Advances in nanowire transistors for biological analysis and cellular investigation

Analyst

Volumn 139, Issue 7, 2014, Pages 1589-1608

  Li, Bor Ran ^a,b   Chen, Chiao Chen ^a,b   Kumar, U Rajesh ^a,c   Chen, Yit Tsong ^a,b,c  

^a NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY   (Taiwan)

^b INSTITUTE OF ATOMIC AND MOLECULAR SCIENCES   (Taiwan)

^c ACADEMIA SINICA   (Taiwan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGICAL MARKER; NANOWIRE;

ANIMAL; BLOOD; CELL CULTURE; CYTOLOGY; EQUIPMENT; EQUIPMENT DESIGN; GENETIC PROCEDURES; HEART MUSCLE CELL; HUMAN; METABOLISM; METHODOLOGY; NERVE CELL; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; PROTEIN BINDING; REVIEW; SENSITIVITY AND SPECIFICITY; SIGNAL TRANSDUCTION;

ANIMALS; BIOLOGICAL MARKERS; BIOSENSING TECHNIQUES; CELLS, CULTURED; EQUIPMENT DESIGN; HUMANS; MYOCYTES, CARDIAC; NANOWIRES; NEURONS; NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION; PROTEIN BINDING; SENSITIVITY AND SPECIFICITY; SIGNAL TRANSDUCTION;

EID: 84897734523     PISSN: 00032654     EISSN: 13645528     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3an01861j     Document Type: Review

References (120)

1. D. R. Thevenot, K. Toth, R. A. Durst, G. S. Wilson, Biosens. Bioelectron., 2001, 16, 121
2. D. Grieshaber, R. MacKenzie, J. Voros, E. Reimhult, Sensors, 2008, 8, 1400
3. S. Viswanathan, H. Radecka, J. Radecki, Monatsh. Chem., 2009, 140, 891
4. M. Farre, D. Barcelo, TrAC, Trends Anal. Chem., 2003, 22, 299
5. Y. Wang, H. Xu, J. M. Zhang, G. Li, Sensors, 2008, 8, 2043
6. S. Rodriguez-Mozaz, M. J. L. de Alda, D. Barcelo, Anal. Bioanal. Chem., 2006, 386, 1025
7. A. J. Qavi, A. L. Washburn, J.-Y. Byeon, R. C. Bailey, Anal. Bioanal. Chem., 2009, 394, 121
8. F. M. Raymo, I. Yildiz, Phys. Chem. Chem. Phys., 2007, 9, 2036
9. N. C. Tansil, Z. Q. Gao, Nano Today, 2006, 1, 28
10. A. M. Morales, C. M. Lieber, Science, 1998, 279, 208
11. J. T. Hu, T. W. Odom, C. M. Lieber, Acc. Chem. Res., 1999, 32, 435
12. X. F. Duan, Y. Huang, Y. Cui, J. F. Wang, C. M. Lieber, Nature, 2001, 409, 66
13. N. L. Rosi, C. A. Mirkin, Chem. Rev., 2005, 105, 1547
14. X. G. Liang, S. Y. Chou, Nano Lett., 2008, 8, 1472
15. I. Willner and E. Katz, Bioelectronics: From Theory to Applicationsw, Wiley-VCH, 2005
16. M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology (Volume 1): Solid-State Physics, Fluidics, and Analytical Techniques in Micro- and Nanotechnology, CRC Press, 2012
17. M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology (Volume 2): Manufacturing Techniques for Microfabrication and Nanotechnology, CRC Press, 2012
18. M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology (Volume 2): From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS: Manufacturing Techniques and Applications, CRC Press, 2012
19. Y. Cui, Q. Q. Wei, H. K. Park, C. M. Lieber, Science, 2001, 293, 1289
20. S. J. Tans, A. R. M. Verschueren, C. Dekker, Nature, 1998, 393, 49
21. E. Stern, J. F. Klemic, D. A. Routenberg, P. N. Wyrembak, D. B. Turner-Evans, A. D. Hamilton, D. A. LaVan, T. M. Fahmy, M. A. Reed, Nature, 2007, 445, 519
22. K.-I. Chen, B.-R. Li, Y.-T. Chen, Nano Today, 2011, 6, 131
23. Y. X. Liu, X. C. Dong, P. Chen, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 4
24. T.-W. Lin, P.-J. Hsieh, C.-L. Lin, Y.-Y. Fang, J.-X. Yang, C.-C. Tsai, P.-L. Chiang, C.-Y. Pan, Y.-T. Chen, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2010, 107, 1047
25. W. R. Yang, K. R. Ratinac, S. P. Ringer, P. Thordarson, J. J. Gooding, F. Braet, Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 2114
26. Y. Ohno, K. Maehashi, Y. Yamashiro, K. Matsumoto, Nano Lett., 2009, 9, 3318
27. T. Cohen-Karni, Q. Qing, Q. Li, Y. Fang, C. M. Lieber, Nano Lett., 2010, 10, 1098
28. C. Li, M. Curreli, H. Lin, B. Lei, F. N. Ishikawa, R. Datar, R. J. Cote, M. E. Thompson, C. W. Zhou, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 12484
29. A. Choi, K. Kim, H. I. Jung, S. Y. Lee, Sens. Actuators, B, 2010, 148, 577
30. S. Liu, X. Guo, NPG Asia Mater., 2012, 4, e23
31. G. Gruner, Anal. Bioanal. Chem., 2006, 384, 322
32. S. Roy, Z. Gao, Nano Today, 2009, 4, 318
33. M. Zheng, A. Jagota, E. D. Semke, B. A. Diner, R. S. McLean, S. R. Lustig, R. E. Richardson, N. G. Tassi, Nat. Mater., 2003, 2, 338
34. A. Star, E. Tu, J. Niemann, J.-C. P. Gabriel, C. S. Joiner, C. Valcke, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2006, 103, 921
35. K. Maehashi, T. Katsura, K. Kerman, Y. Takamura, K. Matsumoto, E. Tamiya, Anal. Chem., 2007, 79, 782
36. M. Lee, K. Y. Baik, M. Noah, Y.-K. Kwon, J.-O. Lee, S. Hong, Lab Chip, 2009, 9, 2267
37. W. Yang, K. R. Ratinac, S. P. Ringer, P. Thordarson, J. J. Gooding, F. Braet, Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 2114
38. J. N. Tey, I. P. M. Wijaya, J. Wei, I. Rodriguez, S. G. Mhaisalkar, Microfluid. Nanofluid., 2010, 9, 1185
39. T.-S. Pui, H. G. Sudibya, X. Luan, Q. Zhang, F. Ye, Y. Huang, P. Chen, Adv. Mater., 2010, 22, 3199
40. S. Heinze, J. Tersoff, R. Martel, V. Derycke, J. Appenzeller, P. Avouris, Phys. Rev. Lett., 2002, 89, 106801
41. A. Javey, J. Guo, D. B. Farmer, Q. Wang, D. W. Wang, R. G. Gordon, M. Lundstrom, H. J. Dai, Nano Lett., 2004, 4, 447
42. H. R. Byon, H. C. Choi, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 2188
43. C.-H. Lu, H.-H. Yang, C.-L. Zhu, X. Chen, G.-N. Chen, Angew. Chem., Int. Ed., 2009, 48, 4785
44. T. Kuila, S. Bose, P. Khanra, A. K. Mishra, N. H. Kim, J. H. Lee, Biosens. Bioelectron., 2011, 26, 4637
45. Y. X. Huang, X. C. Dong, Y. X. Liu, L. J. Li, P. Chen, J. Mater. Chem., 2011, 21, 12358
46. Y. Q. Wen, F. B. Y. Li, X. C. Dong, J. Zhang, Q. H. Xiong, P. Chen, Adv. Healthcare Mater., 2013, 2, 271
47. Y. X. Huang, X. C. Dong, Y. M. Shi, C. M. Li, L. J. Li, P. Chen, Nanoscale, 2010, 2, 1485
48. X. T. Zheng, A. Than, A. Ananthanaraya, D. H. Kim, P. Chen, ACS Nano, 2013, 7, 6278
49. C. X. Guo, S. R. Ng, S. Y. Khoo, X. T. Zheng, P. Chen, C. M. Li, ACS Nano, 2012, 6, 6944
50. X. W. Wang, X. C. Dong, Y. Q. Wen, C. M. Li, Q. H. Xiong, P. Chen, Chem. Commun., 2012, 48, 6490
51. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim, Rev. Mod. Phys., 2009, 81, 109
52. G. Giovannetti, P. A. Khomyakov, G. Brocks, V. M. Karpan, J. van den Brink, P. J. Kelly, Phys. Rev. Lett., 2008, 101, 026803
53. F. Xia, V. Perebeinos, Y.-M. Lin, Y. Wu, P. Avouris, Nat. Nanotechnol., 2011, 6, 179
54. M. C. Lin, C. J. Chu, L. C. Tsai, H. Y. Lin, C. S. Wu, Y. P. Wu, Y. N. Wu, D. B. Shieh, Y. W. Su, C. D. Chen, Nano Lett., 2007, 7, 3656
55. F. Patolsky, G. F. Zheng, C. M. Lieber, Nat. Protoc., 2006, 1, 1711
56. Y. Cui, C. M. Lieber, Science, 2001, 291, 851
57. C.-W. Wang, C.-Y. Pan, H.-C. Wu, P.-Y. Shih, C.-C. Tsai, K.-T. Liao, L.-L. Lu, W.-H. Hsieh, C.-D. Chen, Y.-T. Chen, Small, 2007, 3, 1350
58. J. Hahm, C. M. Lieber, Nano Lett., 2004, 4, 51
59. G. J. Zhang, J. H. Chua, R. E. Chee, A. Agarwal, S. M. Wong, Biosens. Bioelectron., 2009, 24, 2504
60. G. F. Zheng, F. Patolsky, Y. Cui, W. U. Wang, C. M. Lieber, Nat. Biotechnol., 2005, 23, 1294
61. F. Patolsky, G. F. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. W. Zhuang, C. M. Lieber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2004, 101, 14017
62. P.-L. Chiang, T.-C. Chou, T.-H. Wu, C.-C. Li, C.-D. Liao, J.-Y. Lin, M.-H. Tsai, C.-C. Tsai, C.-J. Sun, C.-H. Wang, J.-M. Fang, Y.-T. Chen, Chem.-Asian J., 2012, 7, 2073
63. C. M. Lieber, MRS Bull., 2011, 36, 1052
64. K.-S. Chang, C.-J. Sun, P.-L. Chiang, A.-C. Chou, M.-C. Lin, C. Liang, H.-H. Hung, Y.-H. Yeh, C.-D. Chen, C.-Y. Pan, Y.-T. Chen, Biosens. Bioelectron., 2012, 31, 137
65. F. Patolsky, B. P. Timko, G. Yu, Y. Fang, A. B. Greytak, G. Zheng, C. M. Lieber, Science, 2006, 313, 1100
66. C.-C. Tsai, C.-C. Yang, P.-Y. Shih, C.-S. Wu, C.-D. Chen, C.-Y. Pan, Y.-T. Chen, J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 9165
67. B.-R. Li, Y.-J. Hsieh, Y.-X. Chen, Y.-T. Chung, C.-Y. Pan, Y.-T. Chen, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 16034
68. B. Tian, T. Cohen-Karni, Q. Qing, X. Duan, P. Xie, C. M. Lieber, Science, 2010, 329, 830
69. M. Curreli, R. Zhang, F. N. Ishikawa, H.-K. Chang, R. J. Cote, C. Zhou, M. E. Thompson, Nanotechnology, 2008, 7, 651
70. C.-C. Tsai, P.-L. Chiang, C.-J. Sun, T.-W. Lin, M.-H. Tsai, Y.-C. Chang, Y.-T. Chen, Nanotechnology, 2011, 22, 135503
71. E. Stern, R. Wagner, F. J. Sigworth, R. Breaker, T. M. Fahmy, M. A. Reed, Nano Lett., 2007, 7, 3405
72. G. J. Zhang, G. Zhang, J. H. Chua, R. E. Chee, E. H. Wong, A. Agarwal, K. D. Buddharaju, N. Singh, Z. Q. Gao, N. Balasubramanian, Nano Lett., 2008, 8, 1066
73. S.-P. Lin, C.-Y. Pan, K.-C. Tseng, M.-C. Lin, C.-D. Chen, C.-C. Tsai, S.-H. Yu, Y.-C. Sung, T.-W. Lin, Y.-T. Chen, Nano Today, 2009, 4, 235
74. Y. C. C. Liu, N. Rieben, L. Iversen, B. S. Sorensen, J. Park, J. Nygard, K. L. Martinez, Nanotechnology, 2010, 21, 245105
75. Y. S. Lo, D. H. Nam, H. M. So, H. Chang, J. J. Kim, Y. H. Kim, J. O. Lee, ACS Nano, 2009, 3, 3649
76. E. Kang, J.-W. Park, S. J. McClellan, J.-M. Kim, D. P. Holland, G. U. Lee, E. I. Franses, K. Park, D. H. Thompson, Langmuir, 2007, 23, 6281
77. F. N. Ishikawa, M. Curreli, H.-K. Chang, P.-C. Chen, R. Zhang, R. J. Cote, M. E. Thompson, C. Zhou, ACS Nano, 2009, 3, 3969
78. C.-J. Chu, C.-S. Yeh, C.-K. Liao, L.-C. Tsai, C.-M. Huang, H.-Y. Lin, J.-J. Shyue, Y.-T. Chen, C.-D. Chen, Nano Lett., 2013, 13, 2564
79. X. P. A. Gao, G. F. Zheng, C. M. Lieber, Nano Lett., 2010, 10, 547
80. G. F. Zheng, X. P. A. Gao, C. M. Lieber, Nano Lett., 2010, 10, 3179
81. T. S. Pui, A. Agarwal, F. Ye, Z. Q. Ton, Y. X. Huang, P. Chen, Nanoscale, 2009, 1, 159
82. T. S. Pui, A. Agarwal, F. Ye, Y. X. Huang, P. Chen, Biosens. Bioelectron., 2011, 26, 2746
83. J. P. Renault, A. Bernard, D. Juncker, B. Michel, H. R. Bosshard, E. Delamarche, Angew. Chem., Int. Ed., 2002, 41, 2320
84. N. Naujoks, A. Stemmer, Microelectron. Eng., 2003, 67-68, 736
85. R. D. Piner, J. Zhu, F. Xu, S. H. Hong, C. A. Mirkin, Science, 1999, 283, 661
86. I. Park, Z. Y. Li, A. P. Pisano, R. S. Williams, Nano Lett., 2007, 7, 3106
87. M. N. Masood, S. Chen, E. T. Carlen, A. van den Berg, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2010, 2, 3422
88. B.-R. Li, C.-W. Chen, W.-L. Yang, T.-Y. Lin, C.-Y. Pan, Y.-T. Chen, Biosens. Bioelectron., 2013, 45, 252
89. H. S. Ro, B. H. Koh, S. O. Jung, H. K. Park, Y. B. Shin, M. G. Kim, B. H. Chung, Proteomics, 2006, 6, 2108
90. M. Lee, D. K. Kang, H. K. Yang, K. H. Park, S. Y. Choe, C. Kang, S. I. Chang, M. H. Han, I. C. Kang, Proteomics, 2006, 6, 1094
91. G. Pampalakis, S. O. Kelley, Analyst, 2009, 134, 447
92. K. Maehashi, K. Matsumoto, Y. Takamura, E. Tamiya, Electroanalysis, 2009, 21, 1285
93. L. Movileanu, S. Howorka, O. Braha, H. Bayley, Nat. Biotechnol., 2000, 18, 1091
94. T.-Y. Lin, B.-R. Li, S.-T. Tsai, C.-W. Chen, C.-H. Chen, Y.-T. Chen, C.-Y. Pan, Lab Chip, 2013, 13, 676
95. G. J. Zhang, L. Zhang, M. J. Huang, Z. H. H. Luo, G. K. I. Tay, E. J. A. Lim, T. G. Kang, Y. Chen, Sens. Actuators, B, 2010, 146, 138
96. W. L. C. Rutten, Annu. Rev. Biomed. Eng., 2002, 4, 407
97. B. P. Timko, T. Cohen-Karni, G. Yu, Q. Qing, B. Tian, C. M. Lieber, Nano Lett., 2009, 9, 914
98. G. Cellot, E. Cilia, S. Cipollone, V. Rancic, A. Sucapane, S. Giordani, L. Gambazzi, H. Markram, M. Grandolfo, D. Scaini, F. Gelain, L. Casalis, M. Prato, M. Giugliano, L. Ballerini, Nat. Nanotechnol., 2009, 4, 126
99. T.-S. Pui, A. Agarwal, F. Ye, N. Balasubramanian, P. Chen, Small, 2009, 5, 208
100. T. Cohen-Karni, D. Casanova, J. F. Cahoon, Q. Qing, D. C. Bell, C. M. Lieber, Nano Lett., 2012, 12, 2639
101. N. Misra, J. A. Martinez, S.-C. J. Huang, Y. Wang, P. Stroeve, C. P. Grigoropoulos, A. Noy, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2009, 106, 13780
102. Y. L. Bunimovich, Y. S. Shin, W.-S. Yeo, M. Amori, G. Kwong, J. R. Heath, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 16323
103. X. Duan, Y. Li, N. K. Rajan, D. A. Routenberg, Y. Modis, M. A. Reed, Nat. Nanotechnol., 2012, 7, 401
104. M. Zimmermann, E. Delamarche, M. Wolf, P. Hunziker, Biomed. Microdevices, 2005, 7, 99
105. B. Y. Lee, M. G. Sung, J. Lee, K. Y. Baik, Y.-K. Kwon, M.-S. Lee, S. Hong, ACS Nano, 2011, 5, 4373
106. H. S. Lee, K. S. Kim, C. J. Kim, S. K. Hahn, M. H. Jo, Biosens. Bioelectron., 2009, 24, 1801
107. W. Shen, D. Tian, H. Cui, D. Yang, Z. Bian, Biosens. Bioelectron., 2011, 27, 18
108. T. Kong, R. G. Su, B. B. Zhang, Q. Zhang, G. S. Cheng, Biosens. Bioelectron., 2012, 34, 267
109. E. Stern, A. Vacic, N. K. Rajan, J. M. Criscione, J. Park, B. R. Ilic, D. J. Mooney, M. A. Reed, T. M. Fahmy, Nat. Nanotechnol., 2010, 5, 138
110. J. F. Eschermann, R. Stockmann, M. Hueske, X. T. Vu, S. Ingebrandt, A. Offenhäusser, Appl. Phys. Lett., 2009, 95, 083703
111. L. Xu, Z. Jiang, Q. Qing, L. Q. Mai, Q. J. Zhang, C. M. Lieber, Nano Lett., 2013, 13, 746
112. B. Z. Tian, P. Xie, T. J. Kempa, D. C. Bell, C. M. Lieber, Nat. Nanotechnol., 2009, 4, 824
113. B. D. Almquist, N. A. Melosh, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2010, 107, 5815
114. X. Duan, R. Gao, P. Xie, T. Cohen-Karni, Q. Qing, H. S. Choe, B. Tian, X. Jiang, C. M. Lieber, Nat. Nanotechnol., 2012, 7, 174
115. M. L. Seol, J. H. Ahn, J. M. Choi, S. J. Choi, Y. K. Choi, Nano Lett., 2012, 12, 5603
116. J. A. Martinez, N. Misra, Y. Wang, P. Stroeve, C. P. Grigoropoulos, A. Noy, Nano Lett., 2009, 9, 1121
117. P. K. Ang, M. Jaiswal, C. H. Y. X. Lim, Y. Wang, J. Sankaran, A. Li, C. T. Lim, T. Wohland, Ö. Barbaros, K. P. Loh, ACS Nano, 2010, 4, 7387
118. S.-C. J. Huang, A. B. Artyukhin, N. Misra, J. A. Martinez, P. A. Stroeve, C. P. Grigoropoulos, J.-W. W. Ju, A. Noy, Nano Lett., 2010, 10, 1812
119. K. S. Chang, L. Y. Luo, C. W. Chang, Y. C. Huang, C. Y. Cheng, C. S. Hung, E. W. G. Diau, Y. K. Li, J. Phys. Chem. B, 2010, 114, 4327
120. K. S. Chang, C. C. Chen, J. T. Sheu, Y. K. Li, Sens. Actuators, B, 2009, 138, 148