Biomolecule/nanoparticle hybrid systems for bioanalysis and nanomedicine

ACS Symposium Series

Volumn 1112, Issue , 2012, Pages 1-31

  Freeman, Ronit ^a   Willner, Bilha ^a   Willner, Itamar ^a  

^a HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CELLS; DISEASES; DNA; ENERGY TRANSFER; ENZYME ACTIVITY; GLUCOSE SENSORS; GOLD ALLOYS; HYBRID SYSTEMS; LEAD; MEDICAL NANOTECHNOLOGY; METABOLISM; METAL ANALYSIS; NANOPARTICLES; PHYSIOLOGY; SUBSTRATES; SURFACE PLASMON RESONANCE;

BIOANALYTICAL APPLICATIONS; BIOANALYTICAL PLATFORMS; CHEMILUMINESCENCERESONANCE-ENERGY TRANSFERS (CRET); ELECTRON TRANSFER QUENCHING; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; INTER-PARTICLE COUPLING; INTRACELLULAR METABOLISM; PLASMON RESONANCE RAYLEIGH SCATTERINGS;

PLASMONS;

EID: 84894323460     PISSN: 00976156     EISSN: 19475918     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1021/bk-2012-1112.ch001     Document Type: Article

References (129)

1. Katz, E.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 6042-6108.
2. Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4128-4158.
3. Gu, H. W.; Xu, K. M.; Xu, C. J.; Xu, B. Chem. Commun. 2006, 941-949.
4. Baron, R.; Willner, B.; Willner, I. Chem. Commun. 2007, 323-332.
5. Willner, I.; Basnar, B.; Willner, B. FEBS J. 2007, 274, 302-309.
6. Medintz, I. L.; Uyeda, H. T.; Goldman, E. R.; Mattoussi, H. Nat. Mater. 2005, 4, 435-446.
7. Chan, W. C. W.; Maxwell, D. J.; Gao, X. H.; Bailey, R. E.; Han, M. Y.; Nie, S. M. Curr. Opin. Biotechnol. 2002, 13, 40-46.
8. Somers, R. C.; Bawendi, M. G.; Nocera, D. G. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 579-591.
9. Gill, R.; Zayats, M.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7602-7625.
10. Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933-937.
11. Nirmal, M.; Brus, L. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 407-414.
12. Wu, X. Y.; Liu, H. J.; Liu, J. Q.; Haley, K. N.; Treadway, J. A.; Larson, J. P.; Ge, N. F.; Peale, F.; Bruchez, M. P. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 41-46.
13. Brus, L. Appl. Phys. A 1991, 53, 465-474.
14. Grieve, K.; Mulvaney, P.; Grieser, F. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2000, 5, 168-172.
15. Alivisatos, P. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 47-52.
16. Goldman, E. R.; Clapp, A. R.; Anderson, G. P.; Uyeda, H. T.; Mauro, J. M.; Medintz, I. L.; Mattoussi, H. Anal. Chem. 2004, 76, 684-688.
17. Gerion, D.; Chen, F. Q.; Kannan, B.; Fu, A. H.; Parak, W. J.; Chen, D. J.; Majumdar, A.; Alivisatos, A. P. Anal. Chem. 2003, 75, 4766-4772.
18. Nishizuka, Y. Nature 1984, 308, 693-698.
19. Manning, G.; Whyte, D. B.; Martinez, R.; Hunter, T.; Sudarsanam, S. Science 2002, 298, 1912-1934.
20. Ahmed, K.; Davis, A. T.; Wang, H. M.; Faust, R. A.; Yu, S. H.; Tawfic, S. J. Cell. Biochem. 2000, 35, 130-135.
21. Flajolet, M.; He, G.; Heiman, M.; Lin, A.; Nairn, A. C.; Greengard, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 4159-4164.
22. Hanger, D. P.; Byers, H. L.; Wray, S.; Leung, K. Y.; Saxton, M. J.; Seereeram, A.; Reynolds, C. H.; Ward, M. A.; Anderton, B. H. J. Biol. Chem. 2007, 282, 23645-23654.
23. Critchfield, J. W.; Coligan, J. E.; Folks, T. M.; Butera, S. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 6110-6115.
24. Houseman, B. T.; Huh, J. H.; Kron, S. J.; Mrksich, M. Nat. Biotechnol. 2002, 20, 270-274.
25. Freeman, R.; Finder, T.; Gill, R.; Willner, I. Nano Lett. 2010, 10, 2192-2196.
26. Freeman, R.; Gill, R.; Shweky, I.; Kotler, M.; Banin, U.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 309-313.
27. Patolsky, F.; Gill, R.; Weizmann, Y.; Mokari, T.; Banin, U.; Willner, I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13918-13919.
28. Willner, I.; Zayats, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 6408-6418.
29. Shlyahovsky, B.; Li, D.; Weizmann, Y.; Nowarski, R.; Kotler, M.; Willner, I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3814-3815.
30. Ho, H. A.; Leclerc, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1384-1387.
31. Tuerk, C.; Gold, L. Science 1990, 249, 505-510.
32. Ellington, A. D.; Szostak, J. W. Nature 1990, 346, 818-822.
33. Freeman, R.; Li, Y.; Tel-Vered, R.; Sharon, E.; Elbaz, J.; Willner, I. Analyst 2009, 134, 653-656.
34. Gill, R.; Freeman, R.; Xu, J.-P.; Willner, I.; Winograd, S.; Shweky, I.; Banin, U. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15376-15377.
35. Angeletti, C.; Khomitch, V.; Halaban, R.; Rimm, D. L. Diagn. Cytopathol. 2004, 31, 33-37.
36. Weizmann, Y.; Beissenhirtz, M. K.; Cheglakov, Z.; Nowarski, R.; Kotler, M.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7384-7388.
37. Xiao, Y.; Pavlov, V.; Niazov, T.; Dishon, A.; Kotler, M.; Willner, I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7430-7431.
38. Li, D.; Shlyahovsky, B.; Elbaz, J.; Willner, I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5804-5805.
39. Willner, I.; Shlyahovsky, B.; Zayats, M.; Willner, B. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1153-1165.
40. Pelossof, G.; Tel-Vered, R.; Liu, X. Q.; Willner, I. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 8904-8912.
41. Sharon, E.; Freeman, R.; Willner, I. Anal. Chem. 2010, 82, 7073-7077.
42. Sharon, E.; Freeman, R.; Riskin, M.; Gil, N.; Tzfati, Y.; Willner, I. Anal. Chem. 2010, 82, 8390-8397.
43. Travascio, P.; Witting, P. K.; Mauk, A. G.; Sen, D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1337-1348.
44. Pavlov, V.; Xiao, Y.; Gill, R.; Dishon, A.; Kotler, M.; Willner, I. Anal. Chem. 2004, 76, 2152-2156.
45. Freeman, R.; Liu, X.; Winner, I. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11597-11604.
46. Freeman, R.; Liu, X.; Willner, I. Nano Lett. 2011, 11, 4456-4461.
47. Mulvaney, P. Langmuir 1996, 12, 788-800.
48. Wilcoxon, J. P.; Abrams, B. L. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 1162-1194.
49. McConnell, W. P.; Novak, J. P.; Brousseau, L. C.; Fuierer, R. R.; Tenent, R. C.; Feldheim, D. L. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8925-8930.
50. Murphy, C. J.; San, T. K.; Gole, A. M.; Orendorff, C. J.; Gao, J. X.; Gou, L.; Hunyadi, S. E.; Li, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13857-13870.
51. Xiao, Y.; Patolsky, F.; Katz, E.; Hainfeld, J. F.; Willner, I. Science 2003, 299, 1877-1881.
52. Zayats, M.; Katz, E.; Baron, R.; Willner, I. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12400-12406.
53. Zayats, M.; Willner, B.; Willner, I. Electroanalysis 2008, 20, 583-601.
54. Willner, I.; Willner, B. Trends Biotechnol. 2001, 19, 222-230.
55. Willner, B.; Katz, E.; Willner, I. Curr. Opin. Biotechnol. 2006, 17, 589-596.
56. Heller, A. Acc. Chem. Res. 1990, 23, 128-134.
57. Willner, I. Science 2002, 298, 2407-2408.
58. Polsky, R.; Gill, R.; Kaganovsky, L.; Willner, I. Anal. Chem. 2006, 78, 2268-2271.
59. Golub, E.; Pelossof, G.; Freeman, R.; Zhang, H.; Willner, I. Anal. Chem. 2009, 81, 9291-9298.
60. Homola, J. Chem. Rev. 2008, 108, 462-493.
61. Phillips, K. S.; Cheng, Q. Anal. Bioanal. Chem. 2007, 387, 1831-1840.
62. Lyon, L. A.; Musick, M. D.; Smith, P. C.; Reiss, B. D.; Pena, D. J.; Natan, M. J. Sens. Actuators, B 1999, 54, 118-124.
63. Agarwal, G. S.; Gupta, S. D. Phys. Rev. B 1985, 32, 3607-3611.
64. Govorov, A. O.; Richardson, H. H. Nano Today 2007, 2, 30-38.
65. Jain, P. K.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Nano Today 2007, 2, 18-29.
66. Murphy, C. J.; Gole, A. M.; Stone, J. W.; Sisco, P. N.; Alkilany, A. M.; Goldsmith, E. C.; Baxter, S. C. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1721-1730.
67. Huang, X. H.; El-Sayed, I. H.; Qian, W.; El-Sayed, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2115-2120.
68. Han, G.; You, C. C.; Kim, B. J.; Turingan, R. S.; Forbes, N. S.; Martin, C. T.; Rotello, V. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 3165-3169.
69. Radt, B.; Smith, T. A.; Caruso, F. Adv. Mater. 2004, 16, 2184-2189.
70. Skirtach, A. G.; Dejugnat, C.; Braun, D.; Susha, A. S.; Rogach, A. L.; Parak, W. J.; Mohwald, H.; Sukhorukov, G. B. Nano Lett. 2005, 5, 1371-1377.
71. Skirtach, A. G.; Javier, A. M.; Kreft, O.; Koehler, K.; Alberola, A. P.; Moehwald, H.; Parak, W. J.; Sukhorukov, G. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4612-4617.
72. Pissuwan, D.; Valenzuela, S. M.; Cortie, M. B. Trends Biotechnol. 2006, 24, 62-67.
73. Dreaden, E. C.; Alkilany, A. M.; Huang, X. H.; Murphy, C. J.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2740-2779.
74. Sperling, R. A.; Parak, W. J. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 2010, 368, 1333-1383.
75. Baptista, P.; Pereira, E.; Eaton, P.; Doria, G.; Miranda, A.; Gomes, I.; Quaresma, P.; Franco, R. Anal. Bioanal. Chem. 2008, 391, 943-950.
76. Boisselier, E.; Astruc, D. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1759-1782.
77. Sperling, R. A.; Rivera gil, P.; Zhang, F.; Zanella, M.; Parak, W. J. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1896-1908.
78. Jain, P. K.; Lee, K. S.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7238-7248.
79. Liz-Marzan, L. M. Langmuir 2006, 22, 32-41.
80. Han, X. X.; Kitahama, Y.; Tanaka, Y.; Guo, J.; Xu, W. Q.; Zhao, B.; Ozaki, Y. Anal. Chem. 2008, 80, 6567-6572.
81. Bantz, K. C.; Meyer, A. F.; Wittenberg, N. J.; Im, H.; Kurtulus, O.; Lee, S. H.; Lindquist, N. C.; Oh, S.-H.; Haynes, C. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11551-11567.
82. Vo-Dinh, T.; Wang, H.-N.; Scaffidi, J. J. Biophotonics 2010, 3, 89-102.
83. Li, Y.; Jing, C.; Zhang, L.; Long, Y.-T. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 632-642.
84. Willner, I.; Baron, R.; Willner, B. Adv. Mater. 2006, 18, 1109-1120.
85. Zayats, M.; Baron, R.; Popov, I.; Willner, I. Nano Lett. 2005, 5, 21-25.
86. Basnar, B.; Weizmann, Y.; Cheglakov, Z.; Willner, I. Adv. Mater. 2006, 18, 713-718.
87. Baron, R.; Zayats, M.; Willner, I. Anal. Chem. 2005, 77, 1566-1571.
88. Xiao, Y.; Pavlov, V.; Levine, S.; Niazov, T.; Markovitch, G.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4519-4522.
89. Shlyahovsky, B.; Katz, E.; Xiao, Y.; Pavlov, V.; Willner, I. Small 2005, 1, 213-216.
90. Myroshnychenko, V.; Rodriguez-Fernandez, J.; Pastoriza-Santos, I.; Funston, A. M.; Novo, C.; Mulvaney, P.; Liz-Marzan, L. M.; Garcia de Abajo, F. J. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1792-1805.
91. Ghosh, S. K.; Pal, T. Chem. Rev. 2007, 107, 4797-4862.
92. Giljohann, D. A.; Seferos, D. S.; Daniel, W. L.; Massich, M. D.; Patel, P. C.; Mirkin, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3280-3294.
93. Thaxton, C. S.; Georganopoulou, D. G.; Mirkin, C. A. Clin. Chim. Acta 2006, 363, 120-126.
94. Lin, Y.-W.; Huang, C.-C.; Chang, H.-T. Analyst 2011, 136, 863-871.
95. Li, D.; Wieckowska, A.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3927-3931.
96. Storhoff, J. J.; Lazarides, A. A.; Mucic, R. C.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4640-4650.
97. Storhoff, J. J.; Elghanian, R.; Mucic, R. C.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1959-1964.
98. Breaker, R. R.; Joyce, G. F. Trends Biotechnol. 1994, 12, 268-275.
99. Tang, J.; Breaker, R. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 5784-5789.
100. Liu, J.; Brown, A. K.; Meng, X.; Cropek, D. M.; Istok, J. D.; Watson, D. B.; Lu, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2056-2061.
101. Liu, J.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9838-9839.
102. Roth, A.; Breaker, R. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 6027-6031.
103. Liu, J. W.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642-6643.
104. Lyon, L. A.; Musick, M. D.; Natan, M. J. Anal. Chem. 1998, 70, 5177-5183.
105. Mauriz, E.; Calle, A.; Lechuga, L. M.; Quintana, J.; Montoya, A.; Manclus, J. J. Anal. Chim. Acta 2006, 561, 40-47.
106. He, L.; Musick, M. D.; Nicewarner, S. R.; Salinas, F. G.; Benkovic, S. J.; Natan, M. J.; Keating, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9071-9077.
107. Zayats, M.; Pogorelova, S. P.; Kharitonov, A. B.; Lioubashevski, O.; Katz, E.; Willner, I. Chem.-Eur. J. 2003, 9, 6108-6114.
108. Wink, T.; van Zuilen, S. J.; Bult, A.; van Bennekom, W. P. Anal. Chem. 1998, 70, 827-832.
109. Kubitschko, S.; Spinke, J.; Bruckner, T.; Pohl, S.; Oranth, N. Anal. Biochem. 1997, 253, 112-122.
110. Anker, J. N.; Hall, W. P.; Lyandres, O.; Shah, N. C.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Nat. Mater. 2008, 7, 442-453.
111. Lal, S.; Link, S.; Halas, N. J. Nat. Photonics 2007, 1, 641-648.
112. Eustis, S.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 209-217.
113. Huang, X.; Jain, P. K.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Nanomedicine 2007, 2, 681-693.
114. Zhang, L.; Li, Y.; Li, D.-W.; Jing, C.; Chen, X.; Lv, M.; Huang, Q.; Long, Y.-T.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6789-6792.
115. Baldrich, E.; Acero, J. L.; Reekmans, G.; Laureyn, W.; O'Sullivan, C. K. Anal. Chem. 2005, 77, 4774-4784.
116. Niu, S. Y.; Jiang, Y.; Zhang, S. S. Chem. Commun. 2010, 46, 3089-3091.
117. Lu, N.; Shao, C. Y.; Deng, Z. X. Chem. Commun. 2008, 6161-6163.
118. Zhang, X. B.; Kong, R. M.; Lu, Y. Metal Ion Sensors Based on DNAzymes and Related DNA Molecules; Cooks, R. G., Yeung, E. S., Eds.; Annual Reviews: Palo Alto, 2011; Vol. 4, pp 105-128.
119. Choi, H. S.; Liu, W.; Misra, P.; Tanaka, E.; Zimmer, J. P.; Ipe, B. I.; Bawendi, M. G.; Frangioni, J. V. Nat. Biotechnology 2007, 25, 1165-1170.
120. Breus, V. V.; Heyes, C. D.; Tron, K.; Nienhaus, G. U. ACS Nano 2009, 3, 2573-2580.
121. Susumu, K.; Mei, B. C.; Mattoussi, H. Nat. Protoc. 2009, 4, 424-436.
122. Susumu, K.; Uyeda, H. T.; Medintz, I. L.; Pons, T.; Delehanty, J. B.; Mattoussi, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13987-13996.
123. Yu, W. W.; Chang, E.; Falkner, J. C.; Zhang, J.; Al-Somali, A. M.; Sayes, C. M.; Johns, J.; Drezek, R.; Colvin, V. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2871-2879.
124. Gerion, D.; Pinaud, F.; Williams, S. C.; Parak, W. J.; Zanchet, D.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8861-8871.
125. Zhang, Y.; Clapp, A. Sensors 2011, 11, 11036-11055.
126. Kirchner, C.; Liedl, T.; Kudera, S.; Pellegrino, T.; Javier, A. M.; Gaub, H. E.; Stolzle, S.; Fertig, N.; Parak, W. J. Nano Lett. 2005, 5, 331-338.
127. Hoshino, A.; Fujioka, K.; Oku, T.; Suga, M.; Sasaki, Y. F.; Ohta, T.; Yasuhara, M.; Suzuki, K.; Yamamoto, K. Nano Lett. 2004, 4, 2163-2169.
128. Derfus, A. M.; Chan, W. C. W.; Bhatia, S. N. Nano Lett. 2004, 4, 11-18.
129. Soenen, S. J.; Demeester, J.; De Smedt, S. C.; Braeckmans, K. Biomaterials 2012, 33, 4882-4888.