A Rapid, Direct, Quantitative, and Label-Free Detector of Cardiac Biomarker Troponin T Using Near-Infrared Fluorescent Single-Walled Carbon Nanotube Sensors

Advanced Healthcare Materials

Volumn 3, Issue 3, 2014, Pages 412-423

  Zhang, Jingqing ^a   Kruss, Sebastian ^a   Hilmer, Andrew J ^a   Shimizu, Steven ^a   Schmois, Zeke ^a   De La Cruz, Flor ^a   Barone, Paul W ^a   Reuel, Nigel F ^a   Heller, Daniel A ^a,b   Strano, Michael S ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology   (United States)

^b MEMORIAL SLOAN KETTERING CANCER CENTER   (United States)

Author keywords

Carbon nanotubes; Cardiac biomarkers; Fluorescence; Near infrared; Troponin

Indexed keywords

AMINES; AMINO ACIDS; ANTIBODIES; BIOMARKERS; CARBON NANOTUBES; CHEMICAL DETECTION; DISEASE CONTROL; FLUORESCENCE; HEART; INFRARED DEVICES; NANOTUBES;

ACUTE MYOCARDIAL INFARCTION; CARDIAC BIOMARKERS; CENTER FOR DISEASE CONTROL AND PREVENTIONS; EMERGENCY ROOM VISITS; NEAR INFRARED; NEAR-INFRARED FLUORESCENT; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE (SWCNTS); TROPONIN;

SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN);

AMINE; ANTIBODY; CARBOXYLIC ACID; CHITOSAN; NICKEL; NITRILOTRIACETIC ACID; SINGLE WALLED NANOTUBE; TROPONIN ANTIBODY; TROPONIN T; UNCLASSIFIED DRUG;

ANTIGEN BINDING; ARTICLE; CHELATION; CROSS LINKING; FLUORESCENCE ANALYSIS; HUMAN; HUMAN CELL; LIMIT OF DETECTION; NANOSENSOR; NEAR INFRARED IMAGING SYSTEM; NICKEL CHELATION; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN TARGETING; QUANTITATIVE ANALYSIS;

CARBON NANOTUBES; CARDIAC BIOMARKERS; FLUORESCENCE; NEAR-INFRARED; TROPONIN;

BIOLOGICAL MARKERS; BIOSENSING TECHNIQUES; CHITOSAN; HUMANS; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; MYOCARDIAL INFARCTION; NANOTUBES, CARBON; SPECTROSCOPY, NEAR-INFRARED; TROPONIN T;

EID: 84895420705     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201300033     Document Type: Article

References (61)

1. Addressing the Nation's Leading Killers: At A Glance 2011. From Center for Disease Control and Prevention, http://www.cdc.gov/nchs/fastats/heart.htm (accessed: June 2013).
2. A. M. Miniño, 2011 M.P.H., Division of Vital Statistics, Death in the United States (2009), http://www.cdc.gov/nchs/data/databriefs/db64.htm (accessed: June 2013).
3. K. Thygesen, J. S. Alpert, H. D. White, A. S. Jaffe, F. S. Apple, M. Galvani, H. A. Katus, L. K. Newby, J. Ravkilde, B. Chaitman, P. M. Clemmensen, M. Dellborg, H. Hod, P. Porela, R. Underwood, J. J. Bax, G. A. Beller, R. Bonow, E. E. Van Der Wall, J.-P. Bassand, W. Wijns, T. B. Ferguson, P. G. Steg, B. F. Uretsky, D. O. Williams, P. W. Armstrong, E. M. Antman, K. A. Fox, C. W. Hamm, E. M. Ohman, M. L. Simoons, P. A. Poole-Wilson, E. P. Gurfinkel, J.-L. Lopez-Sendon, P. Pais, S. Mendis, J.-R. Zhu, L. C. Wallentin, F. Fernández-Avilés, K. M. Fox, A. N. Parkhomenko, S. G. Priori, M. Tendera, L.-M. Voipio-Pulkki, A. Vahanian, A. J. Camm, R. De Caterina, V. Dean, K. Dickstein, G. Filippatos, C. Funck-Brentano, I. Hellemans, S. D. Kristensen, K. McGregor, U. Sechtem, S. Silber, P. Widimsky, J. L. Zamorano, J. Morais, S. Brener, R. Harrington, D. Morrow, M. Lim, M. A. Martinez-Rios, S. Steinhubl, G. N. Levine, W. B. Gibler, D. Goff, M. Tubaro, D. Dudek, N. Al-Attar, Eur. Heart J. 2007, 28, 2525.
4. A. S. Jaffe, J. Ravkilde, R. Roberts, U. Naslund, F. S. Apple, M. Galvani, H. Katus, Circulation 2000, 102, 1216.
5. a) T. Keller, T. Zeller, D. Peetz, S. Tzikas, A. Roth, E. Czyz, C. Bickel, S. Baldus, A. Warnholtz, M. Fröhlich, C. R. Sinning, M. S. Eleftheriadis, P. S. Wild, R. B. Schnabel, E. Lubos, N. Jachmann, S. Genth-Zotz, F. Post, V. Nicaud, L. Tiret, K. J. Lackner, T. F. Münzel, S. Blankenberg, New Engl. J. Med. 2009, 361, 868; b) M. R. Hoenig, J. A. Doust, C. N. Aroney, I. A. Scott, Cochrane Database Syst. Rev. 2006, 3.
6. F. S. Apple, R. L. Jesse, L. K. Newby, A. H. B. Wu, R. H. Christenson, C. P. Cannon, G. Francis, R. Jesse, D. A. Morrow, J. Ravkilde, A. B. Storrow, W. Tang, A. S. Jaffe, J. Mair, J. Ordonez-Llanos, F. Pagani, M. Panteghini, J. Tate, Clin. Chem. 2007, 53, 547.
7. P. Collinson, S. Goodacre, D. Gaze, A. Gray, Heart 2012, 98, 312.
8. F. S. Apple, P. O. Collinson, Clin. Chem. 2012, 58, 54.
9. A. H. B. Wu, F. S. Apple, W. B. Gibler, R. L. Jesse, M. M. Warshaw, R. Valdes, Clin. Chem. 1999, 45, 1104.
10. K. Lewandrowski, A. Chen, J. Januzzi, Am. J. Clin. Pathol. Pathol. Patterns Rev. 2002, 118, S93.
11. S. Wray, M. Cope, D. Delpy, J. Wyatt, E. Reynolds, Biochim. Biophys. Acta 1988, 933, 184.
12. M. J. O'Connell, S. M. Bachilo, C. B. Huffman, V. C. Moore, M. S. Strano, E. H. Haroz, K. L. Rialon, P. J. Boul, W. H. Noon, C. Kittrell, J. P. Ma, R. H. Hauge, R. B. Weisman, R. E. Smalley, Science 2002, 297, 593; b) R. Saito, M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Physical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press, London 1998; c) D. A. Heller, S. Baik, T. E. Eurell, M. S. Strano, Adv. Mater. 2005, 17, 2793.
13. P. W. Barone, S. Baik, D. A. Heller, M. S. Strano, Nat. Mater. 2005, 4, 86.
14. J. Kim, D. A. Heller, H. Jin, P. W. Barone, C. Song, J. Zhang, L. J. Trudel, G. N. Wogan, S. R. Tannenbaum, M. S. Strano, Nat. Chem. 2009, 1, 473.
15. B. C. Satishkumar, L. O. Brown, Y. Gao, C. C. Wang, H. L. Wang, S. K. Doorn, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 560.
16. H. Jin, D. Heller, J. Kim, M. Strano, Nano Lett. 2008, 8, 4299.
17. L. Cognet, D. A. Tsyboulski, J. D. R. Rocha, C. D. Doyle, J. M. Tour, R. B. Weisman, Science 2007, 316, 1465.
18. J. Zhang, A. A. Boghossian, P. W. Barone, A. Rwei, J.-H. Kim, D. Lin, D. A. Heller, A. J. Hilmer, N. Nair, N. F. Reuel, M. S. Strano, J. Am. Chem. Soc. 2010, 133, 567.
19. A. A. Boghossian, J. Zhang, P. W. Barone, N. F. Reuel, J.-H. Kim, D. A. Heller, J.-H. Ahn, A. J. Hilmer, A. Rwei, J. R. Arkalgud, C. T. Zhang, M. S. Strano, ChemSusChem 2011, 4, 848.
20. D. A. Heller, E. S. Jeng, T. K. Yeung, B. M. Martinez, A. E. Moll, J. B. Gastala, M. S. Strano, Science 2006, 311, 508.
21. D. A. Heller, H. Jin, B. M. Martinez, D. Patel, B. M. Miller, T. K. Yeung, P. V. Jena, C. Hobartner, T. Ha, S. K. Silverman, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 114.
22. D. A. Heller, G. W. Pratt, J. Zhang, N. Nair, A. J. Hansborough, A. A. Boghossian, N. F. Reuel, P. W. Barone, M. S. Strano, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011.
23. E. S. Jeng, A. E. Moll, A. C. Roy, J. B. Gastala, M. S. Strano, Nano Lett. 2006, 6, 371.
24. J.-H. Ahn, J.-H. Kim, N. F. Reuel, P. W. Barone, A. A. Boghossian, J. Zhang, H. Yoon, A. C. Chang, A. J. Hilmer, M. S. Strano, Nano Lett. 2011, 11, 2743.
25. i-STAT Product Sheet, http://www.i-stat.com/products/ctisheets/715595-00L.pdf (accessed: June 2013).
26. K. F. Buechler, US 6019944, 1999.
27. K. Aslan, T. A. J. Grell, Clin. Chem. 2011, 57, 746.
28. Abbott Cardiac Device Requirement, http://www.abbottpointofcare.com/Patient-Care-Settings/Ambulatory-Care.aspx (accessed: June 2013).
29. T. Kong, R. Su, B. Zhang, Q. Zhang, G. Cheng, Biosens. Bioelectron. 2012, 34, 267;
30. M. M. Billah, C. S. Hodges, H. C. W. Hays, P. A. Millner, Bioelectrochemistry 2010, 80, 49;
31. D. H. Choi, S. K. Lee, Y. K. Oh, B. W. Bae, S. D. Lee, S. Kim, Y.-B. Shin, M.-G. Kim, Biosens. Bioelectron. 2010, 25, 1999;
32. A. J. S. Ahammad, Y.-H. Choi, K. Koh, J.-H. Kim, J.-J. Lee, M. Lee, Int. J. Electrochem. Sci. 2011, 6, 1906;
33. F. Zhou, M. Lu, W. Wang, Z.-P. Bian, J.-R. Zhang, J.-J. Zhu, Clin. Chem. 2010, 56, 1701;
34. Y. Qiao, H. Tang, G. R. Munske, P. Dutta, C. F. Ivory, W.-J. Dong, J. Fluorescence 2011, 21, 2101;
35. S. Y. Song, Y. D. Han, K. Kim, S. S. Yang, H. C. Yoon, Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 3818;
36. V. Bhalla, S. Carrara, P. Sharma, Y. Nangia, C. R. Suri, Sens. Actuators B Chem. 2012, 161, 761;
37. J. Ren, X. Ding, J. J. Greer, K. Shankar, Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 5230;
38. G.-J. Zhang, Z. H. H. Luo, M. J. Huang, J. A. J. Ang, T. G. Kang, H. Ji, Biosens. Bioelectron. 2011, 28, 459;
39. W. Shen, D. Tian, H. Cui, D. Yang, Z. Bian, Biosens. Bioelectron. 2011, 27, 18;
40. S.-H. Yeom, B.-H. Kang, K.-J. Kim, H. Yuan, O.-G. Kim, M.-E. Han, D.-H. Kwon, S.-W. Kang, IEEE, Nanoporous Aluminum Anodic Oxide-Based Optical Biosensor for Real-Time Detection of Troponin T 2011, 288;
41. D. M. Bruls, T. H. Evers, J. A. H. Kahlman, P. J. W. van Lankvelt, M. Ovsyanko, E. G. M. Pelssers, J. J. H. B. Schleipen, F. K. de Theije, C. A. Verschuren, T. van der Wijk, J. B. A. van Zon, W. U. Dittmer, A. H. J. Immink, J. H. Nieuwenhuis, M. W. J. Prins, Lab Chip 2009, 9, 3504;
42. W. U. Dittmer, T. H. Evers, W. M. Hardeman, W. Huijnen, R. Kamps, P. de Kievit, J. H. M. Neijzen, J. H. Nieuwenhuis, M. J. J. Sijbers, D. W. C. Dekkers, M. H. Hefti, M. F. W. C. Martens, Clin. Chim. Acta 2010, 411, 868;
43. J. Lee, Y.-S. Choi, Y. Lee, H. J. Lee, J. N. Lee, S. K. Kim, K. Y. Han, E. C. Cho, J. C. Park, S. S. Lee, Anal. Chem. 2011, 83, 8629;
44. L.-N. Feng, Z.-P. Bian, J. Peng, F. Jiang, G.-H. Yang, Y.-D. Zhu, D. Yang, L.-P. Jiang, J.-J. Zhu, Anal. Chem. 2012, 84, 7810.
45. Y. Qiao, H. Tang, G. Munske, P. Dutta, C. Ivory, W.-J. Dong, J. Fluorescence 2011, 21, 2101.
46. P. Kar, A. Pandey, J. J. Greer, K. Shankar, Lab Chip 2012, 12.
47. a) L. Feng, L. Wu, J. Wang, J. Ren, D. Miyoshi, N. Sugimoto, X. Qu, Adv. Mater. 2012, 24, 125; b) L. Wu, J. Wang, L. Feng, J. Ren, W. Wei, X. Qu, Adv. Mater. 2012, 24, 2447.
48. a) E. Hochuli, W. Bannwarth, H. Dobeli, R. Gentz, D. Stuber, Nat. Biotechnol. 1988, 6, 1321; b) P. Hengen, Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 285.
49. J. J. Brege, C. Gallaway, A. R. Barron, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4270.
50. S. R. Mao, W. Sun, T. Kissel, Adv. Drug Delivery Rev. 2010, 62, 12.
51. H. Orelma, I. Filpponen, L.-S. Johansson, J. Laine, O. J. Rojas, Biomacromolecules 2011, 12, 4311.
52. S. Kumar, J. Aaron, K. Sokolov, Nat. Protoc. 2008, 3, 314.
53. P. Cayot, G. Tainturier, Anal. Biochem. 1997, 249, 184.
54. G. W. Urbanczyk, B. Lipp-Symonowicz, J. Appl. Polym. Sci. 1994, 51, 2191.
55. F. S. Apple, M. M. Murakami, Clin. Chem. 2004, 50, 1477.
56. L. Babuin, A. S. Jaffe, Can. Med. Assoc. J. 2005, 173, 1191.
57. M. P. Schwellnus, J. Nicol, R. Laubscher, T. D. Noakes, Br. J. Sports Med. 2004, 38, 488.
58. G. Lowe, M. M. Drummond, A. Lorimer, I. Hutton, C. Forbes, C. Prentice, J. Barbenel, Br. Med. J. 1980, 280, 673.
59. S. Gregory, Physical Properties of Glycerine, Marcel Dekker, New York 1991.
60. B. Sarkar, V. Venugopal, A. M. Bodratti, M. Tsianou, P. Alexandridis, J. Colloid Interface Sci. 2013, 397, 1.
61. N. T. K. Thanh, L. A. W. Green, Nano Today 2010, 5, 213.