Molecular beacon-metal nanowire interface: Effect of probe sequence and surface coverage on sensor performance

Langmuir

Volumn 24, Issue 16, 2008, Pages 9162-9171

  Cederquist, Kristin B ^a   Golightly, Rebecca Stoermer ^a   Keating, Christine D ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALKANE THIOLS; MOLECULAR BEACON; SENSOR PERFORMANCES; SURFACE COVERAGES;

CONCENTRATION (PROCESS); DNA; GENES; IONIC STRENGTH; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOWIRES; NUCLEIC ACIDS; ORGANIC ACIDS; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; SENSORS;

ELECTRIC WIRE;

METAL; NANOWIRE;

ARTICLE; CHEMISTRY; DNA PROBE; INDICATOR DILUTION CURVE; NUCLEOTIDE SEQUENCE; OSMOLARITY; SURFACE PROPERTY; TEMPERATURE;

BASE SEQUENCE; DNA PROBES; INDICATOR DILUTION TECHNIQUES; METALS; NANOWIRES; OSMOLAR CONCENTRATION; SURFACE PROPERTIES; TEMPERATURE;

EID: 50849104752     PISSN: 07437463     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/la703854x     Document Type: Article

References (97)

1. Murphy, L. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 177-184.
2. (a) Moskovits, M. Rev. Mod. Phys. 1985, 57, 783-826.
3. (b) Raether, H. Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings Springer-Verlag: Berlin, 1988.
4. (c) Meitiu, H. Prog. Surf. Sci. 1984, 17, 153-320.
5. (a) Lakowicz, J. R. Anal. Biochem. 2001, 298, 1-24.
6. (b) Lakowicz, J.R Anal. Biochem. 2005, 337, 171-194.
7. (a) Haynes, C. L.; McFarland, A. D.; Van Duyne, R. P. Anal. Chem. 2005, 77, 338A-346A.
8. (b) Zhang, X.; Shah, N. C.; Van Duyne, R. P. Vibr. Spectrosc. 2006, 42, 2-8.
9. Neumann, T.; Johansson, M.-L.; Kambhampati, D.; Knoll, W. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 575-586.
10. Rosi, N. L.; Mirkin, C. A. Chem. Rev. 2005, 105, 1547-1562.
11. Bally, M.; Halter, M.; Voros, J.; Grandin, H. M. Surf. Interfac. Anal. 2006, 38, 1442-1458.
12. (a) Vo-Dinh, T.; Yan, F.; Wabuyele, M. B. Topics Appl. Physics 2006, 103, 409-427.
13. (b) Ataka, K.; Heberle, J. Anal. Bioanal. Chem. 2007, 388, 47-54.
14. (c) Asian, K.; Gryczynski, I.; Malicka, J.; Matveeva, E.; Lakowicz, J. R.; Geddes, C. D. Curr. Opin. Biotechnol. 2005, 15, 55-62.
15. Wang, J. Small 2005, 1, 1036-1043.
16. (a) Wegner, G. J.; Lee, H. J.; Corn, R. M., Surface Plasman Resonance Imaging Measurements of DNA, RNA, and Protein Interactions to Biomolecular Arrays. In Protein Microarray Technology; Kambhampati, D., Ed; Wiley-VCH: Weinheim, 2004; pp 107-129.
17. (b) Hutter, E.; Fendler, J. H. Adv. Mater. 2004, 16, 1685-1706.
18. Herne, T. M.; Tarlov, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8916-8920.
19. Peterson, A. W.; Heaton, R. J.; Georgiadis, R. M. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 5163-5168.
20. Castelino, K.; Kannan, B.; Majumdar, A Langmuir 2005, 21, 1956-1961.
21. Gong, P.; Lee, C.-Y.; Gamble, L. J.; Castner, D. G.; Grainger, D. W. Anal. Chem. 2006, 78, 3326-3334.
22. Stoermer, R. L.; Keating, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13243-13254.
23. Opdahl, A.; Petrovych, D. Y.; Kimura-Suda, H.; Tarlov, M. J.; Whitman, L. J Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9-14.
24. Halperin, A.; Buhot, A.; Zhulina, E. B. Biophys. J. 2004, 86, 718-730.
25. Shchepinov, M. S.; Case-Green, S. C.; Southern, E. M. Nucleic Acids Res. 1997, 25, 1155-1161.
26. Nicewarner-Peña, S. R.; Raina, S.; Goodrich, G. P.; Fedoroff, N. V.; Keating, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7314-7323.
27. Hurst, S. J.; Lytton-Jean, A. K. R.; Mirkin, C. A. Anal. Chem. 2006, 78, 8313-8318.
28. Lee, C.-Y.; Nguyen, P.-C. T.; Grainger, D. W.; Gamble, L. J.; Castner, D. G. Anal. Chem. 2007, 79, 4390-4400.
29. Peterlinz, K. A.; Georgiadis, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3401-3402.
30. Levicky, R.; Herne, T. M.; Tarlov, M. J.; Satija, S. K. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9787-9792.
31. Steel, A. B.; Levicky, R. L.; Herne, T. M.; Tarlov, M. J. Biophys. J. 2000, 79, 975-981.
32. Aqua, T.; Naaman, R.; Daube, S. S. Langmuir 2003, 19, 10573-10580.
33. Lee, C.-Y.; Gong, P.; Harbers, G. M.; Grainger, D. W.; Castner, D. G.; Gamble, L. J. Anal. Chem. 2006, 78, 3316-3325.
34. Gao, Y.; Wolf, L. K.; Georgiadis, R. M. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 3370-3377.
35. Moses, S.; Brewer, S. H.; Lowe, L. B.; Lappi, S. E.; Gilvey, L. B. G.; Sauthier, M.; Tenent, R. C.; Feldheim, D. L.; Franzen, S. Langmuir 2004, 20, 11134-11140.
36. Mbindyo, J. K. N.; Reiss, B. D.; Martin, B. R.; Keating, C. D.; Natan, M. J.; Mallouk, T. E. Adv. Mater. 2001, 13, 249-254.
37. Arinaga, K.; Rant, U.; Tornow, M.; Fujita, S.; Abstreiter, G.; Yokoyama, N. Langmuir 2006, 22, 5560-5562.
38. Georgiadis, R.; Peterlinz, K. P.; Peterson, A. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3166-3173.
39. Rant, U.; Arinaga, K.; Fujita, S.; Yokoyama, N.; Abstreiter, G.; Tornow, M. Langmuir 2004, 20, 10086-10092.
40. Park, S.; Brown, K. A.; Hamad-Schifferli, K Nano Lett. 2004, 4, 1925-1929.
41. Tyagi, S.; Kramer, F. R. Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303-308.
42. Braude, N. E. TRENDS Biotechnol. 2002, 20, 249-256.
43. Fang, X.; Li, J. J; Perlette, J.; Tan, W.; Wang, K Anal. Chem. 2000, 747A753A.
44. Tan, W.; Wang, K.; Drake, T. J. Curr. Opin. Chem. Biol. 2004, 8, 547-553.
45. Marras, S. A. E.; Kramer, F. R.; Tyagi, S. Nucleic Acids Res. 2002, 30, e122.
46. Bonnet, G.; Tyagi, S.; Libchaber, A.; Kramer, F. R Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6171-6176.
47. Tsourkas, A.; Behlke, M. A.; Rose, S. D.; Bao, G. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 1319-1330.
48. Marras, S. A. E.; Kramer, F. R.; Tyagi, S. Genet. Anal. Biomol. Eng. 1999, 14, 151-156.
49. Vet, J. A. M.; Majithia, A. R.; Marras, S. A. E.; Tyagi, S.; Dube, S.; Poiesz, B. J.; Kramer, F. R Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6394-6399.
50. Famulok, M.; Hartig, J. S.; Mayer, G. Chem. Rev. 2007, 107, 3715-3743.
51. Baker, B. R.; Lai, R. Y.; Wood, M. S.; Doctor, E. H.; Heeger, A. J.; Plaxco, K. W. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3138-3139.
52. Bang, G. S.; Cho, S.; Kim, B.-G. Biosens. Bioelectron. 2005, 21, 863-870.
53. Hamaguchi, N.; Ellington, A.; Stanton, M. Anal. Biochem. 2001, 294, 126-131.
54. Radi, A.-E.; Sanchez, J. L. A.; Baldrich, E.; O'Sullivan, C. K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 117-124.
55. Du, H.; Strohsahl, C. M.; Camera, J.; Miller, B. L.; Krauss, T. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7932-7940.
56. Ricci, F.; Lai, R. Y.; Heeger, A. J.; Plaxco, K. W.; Sumner, J. J. Langmuir 2007, 23, 6827-6834.
57. Stoermer, R. L.; Cederquist, K. B.; McFarland, S. K.; Sha, M. Y.; Penn, S. G.; Keating, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16892-16903.
58. Riccelli, P. V.; Merante, F.; Leung, K. T.; Bortolin, S.; Zastawny, R. L.; Janeczko, R.; Benight, A. S. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 996-1004.
59. Balamurugan, S.; Obubuafo, A.; Soper, S. A.; McCarley, R. L.; Spivak, D. A. Langmuir 2006, 22, 6446-6453.
60. Steichen, M.; Buess-Herman, C. Electrochem. Commun. 2005, 7, 416-420.
61. Cho, E. J.; Collett, J. R.; Szafranska, A. E.; Ellington, A. D. Anal. Chim. Acta 2006, 564, 82-90.
62. Brown, L. J.; Cummins, J.; Brown, T. Chem. Commun. 2000, 621-622.
63. Liu, X.; Tan, W. Anal. Chem. 1999, 71, 5054-5059.
64. Yao, G.; Tan, W. Anal. Biochem. 2004, 331, 216-223.
65. Yao, G.; Fang, X.; Yokota, H.; Yanagida, T.; Tan, W. Chem. Eur. J. 2003, 9, 5686-5692.
66. Liu, X.; Farmerie, W.; Schuster, S.; Tan, W. Anal. Biochem. 2000, 283, 56-63.
67. Situma, C.; Moehring, A. J.; Noor, M. A. F.; Soper, S. A. Anal. Biochem. 2007, 363, 35-45.
68. Steemers, F. J.; Ferguson, J. A.; Walt, D. R. Nat. Biotechnol. 2000, 18, 91-94.
69. Wang, H.; Li, J.; Liu, H.; Liu, Q.; Mei, Q.; Wang, Y.; Zhu, J.; He, N.; Lu, Z. Nucleic Acids Res. 2002, 30, e61.
70. Fan, C.; Plaxco, K. W.; Heeger, A. J Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 9134-9137.
71. Dubertret, B.; Calame, M.; Libchaber, A. J. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 365-370.
72. Du, H.; Disney, M. D.; Miller, B. L.; Krauss, T. D J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4012-4013.
73. Lubin, A. A.; Lai, R. Y.; Baker, B. R.; Heeger, A. J.; Plaxco, K. W. Anal. Chem. 2006, 78, 5671-5677.
74. Sha, M. Y.; Yamanaka, M.; Walton, I. D.; Norton, S. M.; Stoermer, R. L.; Keating, C. D.; Natan, M. J.; Penn, S. G. Nanobiotechnol. 2005, 1, 327-335.
75. Maxwell, D. J.; Taylor, J. R.; Nie, S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9606-9612.
76. Cheng, A. K. H.; Ge, B.; Yu, H.-Z. Anal. Chem. 2007, 79, 5158-5164.
77. Brunker, S. E.; Cederquist, K. B.; Keating, C. D. Nanomedicine 2007, 2, 695-710.
78. Al-Mawlawi, D.; Liu, C. Z.; Moskovits, J. J. Mater. Res. 1994, 9, 1014-1018.
79. Martin, C. R. Science 1994, 266, 1961-1966.
80. Nicewarner-Pena, S. R.; Freeman, R. G.; Reiss, B. D.; He, L.; Pena, D. J.; Walton, I. D.; Cromer, R.; Keating, C. D.; Natan, M. J. Science 2001, 294, 137-141.
81. Reiss, B. D.; Freeman, R. G.; Walton, I. D.; Norton, S. M.; Smith, P. C.; Stonas, W. G.; Keating, C. D.; Natan, M. J. J. Electroanal. Chem. 2002, 522, 95-103.
82. Keating, C. D.; Natan, M. J. Adv. Mater. 2003, 15, 451-454.
83. Zuker, M. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 3406-3415.
84. Templeton, K. E.; Scheltinga, S. A.; Beersma, M. F. C.; Kroes, A. C. M.; Claas, E. C. J. J. Clin. Microbiol. 2004, 42, 1564-1569.
85. Demers, L. H.; Mirkin, C. A.; Mucic, R. C.; Reynolds, R. A. III.; Letsinger, R. L.; Elghanian, R.; Viswanadham, G. Anal. Chem. 2000, 72, 5535-5541.
86. Nicewarner-Pena, S. R.; Carado, A. J.; Shale, K. E.; Keating, C. D. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7360-7367.
87. Walton, I. D.; Norton, S. M.; Balasingham, A.; He, L.; Oviso, D. F., Jr.; Gupta, D.; Raju, P. A.; Natan, M. J.; Freeman, R. G. Anal. Chem. 2002, 74, 2240-2247.
88. Wackerbarth, H.; Grubb, M.; Zhang, J.; Hansen, A. G.; Ulstrup, J. Langmuir 2004, 20, 1647-1655.
89. Ionita, P.; Volkov, A.; Jeschke, G.; Chechik, V Anal. Chem. 2008, 80, 95-106.
90. Imabayashi, S.; Hobara, D.; Kakiuchi, T. Langmuir 2001, 17, 2560-2563.
91. Peterson, A. W.; Heaton, R. J.; Georgiadis, R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7837-7838.
92. Casero, E.; Darder, M.; Diaz, D. J.; Pariente, F.; Martin-Gago, J. A.; Abruna, H.; Lorenzo, E. Langmuir 2003, 19, 6230-6235.
93. Petrovych, D. Y.; Kimura-Suda, H.; Whitman, L. J.; Tarlov, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5219-5226.
94. Wolf, L. K.; Gao, Y.; Georgiadis, R. M. Langmuir 2004, 20, 3357-3361.
95. Huang, E.; Satjapipat, M.; Han, S.; Zhou, F. Langmuir 2001, 17, 1215-1224.
96. Mourougou-Candoni, N.; Naud, C.; Thibaudau, F. Langmuir 2003, 19, 682-686.
97. Markham, N. R.; Zuker, M. Nucleic Acids Res. 2005, 33, W577-W581.