Interferometric methods for label-free molecular interaction studies

Analytical Chemistry

Volumn 84, Issue 2, 2012, Pages 779-792

  Kussrow, Amanda ^a,b   Enders, Carolyn S ^a,b   Bornhop, Darryl J ^a,b  

^a VANDERBILT UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

^b VANDERBILT UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DNA; PROTEIN;

ANIMAL; HUMAN; IMMUNOASSAY; INSTRUMENTATION; INTERFEROMETRY; METABOLISM; METHODOLOGY; REVIEW; SURFACE PLASMON RESONANCE;

ANIMALS; DNA; HUMANS; IMMUNOASSAY; INTERFEROMETRY; PROTEINS; SURFACE PLASMON RESONANCE;

EID: 84855932989     PISSN: 00032700     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac202812h     Document Type: Review

References (138)

1. Herschel, W. Philos. Trans. R. Soc., London 1805, 95, 31-64
2. Baldwin, J. E.; Haniff, C. A. Philos. Trans.: Math., Phys. Eng. Sci. 2002, 360, 969-986
3. Michelson, A. A.; Pease, F. G. Astrophys. J. 1921, 53, 249-259
4. Bruning, J. H.; Herriott, D. R.; Gallaghe, Je; Rosenfel, Dp; White, A. D.; Brangacc, D. J. Appl. Opt. 1974, 13, 2693-2703
5. Scudieri, F. Appl. Opt. 1980, 19, 404-408
6. van Deelen, W.; Nisenson, P. Appl. Opt. 1969, 8, 951-955
7. Goldstein, R. M.; Zebker, H. A. Nature 1987, 328, 707-709
8. Graber, H. C.; Thompson, D. R.; Carande, R. E. J. Geophys. Res., [Oceans] 1996, 101, 25813-25832
9. Massonnet, D.; Rossi, M.; Carmona, C.; Adragna, F.; Peltzer, G.; Feigl, K.; Rabaute, T. Nature 1993, 364, 138-142
10. Vincent, P.; Larsen, S.; Galloway, D.; Laczniak, R. J.; Walter, W. R.; Foxall, W.; Zucca, J. J. Geophys. Res. Lett. 2003, 30, 2141-2145.
11. Ince, R.; Narayanaswamy, R. Anal. Chim. Acta 2006, 569, 1-20
12. Cooper, M. A. Drug Discovery Today 2006, 11, 1061-1067
13. Goh, J. B.; Loo, R. W.; Goh, M. C. Sens. Actuators, B: Chem. 2005, 106, 243-248
14. Lee, M.; Fauchet, P. M. Optics Express 2007, 15, 4530-4535
15. Lu, J. H.; Strohsahl, C. M.; Miller, B. L.; Rothberg, L. J. Anal. Chem. 2004, 76, 4416-4420
16. Mace, C. R.; Striemer, C. C.; Miller, B. L. Anal. Chem. 2006, 78, 5578-5583
17. Qavi, A. J.; Washburn, A. L.; Byeon, J. Y.; Bailey, R. C. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 394, 121-135
18. Fan, X. D.; White, I. M.; Shopoua, S. I.; Zhu, H. Y.; Suter, J. D.; Sun, Y. Z. Anal. Chim. Acta 2008, 620, 8-26
19. Vollmer, F.; Arnold, S. Nat. Methods 2008, 5, 591-596
20. Washburn, A. L.; Gunn, L. C.; Bailey, R. C. Anal. Chem. 2009, 81, 9499-9506
21. Wang, X.; Zhao, M.; Nolte, D. D.; Ratliff, T. L. Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 1871-1875
22. Bailey, R. C.; Washburn, A. L.; Qavi, A. J.; Iqbal, M.; Gleeson, M.; Tybor, F.; Gunn, L. C. Proc. SPIE 2009, 7220, 72200N, DOI: 72210.71117/72212. 809819.
23. Ozkumur, E.; Ahn, S.; Yalcin, A.; Lopez, C. A.; Cevik, E.; Irani, R. J.; DeLisi, C.; Chiari, M.; Unlu, M. S. Biosens. Bioelectron. 2010, 25, 1789-1795
24. Armani, A. M.; Kulkarni, R. P.; Fraser, S. E.; Flagan, R. C.; Vahala, K. J. Science 2007, 317, 783-787
25. Pesciotta, E. N.; Bornhop, D. J.; Robert A. Flowers, I. Chem.-Asian J. 2011, 6, 70-73
26. Proll, G.; Markovic, G.; Steinle, L.; Gauglitz, G. Methods Mol. Biol. 2009, 503, 167-178
27. Passaro, V. M. N.; DellOlio, F.; Casamassima, B.; De Leonardis, F. Sensors 2007, 7, 508-536
28. Densmore, A.; Vachon, M.; Xu, D. X.; Janz, S.; Ma, R.; Li, Y. H.; Lopinski, G.; Delage, A.; Lapointe, J.; Luebbert, C. C.; Liu, Q. Y.; Cheben, P.; Schmid, J. H. Opt. Lett. 2009, 34, 3598-3600
29. Brosinger, F.; Freimuth, H.; Lacher, M.; Ehrfeld, W.; Gedig, E.; Katerkamp, A.; Spener, F.; Cammann, K. Sens. Actuators, B: Chem. 1997, 44, 350-355
30. Prieto, F.; Sepulveda, B.; Calle, A.; Llobera, A.; Dominguez, C.; Abad, A.; Montoya, A.; Lechuga, L. M. Nanotechnology 2003, 14, 907-912
31. Prieto, F.; Sepulveda, B.; Calle, A.; Llobera, A.; Dominguez, C.; Lechuga, L. M. Sens. Actuators, B: Chem. 2003, 92, 151-158
32. Schipper, E. F.; Brugman, A. M.; Dominguez, C.; Lechuga, L. M.; Kooyman, R. P. H.; Greve, J. Sens. Actuators, B: Chem. 1997, 40, 147-153
33. Prabhathan, P.; Murukeshan, V. M.; Jing, Z.; Ramana, P. V. Opt. Express 2009, 17, 15330-15341
34. Hradetzky, D.; Mueller, C.; Reinecke, H. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2006, 8, S360-S364
35. Schmitt, K.; Schirmer, B.; Hoffmann, C.; Brandenburg, A.; Meyrueis, P. Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 2591-2597
36. Ymeti, A.; Kanger, J. S.; Greve, J.; Lambeck, P. V.; Wijn, R.; Heideman, R. G. Appl. Opt. 2003, 42, 5649-5660
37. Schneider, B. H.; Edwards, J. G.; Hartman, N. F. Clin. Chem. 1997, 43, 1757-1763
38. Schneider, B. H.; Dickinson, E. L.; Vach, M. D.; Hoijer, J. V.; Howard, L. V. Biosens. Bioelectron. 2000, 15, 13-22
39. Schneider, B. H.; Dickinson, E. L.; Vach, M. D.; Hoijer, J. V.; Howard, L. V. Biosens. Bioelectron. 2000, 15, 597-604
40. Halpern, A. R.; Nishi, N.; Wen, J.; Yang, F.; Xiang, C. X.; Penner, R. M.; Corn, R. M. Anal. Chem. 2009, 81, 5585-5592
41. Chen, Y. L.; Kung, S. C.; Taggart, D. K.; Halpern, A. R.; Penner, R. M.; Corn, R. M. Anal. Chem. 2010, 82, 3365-3370
42. St John, P. M.; Davis, R.; Cady, N.; Czajka, J.; Batt, C. A.; Craighead, H. G. Anal. Chem. 1998, 70, 1108-1111
43. Barrios, C. A.; Zhenhe, C.; Navarro-Villoslada, F.; López-Romero, D.; Moreno-Bondi, M. C. Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 2801-2804
44. Cleverley, S.; Chen, I.; Houle, J. F. J. Chromatogr., B: Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2010, 878, 264-270
45. Houle, J.; Kumaraswamy, S. Nat. Methods 2007, 4, i-ii
46. Swann, M. J.; Peel, L. L.; Carrington, S.; Freeman, N. J. Anal. Biochem. 2004, 329, 190-198
47. Lin, S. M.; Lee, C. K.; Lin, Y. H.; Lee, S. Y.; Sheu, B. C.; Tsai, J. C.; Hsu, S. M. Biosens. Bioelectron. 2006, 22, 715-721
48. Ricard-Blum, S.; Peel, L. L.; Ruggiero, F.; Freeman, N. J. Anal. Biochem. 2006, 352, 252-259
49. Wang, J.; Xu, X. W.; Zhang, Z. X.; Yang, F.; Yang, X. R. Anal. Chem. 2009, 81, 4914-4921
50. Wang, J. A.; Coffey, P. D.; Swann, M. J.; Yang, F.; Lu, J. R.; Yang, X. R. Anal. Chem. 2010, 82, 5455-5462
51. Baird, C. L.; Myszka, D. G. J. Mol. Recognit. 2001, 14, 261-268
52. See, for example, www.farfield-group.com.
53. Lee, T. H.; Hall, K. N.; Swann, M. J.; Popplewell, J. F.; Unabia, S.; Park, Y.; Hahm, K. S.; Aguilar, M. I. Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2010, 1798, 544-557
54. De Vos, K.; Bartolozzi, I.; Schacht, E.; Bienstman, P.; Baets, R. Opt. Express 2007, 15, 7610-7615
55. Xu, D. X.; Densmore, A.; Delage, A.; Waldron, P.; McKinnon, R.; Janz, S.; Lapointe, J.; Lopinski, G.; Mischki, T.; Post, E.; Cheben, P.; Schmid, J. H. Opt. Express 2008, 16, 15137-15148
56. Luchansky, M. S.; Bailey, R. C. Anal. Chem. 2010, 82, 1975-1981
57. Qavi, A. J.; Bailey, R. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4608-4611
58. Washburn, A. L.; Luchansky, M. S.; Bowman, A. L.; Bailey, R. C. Anal. Chem. 2010, 82, 69-72
59. Iqbal, M.; Gleeson, M. A.; Spaugh, B.; Tybor, F.; Gunn, W. G.; Hochberg, M.; Baehr-Jones, T.; Bailey, R. C.; Gunn, L. C. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 654-661
60. Luchansky, M. S.; Washburn, A. L.; Martin, T. A.; Iqbal, M.; Gunn, L. C.; Bailey, R. C. Biosens. Bioelectron. 2010, 26, 1283-1291
61. Gan, Q. Q.; Gao, Y. K.; Bartoli, F. J. Opt. Express 2009, 17, 20747-20755
62. Kim, D. K.; Kerman, K.; Saito, M.; Sathuluri, R. R.; Endo, T.; Yamamura, S.; Kwon, Y. S.; Tamiya, E. Anal. Chem. 2007, 79, 1855-1864
63. Nikitin, P. I.; Grigorenko, A. N.; Beloglazov, A. A.; Valeiko, M. V.; Savchuk, A. I.; Savchuk, O. A.; Steiner, G.; Kuhne, C.; Huebner, A.; Salzer, R. Sens. Actuators, A: Phys. 2000, 85, 189-193
64. Wu, C. M.; Jian, Z. C.; Joe, S. F.; Chang, L. B. Sens. Actuators, B: Chem. 2003, 92, 133-136
65. Alieva, E.; Konopsky, V. N. Sens. Actuators, B: Chem. 2004, 99, 90-97
66. Ng, S.-P.; Wu, C.-M. L.; Wu, S.-Y.; Ho, H.-P.; Kong, S.-K. Biosens. Bioelectron. 2010, 26, 1593-1598
67. Ng, S.-P.; Wu, C.-M. L.; Wu, S.-Y.; Ho, H.-P.; Kong, S.-K. Proc. SPIE 2011, 7911, 79110C, DOI: 79110.71117/79112.874108.
68. Gauglitz, G. Anal. Bioanal. Chem. 2005, 381, 141-155
69. Dancil, K. P. S.; Greiner, D. P.; Sailor, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7925-7930
70. Lin, V. S. Y.; Motesharei, K.; Dancil, K. P. S.; Sailor, M. J.; Ghadiri, M. R. Science 1997, 278, 840-843
71. Mun, K. S.; Alvarez, S. D.; Choi, W. Y.; Sailor, M. J. ACS Nano 2010, 4, 2070-2076
72. Pan, S. L.; Rothberg, L. J. Nano Lett. 2003, 3, 811-814
73. Alvarez, S. D.; Li, C. P.; Chiang, C. E.; Schuller, I. K.; Sailor, M. J. ACS Nano 2009, 3, 3301-3307
74. Ouyang, H.; DeLouise, L. A.; Miller, B. L.; Fauchet, P. M. Anal. Chem. 2007, 79, 1502-1506
75. Li, Y. Y.; Cunin, F.; Link, J. R.; Gao, T.; Betts, R. E.; Reiver, S. H.; Chin, V.; Bhatia, S. N.; Sailor, M. J. Science 2003, 299, 2045-2047
76. Latterich, M.; Corbeil, J. Proteome Sci. 2008, 6, DOI:10.1186/1477-5956- 6-31.
77. Sanchez, A. B.; Nguyen, T.; Dema-Ala, R.; Kummel, A. C.; Kipps, T. J.; Messmer, B. T. Cancer Chemother. Pharmacol. 2010, 66, 919-925
78. Sperandio, S.; Tardito, S.; Surzycki, A.; Latterich, M.; Belle, I. d. FEBS Lett. 2009, 583, 2165-2170
79. See, for example, www.siliconkinetics.com.
80. Varma, M. M.; Inerowicz, H. D.; Regnier, F. E.; Nolte, D. D. Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 1371-1376
81. Varma, M. M.; Nolte, D. D.; Inerowicz, H. D.; Regnier, F. E. Opt. Lett. 2004, 29, 950-952
82. Zhao, M.; Nolte, D.; Cho, W. R.; Regnier, F.; Varma, M.; Lawrence, G.; Pasqua, J. Clin. Chem. 2006, 52, 2135-2140
83. Wang, X. F.; Zhao, M.; Nolte, D. D. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 1151-1156
84. See, for example, www.fortebio.com.
85. Do, T.; Ho, F.; Heidecker, B.; Witte, K.; Chang, L.; Lerner, L. Protein Expression Purif. 2008, 60, 147-150
86. Abdiche, Y.; Malashock, D.; Pinkerton, A.; Pons, J. Anal. Biochem. 2008, 377, 209-217
87. Horner, S. R.; Mace, C. R.; Rothberg, L. J.; Miller, B. L. Biosens. Bioelectron. 2006, 21, 1659-1663
88. Gao, T.; Rothberg, L. J. Anal. Chem. 2007, 79, 7589-7595
89. Zubritsky, E. Anal. Chem. 2007, 79, 7941-7941
90. Ozkumur, E.; Needham, J. W.; Bergstein, D. A.; Gonzalez, R.; Cabodi, M.; Gershoni, J. M.; Goldberg, B. B.; Unlu, M. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 7988-7992
91. Özkumur, E.; Yalćin, A.; Cretich, M.; Lopez, C. A.; Bergstein, D. A.; Goldberg, B. B.; Chiari, M.; Ünlü, M. S. Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 167-172
92. Birkert, O.; Gauglitz, G. Anal. Bioanal. Chem. 2002, 372, 141-147
93. Birkert, O.; Tunnernann, R.; Jung, G.; Gauglitz, G. Anal. Chem. 2002, 74, 834-840
94. Bornhop, D. J. Appl. Opt. 1995, 34, 3234-3239
95. Markov, D. A.; Bornhop, D. J. Fresenius J. Anal. Chem. 2001, 371, 234-237
96. Markov, D. A.; Dotson, S.; Wood, S.; Bornhop, D. J. Electrophoresis 2004, 25, 3805-3809
97. Sorensen, H. S.; Pranov, H.; Larsen, N. B.; Bornhop, D. J.; Andersen, P. E. Anal. Chem. 2003, 75, 1946-1953
98. Swinney, K.; Bornhop, D. J. Electrophoresis 2001, 22, 2032-2036
99. Swinney, K.; Bornhop, D. J. Electrophoresis 2002, 23, 613-620
100. Wang, Z. L.; Bornhop, D. J. Anal. Chem. 2005, 77, 7872-7877
101. Wang, Z. L.; Swinney, K.; Bornhop, D. J. Electrophoresis 2003, 24, 865-873
102. Kussrow, A.; Kaltgrad, E.; Wolfenden, M. L.; Cloninger, M. J.; Finn, M. G.; Bornhop, D. J. Anal. Chem. 2009, 81, 4889-4897
103. Latham, J. C.; Markov, D. A.; Sorensen, H. S.; Bornhop, D. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 955-958
104. Markov, D. A.; Swinney, K.; Bornhop, D. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16659-16664
105. Baksh, M. M.; Kussrow, A. K.; Mileni, M.; Finn, M. G.; Bornhop, D. J. Nat. Biotechnol. 2011, 29, 357-360
106. Bornhop, D. J.; Latham, J. C.; Kussrow, A.; Markov, D. A.; Jones, R. D.; Sorensen, H. S. Science 2007, 317, 1732-1736
107. Kussrow, A.; Baksh, M. M.; Bornhop, D. J.; Finn, M. G. ChemBioChem 2011, 12, 367-370
108. Kussrow, A.; Enders, C. S.; Castro, A. R.; Cox, D. L.; Ballard, R. C.; Bornhop, D. J. Analyst 2010, 135, 1535-1537
109. Latham, J. C.; Stein, R. A.; Bornhop, D. J.; Mchaourab, H. S. Anal. Chem. 2009, 81, 1865-1871
110. Morcos, E. F.; Kussrow, A.; Enders, C.; Bornhop, D. Electrophoresis 2010, 31, 3691-3695
111. Swinney, K.; Markov, D.; Bornhop, D. J. Anal. Chem. 2000, 72, 2690-2695
112. Markov, D.; Begari, D.; Bornhop, D. J. Anal. Chem. 2002, 74, 5438-5441
113. Sota, H.; Hasegawa, Y.; Iwakura, M. Anal. Chem. 1998, 70, 2019-2024
114. Elkashef, H. Opt. Mater. 1997, 8, 175-183
115. Maroulis, G.; Xenides, D.; Hohm, U.; Loose, A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7957-7967
116. Taguchi, T.; Takeyama, H.; Matsunaga, T. Biosens. Bioelectron. 2005, 20, 2276-2282
117. Bucciantini, M.; Giannoni, E.; Chiti, F.; Baroni, F.; Formigli, L.; Zurdo, J. S.; Taddei, N.; Ramponi, G.; Dobson, C. M.; Stefani, M. Nature 2002, 416, 507-511
118. Forman, M. S.; Lee, V. M. Y.; Trojanowski, J. Q. Trends Neurosci. 2003, 26, 407-410
119. Iweala, O. I. Contraception 2004, 70, 141-147
120. Bhardwaj, D.; Bhatt, S.; Khamar, B. M.; Modi, R. I.; Ghosh, P. K. Curr. Sci. 2006, 91, 913-917
121. Kussrow, A.; Enders, C. S.; Morcos, E. F.; Bornhop, D. J. J. Assoc. Lab. Autom. 2009, 14, 341-347
122. Larsen, S. A.; Pope, V.; Johnson, R. E., Jr.; Kennedy, E. J., Eds. A Manual of Tests for Syphilis, 9 th ed.; American Public Health Association: Washington D.C., 1998.
123. Setif, P.; Harris, N.; Lagoutte, B.; Dotson, S.; Weinberger, S. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10620-10622
124. Setif, P. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2001, 1507, 161-179
125. Krummel, M. F.; Davis, M. M. Curr. Opin. Immunol. 2002, 14, 66-74
126. Overington, J. P.; Al-Lazikani, B.; Hopkins, A. L. Nat. Rev. Drug Discovery 2006, 5, 993-996
127. Bracey, M. H.; Hanson, M. A.; Masuda, K. R.; Stevens, R. C.; Cravatt, B. F. Science 2002, 298, 1793-1796
128. Jass, J.; Tjarnhage, T.; Puu, G. Biophys. J. 2000, 79, 3153-3163
129. Cravatt, B. F.; Prosperogarcia, O.; Siuzdak, G.; Gilula, N. B.; Henriksen, S. J.; Boger, D. L.; Lerner, R. A. Science 1995, 268, 1506-1509
130. Devane, W. A.; Hanus, L.; Breuer, A.; Pertwee, R. G.; Stevenson, L. A.; Griffin, G.; Gibson, D.; Mandelbaum, A.; Etinger, A.; Mechoulam, R. Science 1992, 258, 1946-1949
131. Pin, J. P.; Kniazeff, J.; Binet, V.; Liu, J. F.; Maurel, D.; Galvez, T.; Duthey, W.; Havlickova, M.; Blahos, J.; Prezeau, L.; Rondard, P. Biochem. Pharmacol. 2004, 68, 1565-1572
132. Urwyler, S.; Mosbacher, J.; Lingenhoehl, K.; Heid, J.; Hofstetter, K.; Froestl, W.; Bettler, B.; Kaupmann, K. Mol. Pharmacol. 2001, 60, 963-971
133. Boger, D. L.; Miyauchi, H.; Du, W.; Hardouin, C.; Fecik, R. A.; Cheng, H.; Hwang, I.; Hedrick, M. P.; Leung, D.; Acevedo, O.; Guimaraes, C. R. W.; Jorgensen, W. L.; Cravatt, B. F. J. Med. Chem. 2005, 48, 1849-1856
134. Froestl, W.; Mickel, S. J.; Hall, R. G.; Vonsprecher, G.; Strub, D.; Baumann, P. A.; Brugger, F.; Gentsch, C.; Jaekel, J.; Olpe, H. R.; Rihs, G.; Vassout, A.; Waldmeier, P. C.; Bittiger, H. J. Med. Chem. 1995, 38, 3297-3312
135. Garfunkle, J.; Ezzili, C.; Rayl, T. J.; Hochstatter, D. G.; Hwang, I.; Boger, D. L. J. Med. Chem. 2008, 51, 4392-4403
136. Kaupmann, K.; Huggel, K.; Heid, J.; Flor, P. J.; Bischoff, S.; Mickel, S. J.; McMaster, G.; Angst, C.; Bittiger, H.; Froestl, W.; Bettler, B. Nature 1997, 386, 239-246
137. Romero, F. A.; Du, W.; Hwang, I.; Rayl, T. J.; Kimball, F. S.; Leung, D.; Hoover, H. S.; Apodaca, R. L.; Breitenbucher, J. G.; Cravatt, B. F.; Boger, D. L. J. Med. Chem. 2007, 50, 1058-1068
138. Pesciotta, E. N.; Bornhop, D. J.; Flowers, R. A. Org. Lett. 2011, 13, 2654-2657