Implantable nanosensors: Toward continuous physiologic monitoring

Analytical Chemistry

Volumn 86, Issue 3, 2014, Pages 1314-1323

  Ruckh, Timothy T ^a   Clark, Heather A ^a  

^a NORTHEASTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHRONIC CONDITIONS; CONTINUOUS MONITORING SYSTEMS; DESIGN CONSIDERATIONS; MEDICAL TREATMENT; PHYSIOLOGIC MONITORING;

PHYSIOLOGY;

NANOSENSORS;

ANIMAL; ARTICLE; EQUIPMENT; HUMAN; MATERIALS TESTING; NANOTECHNOLOGY; PHYSIOLOGIC MONITORING; PROSTHESES AND ORTHOSES; TIME;

ANIMALS; HUMANS; MATERIALS TESTING; MONITORING, PHYSIOLOGIC; NANOTECHNOLOGY; PROSTHESES AND IMPLANTS; TIME FACTORS;

EID: 84893601879     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac402688k     Document Type: Article

References (95)

1. Erickson, K. A.; Wilding, P. Clin. Chem. 1993, 39 (2) 283-287
2. Wang, X. D.; Wolfbeis, O. S. Anal. Chem. 2013, 85 (2) 487-508
3. Emerich, D. F.; Thanos, C. G. Biomol. Eng. 2006, 23 (4) 171-184
4. Kotanen, C. N.; Moussy, F. G.; Carrara, S.; Guiseppi-Elie, A. Biosens. Bioelectron. 2012, 35 (1) 14-26
5. Jo, A.; Do, H.; Jhon, G. J.; Suh, M.; Lee, Y. Anal. Chem. 2011, 83 (21) 8314-8319
6. Springel, T.; Laskin, B.; Shults, J.; Keren, R.; Furth, S. Nephrol. Dial. Transplant. 2013, 28, 2628-2636
7. Ozaydin-Ince, G.; Dubach, J. M.; Gleason, K. K.; Clark, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108 (7) 2656-2661
8. Dubach, J. M.; Lim, E.; Zhang, N.; Francis, K. P.; Clark, H. Integr. Biol. (Camb.) 2011, 3 (2) 142-148
9. Balaconis, M. K.; Clark, H. A. Anal. Chem. 2012, 84 (13) 5787-5793
10. Wu, P.; He, Y.; Wang, H. F.; Yan, X. P. Anal. Chem. 2010, 82 (4) 1427-1433
11. Yum, K.; Ahn, J. H.; McNicholas, T. P.; Barone, P. W.; Mu, B.; Kim, J. H.; Jain, R. M.; Strano, M. S. ACS Nano 2012, 6 (1) 819-830
12. Barone, P. W.; Parker, R. S.; Strano, M. S. Anal. Chem. 2005, 77 (23) 7556-7562
13. Stuart, D. A.; Yuen, J. M.; Shah, N.; Lyandres, O.; Yonzon, C. R.; Glucksberg, M. R.; Walsh, J. T.; Van Duyne, R. P. Anal. Chem. 2006, 78 (20) 7211-7215
14. Ma, K.; Yuen, J. M.; Shah, N. C.; Walsh, J. T., Jr.; Glucksberg, M. R.; Van Duyne, R. P. Anal. Chem. 2011, 83 (23) 9146-9152
15. Shibata, H.; Heo, Y. J.; Okitsu, T.; Matsunaga, Y.; Kawanishi, T.; Takeuchi, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107 (42) 17894-17898
16. Garg, S. K.; Smith, J.; Beatson, C.; Lopez-Baca, B.; Voelmle, M.; Gottlieb, P. A. Diabetes Technol. Ther. 2009, 11 (2) 65-72
17. Newman, S. P.; Cooke, D.; Casbard, A.; Walker, S.; Meredith, S.; Nunn, A.; Steed, L.; Manca, A.; Sculpher, M.; Barnard, M. Health Technol. Assess. 2009, 13 (28), DOI: 10.3310/hta13280.
18. Nichols, S. P.; Koh, A.; Storm, W. L.; Shin, J. H.; Schoenfisch, M. H. Chem. Rev. 2013, 113 (4) 2528-2549
19. Heo, Y. J.; Shibata, H.; Okitsu, T.; Kawanishi, T.; Takeuchi, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108 (33) 13399-13403
20. Balaconis, M. K.; Billingsley, K.; Dubach, M. J.; Cash, K. J.; Clark, H. A. J. Diabetes Sci. Technol. 2011, 5 (1) 68-75
21. Balaconis, M. K.; Clark, H. A. J. Diabetes Sci. Technol. 2013, 7 (1) 53-61
22. Singh, S.; McShane, M. Biosens. Bioelectron. 2011, 26 (5) 2478-2483
23. Pu, K.; Shuhendler, A. J.; Rao, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 10325-10329
24. Cash, K. J.; Clark, H. A. Phosphorescent nanosensors for in vivo tracking of histamine levels Anal. Chem. 2013, 85 (13) 6312-6318
25. Dunphy, I.; Vinogradov, S. A.; Wilson, D. F. Anal. Biochem. 2002, 310 (2) 191-198
26. Esipova, T. V.; Karagodov, A.; Miller, J.; Wilson, D. F.; Busch, T. M.; Vinogradov, S. A. Anal. Chem. 2011, 83 (22) 8756-8765
27. Doussineau, T.; Schulz, A.; Lapresta-Fernandez, A.; Moro, A.; Korsten, S.; Trupp, S.; Mohr, G. J. Chemistry 2010, 16 (34) 10290-10299
28. Chauhan, V. M.; Orsi, G.; Brown, A.; Pritchard, D. I.; Aylott, J. W. ACS Nano 2013, 7 (6) 5577-5587
29. Ndukum, J.; Fonseca, L. L.; Santos, H.; Voit, E. O.; Datta, S. BMC Syst. Biol. 2011, 5, 57
30. Tarn, M. D.; Pamme, N. Expert Rev. Mol. Diagn. 2011, 11 (7) 711-720
31. Cheng, S.; Rico-Jimenez, J. J.; Jabbour, J.; Malik, B.; Maitland, K. C.; Wright, J.; Cheng, Y. S.; Jo, J. A. Opt. Lett. 2013, 38 (9) 1515-1517
32. Xu, C.; Bakker, E. Anal. Chem. 2007, 79 (10) 3716-3723
33. Bakker, E.; Meruva, R. K.; Pretsch, E.; Meyerhoff, M. E. Anal. Chem. 1994, 66 (19) 3021-3030
34. Bakker, E.; Simon, W. Anal. Chem. 1992, 64 (17) 1805-1812
35. Clark, H. A.; Hoyer, M.; Philbert, M. A.; Kopelman, R. Anal. Chem. 1999, 71 (21) 4831-4836
36. Nair, P. R.; Alam, M. A. Appl. Phys. Lett. 2006, 88 (23) 233120-233120-3
37. Boyne, M. S.; Silver, D. M.; Kaplan, J.; Saudek, C. D. Diabetes 2003, 52 (11) 2790-2794
38. Keenan, D. B.; Mastrototaro, J. J.; Voskanyan, G.; Steil, G. M. J. Diabetes Sci. Technol. 2009, 3 (5) 1207-1214
39. Sun, T. Y.; Lee, K. E.; Kendrick-Jones, J. C.; Marshall, M. R. Nephrology (Carlton) 2013, 18 (3) 222-228
40. Wisniewski, N.; Reichert, M. Colloids Surf. B: Biointerfaces 2000, 18 (3-4) 197-219
41. Boraschi, D.; Costantino, L.; Italiani, P. Nanomedicine (London) 2012, 7 (1) 121-31
42. Lin, S. Y.; Hsu, W. H.; Lo, J. M.; Tsai, H. C.; Hsiue, G. H. J. Controlled Release 2011, 154 (1) 84-92
43. Bartneck, M.; Keul, H. A.; Zwadlo-Klarwasser, G.; Groll, J. Nano Lett. 2010, 10 (1) 59-63
44. Tillack, K.; Breiden, P.; Martin, R.; Sospedra, M. J. Immunol. 2012, 188 (7) 3150-3159
45. Lapponi, M. J.; Carestia, A.; Landoni, V. I.; Rivadeneyra, L.; Etulain, J.; Negrotto, S.; Pozner, R. G.; Schattner, M. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2013, 345 (3) 430-437
46. Chen, F. M.; Zhang, M.; Wu, Z. F. Biomaterials 2010, 31 (24) 6279-6308
47. von Burkersroda, F.; Schedl, L.; Gopferich, A. Biomaterials 2002, 23 (21) 4221-4231
48. Liu, M.; Ye, Z.; Xin, C.; Yuan, J. Anal. Chim. Acta 2013, 761, 149-156
49. Karolin, J.; Johansson, L. B. A.; Strandberg, L.; Ny, T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (17) 7801-7806
50. Collot, M.; Loukou, C.; Yakovlev, A. V.; Wilms, C. D.; Li, D.; Evrard, A.; Zamaleeva, A.; Bourdieu, L.; Leger, J. F.; Ropert, N.; Eilers, J.; Oheim, M.; Feltz, A.; Mallet, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (36) 14923-14931
51. Alford, R.; Simpson, H. M.; Duberman, J.; Hill, G. C.; Ogawa, M.; Regino, C.; Kobayashi, H.; Choyke, P. L. Mol. Imaging 2009, 8 (6) 341-354
52. Kamat, N. P.; Liao, Z.; Moses, L. E.; Rawson, J.; Therien, M. J.; Dmochowski, I. J.; Hammer, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108 (34) 13984-13989
53. Wang, X. D.; Stolwijk, J. A.; Lang, T.; Sperber, M.; Meier, R. J.; Wegener, J.; Wolfbeis, O. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (41) 17011-17014
54. Zhao, P.; Xu, L. C.; Huang, J. W.; Zheng, K. C.; Fu, B.; Yu, H. C.; Ji, L. N. Biophys Chem 2008, 135 (1-3) 102-109
55. Pansare, V.; Hejazi, S.; Faenza, W.; Prud'homme, R. K. Chem. Mater. 2012, 24 (5) 812-827
56. Smith, A. M.; Nie, S. Acc. Chem. Res. 2010, 43 (2) 190-200
57. Cassette, E.; Helle, M.; Bezdetnaya, L.; Marchal, F.; Dubertret, B.; Pons, T. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65 (5) 719-731
58. Dennis, A. M.; Rhee, W. J.; Sotto, D.; Dublin, S. N.; Bao, G. ACS Nano 2012, 6 (4) 2917-2924
59. Ji, X.; Palui, G.; Avellini, T.; Na, H. B.; Yi, C.; Knappenberger, K. L., Jr.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (13) 6006-6017
60. Li, D. W.; Qin, L. X.; Li, Y.; Nia, R. P.; Long, Y. T.; Chen, H. Y. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2011, 47 (30) 8539-8541
61. Mueller, M. L.; Yan, X.; McGuire, J. A.; Li, L. S. Nano Lett. 2010, 10 (7) 2679-2682
62. Mastronardi, M. L.; Maier-Flaig, F.; Faulkner, D.; Henderson, E. J.; Kubel, C.; Lemmer, U.; Ozin, G. A. Nano Lett. 2012, 12 (1) 337-342
63. Sun, Y. P.; Zhou, B.; Lin, Y.; Wang, W.; Fernando, K. A.; Pathak, P.; Meziani, M. J.; Harruff, B. A.; Wang, X.; Wang, H.; Luo, P. G.; Yang, H.; Kose, M. E.; Chen, B.; Veca, L. M.; Xie, S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (24) 7756-7757
64. Sun, Y.; Wang, S.; Li, C.; Luo, P.; Tao, L.; Wei, Y.; Shi, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15 (24) 9907-9913
65. Wu, X.; Tian, F.; Wang, W.; Chen, J.; Wu, M.; Zhao, J. X. J. Mater. Chem. C 2013, 1 (31) 4676-4684
66. Erogbogbo, F.; Yong, K. T.; Roy, I.; Xu, G.; Prasad, P. N.; Swihart, M. T. ACS Nano 2008, 2 (5) 873-878
67. Nurunnabi, M.; Khatun, Z.; Huh, K. M.; Park, S. Y.; Lee, D. Y.; Cho, K. J.; Lee, Y. K. ACS Nano 2013, 7, 6858-6867
68. O'Connell, M. J.; Bachilo, S. M.; Huffman, C. B.; Moore, V. C.; Strano, M. S.; Haroz, E. H.; Rialon, K. L.; Boul, P. J.; Noon, W. H.; Kittrell, C.; Ma, J.; Hauge, R. H.; Weisman, R. B.; Smalley, R. E. Science 2002, 297 (5581) 593-596
69. Shafran, E.; Mangum, B. D.; Gerton, J. M. Nano Lett. 2010, 10 (10) 4049-4054
70. Jin, H.; Heller, D. A.; Kalbacova, M.; Kim, J. H.; Zhang, J.; Boghossian, A. A.; Maheshri, N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (4) 302-309
71. Poland, C. A.; Duffin, R.; Kinloch, I.; Maynard, A.; Wallace, W. A.; Seaton, A.; Stone, V.; Brown, S.; Macnee, W.; Donaldson, K. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 (7) 423-428
72. Jia, G.; Wang, H.; Yan, L.; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Zhao, Y.; Guo, X. Environ. Sci. Technol. 2005, 39 (5) 1378-1383
73. Shinohara, N.; Nakazato, T.; Tamura, M.; Endoh, S.; Fukui, H.; Morimoto, Y.; Myojo, T.; Shimada, M.; Yamamoto, K.; Tao, H.; Yoshida, Y.; Nakanishi, J. Toxicol. Sci. 2010, 118 (2) 564-573
74. Liu, Z.; Davis, C.; Cai, W.; He, L.; Chen, X.; Dai, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105 (5) 1410-1415
75. Semberova, J.; De Paoli Lacerda, S. H.; Simakova, O.; Holada, K.; Gelderman, M. P.; Simak, J. Nano Lett. 2009, 9 (9) 3312-3317
76. Zhang, C.; Yuan, Y.; Zhang, S.; Wang, Y.; Liu, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50 (30) 6851-6854
77. Ye, F.; Wu, C.; Jin, Y.; Chan, Y. H.; Zhang, X.; Chiu, D. T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (21) 8146-8149
78. Dong, B.; Cao, B.; He, Y.; Liu, Z.; Li, Z.; Feng, Z. Adv. Mater. 2012, 24 (15) 1987-1993
79. Chen, B.; Dong, B.; Wang, J.; Zhang, S.; Xu, L.; Yu, W.; Song, H. Nanoscale 2013, 5 (18) 8541-8549
80. Vinegoni, C.; Razansky, D.; Hilderbrand, S. A.; Shao, F.; Ntziachristos, V.; Weissleder, R. Opt. Lett. 2009, 34 (17) 2566-2568
81. Wu, C.; Hansen, S. J.; Hou, Q.; Yu, J.; Zeigler, M.; Jin, Y.; Burnham, D. R.; McNeill, J. D.; Olson, J. M.; Chiu, D. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50 (15) 3430-3434
82. Stiles, P. L.; Dieringer, J. A.; Shah, N. C.; Van Duyne, R. P. Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 601-626
83. Nowak-Lovato, K. L.; Rector, K. D. Appl. Spectrosc. 2009, 63 (4) 387-395
84. Wang, L. V.; Hu, S. Science 2012, 335 (6075) 1458-1462
85. Zhang, H. F.; Maslov, K.; Wang, L. V. Nat. Protoc. 2007, 2 (4) 797-804
86. Zhang, H. F.; Maslov, K.; Stoica, G.; Wang, L. V. Nat. Biotechnol. 2006, 24 (7) 848-851
87. Cai, X.; Paratala, B. S.; Hu, S.; Sitharaman, B.; Wang, L. V. Tissue Eng., Part C: Methods 2012, 18 (4) 310-317
88. Dragulescu-Andrasi, A.; Kothapalli, S. R.; Tikhomirov, G. A.; Rao, J.; Gambhir, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (30) 11015-11022
89. Oh, J. T.; Li, M. L.; Zhang, H. F.; Maslov, K.; Stoica, G.; Wang, L. V. J. Biomed. Opt. 2006, 11 (3) 34032
90. Ansari, A. A.; Mohajerani, E. J. Lasers Med. Sci. 2011, 2 (3) 119-125
91. Cho, B.; Tiwari, V.; Jonas, D. M. Anal. Chem. 2013, 85 (11) 5514-5521
92. Nahrendorf, M.; Waterman, P.; Thurber, G.; Groves, K.; Rajopadhye, M.; Panizzi, P.; Marinelli, B.; Aikawa, E.; Pittet, M. J.; Swirski, F. K.; Weissleder, R. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2009, 29 (10) 1444-1451
93. Minta, A.; Tsien, R. Y. J. Biol. Chem. 1989, 264 (32) 19449-19457
94. Chen, C. Y.; Cheng, C. T.; Lai, C. W.; Wu, P. W.; Wu, K. C.; Chou, P. T.; Chou, Y. H.; Chiu, H. T. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2006, 3) 263-265
95. Chang, S.; Ross, E. M. PLoS One 2012, 7 (9) e45651