291.
148. Y. C. Liu, Y. B. Li, J. Microbiol. Meth. 2002, 51, 369.
149. D. L. Gattomenking, H. Yu, J. G. Bruno, M. T. Goode, M. Miller, A. W. Zulich, Biosens. Bioelectron. 1995, 10, 501.
150. H. Yu, J. G. Bruno, Appl. Environ. Microbiol. 1996, 62, 587.
151. D. R. Shelton, J. S. Karns, Appl. Environ. Microbiol. 2001, 67, 2908.
152. A. G. Gehring, C. G. Crawford, R. S. Mazenko, L. J. Van-Houten, J. D. Brewster, J. Immunol. Meth. 1996, 195, 15.
153. L. J. Yang, Y. B. Li, J. Microbiol. Meth. 2006, 64, 9.
154. C. M. Lo, J. Ferrier, Europ. Biophys. J. Biophys. Lett. 1999, 28, 112.
155. S. W. Yeung, I. M. Hsing, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 989.
156. M. L. Smit, B. A. J. Giesendorf, J. A. M. Vet, F. J. M. Trijbels, H. J. Blom, Clin. Chem. 2001, 47, 739.
157. S. W. Yeung, T. M. H. Lee, H. Cai, I. M. Hsing, Nucleic Acids Res. 2006, 34, e118.
158. W. T. Zhao, S. J. Yao, I. M. Hsing, Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1163.
159. G. X. Li, V. Joshi, R. L. White, S. X. Wang, J. T. Kemp, C. Webb, R. W. Davis, S. H. Sun, J. Appl. Phys. 2003, 93, 7557.
160. G. X. Li, S. X. Wang, S. H. Sun, IEEE Trans. Magn. 2004, 40, 3000.
161. R. L. Edelstein, C. R. Tamanaha, P. E. Sheehan, M. M. Miller, D. R. Baselt, L. J. Whitman, R. J. Colton, Biosens. Bioelectron. 2000, 14, 805.
162. J. C. Rife, M. M. Miller, P. E. Sheehan, C. R. Tamanaha, M. Tondra, L. J. Whitman, Sens. Actuators A, Phys. 2003, 107, 209.
163. J. M. Perez, L. Josephson, R. Weissleder, Europ. Cells Mater. 2002, 3, 181.
164. K. Enpuku, T. Minotani, T. Gima, Y. Kuroki, Y. Itoh, M. Yamashita, Y. Katakura, S. Kuhara, Japanese J. Appl. Phys. Part 2-Lett. 1999, 38, L1102.
165. K. Enpuku, T. Minotani, M. Hotta, A. Nakahodo, IEEE Trans. Appl. Superconductivity 2001, 11, 661.
166. M. M. Miller, G. A. Prinz, S. F. Cheng, S. Bounnak, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 2211.
167. P. A. Besse, G. Boero, M. Demierre, V. Pott, R. Popovic, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 4199.
168. D. R. Baselt, G. U. Lee, K. M. Hansen, L. A. Chrisey, R. J. Colton, Proc. IEEE 1997, 85, 672.
169. Y. Weizmann, F. Patolsky, O. Lioubashevski, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1073.
170. Y. Amemiya, T. Tanaka, B. Yoza, T. Matsunaga, J. Biotechnol. 2005, 120, 308.
171. A. Perrin, T. Martin, A. Theretz, Bioconjugate Chem. 2001, 12, 678.
172. J. Wang, G. D. Liu, A. Merkoci, Anal. Chim. Acta 2003, 482, 149.