Label-free characterization of biomembranes: From structure to dynamics

Chemical Society Reviews

Volumn 43, Issue 3, 2014, Pages 887-900

  Mashaghi, Alireza ^a   Mashaghi, Samaneh ^b   Reviakine, Ilya ^c,d   Heeren, Ron M A ^e   Sandoghdar, Vahid ^f   Bonn, Mischa ^g  

^a DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

^b UNIVERSITY OF GRONINGEN   (Netherlands)

^c KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^d UNIVERSITY OF THE BASQUE COUNTRY UPV EHU   (Spain)

^e FOM INSTITUTE AMOLF   (Netherlands)

^f MAX PLANCK INSTITUTE FOR THE SCIENCE OF LIGHT   (Germany)

^g MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

PHOSPHOLIPID; PROTEIN;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; CELL MEMBRANE; CHEMISTRY; MASS SPECTROMETRY; METABOLISM; QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE; RAMAN SPECTROMETRY; REVIEW; SURFACE PLASMON RESONANCE; SURFACE PROPERTY;

CELL MEMBRANE; MASS SPECTROMETRY; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; PHOSPHOLIPIDS; PROTEINS; QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE TECHNIQUES; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; SURFACE PLASMON RESONANCE; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84892377556     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cs60243e     Document Type: Review

References (155)

1. S. J. Singer G. L. Nicolson Science 1972 175 720 731
2. K. Jacobson E. D. Sheets R. Simson Science 1995 268 1441 1442
3. M. P. Wymann R. Schneiter Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008 9 162 176
4. A. Shevchenko K. Simons Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010 11 593 598
5. S. Mashaghi T. Jadidi G. Koenderink A. Mashaghi Int. J. Mol. Sci. 2013 14 4242 4282
6. S. F. Wong C. K. Meng J. B. Fenn J. Phys. Chem. 1988 92 546 550
7. M. Karas U. Bahr F. Hillenkamp Int. J. Mass Spectrom. 1989 92 231 242
8. C. S. Ejsing J. L. Sampaio V. Surendranath E. Duchoslav K. Ekroos R. W. Klemm K. Simons A. Shevchenko Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 2136 2141
9. K. Chughtai R. M. A. Heeren Chem. Rev. 2010 110 3237 3277
10. S. L. Luxembourg T. H. Mize L. A. McDonnell R. M. A. Heeren Anal. Chem. 2004 76 5339 5344
11. B. Fuchs R. Suss J. Schiller Prog. Lipid Res. 2010 49 450 475
12. D. F. Smith E. W. Robinson A. V. Tolmachev R. M. Heeren L. Pasa-Tolic Anal. Chem. 2011 83 9552 9556
13. A. Gunnarsson F. Kollmer S. Sohn F. Hook P. Sjovall Anal. Chem. 2010 82 2426 2433
14. L. Zheng C. M. McQuaw A. G. Ewing N. Winograd J. Am. Chem. Soc. 2007 129 15730 15731
15. D. M. Cannon M. L. Pacholski N. Winograd A. G. Ewing J. Am. Chem. Soc. 2000 122 603 610
16. C. G. Marxer M. L. Kraft P. K. Weber I. D. Hutcheon S. G. Boxer Biophys. J. 2005 88 2965 2975
17. Y. H. M. Chan S. G. Boxer Curr. Opin. Chem. Biol. 2007 11 581 587
18. C. Prinz F. Hook J. Malm P. Sjovall Langmuir 2007 23 8035 8041
19. S. G. Ostrowski C. T. Van Bell N. Winograd A. G. Ewing Science 2004 305 71 73
20. M. E. Kurczy P. D. Piehowski C. T. Van Bell M. L. Heien N. Winograd A. G. Ewing Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 2751 2756
21. J. F. Frisz K. Lou H. A. Klitzing W. P. Hanafin V. Lizunov R. L. Wilson K. J. Carpenter R. Kim I. D. Hutcheon J. Zimmerberg P. K. Weber M. L. Kraft Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 E613 E622
22. B. Vaezian C. R. Anderton M. L. Kraft Anal. Chem. 2010 82 10006 10014
23. C. Y. Lu A. Wucher N. Winograd Anal. Chem. 2011 83 351 358
24. S. Ninomiya K. Ichiki H. Yamada Y. Nakata T. Seki T. Aoki J. Matsuo Rapid Commun. Mass Spectrom. 2009 23 1601 1606
25. A. F. M. Altelaar I. M. Taban L. A. McDonnell P. D. E. M. Verhaert R. P. J. de Lange R. A. H. Adan W. J. Mooi R. M. A. Heeren S. R. Piersma Int. J. Mass Spectrom. 2007 260 203 211
26. S. S. Rubakhin W. T. Greenough J. V. Sweedler Anal. Chem. 2003 75 5374 5380
27. Y. Schober S. Guenther B. Spengler A. Rompp Anal. Chem. 2012 84 6293 6297
28. R. P. Richter R. Berat A. R. Brisson Langmuir 2006 22 3497 3505
29. I. Reviakine D. Johannsmann R. P. Richter Anal. Chem. 2011 83 8838 8848
30. G. Sauerbrey Z. Phys. 1959 155 206 222
31. N. J. Cho C. W. Frank B. Kasemo F. Hook Nat. Protocols 2010 5 1096 1106
32. P. A. Ohlsson T. Tjarnhage E. Herbai S. Lofas G. Puu Bioelectrochem. Bioenerg. 1995 38 137 148
33. A. Janshoff C. Steinem M. Sieber H. J. Galla Eur Biophys. J. Biophys. Lett. 1996 25 105 113
34. C. A. Keller B. Kasemo Biophys. J. 1998 75 1397 1402
35. G. Ohlsson A. Tigerstrom F. Hook B. Kasemo Soft Matter 2011 7 10749 10755
36. E. Briand M. Zach S. Svedhem B. Kasemo S. Petronis Analyst 2010 135 343 350
37. I. Carton L. Malinina R. P. Richter Biophys. J. 2010 99 2947 2956
38. I. Carton A. R. Brisson R. P. Richter Anal. Chem. 2010 82 9275 9281
39. E. Tellechea D. Johannsmann N. F. Steinmetz R. P. Richter I. Reviakine Langmuir 2009 25 5177 5184
40. E. Rojas M. Gallego I. Reviakine Anal. Chem. 2008 80 8982 8990
41. I. Reviakine M. Gallego D. Johannsmann E. Tellechea J. Chem. Phys. 2012 136 084702
42. G. Binnig C. F. Quate Phys. Rev. Lett. 1986 56 930 933
43. R. J. Colton D. R. Baselt Y. F. Dufrene J. B. D. Green G. U. Lee Curr. Opin. Chem. Biol. 1997 1 370 377
44. A. Engel C. A. Schoenenberger D. J. Müller Curr. Opin. Struct. Biol. 1997 7 279 284
45. P. K. Hansma J. P. Cleveland M. Radmacher D. A. Walters P. E. Hillner M. Bezanilla M. Fritz D. Vie H. G. Hansma C. B. Prater J. Massie L. Fukunaga J. Gurley V. Elings Appl. Phys. Lett. 1994 64 1738 1740
46. F. A. Schabert C. H. Henn A. Engel Science 1995 268 92 94
47. J. B. Heymann D. J. Müller E. M. Landau J. P. Rosenbusch E. Pebay-Peyroula G. Buldt A. Engel J. Struct. Biol. 1999 128 243 249
48. D. J. Müller D. Fotiadis S. Scheuring S. A. Müller A. Engel Biophys. J. 1999 76 1101 1111
49. S. Scheuring P. Ringler M. Borgnia H. Stahlberg D. J. Müller P. Agre A. Engel EMBO J. 1999 18 4981 4987
50. D. J. Müller J. B. Heymann F. Oesterhelt C. Moller H. Gaub G. Buldt A. Engel Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2000 1460 27 38
51. S. Scheuring D. J. Müller H. Stahlberg H. A. Engel A. Engel Eur Biophys. J. Biophys. Lett. 2002 31 172 178
52. R. Brasseur M. Deleu M. P. Mingeot-Leclercq G. Francius Y. F. Dufrene Surf. Interface Anal. 2008 40 151 156
53. P. L. T. M. Frederix P. D. Bosshart A. Engel Biophys. J. 2009 96 329 338
54. A. Engel D. J. Müller Nat. Struct. Biol. 2000 7 715 718
55. Z. F. Shao J. Mou D. M. Czajkowsky J. Yang J. Y. Yuan Adv. Phys. 1996 45 1 86
56. M. P. Mingeot-Leclercq M. Deleu R. Brasseur Y. F. Dufrene Nat. Protocols 2008 3 1654 1659
57. I. Reviakine W. Bergsma-Schutter A. Brisson J. Struct. Biol. 1998 121 356 362
58. I. Reviakine W. Bergsma-Schutter A. N. Morozov A. Brisson Langmuir 2001 17 1680 1686
59. I. Reviakine A. Brisson Langmuir 2001 17 8293 8299
60. J. Jass T. Tjarnhage G. Puu Biophys. J. 2000 79 3153 3163
61. I. Reviakine A. Brisson Langmuir 2000 16 1806 1815
62. S. Morandat K. El Kirat Colloids Surf., B 2007 55 179 184
63. E. I. Goksu M. L. Longo Langmuir 2010 26 8614 8624
64. M. C. Giocondi D. Yamamoto E. Lesniewska P. E. Milhiet T. Ando C. Le Grimellec Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2010 1798 703 718
65. M. L. Kraft P. K. Weber M. L. Longo I. D. Hutcheon S. G. Boxer Science 2006 313 1948 1951
66. Y. F. Dufrene D. Martinez-Martin I. Medalsy D. Alsteens D. J. Müller Nat. Methods 2013 10 847 854
67. H. J. Butt Biophys. J. 1991 60 1438 1444
68. V. Franz S. Loi H. Muller E. Bamberg H. H. Butt Colloids Surf., B 2002 23 191 200
69. M. Rief M. Gautel F. Oesterhelt J. M. Fernandez H. E. Gaub Science 1997 276 1109 1112
70. D. N. Ganchev D. T. S. Rijkers M. M. E. Snel J. A. Killian B. de Kruijff Biochemistry 2004 43 14987 14993
71. F. Oesterhelt D. Oesterhelt M. Pfeiffer A. Engel H. E. Gaub D. J. Müller Science 2000 288 143 146
72. D. J. Müller J. Helenius D. Alsteens Y. F. Dufrene Nat. Chem. Biol. 2009 5 383 390
73. T. Ando T. Uchihashi N. Kodera D. Yamamoto A. Miyagi M. Taniguchi H. Yamashita Pfluegers Arch. 2008 456 211 225
74. A. Colom I. Casuso T. Boudier S. Scheuring J. Mol. Biol. 2012 423 249 256
75. I. Casuso J. Khao M. Chami P. Paul-Gilloteaux M. Husain J. P. Duneau H. Stahlberg J. N. Sturgis S. Scheuring Nat. Nanotechnol. 2012 7 525 529
76. R. M. A. Sullan J. K. Li S. Zou Langmuir 2009 25 7471 7477
77. H. J. An M. R. Nussio M. G. Huson N. H. Voelcker J. G. Shapter Biophys. J. 2010 99 834 844
78. S. Garcia-Manyes F. Sanz Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2010 1798 741 749
79. L. Picas F. Rico S. Scheuring Biophys. J. 2012 102 L1 L3
80. C. D. Frisbie L. F. Rozsnyai A. Noy M. S. Wrighton C. M. Lieber Science 1994 265 2071 2074
81. E. Dague D. Alsteens J. P. Latge C. Verbelen D. Raze A. R. Baulard Y. F. Dufrene Nano Lett. 2007 7 3026 3030
82. L. S. Dorobantu S. Bhattacharjee J. M. Foght M. R. Gray Langmuir 2008 24 4944 4951
83. P. L. T. M. Frederix P. D. Bosshart T. Akiyama M. Chami M. R. Gullo J. J. Blackstock K. Dooleweerdt N. F. de Rooij U. Staufer A. Engel Nanotechnology 2008 19 384004 384013
84. D. E. Leckband F. J. Schmitt J. N. Israelachvili W. Knoll Biochemistry 1994 33 4611 4624
85. V. A. Parsegian Langmuir 1993 9 3625 3628
86. T. J. McIntosh S. A. Simon Langmuir 1996 12 1622 1630
87. B. Rothenhausler W. Knoll Nature 1988 332 615 617
88. M. P. Jonsson P. Jonsson A. B. Dahlin F. Hook Nano Lett. 2007 7 3462 3468
89. F. Hook G. Stengel A. B. Dahlin A. Gunnarsson M. P. Jonsson P. Jonsson E. Reimhult L. Simonsson S. Svedhem Biointerphases 2008 3 Fa108 Fa116
90. H. J. Wu J. Henzie W. C. Lin C. Rhodes Z. Li E. Sartorel J. Thorner P. D. Yang J. T. Groves Nat. Methods 2012 9 1189 1191
91. W. Wang Y. Z. Yang S. P. Wang V. J. Nagaraj Q. Liu J. Wu N. J. Tao Nat. Chem. 2012 4 846 853
92. A. Mashaghi M. Swann J. Popplewell M. Textor E. Reimhult Anal. Chem. 2008 80 5276
93. Z. Salamon M. I. Brown G. Tollin Trends Biochem. Sci. 1999 24 213 219
94. Z. Salamon G. Tollin Biophys. J. 2001 80 1557 1567
95. D. D. Nolte, Optical interferometry for biology and medicine, Springer, New York, 2011
96. K. Lindfors T. Kalkbrenner P. Stoller V. Sandoghdar Phys. Rev. Lett. 2004 93 037401
97. V. Jacobsen P. Stoller C. Brunner V. Vogel V. Sandoghdar Opt. Express 2006 14 405 414
98. H. Ewers V. Jacobsen E. Klotzsch A. E. Smith A. Helenius V. Sandoghdar Nano Lett. 2007 7 2263 2266
99. P. Kukura H. Ewers C. Müller A. Renn A. Helenius V. Sandoghdar Nat. Methods 2009 6 923 927
100. F. V. Ignatovich L. Novotny Phys. Rev. Lett. 2006 96 013901
101. P. Kukura M. Celebrano A. Renn V. Sandoghdar J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 3323 3327
102. M. Celebrano P. Kukura A. Renn V. Sandoghdar Nat. Photonics 2011 5 95 98
103. M. Krishnan N. Mojarad P. Kukura V. Sandoghdar Nature 2010 467 692 695
104. J. Ortega-Arroyo P. Kukura Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 15625 15636
105. C. W. Freudiger W. Min B. G. Saar S. Lu G. R. Holtom C. W. He J. C. Tsai J. X. Kang X. S. Xie Science 2008 322 1857 1861
106. X. L. Nan J. X. Cheng X. S. Xie J. Lipid Res. 2003 44 2202 2208
107. H. W. Wang Y. Fu T. B. Huff T. T. Le H. F. Wang J. X. Cheng Vib. Spectrosc. 2009 50 160 167
108. S. Begin E. Belanger S. Laffray R. Vallee D. Cote J. Biophotonics 2009 2 632 642
109. A. Enejder C. Brackmann F. Svedberg IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010 16 506 515
110. T. T. Le H. M. Duren M. N. Slipchenko C. D. Hu J. X. Cheng J. Lipid Res. 2010 51 875
111. J. P. R. Day K. F. Domke G. Rago H. Kano H. O. Hamaguchi E. M. Vartiainen M. Bonn J. Phys. Chem. B 2011 115 7713 7725
112. E. J. Blackie E. C. Le Ru P. G. Etchegoin J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14466 14472
113. J. Kneipp B. Wittig H. Bohr K. Kneipp Theor. Chem. Acc. 2010 125 319 327
114. K. Kneipp H. Kneipp I. Itzkan R. R. Dasari M. S. Feld J. Phys.: Condens. Matter 2002 14 R597 R624
115. M. S. Chazalet M. Masson C. Bousquet G. Bolbach Y. Ridente J. Bolard Thin Solid Films 1994 244 852 856
116. C. S. Sweetenham M. Larraona-Puy I. Notingher Appl. Spectrosc. 2011 65 1387 1392
117. C. Mangeney V. Dupres Y. Roche N. Felidj G. Levi J. Aubard S. Bernard Biopolymers 2004 74 136 140
118. L. Opilik T. Bauer T. Schmid J. Stadler R. Zenobi Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 9978 9981
119. B. Pettinger P. Schambach C. J. Villagomez N. Scott Annu. Rev. Phys. Chem. 2012 63 379 399
120. C. H. Jiang A. Gamarnik C. P. Tripp J. Phys. Chem. B 2005 109 4539 4544
121. C. F. Chen C. H. Jiang C. P. Tripp Colloids Surf., B 2013 105 173 179
122. C. F. Chen C. P. Tripp Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2012 1818 1673 1681
123. V. A. Nadtochenko A. G. Rincon S. E. Stanca J. Kiwi J. Photochem. Photobiol., A 2005 169 131 137
124. S. G. Kazarian K. L. A. Chan Analyst 2013 138 1940 1951
125. R. A. Walker J. C. Conboy G. L. Richmond Langmuir 1997 13 3070 3073
126. K. A. Smith J. C. Conboy Anal. Chem. 2012 84 8122 8126
127. X. K. Chen W. Hua Z. S. Huang H. C. Allen J. Am. Chem. Soc. 2010 132 11336 11342
128. T. C. Anglin J. C. Conboy Biochemistry 2009 48 10220 10234
129. M. Sovago G. W. Wurpel M. Smits M. Muller M. Bonn J. Am. Chem. Soc. 2007 129 11079 11084
130. C. M. McQuaw L. L. Zheng A. G. Ewing N. Winograd Langmuir 2007 23 5645 5650
131. C. F. Majkrzak, N. F. Berk, S. Krueger and U. A. Perez-Salas, Neutron Scattering in Biology, Springer, Berlin Heidelberg, 2006, pp. 225-263
132. S. Stanglmaier S. Hertrich K. Fritz J. F. Moulin M. Haese-Seiller J. O. Radler B. Nickel Langmuir 2012 28 10818 10821
133. H. P. Vacklin F. Tiberg G. Fragneto R. K. Thomas Langmuir 2005 21 2827 2837
134. H. P. Wacklin Langmuir 2011 27 7698 7707
135. H. P. Wacklin R. K. Thomas Langmuir 2007 23 7644 7651
136. K. Fritz G. Fritz B. Windschiegl C. Steinem B. Nickel Soft Matter 2010 6 4084 4094
137. B. Nickel Biointerphases 2008 3 FC40 FC46
138. G. Fragneto Eur. Phys. J.: Spec. Top. 2012 213 327 342
139. G. Fragneto T. Charitat J. Daillant Eur Biophys. J. Biophys. Lett. 2012 41 863 874
140. N. Kucerka M. P. Nieh J. Pencer T. Harroun J. Katsaras Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2007 12 17 22
141. H. P. Wacklin Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2010 15 445 454
142. C. E. Miller J. Majewski T. L. Kuhl Colloids Surf., A 2006 284 434 439
143. T. L. Crowley, E. M. Lee, E. A. Simister and R. K. Thomas, Workshop on Methods of Analysis and Interpretation of Neutron Reflectivity Data, Argonne, IL, 1990
144. M. Landgren B. Jonsson J. Phys. Chem. 1993 97 1656 1660
145. M. K. Baumann E. Amstad A. Mashaghi M. Textor E. Reimhult Biointerphases 2010 5 114 119
146. A. P. Mosk A. Lagendijk G. Lerosey M. Fink Nat. Photonics 2012 6 283 292
147. A. Sell R. Scheu A. Leitenstorfer R. Huber Appl. Phys. Lett. 2008 93 251107
148. K. J. Tielrooij N. Garcia-Araez M. Bonn H. J. Bakker Science 2010 328 1006 1009
149. A. Mashaghi P. Partovi-Azar T. Jadidi N. Nafari P. Maass M. R. R. Tabar M. Bonn H. J. Bakker J. Chem. Phys. 2012 136 114709
150. A. Mashaghi P. Partovi-Azar T. Jadidi N. Nafari K. Esfarjani P. Maass M. R. R. Tabar H. J. Bakker M. Bonn J. Phys. Chem. B 2012 116 6455 6460
151. E. Sezgin P. Schwille Mol. Membr. Biol. 2012 29 144 154
152. S. Kaufmann K. Ilg A. Mashaghi M. Textor B. Priem M. Aebi E. Reimhult Langmuir 2012 28 12199 12208
153. C. S. Sweetenham I. Notingher Spectrosc. Int. J. 2010 24 113 117
154. L. B. Sagle L. K. Ruvuna J. M. Bingham C. Liu P. S. Cremer R. P. Van Duyne J. Am. Chem. Soc. 2012 134 15832 15839
155. L. Li H. F. Wang J. X. Cheng Biophys. J. 2005 89 3480 3490