Realization and properties of biochemical-computing biocatalytic XOR gate based on signal change

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 42, 2010, Pages 13601-13608

  Privman, Vladimir ^a   Zhou, Jian ^a   Halámek, Jan ^a   Katz, Evgeny ^a  

^a CLARKSON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LOGIC GATES;

ANALOG NOISE; BIOCATALYTIC REACTION; DEVELOPED MODEL; QUALITY EVALUATION; SIGNAL CHANGES; XOR GATES; XOR LOGIC GATES;

QUALITY CONTROL;

EID: 77958499251     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp107562p     Document Type: Article

References (89)

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. Pischel, U. Aust. J. Chem. 2010, 63, 148-164
7. Andreasson, J.; Pischel, U. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 174-188
8. Unconventional Computation. Lecture Notes in Computer Science; Calude, C. S.; Costa, J. F.; Dershowitz, N.; Freire, E.; Rozenberg, G., Eds.; Springer: Berlin, 2009; Vol. 5715.
9. Unconventional Computing 2007; Adamatzky, A.; De Lacy Costello, B.; Bull, L.; Stepney, S.; Teuscher, C., Eds.; Luniver Press: Frome, U.K., 2007.
10. De Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; McCoy, C. P. Nature 1993, 364, 42-44
11. De Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; McCoy, C. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7891-7892
12. De Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q. N.; Maguire, G. E. M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 1213-1214
13. Baytekin, H. T.; Akkaya, E. U. Org. Lett. 2000, 2, 1725-1727
14. Zong, G.; Xiana, L.; Lua, G. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 3891-3894
15. De Silva, A. P.; Dixon, I. M.; Gunaratne, H. Q. N.; Gunnlaugsson, T.; Maxwell, P. R. S.; Rice, T. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1393-1394
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. Turfan, B.; Akkaya, E. U. Org. Lett. 2002, 4, 2857-2859
18. Wang, Z.; Zheng, G.; Lu, P. Org. Lett. 2005, 7, 3669-3672
19. Gunnlaugsson, T.; Mac Dónaill, D. A.; Parker, D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12866-12876
20. Gunnlaugsson, T.; MacDónaill, D. A.; Parker, D. Chem. Commun. 2000, 93-94
21. De Sousa, M.; De Castro, B.; Abad, S.; Miranda, M. A.; Pischel, U. Chem. Commun. 2006, 2051-2053
22. Li, L.; Yu, M. X.; Li, F. Y.; Yi, T.; Huang, C. H. Colloids Surf. A 2007, 304, 49-53
23. Credi, A.; Balzani, V.; Langford, S. J.; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2679-2681
24. Li, Y.; Zheng, H.; Li, Y.; Wang, S.; Wu, Z.; Liu, P.; Gao, Z.; Liu, H.; Zhu, D. J. Org. Chem. 2007, 72, 2878-2885
25. De Silva, A. P.; McClenaghan, N. D. Chem.-Eur. J. 2002, 8, 4935-4945
26. De Silva, A. P.; McClenaghan, N. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3965-3966
27. Katz, E.; Privman, V. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1835-1857
28. Saghatelian, A.; Volcker, N. H.; Guckian, K. M.; Lin, V. S. Y.; Ghadiri, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 346-347
29. Ashkenasy, G.; Ghadiri, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11140-11141
30. Sivan, S.; Lotan, N. Biotechnol. Prog. 1999, 15, 964-970
31. Sivan, S.; Tuchman, S.; Lotan, N. Biosystems 2003, 70, 21-33
32. Deonarine, A. S.; Clark, S. M.; Konermann, L. Future Gener. Comput. Syst. 2003, 19, 87-97
33. Ashkenazi, G.; Ripoll, D. R.; Lotan, N.; Scheraga, H. A. Biosens. Bioelectron. 1997, 12, 85-95
34. Unger, R.; Moult, J. Proteins 2006, 63, 53-64
35. Zhou, J.; Arugula, M. A.; Halámek, J.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16065-16070
36. Zhou, J.; Tam, T. K.; Pita, M.; Ornatska, M.; Minko, S.; Katz, E. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 144-149
37. Strack, G.; Ornatska, M.; Pita, M.; Katz, E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4234-4235
38. Pita, M.; Katz, E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 36-37
39. Strack, G.; Chinnapareddy, S.; Volkov, D.; Halámek, J.; Pita, M.; Sokolov, I.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12154-12159
40. Tam, T. K.; Strack, G.; Pita, M.; Katz, E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11670-11671
41. Li, T.; Wang, E. K.; Dong, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15082-15083
42. Willner, I.; Shlyahovsky, B.; Zayats, M.; Willner, B. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1153-1165
43. 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.
44. Ezziane, Z. Nanotechnology 2006, 17, R27-R39
45. Win, M. N.; Smolke, C. D. Science 2008, 322, 456-460
46. Rinaudo, K.; Bleris, L.; Maddamsetti, R.; Subramanian, S.; Weiss, R.; Benenson, Y. Nat. Biotechnol. 2007, 25, 795-801
47. Ogawa, A.; Maeda, M. Chem. Commun. 2009, 4666-4668
48. Stojanovic, M. N.; Mitchell, T. E.; Stefanovic, D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3555-3561
49. Benenson, Y. Curr. Opin. Biotechnol. 2009, 20, 471-478
50. Simpson, M. L.; Sayler, G. S.; Fleming, J. T.; Applegate, B. Trends Biotechnol. 2001, 19, 317-323
51. Margulies, D.; Hamilton, A. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9142-9143
52. May, E. E.; Dolan, P. L.; Crozier, P. S.; Brozik, S.; Manginell, M. IEEE Sens. J. 2008, 8, 1011-1019
53. Wang, J.; Katz, E. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 398, 1591-1603
54. Strack, G.; Bocharova, V.; Arugula, M. A.; Pita, M.; Halámek, J.; Katz, E. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 839-843
55. Tokarev, I.; Gopishetty, V.; Zhou, J.; Pita, M.; Motornov, M.; Katz, E.; Minko, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 532-536
56. Simmel, F. C. Nanomedicine 2007, 2, 817-830
57. 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, 6064-6065
58. 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
59. Pita, M.; Zhou, J.; Manesh, K. M.; Halámek, J.; Katz, E.; Wang, J. Sens. Actuators B 2009, 139, 631-636
60. Strack, G.; Pita, M.; Ornatska, M.; Katz, E. ChemBioChem 2008, 9, 1260-1266
61. Baron, R.; Lioubashevski, O.; Katz, E.; Niazov, T.; Willner, I. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 8548-8553
62. Niazov, T.; Baron, R.; Katz, E.; Lioubashevski, O.; Willner, I. Proc. Natl. Acad. U.S.A. 2006, 103, 17160-17163
63. Qu, D.-H.; Wang, Q.-C.; Tian, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5296-5299
64. 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
65. 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
66. Lopez, M. V.; Vazquez, M. E.; Gomez-Reino, C.; Pedrido, R.; Bermejo, M. R. New J. Chem. 2008, 32, 1473-1477
67. Margulies, D.; Melman, G.; Shanzer, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4865-4871
68. Kuznetz, O.; Salman, H.; Shakkour, N.; Eichen, Y.; Speiser, S. Chem. Phys. Lett. 2008, 451, 63-67
69. Ho, M. S. H.; Lin, J.; Chiu, C. C. Int. J. Innovative Comput. Inf. Control 2009, 5, 4573-4582
70. Baron, R.; Lioubashevski, O.; Katz, E.; Niazov, T.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 1572-1576
71. Donald, J.; Jha, N. K. ACM J. Emerging Technol. Comput. Syst. 2008, 4, article no. 2
72. Shende, V. V.; Markov, I. L. Quantum Inf. Comput. 2009, 9, 461-486
73. Bennett, C. H. IBM J. Res. Dev. 1973, 17, 525-532
74. Ekert, A.; Jozsa, R. Rev. Mod. Phys. 1996, 68, 733-753
75. Steane, A. M. Rep. Prog. Phys. 1998, 61, 117-173
76. Fredkin, E.; Toffoli, T. Int. J. Theor. Phys. 1982, 21, 219-253
77. Methods of Enzymatic Analysis, 2nd ed.; Bergmeyer, H. U., Ed.; Academic Press: New York, 1974; Vol. 4, pp 2066 - 2072.
78. Privman, V.; Strack, G.; Solenov, D.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11777-11784
79. Melnikov, D.; Strack, G.; Pita, M.; Privman, V.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10472-10479
80. Privman, V.; Pedrosa, V.; Melnikov, D.; Pita, M.; Simonian, A.; Katz, E. Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 695-701
81. Fedichkin, L.; Katz, E.; Privman, V. J. Comput. Theor. Nanosci. 2008, 5, 36-43
82. Soldin, S. J.; Balinsky, D. Biochemistry 1968, 7, 1077-1082
83. Shreve, D. S.; Levy, H. R. J. Biol. Chem. 1980, 255, 2670-2677
84. Özer, N.; Aksoy, Y.; Ögüs, I. H. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2001, 33, 221-226
85. Scopes, R. K. Biochem. J. 1997, 326, 731-735
86. Privman, V.; Arugula, M. A.; Halámek, J.; Pita, M.; Katz, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 5301-5310
87. Nazari, K.; Mahmoudi, A.; Khosraneh, M.; Haghighian, Z.; Moosavi-Movahedi, A. A. J. Mol. Catal. B 2009, 56, 61-69
88. Khosraneh, M.; Mahmoudi, A.; Rahimi, H.; Nazari, K.; Moosavi-Movahedi, A. A. J. Enzyme Inhib. Med. Chem. 2007, 22, 677-684
89. Tam, T. K.; Pita, M.; Motornov, M.; Tokarev, I.; Minko, S.; Katz, E. Electroanalysis 2010, 22, 35-40