A highly parallel microfluidic droplet method enabling single-molecule counting for digital enzyme detection

Biomicrofluidics

Volumn 8, Issue 1, 2014, Pages

  Guan, Zhichao ^a   Zou, Yuan ^a   Zhang, Mingxia ^a   Lv, Jiangquan ^a   Shen, Huali ^b   Yang, Pengyuan ^b   Zhang, Huimin ^a   Zhu, Zhi ^a   Yang, Chaoyong James ^a  

^a XIAMEN UNIVERSITY   (China)

^b FUDAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMPLIFICATION; DIGITAL MICROFLUIDICS; EMULSIFICATION; EMULSIONS; ENZYMES; FLUORESCENCE; MONOLAYERS; NUCLEIC ACIDS;

ENZYME CONCENTRATIONS; FLUORESCENCE INTENSITY DISTRIBUTION ANALYSIS; FLUOROGENIC SUBSTRATE; IMAGING DETECTIONS; INTEGRATED MICROFLUIDIC CHIPS; MICROFLUIDIC DROPLETS; SIGNAL AMPLIFICATIONS; SINGLE MOLECULE LEVEL;

DROPS;

EID: 84907555299     PISSN: 19321058     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4866766     Document Type: Article

References (33)

1. J. H. Leamon, D. R. Link, M. Egholm, and J. M. Rothberg, Nat. Methods 3(7), 541 (2006).
2. A. B. Theberge, F. Courtois, Y. Schaerli, M. Fischlechner, C. Abell, F. Hollfelder, and W. T. Huck, Angew. Chem., Int. Ed. 49(34), 5846 (2010).
3. H. N. Joensson and H. Andersson Svahn, Angew. Chem., Int. Ed. 51(49), 12176 (2012).
4. S. Y. Teh, R. Lin, L. H. Hung, and A. P. Lee, Lab Chip 8(2), 198 (2008).
5. Z. Zhu, G. Jenkins, W. Zhang, M. Zhang, Z. Guan, and C. J. Yang, Anal. Bioanal. Chem. 403(8), 2127 (2012).
6. B. Vogelstein and K. W. Kinzler, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96(16), 9236 (1999).
7. E. A. Ottesen, J. W. Hong, S. R. Quake, and J. R. Leadbetter, Science 314(5804), 1464 (2006).
8. M. Baker, Nat. Methods 9(6), 541 (2012).
9. M. Baker, Nat. Methods 7(5), 351 (2010).
10. X. Leng, W. Zhang, C. Wang, L. Cui, and C. J. Yang, Lab Chip 10(21), 2841 (2010).
11. A. C. Hatch, J. S. Fisher, A. R. Tovar, A. T. Hsieh, R. Lin, S. L. Pentoney, D. L. Yang, and A. P. Lee, Lab Chip 11(22), 3838 (2011).
12. B. J. Hindson, K. D. Ness, D. A. Masquelier, P. Belgrader, N. J. Heredia, A. J. Makarewicz, I. J. Bright, M. Y. Lucero, A. L. Hiddessen, T. C. Legler, T. K. Kitano, M. R. Hodel, J. F. Petersen, P. W. Wyatt, E. R. Steenblock, P. H. Shah, L. J. Bousse, C. B. Troup, J. C. Mellen, D. K. Wittmann, N. G. Erndt, T. H. Cauley, R. T. Koehler, A. P. So, S. Dube, K. A. Rose, L. Montesclaros, S. Wang, D. P. Stumbo, S. P. Hodges, S. Romine, F. P. Milanovich, H. E. White, J. F. Regan, G. A. Karlin-Neumann, C. M. Hindson, S. Saxonov, and B. W. Colston, Anal. Chem. 83(22), 8604 (2011).
13. H. Zhang, G. Jenkins, Y. Zou, Z. Zhu, and C. J. Yang, Anal. Chem. 84(8), 3599 (2012).
14. W. W. Chen, L. Balaj, L. M. Liau, M. L. Samuels, S. K. Kotsopoulos, C. A. Maguire, L. Loguidice, H. Soto, M. Garrett, L. D. Zhu, S. Sivaraman, C. Chen, E. T. Wong, B. S. Carter, F. H. Hochberg, X. O. Breakefield, and J. Skog, Mol. Ther. Nucl. Acids 2, e109 (2013).
15. D. Dressman, H. Yan, G. Traverso, K. W. Kinzler, and B. Vogelstein, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100(15), 8817 (2003).
16. D. Pekin, Y. Skhiri, J. C. Baret, D. Le Corre, L. Mazutis, C. B. Salem, F. Millot, A. El Harrak, J. B. Hutchison, J. W. Larson, D. R. Link, P. Laurent-Puig, A. D. Griffiths, and V. Taly, Lab Chip 11(13), 2156 (2011).
17. J. Shuga, Y. Zeng, R. Novak, Q. Lan, X. Tang, N. Rothman, R. Vermeulen, L. Li, A. Hubbard, L. Zhang, R. A. Mathies, and M. T. Smith, Nucl. Acids Res. 41(16), e159 (2013).
18. J. J. Agresti, E. Antipov, A. R. Abate, K. Ahn, A. C. Rowat, J. C. Baret, M. Marquez, A. M. Klibanov, A. D. Griffiths, and D. A. Weitz, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(9), 4004 (2010).
19. B. Rotman, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 47, 1981 (1961).
20. Y. Rondelez, G. Tresset, K. V. Tabata, H. Arata, H. Fujita, S. Takeuchi, and H. Noji, Nat. Biotechnol. 23(3), 361 (2005).
21. F. Deiss, C. N. LaFratta, M. Symer, T. M. Blicharz, N. Sojic, and D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 131(17), 6088 (2009).
22. H. H. Gorris and D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 131(17), 6277 (2009).
23. Z. Li, R. B. Hayman, and D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 130(38), 12622 (2008).
24. T. Konry and D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 131(37), 13232 (2009).
25. D. M. Rissin, C. W. Kan, T. G. Campbell, S. C. Howes, D. R. Fournier, L. Song, T. Piech, P. P. Patel, L. Chang, A. J. Rivnak, E. P. Ferrell, J. D. Randall, G. K. Provuncher, D. R. Walt, and D. C. Duffy, Nat. Biotechnol. 28(6), 595 (2010).
26. J. U. Shim, R. T. Ranasinghe, C. A. Smith, S. M. Ibrahim, F. Hollfelder, W. T. Huck, D. Klenerman, and C. Abell, ACS Nano 7(7), 5955 (2013).
27. S. Ota, H. Kitagawa, and S. Takeuchi, Anal. Chem. 84(15), 6346 (2012).
28. R. Arayanarakool, L. Shui, S. W. Kengen, A. van den Berg, and J. C. Eijkel, Lab Chip 13(10), 1955 (2013).
29. C. Holtze, A. C. Rowat, J. J. Agresti, J. B. Hutchison, F. E. Angile, C. H. Schmitz, S. Koster, H. Duan, K. J. Humphry, R. A. Scanga, J. S. Johnson, D. Pisignano, and D. A. Weitz, Lab Chip 8(10), 1632 (2008).
30. J. C. Baret, Lab Chip 12(3), 422 (2012).
31. M. M. Kiss, L. Ortoleva-Donnelly, N. R. Beer, J. Warner, C. G. Bailey, B. W. Colston, J. M. Rothberg, D. R. Link, and J. H. Leamon, Anal. Chem. 80(23), 8975 (2008).
32. J. C. Baret, Y. Beck, I. Billas-Massobrio, D. Moras, and A. D. Griffiths, Chem. Biol. 17(5), 528 (2010).
33. Supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4866766 for (1) influence of fluorinated oil GH-135 and E2K0660 to the activity of b-Gal, (2) representative time traces of enzyme activity measured in microfluidic droplets under single-molecule condition, and (3) fluorescence intensity distribution for different b-Gal concentrations at singlesingle molecule concentrations.