Limitations of surface enhanced raman scattering in sensing DNA hybridization demonstrated by label-free DNA oligos as molecular rulers of distance-dependent enhancement

Analytical Chemistry

Volumn 85, Issue 3, 2013, Pages 1440-1446

  Marotta, Nicole E ^a   Beavers, Kelsey R ^a   Bottomley, Lawrence A ^a  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADENINE TRACTS; CRITICAL EVALUATION; DEGREE OF CONTROL; DNA HYBRIDIZATION; LABEL FREE; LABEL-FREE DETECTION; MOLECULAR RULER; NANOROD SURFACES; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; PENDANT GROUPS; SERS ENHANCEMENT; SERS SPECTRUM; SILVER NANOROD ARRAYS; SPECTRAL SIGNATURE; SURFACE ENHANCED RAMAN SCATTERING (SERS);

NANORODS; NUCLEIC ACIDS; NUCLEOTIDES; RAMAN SCATTERING; RAMAN SPECTROSCOPY; SURFACE SCATTERING;

SUBSTRATES;

APTAMER;

ARTICLE; DNA PROBE; LIMIT OF DETECTION; METABOLISM; METHODOLOGY; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; RAMAN SPECTROMETRY; SURFACE PROPERTY;

APTAMERS, NUCLEOTIDE; DNA PROBES; LIMIT OF DETECTION; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84873330382     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac302454j     Document Type: Article

References (90)

1. Cotton, T. M.; Kim, J. H.; Chumanov, G. D. J. Raman Spectrosc. 1991, 22, 729-42
2. Porter, M. D.; Lipert, R. J.; Siperko, L. M.; Wang, G.; Narayanan, R. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1001-1011
3. Zeiri, I.; Bronk, B. V.; Shabtai, Y.; Czege, J.; Efirma, S. Coll. Surf. A 2002, 208, 357-362
4. Sengupta, A.; Laucks, M. L.; Davis, E. J. Appl. Spectrosc. 2005, 59, 1016-1023
5. Patel, I. S.; Premasiri, W. R.; Moir, D. T.; Ziegler, L. D. J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 1660-1672
6. Jarvis, R. M.; Goodacre, R. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 931-936
7. Efrima, S.; Zeiri, L. J. Raman Spectrosc. 2009, 40, 277-288
8. Marotta, N. E.; Bottomley, L. A. Appl. Spectrosc. 2010, 64, 601-6
9. Bao, P.-D.; Huang, T.-Q.; Liu, X.-M.; Wu, T.-Q. J. Raman Spectrosc. 2001, 32, 227-230
10. Sha, M. Y.; Xu, H.; Penn, S. G.; Cromer, R. Nanomedicine (London, U. K.) 2007, 2, 725-734
11. Driskell, J. D.; Kwarta, K. M.; Lipert, R. J.; Porter, M. D.; Neill, J. D.; Ridpath, J. F. Anal. Chem. 2005, 77, 6147-6154
12. Shanmukh, S.; Jones, L.; Driskell, J.; Zhao, Y. P.; Dluhy, R.; Tripp, R. A. Nano Lett. 2006, 6, 2630-2636
13. Dolan, P.; Szu, H.; Szu, H. H.; Agee, F. J. Proc. SPIE 2010, 7703, 77030T/1-77030T/10
14. Manno, D.; Filippo, E.; Fiore, R.; Serra, A.; Urso, E.; Rizzello, A.; Maffia, M. Nanotechnology 2010, 21, 165502/1-165502/7
15. Alvarez-Puebla, R. A.; Agarwal, A.; Manna, P.; Khanal, B. P.; Aldeanueva-Potel, P.; Carbo-Argibay, E.; Pazos-Perez, N.; Vigderman, L.; Zubarev, E. R.; Kotov, N. A.; Liz-Marzan, L. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 8157-8161
16. Serra, A.; Manno, D.; Filippo, E.; Buccolieri, A.; Urso, E.; Rizzello, A.; Maffia, M. Sens. Actuators, B 2011, B156, 479-485
17. Alvarez-Puebla, R. A.; Zubarev, E. R.; Kotov, N. A.; Liz-Marzan, L. M. Nano Today 2012, 7, 6-9
18. Kim, J.-H.; Kim, J.-S.; Choi, H.; Lee, S.-M.; Jun, B.-H.; Yu, K.-N.; Kuk, E.; Kim, Y.-K.; Jeong, D. H.; Cho, M.-H.; Lee, Y.-S. Anal. Chem. 2006, 78, 6967-6973
19. Samanta, A.; Maiti, K. K.; Soh, K.-S.; Liao, X.; Vendrell, M.; Dinish, U. S.; Yun, S.-W.; Bhuvaneswari, R.; Kim, H.; Rautela, S.; Chung, J.; Olivo, M.; Chang, Y.-T. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6089-6092
20. S6089/1-S6089/23.
21. Bao, F.; Yao, J.-L.; Gu, R.-A. Langmuir 2009, 25, 10782-10787
22. Neng, J.; Harpster, M. H.; Zhang, H.; Mecham, J. O.; Wilson, W. C.; Johnson, P. A. Biosens. Bioelectron. 2010, 26, 1009-1015
23. Han, X. X.; Chen, L.; Ji, W.; Xie, Y.; Zhao, B.; Ozaki, Y. Small 2011, 7, 316-320
24. Lee, K.; Drachev, V. P.; Irudayaraj, J. ACS Nano 2011, 5, 2109-2117
25. Tabakman, S. M.; Chen, Z.; Casalongue, H. S.; Wang, H.; Dai, H. Small 2011, 7, 499-505
26. Kho, K. W.; Dinish, U. S.; Kumar, A.; Olivo, M. ACS Nano 2012, 6, 4892-4902
27. Wei, L.; Jin, B.; Dai, S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 17174-17181
28. Neumann, O.; Zhang, D.; Tam, F.; Lal, S.; Wittung-Stafshede, P.; Halas, N. J. Anal. Chem. 2009, 81, 10002-10006
29. Pagba, C. V.; Lane, S. M.; Cho, H.; Wachsmann-Hogiu, S. J. Biomed. Opt. 2010, 15, 047006/1-047006/8
30. Kim, N. H.; Lee, S. J.; Moskovits, M. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2011, 23, 4152-4156
31. Negri, P.; Kage, A.; Nitsche, A.; Naumann, D.; Dluhy, R. A. Chem. Commun. 2011, 47, 8635-8637
32. Cao, Y. W. C.; Jin, R. C.; Mirkin, C. A. Science 2002, 297, 1536-1540
33. Green, M.; Liu, F.-M.; Cohen, L.; Kollensperger, P.; Cass, T. Faraday Disc. 2006, 132, 269-280
34. Yih, J. N.; Chiu, K. C.; Chien, F. C.; Chen, W. Y.; Chen, S. J. Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 2006, 6099, 609906/1-609906/8
35. Fabris, L.; Dante, M.; Braun, G.; Lee, S. J.; Reich, N. O.; Moskovits, M.; Nguyen, T.-Q.; Bazan, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6086-6087
36. Lee, C. Y.; Nguyen, P. C. T.; Grainger, D. W.; Gamble, L. J.; Castner, D. G. Anal. Chem. 2007, 79, 4390-4400
37. Harpster, M. H.; Zhang, H.; Sankara-Warrier, A. K.; Ray, B. H.; Ward, T. R.; Kollmar, J. P.; Carron, K. T.; Mecham, J. O.; Corcoran, R. C.; Wilson, W. C.; Johnson, P. A. Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 674-681
38. Sun, L.; Irudayaraj, J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 14021-14025
39. Barhoumi, A.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12792-12793
40. Wabuyele, M. B.; Yan, F.; Vo-Dinh, T. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 398, 729-736
41. Dougan, J. A.; MacRae, D.; Graham, D.; Faulds, K. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2011, 47, 4649-4651
42. Barhoumi, A.; Halas, N. J. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 3118-3123
43. Papadopoulou, E.; Bell, S. E. J. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2011, 47, 10966-10968
44. Guerrini, L.; McKenzie, F.; Wark, A. W.; Faulds, K.; Graham, D. Chem. Sci 2012, 3, 2262-2269
45. Li, J.-M.; Wei, C.; Ma, W.-F.; An, Q.; Guo, J.; Hu, J.; Wang, C.-C. J. Mater. Chem. 2012, 22, 12100-12106
46. Otto, C.; Vandentweel, T. J. J.; Demul, F. F. M.; Greve, J. J. Raman Spectrosc. 1986, 17, 289-298
47. Thornton, J.; Force, R. K. Appl. Spectrosc. 1991, 45, 1522-1526
48. Driskell, J. D.; Tripp, R. A. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2010, 46, 3298-3300
49. Lo, H.-C.; Hsiung, H.-I.; Chattopadhyay, S.; Han, H.-C.; Chen, C.-F.; Leu, J. P.; Chen, K.-H.; Chen, L.-C. Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 2413-2418
50. Abell, J. L.; Garren, J. M.; Driskell, J. D.; Tripp, R. A.; Zhao, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12889-12892
51. Johnson, R. P.; Richardson, J. A.; Brown, T.; Bartlett, P. N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14099-14107
52. Papadopoulou, E.; Bell, S. E. J. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 5394-5400
53. S5394/1-S5394/5.
54. Marotta, N. E.; Barber, J. R.; Dluhy, P. R.; Bottomley, L. A. Appl. Spectrosc. 2009, 63, 1101-1106
55. Kumar, R. M. Am. J. Infect. Dis. 2009, 5, 207-218
56. Khan, S.; Chaturvedi, S.; Goel, N.; Bawa, S.; Drabu, S., Chron. Young Sci. 2010, 1.
57. Pareek, C. S.; Smoczynski, R.; Tretyn, A. J. Appl. Genet. 2011, 52, 413-435
58. Barhoumi, A.; Zhang, D.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14040-14041
59. Dieringer, J. A.; McFarland, A. D.; Shah, N. C.; Stuart, D. A.; Whitney, A. V.; Yonzon, C. R.; Young, M. A.; Zhang, X.; Duyne, R. P. V. Faraday Disc. 2005, 132, 9-26
60. Aroca, R. Surface Enhanced Vibrational Spectroscopy; Wiley: Hoboken, NJ, 2006.
61. Stiles, P. L.; Dieringer, J. A.; Shah, N. C.; Van Duyne, R. P. Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 601-626
62. Yun, C. S.; Javier, A.; Jennings, T.; Fisher, M.; Hira, S.; Peterson, S.; Hopkins, B.; Reich, N. O.; Strouse, G. F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3115-3119
63. Lal, S.; Grady, N. K.; Goodrich, G. P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2006, 6, 2338-2343
64. Reinhard, B. M.; Yassif, J. M.; Vach, P.; Liphardt, J. Methods Enzymol. 2010, 475, 175-198
65. Fu, J.; Liu, M.; Liu, Y.; Yan, H. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1215-26
66. Singh, A. K.; Khan, S. A.; Fan, Z.; Demeritte, T.; Senapati, D.; Kanchanapally, R.; Ray, P. C. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8662-8669
67. Chaney, S. B.; Shanmukh, S.; Dluhy, R. A.; Zhao, Y. P. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 031908/1-031908/3
68. Tripp, R. A.; Dluhy, R.; Zhao, Y.-P. NanoToday 2008, 8, 31-37
69. Shay, D. K.; Holman, R. C.; Roosevelt, G. E.; Clarke, M. J.; Anderson, L. J. J. Infect. Dis. 2001, 183, 16-22
70. Holman, R. C.; Shay, D. K.; Curns, A. T.; Lingappa, J. R.; Anderson, L. J. Pediatr. Infect. Dis. J. 2003, 22, 483-489
71. Shay, D. K.; Holman, R. C.; Newman, R. D.; Liu, L. L.; Stout, J. W.; Anderson, L. J. J. Am. Med. Assoc. 1999, 282, 1440-1446
72. Sigurs, N.; Gustafsson, P. M.; Bjarnason, R.; Lundberg, F.; Schmidt, S.; Sigurbergsson, F.; Kjellman, B. Am. J. Resp. Crit. Care Med. 2005, 171, 137-141
73. Barrena, E.; Ocal, C.; Salmeron, M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 4210-4214
74. Boozer, C.; Ladd, J.; Chen, S. F.; Jiang, S. T. Anal. Chem. 2006, 78, 1515-1519
75. Mourougou-Candoni, N.; Naud, C.; Thibaudau, F. Langmuir 2003, 19, 682-686
76. Steel, A. B.; Herne, T. M.; Tarlov, M. J. Anal. Chem. 1998, 70, 4670-4677
77. Walczak, M. M.; Chung, C. K.; Stole, S. M.; Widrig, C. A.; Porter, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2370-2378
78. Kennedy, B. J.; Spaeth, S.; Dickey, M.; Carron, K. T. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3640-3646
79. Willets, K. A.; Van Duyne, R. P. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 267-297
80. Parak, W. J.; Pellegrino, T.; Micheel, C. M.; Gerion, D.; Williams, S. C.; Alivisatos, A. P. Nano Lett. 2003, 3, 33-36
81. Barhoumi, A.; Zhang, D.; Tam, F.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5523-5529
82. Lee, C. Y.; Gamble, L. J.; Grainger, D. W.; Castner, D. G. Biointerphases 2006, 1, 82-92
83. Tinland, B.; Pluen, A.; Sturm, J.; Weill, G. Macromolecules 1997, 30, 5763-5765
84. Liu, F. M.; Kollensperger, P. A.; Green, M.; Cass, A. E. G.; Cohen, L. F. Chem. Phys. Lett. 2006, 430, 173-176
85. Herne, T. M.; Tarlov, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8916-8920
86. Schreiner, S. M.; Hatch, A. L.; Shudy, D. F.; Howard, D. R.; Howell, C.; Zhao, J.; Koelsch, P.; Zharnikov, M.; Petrovykh, D. Y.; Opdahl, A. Anal. Chem. 2011, 83, 4288-4295
87. Hildebrandt, P.; Stockburger, M. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5935-44
88. Yu, J. S.; Zhou, T. Y. J. Electroanal. Chem. 2001, 504, 89-95
89. Wang, D.; Wan, L.-J.; Wang, C.; Bai, C.-L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4223-4226
90. Kudelski, A. Chem. Phys. Lett. 2005, 414, 271-275