Enzymatic AND logic gates operated under conditions characteristic of biomedical applications

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 37, 2010, Pages 12166-12174

  Melnikov, Dmitriy ^a   Strack, Guinevere ^a   Zhou, Jian ^a   Windmiller, Joshua Ray ^b   Halámek, Jan ^a   Bocharova, Vera ^a   Chuang, Min Chieh ^b   Santhosh, Padmanabhan ^b   Privman, Vladimir ^a   Wang, Joseph ^b   Katz, Evgeny ^a  

^a CLARKSON UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA SAN DIEGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ENZYMES;

BIOMEDICAL APPLICATIONS; ENZYME LOGIC; GLUTATHIONE REDUCTASE; INPUT NOISE; LACTATE DEHYDROGENASE; LOGIC INPUT; NOISE CHARACTERISTIC; PATHOPHYSIOLOGICAL; RANDOM NOISE; RELIABLE DETECTION;

LOGIC GATES;

EID: 77956725273     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp105912e     Document Type: Article

References (85)

1. De Silva, A. P.; Uchiyama, S.; Vance, T. P.; Wannalerse, B. Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 1623-1632
2. De Silva, A. P.; Uchiyama, S. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 399-410
3. Szacilowski, K. Chem. Rev. 2008, 108, 3481-3548
4. Credi, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5472-5475
5. Pischel, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4026-4040
6. Katz, E.; Privman, V. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1835-1857
7. Saghatelian, A.; Volcker, N. H.; Guckian, K. M.; Lin, V. S. Y.; Ghadiri, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 346-347
8. Ashkenasy, G.; Ghadiri, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11140-11141
9. Stojanovic, M. N.; Stefanovic, D.; LaBean, T.; Yan, H. In Bioelectronics: From Theory to Applications; Willner, I.; Katz, E., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2005; pp 427-455.
10. Unconventional Computing; Adamatzky, A.; De Lacy Costello, B.; Bull, L.; Stepney, S.; Teuscher, C., Eds.; Luniver Press: York, U.K., 2007.
11. Unconventional Computation, Lecture Notes in Computer Science; Calude, C. S.; Costa, J. F.; Dershowitz, N.; Freire, E.; Rozenberg, G., Eds.; Springer: Berlin, Germany, 2009; Vol. 5715.
12. De Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; McCoy, C. P. Nature 1993, 364, 42-44
13. De Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; McCoy, C. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7891-7892
14. Credi, A.; Balzani, V.; Langford, S. J.; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2679-2681
15. De Silva, A. P.; McClenaghan, N. D. Chem.-Eur. J. 2002, 8, 4935-4945
16. Straight, S. D.; Liddell, P. A.; Terazono, Y.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 777-785
17. Gunnlaugsson, T.; MacDónaill, D. A.; Parker, D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12866-12876
18. De Sousa, M.; De Castro, B.; Abad, S.; Miranda, M. A.; Pischel, U. Chem. Commun. 2006, 2051-2053
19. Zhou, J.; Arugula, M. A.; Halámek, J.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16065-16070
20. Baron, R.; Lioubashevski, O.; Katz, E.; Niazov, T.; Willner, I. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 8548-8553
21. Strack, G.; Pita, M.; Ornatska, M.; Katz, E. ChemBioChem 2008, 9, 1260-1266
22. Wagner, N.; Ashkenasy, G. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 1765-1775
23. Strack, G.; Chinnapareddy, S.; Volkov, D.; Halámek, J.; Pita, M.; Sokolov, I.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12154-12159
24. Niazov, T.; Baron, R.; Katz, E.; Lioubashevski, O.; Willner, I. Proc. Natl. Acad. U.S.A. 2006, 103, 17160-17163
25. Chatterjee, M. N.; Kay, E. R.; Leigh, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4058-4073
26. Baron, R.; Onopriyenko, A.; Katz, E.; Lioubashevski, O.; Willner, I.; Wang, S.; Tian, H. Chem. Commun. 2006, 2147-2149
27. Katz, E.; Willner, I. Chem. Commun. 2005, 5641-5643
28. Galindo, F.; Lima, J. C.; Luis, S. V.; Parola, A. J.; Pina, F. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 541-545
29. Bandyopadhyay, A.; Pal, A. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6084-6088
30. Pita, M.; Strack, G.; MacVittie, K.; Zhou, J.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16071-16076
31. Pischel, U.; Heller, B. New J. Chem. 2008, 32, 395-400
32. Andreasson, J.; Straight, S. D.; Bandyopadhyay, S.; Mitchell, R. H.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14274-14278
33. Amelia, M.; Baroncini, M.; Credi, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6240-6243
34. Perez-Inestrosa, E.; Montenegro, J. M.; Collado, D.; Suau, R. Chem. Commun. 2008, 1085-1087
35. Arugula, M. A.; Bocharova, V.; Pita, M.; Halámek, J.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5222-5226
36. Andreasson, J.; Straight, S. D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11122-11128
37. Qu, D.-H.; Wang, Q.-C.; Tian, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5296-5299
38. Andréasson, J.; Straight, S. D.; Kodis, G.; Park, C.-D.; Hambourger, M.; Gervaldo, M.; Albinsson, B.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16259-16265
39. Andréasson, J.; Kodis, G.; Terazono, Y.; Liddell, P. A.; Bandyopadhyay, S.; Mitchell, R. H.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15926-15927
40. Lopez, M. V.; Vazquez, M. E.; Gomez-Reino, C.; Pedrido, R.; Bermejo, M. R. New J. Chem. 2008, 32, 1473-1477
41. Margulies, D.; Melman, G.; Shanzer, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4865-4871
42. Kuznetz, O.; Salman, H.; Shakkour, N.; Eichen, Y.; Speiser, S. Chem. Phys. Lett. 2008, 451, 63-67
43. Margulies, D.; Felder, C. E.; Melman, G.; Shanzer, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 347-354
44. Suresh, M.; Ghosh, A.; Das, A. Chem. Commun. 2008, 3906-3908
45. Kumar, M.; Kumar, R.; Bhalla, V. Chem. Commun. 2009, 7384-7386
46. Guo, Z.; Zhu, W.; Shen, L.; Tian, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5549-5553
47. Strack, G.; Ornatska, M.; Pita, M.; Katz, E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4234-4235
48. Halámek, J.; Tam, T. K.; Chinnapareddy, S.; Bocharova, V.; Katz, E. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 973-977
49. Halámek, J.; Tam, T. K.; Strack, G.; Bocharova, V.; Katz, E. Chem. Commun. 2010, 46, 2405-2407
50. Stojanovic, M. N.; Stefanovic, D. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1069-1074
51. Macdonald, J.; Li, Y.; Sutovic, M.; Lederman, H.; Pendri, K.; Lu, W. H.; Andrews, B. L.; Stefanovic, D.; Stojanovic, M. N. Nano Lett. 2006, 6, 2598-2603
52. Katz, E.; Privman, V.; Wang, J. In Proceedings of the Conference on ICQNM 2010; Ovchinnikov, V.; Privman, V., Eds.; IEEE Comp. Soc. Conf. Publ. Serv.: Los Alamitos, CA, 2010; pp 1-9.
53. Wang, J.; Katz, E. Anal. Bioanal. Chem. DOI: 10.1007/s00216-010-3746-0.
54. Margulies, D.; Hamilton, A. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9142-9143
55. von Maltzahn, G.; Harris, T. J.; Park, J.-H.; Min, D.-H.; Schmidt, A. J.; Sailor, M. J.; Bhatia, S. N. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6065
56. Manesh, K. M.; Halámek, J.; Pita, M.; Zhou, J.; Tam, T. K.; Santhosh, P.; Chuang, M.-C.; Windmiller, J. R.; Abidin, D.; Katz, E.; Wang, J. Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 3569-3574
57. Pita, M.; Zhou, J.; Manesh, K. M.; Halámek, J.; Katz, E.; Wang, J. Sens. Actuators, B 2009, 139, 631-636
58. Privman, V.; Strack, G.; Solenov, D.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11777-11784
59. Melnikov, D.; Strack, G.; Pita, M.; Privman, V.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10472-10479
60. Privman, V.; Pedrosa, V.; Melnikov, D.; Pita, M.; Simonian, A.; Katz, E. Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 695-701
61. Privman, V.; Arugula, M. A.; Halámek, J.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B. 2009, 113, 5301-5310
62. Ker-Kan Tan, K.-K.; Bang, S.-L.; Vijayan, A.; Chiu, M.-T. Injury 2009, 40, 978-983
63. Zink, B. J.; Schultz, C. H.; Wang, X.; Mertz, M.; Stern, S. A.; Betz, A. L. Brain Res. 1999, 837, 1-7
64. Rosenberg, J. C.; Lillehei, R. C.; Longerbean, J.; Zini-Nierinann, B. Ann. Surg. 1996, 1154, 611-627
65. Prasad, M. R.; Ramaiah, C.; McIntosh, T. K.; Dempsey, R. J.; Hipkeos, S.; Yurek, D. J. Neurochem. 1994, 63, 1086-1094
66. Weinstein, T.; Chagnac, A.; Korzets, A.; Boaz, M.; Ori, Y.; Herman, M.; Malachi, T.; Gafter, U. Nephrol. Dial., Transplant. 2000, 15, 883-887
67. Rossi, R.; Milzani, A.; Dalle-Donne, I.; Giustarini, D.; Lusini, L.; Colombo, R.; Di Simplicio, P. Clin. Chem. 2002, 48, 742-753
68. Privman, V. J. Comput. Theor. Nanosci. In press (available as eprint arXiv:1004.4666; at www.arxiv.org; see http://arxiv.org/abs/arXiv:1004.4666).
69. Zewe, V.; Fromm, H. J. Biochemistry 1965, 4, 782-792
70. Hewitt, C. O.; Eszes, C. M.; Sessions, R. B.; Moreton, K. M.; Dafforn, T. R.; Takei, J.; Dempsey, C. E.; Clarke, A. R.; Holbrook, J. J. Protein Eng. 1999, 12, 491-496
71. Boland, M. J.; Gutfreund, H. Biochem. J. 1975, 151, 715-727
72. Pai, E. F.; Schulz, G. E. J. Bio. Chem. 1983, 258, 1752-1757
73. Vanoni, M. A.; Wong, K. K.; Ballou, D. P.; Blanchard, J. S. Biochemistry 1990, 29, 5790-5796
74. Tandogan, B.; Ulusu, N. N. FABAD J. Pharm. Sci. 2006, 31, 230-237
75. Rincon, R. A.; Artyushkova, K.; Mojica, M.; Germain, M. N.; Minteer, S. D.; Atanassov, P. Electroanalysis 2010, 22, 799-806
76. Nöhring, F.-J. Fachwörterbuch Kompakt Medizin, 2nd ed.; Elsevier, Urban & Fischer Verlag: Munich, Germany, 2004.
77. Heil, W.; Koberstein, R.; Zawta, B. Reference Ranges for Adults and Children: Pre-analytical Consideration; Roche Diagnostic GmbH: 2000.
78. Wring, S. A.; Hartt, J. P.; Birch, B. J. Analyst 1989, 114, 1563-1570
79. Sehlotho, N.; Griveau, S.; Ruillé, N.; Boujtita, M.; Nyokong, T.; Bedioui, F. Materials Science and Engineering C 2008, 28, 606-612
80. Smith, J. Sports Med. 1995, 19, 9-31
81. Olerud, J. E.; Homer, L. D.; Carroll, H. W. Arch. Int. Med. 1976, 136, 692-697
82. Kratz, A.; Ferraro, M.; Sluss, P. M.; Lewandrowski, K. B. New Engl. J. Med. 2004, 351, 1548-1563
83. Sprules, S. D.; Hart, J. P.; Wring, S. A.; Pittson, R. Anal. Chim. Acta 1995, 304, 17-24
84. Sies, H. Exp. Physiol. 1997, 82, 291-295
85. Halámek, J.; Windmiller, J. R.; Zhou, J.; Chuang, M.-C.; Santhosh, P.; Strack, G.; Arugula, M. A.; Chinnapareddy, S.; Bocharova, V.; Wang, J.; Katz, E. Analyst 2010, 135, 2249-2259.