Understanding properties of electrified interfaces as a prerequisite for label-free DNA hybridization detection

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 14, Issue 43, 2012, Pages 14933-14942

  Gebala, Magdalena ^a   Schuhmann, Wolfgang ^a  

^a RUHR UNIVERSITY BOCHUM   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DNA; GOLD; INTERCALATING AGENT; METAL NANOPARTICLE;

CHEMISTRY; ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY; ELECTRODE; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; REVIEW; SEMICONDUCTOR; SURFACE PROPERTY;

DIELECTRIC SPECTROSCOPY; DNA; ELECTRODES; GOLD; INTERCALATING AGENTS; METAL NANOPARTICLES; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; SEMICONDUCTORS; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84867708915     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2cp42382k     Document Type: Review

References (155)

1. T. G. Drummond M. G. Hill J. K. Barton Nat. Biotechnol. 2003 21 1192 1199
2. Bioelectronics. From theory to applications, ed., I. Willner, WILEY-VCH, Weinheim, 2005
3. J. J. Gooding Electroanalyst 2002 14 1149 1156
4. J. Wang Nucleic Acids Res. 2000 28 3011 3016
5. E. Palecek F. Jelen Crit. Rev. Anal. Chem. 2002 32 261 270
6. R. J. Lipshutz D. Morris M. Chee E. Hubbell M. J. Kozal N. Shah N. Shen R. Yang S. P. Fodor Biotechniques 1995 19 442 447
7. J. F. Rusling E. G. Hvastkovs J. B. Schenkman Curr. Opin. Drug Discovery Dev. 2007 10 67 73
8. S. Krishnan B. Bajrami V. Mani S. M. Pan J. F. Rusling Electroanalyst 2009 21 1005 1013
9. D. P. Nikolelis S. S. Petropoulou M. V. Mitrokotsa Bioelectrochemistry 2002 58 107 112
10. W. Wang S. F. Wang F. Xie Sens. Actuators, B 2006 120 238 244
11. M. Ogura H. Yamaguchi K. Yoshida Y. Fujita T. Tanaka Nucleic Acids Res. 2001 29 3804 3813
12. S. Husale H. H. Persson O. Sahin Nature 2009 462 1075 U138
13. J. A. Ferguson F. J. Steemers D. R. Walt Anal. Chem. 2000 72 5618 5624
14. K. Kobayashi M. Ogura H. Yamaguchi K. I. Yoshida N. Ogasawara T. Tanaka Y. Fujita J. Bacteriol. 2001 183 7365 7370
15. E. Palecek Electroanalyst 1996 8 7 19
16. B. Epe Chem.-Biol. Interact. 1991 80 239 260
17. J. F. Reeves S. J. Davies N. J. Dodd A. N. Jha Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 2008 640 113 122
18. O. Korbut M. Buckova P. Tarapcik J. Labuda P. Grundler J. Electroanal. Chem. 2001 506 143 148
19. J. Labuda M. Buckova M. Vanickova J. Mattusch R. Wennrich Electroanalyst 1999 11 101 107
20. I. V. Yang H. H. Thorp Anal. Chem. 2001 73 5316 5322
21. G. Martinez Mutat. Res., Rev. Mutat. Res. 2003 544 115 127
22. M. Fojta Electroanalyst 2002 14 1449 1463
23. J. Rusling Biosens. Bioelectron. 2004 20 1022 1028
24. V. C. Diculescu A.-M. C. Paquim A. M. O. Brett Sensors 2005 5 377 393
25. J. Wang G. Rivas X. Cai E. Palecek P. Nielsen H. Shiraishi N. Dontha D. Luo C. Parrado M. Chicharro P. A. Farias F. S. Valera D. H. Grant M. Ozsoz M. N. Flair Anal. Chim. Acta 1997 347 1 8
26. E. Palecek M. Fojta M. Tomschik J. Wang Biosens. Bioelectron. 1998 13 621 628
27. F. C. Abreu M. O. Goulart A. M. Brett Biosens. Bioelectron. 2002 17 913 919
28. R. D. Joerger T. M. Truby E. R. Hendrickson R. M. Young R. C. Ebersole Clin. Chem. 1995 41 1371 1377
29. K. Habermuller M. Mosbach W. Schuhmann Fresenius' J. Anal. Chem. 2000 366 560 568
30. W. Schuhmann Rev. Mol. Biotechnol. 2002 82 425 441
31. H. H. Kim Y. C. Zhang A. Heller Anal. Chem. 2004 76 2411 2414
32. W. H. Zhang X. D. Cui B. S. Yeo T. Schmid C. Hafner R. Zenobi Nano Lett. 2007 7 1401 1405
33. F. Naef H. Wijnen M. Magnasco Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2006 73 063902
34. K. M. Millan S. R. Mikkelsen Anal. Chem. 1993 65 2317 2323
35. A. B. Steel T. M. Herne M. J. Tarlov Anal. Chem. 1998 70 4670 4677
36. C. J. Burden Y. Pittelkow S. R. Wilson J. Phys.: Condens. Matter 2006 18 5545 5565
37. A. Halperin A. Buhot E. B. Zhulina Biophys. J. 2005 89 796 811
38. A. Halperin A. Buhot E. B. Zhulina J. Phys.: Condens. Matter 2006 18 S463 S490
39. M. Rubinstein and R. H. Colby, Polymer Physics, Oxford University Press, Oxford; New York, 2003
40. A. Halperin A. Buhot E. B. Zhulina Langmuir 2006 22 11290 11304
41. C. Y. Lee P. Gong G. M. Harbers D. W. Grainger D. G. Castner L. J. Gamble Anal. Chem. 2006 78 3316 3325
42. T. M. Herne M. J. Tarlov J. Am. Chem. Soc. 1997 119 8916 8920
43. R. Levicky T. M. Herne M. J. Tarlov S. K. Satija J. Am. Chem. Soc. 1998 120 9787 9792
44. L. D. Williams Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000 29 497 521
45. B. Tinland A. Pluen J. Sturm G. Weill Macromolecules 1997 30 5763 5765
46. C. Bustamante Z. Bryant S. B. Smith Nature 2003 421 423 427
47. F. J. Mearns E. L. S. Wong K. Short D. B. Hibbert J. J. Gooding Electroanalyst 2006 18 1971 1981
48. J. J. Gooding A. Chou F. J. Mearns E. Wong K. L. Jericho Chem. Commun. 2003 1938 1939
49. C. G. Baumann S. B. Smith V. A. Bloomfield C. Bustamante Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997 94 6185 6190
50. J. R. Wenner M. C. Williams I. Rouzina V. A. Bloomfield Biophys. J. 2002 82 3160 3169
51. J. F. Marko E. D. Siggia Macromolecules 1995 28 8759 8770
52. R. Podgornik D. C. Rau V. A. Parsegian Biophys. J. 1994 66 962 971
53. G. Shen N. Tercero M. A. Gaspar B. Varughese K. Shepard R. Levicky J. Am. Chem. Soc. 2006 128 8427 8433
54. G. S. Manning Acc. Chem. Res. 1979 12 443 449
55. R. W. Wilson V. Bloomfield Biochemistry 1979 1979 2192 2196
56. Y. Bai M. Greenfeld K. J. Travers V. B. Chu J. Lipfert S. Doniach D. Herschlag J. Am. Chem. Soc. 2007 129 14981 14988
57. R. Das T. T. Mills L. W. Kwok G. S. Maskel I. S. Millett S. Doniach K. D. Finkelstein D. Herschlag L. Pollack Phys. Rev. Lett. 2003 90
58. M. Fixman J. Chem. Phys. 1979 70 4995
59. M. Gueron G. Weisbuch Biopolymers 1980 19 353 382
60. A. Y. Grosberg T. T. Nguyen B. I. Shklovskii Rev. Mod. Phys. 2002 74 329 345
61. E. Wierzbinski J. Arndt W. Hammond K. Slowinski Langmuir 2006 22 2426 2429
62. S. O. Kelley J. K. Barton N. M. Jackson L. D. McPherson A. B. Potter E. M. Spain M. J. Allen M. G. Hill Langmuir 1998 14 6781 6784
63. U. Rant K. Arinaga S. Scherer E. Pringsheim S. Fujita N. Yokoyama M. Tornow G. Abstreiter Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 17364 17369
64. U. Rant K. Arinaga M. Tornow Y. W. Kim R. R. Netz S. Fujita N. Yokoyama G. Abstreiter Biophys. J. 2006 90 3666 3671
65. A. Vainrub B. M. Pettitt Biopolymers 2003 68 265 270
66. R. J. Heaton A. W. Peterson R. M. Georgiadis Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 3701 3704
67. N. Huesken M. Gebala W. Schuhmann N. Metzler-Nolte ChemBioChem 2010 11 1754 1761
68. E. Farjami L. Clima K. Gothelf E. E. Ferapontova Anal. Chem. 2011 83 1594 1602
69. H. Aoki H. Tao Analyst 2007 132 784 791
70. C. H. Fan K. W. Plaxco A. J. Heeger Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 9134 9137
71. A. Anne C. Demaille J. Am. Chem. Soc. 2006 128 542 557
72. S. M. Park J. S. Yoo Anal. Chem. 2003 75 455a 461a
73. V. Dharuman B.-Y. Chang S.-M. Park J. H. Hahn Biosens. Bioelectron. 2010 25 2129 2134
74. A. Tlili A. Abdelghani S. Ameur N. Jaffrezic-Renault Mater. Sci. Eng., C 2006 26 546 550
75. J. X. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008 78
76. D. L. Li X. Q. Zou Q. Shen S. J. Dong Electrochem. Commun. 2007 9 191 196
77. K. I. Zhang H. Y. Ma L. P. Zhang Y. Z. Zhang Electroanalyst 2008 20 2127 2133
78. J. Kafka O. Panke B. Abendroth F. Lisdat Electrochim. Acta 2008 53 7467 7474
79. F. Patolsky E. Katz I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2002 41 3398 3402
80. Y. T. Long C. Z. Li T. C. Sutherland H. B. Kraatz J. S. Lee Anal. Chem. 2004 76 4059 4065
81. S. D. Keighley P. Estrela P. Li P. Mighorato Biosens. Bioelectron. 2008 24 906 911
82. F. Patolsky A. Lichtenstein M. Kotler I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2001 40 2261
83. L. Alfonta I. Willner Chem. Commun. 2001 1492 1493
84. Y. T. Long C. Z. Li H. B. Kraatz J. S. Lee Biophys. J. 2003 84 3218 3225
85. X. M. Bin H. B. Kraatz Analyst 2009 134 1309 1313
86. C. Berggren B. Bjarnason G. Johansson Electroanalyst 2001 13 173 180
87. A. Bonanni M. del Valle Anal. Chim. Acta 2010 678 7 17
88. B. Pejcic R. Marco Electrochim. Acta 2006 51 6217 6229
89. F. Lisdat D. Schafer Anal. Biochem. Chem. 2008 391 1555 1567
90. U. Rant K. Arinaga S. Fujita N. Yokoyama G. Abstreiter M. Tornow Langmuir 2004 20 10086 10092
91. U. Rant K. Arinaga S. Fujita N. Yokoyama G. Abstreiter M. Tornow Org. Biomol. Chem. 2006 4 3448 3455
92. U. Rant K. Arinaga T. Fujiwara S. Fujita M. Tornow N. Yokoyama G. Abstreiter Biophys. J. 2003 85 3858 3864
93. U. Rant K. Arinaga S. Fujita N. Yokoyama G. Abstreiter M. Tornow Nano Lett. 2004 4 2441 2445
94. M. Gebala W. Schuhmann ChemPhysChem 2010 11 2887 2895
95. A. Bonanni M. I. Pividori M. del Valle Analyst 2010 135 1765
96. T. H. Kjallman H. Peng C. Soeller J. Travas-Sejdic Anal. Chem. 2008 80 9460 9466
97. M. Steichen C. Buess-herman Electrochem. Commun. 2005 7 416 420
98. F. Patolsky E. Katz A. Bardea I. Willner Langmuir 1999 15 3703 3706
99. K. S. Ma H. Zhou J. Zoval M. Madou Sens. Actuators, B 2006 114 58 64
100. F. Patolsky A. Lichtenstein I. Willner Nat. Biotechnol. 2001 19 253 257
101. A. Bardea F. Patolsky A. Dagan I. Willner Chem. Commun. 1999 21 22
102. W. Cai J. R. Peck D. W. van der weide R. J. Hamers Biosens. Bioelectron. 2004 19 1013 1019
103. K.-S. Song G.-J. Zhang Y. Nakamura K. Furukawa T. Hiraki J.-H. Yang T. Funatsu I. Ohdomari H. Kawarada Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2006 74 041919
104. M. Curreli R. Zhang F. Ishikawa H.-K. Chang R. Cote C. Zhou M. Thompson IEEE Trans. Nanotechnol. 2008 7 651 667
105. E. Souteyrand J. P. Cloarec J. R. Martin C. Wilson I. Lawrence S. Mikkelsen M. F. Lawrence J. Phys. Chem. B 1997 101 2980 2985
106. M. J. Schöning A. Poghossian Analyst 2002 127 1137 1151
107. A. Star E. Tu J. Niemann J. C. Gabriel C. S. Joiner C. Valcke Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 921 926
108. Z. Gao A. Agarwal A. D. Trigg N. Singh C. Fang C.-H. Tung Y. Fan K. D. Buddharaju J. Kong Anal. Chem. 2007 79 3291 3297
109. A. Poghossian M. Abouzar M. Sakkari T. Kassab Y. Han S. Ingebrandt A. Offenhäusser M. Schöning Sens. Actuators, B 2006 118 163 170
110. X. P. A. Gao G. Zheng C. M. Lieber Nano Lett. 2010 10 547 552
111. J.-I. Hahm C. M. Lieber Nano Lett. 2004 2004 51 54
112. K. Keren R. S. Berman E. Buchstab U. Sivan E. Braun Science 2003 302 1380 1382
113. C.-P. Chen A. Ganguly C.-Y. Lu T.-Y. Chen C.-C. Kuo R.-S. Chen W.-H. Tu W. B. Fischer K.-H. Chen L.-C. Chen Anal. Chem. 2011 83 1938 1943
114. H. Kawarada A. R. Ruslinda Phys. Status Solidi A 2011 208 2005 2016
115. J. M. Rothberg W. Hinz T. M. Rearick J. Schultz W. Mileski M. Davey J. H. Leamon K. Johnson M. J. Milgrew M. Edwards J. Hoon J. F. Simons D. Marran J. W. Myers J. F. Davidson A. Branting J. R. Nobile B. P. Puc D. Light T. A. Clark M. Huber J. T. Branciforte I. B. Stoner S. E. Cawley M. Lyons Y. Fu N. Homer M. Sedova X. Miao B. Reed J. Sabina E. Feierstein M. Schorn M. Alanjary E. Dimalanta D. Dressman R. Kasinskas T. Sokolsky J. A. Fidanza E. Namsaraev K. J. McKernan A. Williams G. T. Roth J. Bustillo Nature 2011 475 348 352
116. Y. L. Bunimovich Y. S. Shin W.-S. Yeo M. Amori G. Kwong J. R. Heath J. Am. Chem. Soc. 2006 128 16323 16331
117. E. Yablonovitch D. L. Allara C. C. Chang T. Gmitter T. B. Bright Phys. Rev. Lett. 1986 57 249 252
118. R. E. Holmlin P. J. Dandliker J. K. Barton Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997 36 2715 2730
119. S. O. Kelley E. M. Boon J. K. Barton N. M. Jackson M. G. Hill Nucleic Acids Res. 1999 27 4830 4837
120. K. Kerman D. Ozkan P. Kara B. Meric J. J. Gooding M. Ozsoz Anal. Chim. Acta 2002 462 39 47
121. E. M. Boon N. M. Jackson M. D. Wightman S. O. Kelley M. G. Hill J. K. Barton J. Phys. Chem. B 2003 107 11805 11812
122. E. L. Wong J. J. Gooding Anal. Chem. 2003 75 3845 3852
123. T. C. Tang H. J. Huang Electroanalyst 1999 11 1185 1190
124. S. O. Kelley N. M. Jackson M. G. Hill J. K. Barton Angew. Chem., Int. Ed. 1999 38 941 945
125. A. K. Boal J. K. Barton Bioconjugate Chem. 2005 16 312 321
126. E. M. Boon J. K. Barton Bioconjugate Chem. 2003 14 1140 1147
127. R. Gill F. Patolsky E. Katz I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 4554 4557
128. C. Z. Li Y. L. Liu J. H. Luong Anal. Chem. 2005 77 478 485
129. M. Gebala L. Stoica S. Neugebauer W. Schuhmann Electroanalyst 2009 21 325 331
130. C. Witte F. Lisdat Electroanalyst 2011 23 339 346
131. A. Kowalczyk A. M. Nowicka R. Jurczakowski P. Niedzialkowski T. Ossowski Z. Stojek Electroanalyst 2010 22 49 59
132. M. Takagi H. Yokoyama S. Takenaka J. Inclusion Phenom. Mol. Recognit. Chem. 1998 32 375 383
133. S. Sato T. Nojima S. Takenaka J. Organomet. Chem. 2004 689 4722 4728
134. B. Y. Won D. W. Lee S. C. Shin D. Y. Cho S. S. Lee H. C. Yoon H. G. Park Biosens. Bioelectron. 2008 24 665 669
135. M. Gebala G. Hartwich W. Schuhmann Faraday Discuss. 2011 149 11 22
136. M. Gebala L. Stoica D. Guschin L. Stratmann W. Schuhmann Electrochem. Commun. 2010 684 688
137. J. S. Ren J. B. Chaires Biochemistry 1999 38 16067 16075
138. D. Suh J. B. Chaires Bioorg. Med. Chem. 1995 3 723 728
139. D. L. Boger B. E. Fink S. R. Brunette W. C. Tse M. P. Hedrick J. Am. Chem. Soc. 2001 123 5878 5891
140. L. K. Wolf Y. Gao R. M. Georgiadis J. Am. Chem. Soc. 2007 129 10503 10511
141. J. Aubard M. A. Schwaller J. Pantigny J. P. Marsault G. Lévi J. Raman Spectrosc. 1992 23 373 377
142. X. Dou T. Takama Y. Yamaguchi K. Hirai H. Yamamoto S. Doi Y. Ozaki Appl. Opt. 1998 37 759 763
143. I. Nabiev I. Chourpa M. Manfait J. Phys. Chem. A 1994 98 1344 1350
144. E. C. Le Ru P. G. Etchegoin Annu. Rev. Phys. Chem. 2012 63 65 87
145. S. Nie Science 1997 275 1102 1106
146. M. E. Abdelsalam P. N. Bartlett J. J. Baumberg S. Cintra T. A. Kelf A. E. Russell Electrochem. Commun. 2005 7 740 744
147. S. Mahajan J. Richardson T. Brown P. N. Bartlett J. Am. Chem. Soc. 2008 130 15589 15601
148. R. K. Chang B. L. Laube Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 1984 12 1 73
149. R.-Y. Zhang D.-W. Pang Z.-L. Zhang J.-W. Yan J.-L. Yao Z.-Q. Tian B.-W. Mao S.-G. Sun J. Phys. Chem. B 2002 106 11233 11239
150. K. Faulds R. Jarvis W. E. Smith D. Graham R. Goodacre Analyst 2008 133 1505 1512
151. M. H. Harpster H. Zhang A. K. Sankara-Warrier B. H. Ray T. R. Ward J. P. Kollmar K. T. Carron J. O. Mecham R. C. Corcoran W. C. Wilson P. A. Johnson Biosens. Bioelectron. 2009 25 674 681
152. R. J. Stokes E. McBride C. G. Wilson J. M. Girkin W. E. Smith D. Graham Appl. Spectrosc. 2008 62 371 376
153. L. R. Allain T. Vo-Dinh Anal. Chim. Acta 2002 469 149 154
154. M. Culha D. Stokes L. R. Allain T. Vo-Dinh Anal. Chem. 2003 75 6196 6201
155. S. Grützke S. Abdali W. Schuhmann M. Gebala Electrochem. Commun. 2012 2012 59 62