Enzyme-based logic systems interfaced with signal-responsive materials and electrodes

Chemical Communications

Volumn 51, Issue 17, 2015, Pages 3493-3500

  Katz, Evgeny ^a   Minko, Sergiy ^b  

^a CLARKSON UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF GEORGIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOFUEL; ENZYME;

ANIMAL EXPERIMENT; ARTICLE; BIOCATALYSIS; BIOCOMPUTING SYSTEM; BIOTECHNOLOGY; ELECTRODE; ELECTRONICS; ENZYME SUBSTRATE; HYDROGEL; INFORMATION SCIENCE; MATERIALS; MEMBRANE; NONHUMAN; RAT; SIGNAL PROCESSING; SYSTEMS BIOLOGY; THERMISTOR; BIOENERGY; CHEMISTRY; ELECTROCHEMICAL ANALYSIS; GENETIC PROCEDURES; LOGIC; METABOLISM;

BIOCATALYSIS; BIOELECTRIC ENERGY SOURCES; BIOSENSING TECHNIQUES; ELECTROCHEMICAL TECHNIQUES; ELECTRODES; ENZYMES; LOGIC;

EID: 84923197660     PISSN: 13597345     EISSN: 1364548X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cc09851j     Document Type: Article

References (131)

1. Unconventional Computation. Lecture Notes in Computer Science, ed., C. S. Calude, J. F. Costa, N. Dershowitz, E. Freire, and, G. Rozenberg, Springer, Berlin, 2009, vol. 5715
2. Unconventional Computing, ed., A. Adamatzky, B. De Lacy Costello, L. Bull, S. Stepney, and, C. Teuscher, Luniver Press, UK, 2007
3. Molecular and Supramolecular Information Processing-From Molecular Switches to Unconventional Computing, ed., E. Katz, Willey-VCH, Weinheim, 2012
4. A. P. De Silva S. Uchiyama T. P. Vance B. Wannalerse Coord. Chem. Rev. 2007 251 1623 1632
5. K. Szacilowski Chem. Rev. 2008 108 3481 3548
6. K. Szacilowski, Infochemistry, Wiley, Chichester, 2012
7. A. P. de Silva, Molecular Logic-based Computation, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2013
8. D. C. Magri G. J. Brown G. D. McClean A. P. de Silva J. Am. Chem. Soc. 2006 128 4950 4951
9. Biomolecular Computing-From Logic Systems to Smart Sensors and Actuators, ed., E. Katz, Willey-VCH, Weinheim, 2012
10. Y. Benenson Mol. BioSyst. 2009 5 675 685
11. A. Credi Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 5472 5475
12. U. Pischel Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 4026 4040
13. J. Andreasson U. Pischel Chem. Soc. Rev. 2010 39 174 188
14. E. Katz V. Privman Chem. Soc. Rev. 2010 39 1835 1857
15. R. Unger J. Moult Proteins 2006 63 53 64
16. Z. Ezziane Nanotechnology 2006 17 R27 R39
17. K. Rinaudo L. Bleris R. Maddamsetti S. Subramanian R. Weiss Y. Benenson Nat. Biotechnol. 2007 25 795 801
18. A. Tamsir J. J. Tabor C. A. Voigt Nature 2011 469 212 215
19. Z. Li M. A. Rosenbaum A. Venkataraman T. K. Tam E. Katz L. T. Angenent Chem. Commun. 2011 47 3060 3062
20. M. A. Arugula N. Shroff E. Katz Z. He Chem. Commun. 2012 48 10174 10176
21. M. Kahan B. Gil R. Adar E. Shapiro Phys. D 2008 237 1165 1172
22. R. Baron O. Lioubashevski E. Katz T. Niazov I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 1572 1576
23. Y. F. Wang J. W. Sun X. C. Zhang G. Z. Cui Guangzhao Adv. Sci. Lett. 2011 4 383 390
24. M. N. Stojanovic D. Stefanovic J. Am. Chem. Soc. 2003 125 6673 6676
25. Y. Benenson Nat. Nanotechnol. 2011 6 465 467
26. R. J. Pei E. Matamoros M. H. Liu D. Stefanovic M. N. Stojanovic Nat. Nanotechnol. 2010 5 773 777
27. L. Qian E. Winfree J. Bruck Nature 2011 475 368 372
28. V. Privman G. Strack D. Solenov M. Pita E. Katz J. Phys. Chem. B 2008 112 11777 11784
29. U. Pischel J. Andreasson D. Gust V. F. Pais ChemPhysChem 2013 14 28 46
30. L. M. Adleman Science 1994 266 1021 1024
31. K. A. Schmidt C. V. Henkel G. Rozenberg H. P. Spaink Nucleic Acids Res. 2004 32 4962 4968
32. M. N. Stojanovic D. Stefanovic S. Rudchenko Acc. Chem. Res. 2014 47 1845 1852
33. M. N. Stojanovic D. Stefanovic J. Comput. Theor. Nanosci. 2011 8 434 440
34. Y. Benenson Nat. Rev. Genet. 2012 13 455 468
35. E. Katz J. Wang M. Privman J. Halámek Anal. Chem. 2012 84 5463 5469
36. J. Wang E. Katz Isr. J. Chem. 2011 51 141 150
37. T. Konry D. R. Walt J. Am. Chem. Soc. 2009 131 13232 13233
38. F. C. Simmel Nanomedicine 2007 2 817 830
39. Y. Benenson Isr. J. Chem. 2011 51 87 98
40. Y. Benenson Curr. Opin. Biotechnol. 2009 20 471 478
41. M. P. Nikitin V. O. Shipunova S. M. Deyev P. I. Nikitin Nat. Nanotechnol. 2014 9 716 722
42. M. Leisner L. Bleris J. Lohmueller Z. Xie Y. Benenson Nat. Nanotechnol. 2010 5 666 670
43. S. Minko E. Katz M. Motornov I. Tokarev M. Pita J. Comput. Theor. Nanosci. 2011 8 356 364
44. M. Pita S. Minko E. Katz J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2009 20 457 462
45. E. Katz S. Minko J. Halámek K. MacVittie K. Yancey Anal. Bioanal. Chem. 2013 405 3659 3672
46. M. Zhou N. Zhou F. Kuralay J. R. Windmiller S. Parkhomovsky G. Valdés-Ramírez E. Katz J. Wang Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 2686 2689
47. I. Tokarev V. Gopishetty J. Zhou M. Pita M. Motornov E. Katz S. Minko ACS Appl. Mater. Interfaces 2009 1 532 536
48. M. Privman T. K. Tam V. Bocharova J. Halámek J. Wang E. Katz ACS Appl. Mater. Interfaces 2011 3 1620 1623
49. X. Wang J. Zhou T. K. Tam E. Katz M. Pita Bioelectrochemistry 2009 77 69 73
50. J. Zhou T. K. Tam M. Pita M. Ornatska S. Minko E. Katz ACS Appl. Mater. Interfaces 2009 1 144 149
51. M. Privman T. K. Tam M. Pita E. Katz J. Am. Chem. Soc. 2009 131 1314 1321
52. E. Katz M. Pita Chem.-Eur. J. 2009 15 12554 12564
53. S. Mailloux K. MacVittie M. Privman N. Guz E. Katz ChemElectroChem 2014 1 1822 1827
54. T. K. Tam G. Strack M. Pita E. Katz J. Am. Chem. Soc. 2009 131 11670 11671
55. T. K. Tam M. Pita M. Ornatska E. Katz Bioelectrochemistry 2009 76 4 9
56. L. Amir T. K. Tam M. Pita M. M. Meijler L. Alfonta E. Katz J. Am. Chem. Soc. 2009 131 826 832
57. S. Mailloux N. Guz A. Zakharchenko S. Minko E. Katz J. Phys. Chem. B 2014 118 6775 6784
58. S. Mailloux J. Halámek E. Katz Analyst 2014 139 982 986
59. V. Bocharova O. Zavalov K. MacVittie M. A. Arugula N. V. Guz M. E. Dokukin J. Halámek I. Sokolov V. Privman E. Katz J. Mater. Chem. 2012 22 19709 19717
60. S. Mailloux E. Katz Biocatalysis 2014 1 12 32
61. S. Mailloux E. Katz Opt. Eng. 2014 53 097107
62. V. Privman M. A. Arugula J. Halámek M. Pita E. Katz J. Phys. Chem. B 2009 113 5301 5310
63. V. Privman O. Zavalov L. Halámková F. Moseley J. Halámek E. Katz J. Phys. Chem. B 2013 117 14928 14939
64. V. Bocharova E. Katz Chem. Rec. 2012 12 114 130
65. E. Katz Isr. J. Chem. 2011 51 132 140
66. M. Pita E. Katz Electroanalysis 2009 21 252 260
67. E. Katz V. Bocharova M. Privman J. Mater. Chem. 2012 22 8171 8178
68. M. Motornov R. Sheparovych E. Katz S. Minko ACS Nano 2008 2 41 52
69. F. Davis S. P. J. Higson Biosens. Bioelectron. 2007 22 1224 1235
70. E. Katz, A. N. Shipway and I. Willner, in Handbook of Fuel Cells-Fundamentals, Technology, Applications, ed., W. Vielstich, H. Gasteiger, and, A. Lamm, Wiley, 2003, vol. 1, part 4, ch. 21, pp. 355-381
71. F. Scholz U. Schröder Nat. Biotechnol. 2003 21 1151 1152
72. M. H. Osman A. A. Shah F. C. Walsh Biosens. Bioelectron. 2010 26 953 963
73. B. E. Logan, Microbial Fuel Cells, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, 2008
74. J. J. Fornero M. Rosenbaum L. T. Angenent Electroanalysis 2010 22 832 843
75. J. A. Cracknell K. A. Vincent F. A. Armstrong Chem. Rev. 2008 108 2439 2461
76. E. H. Yu K. Scott Energies 2010 3 23 42
77. M. T. Meredith S. D. Minteer Annu. Rev. Anal. Chem. 2012 5 157 179
78. D. Leech P. Kavanagh W. Schuhmann Electrochim. Acta 2012 84 223 234
79. M. J. Moehlenbrock S. D. Minteer Chem. Soc. Rev. 2008 37 1188 1196
80. R. A. Rincón C. Lau H. R. Luckarift K. E. Garcia E. Adkins G. R. Johnson P. Atanassov Biosens. Bioelectron. 2011 27 132 136
81. M. Zhou S. Dong Acc. Chem. Res. 2011 44 1232 1243
82. L. Zhang M. Zhou D. Wen L. Bai B. Lou S. Dong Biosens. Bioelectron. 2012 35 155 159
83. M. Zhou J. Wang Electroanalysis 2012 24 197 209
84. D. Bhatnagar S. A. Xu C. Fischer R. L. Arechederra S. D. Minteer Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 86 92
85. M. Rasmussen R. E. Ritzmann I. Lee A. J. Pollack D. Scherson J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1458 1460
86. J. Schwefel R. E. Ritzmann I. N. Lee A. Pollack W. Weeman S. Garverick M. Willis M. Rasmussen D. Scherson J. Electrochem. Soc. 2014 161 H3113 H3116
87. L. Halámková J. Halámek V. Bocharova A. Szczupak L. Alfonta E. Katz J. Am. Chem. Soc. 2012 134 5040 5043
88. A. Szczupak J. Halámek L. Halámková V. Bocharova L. Alfonta E. Katz Energy Environ. Sci. 2012 5 8891 8895
89. K. MacVittie J. Halámek L. Halámková M. Southcott W. D. Jemison R. Lobel E. Katz Energy Environ. Sci. 2013 6 81 86
90. P. Cinquin C. Gondran F. Giroud S. Mazabrard A. Pellissier F. Boucher J.-P. Alcaraz K. Gorgy F. Lenouvel S. Mathé P. Porcu S. Cosnier PLoS One 2010 5 10476
91. F. C. Sales R. M. Iost M. V. Martins M. C. Almeida F. N. Crespilho Lab Chip 2013 13 468 474
92. H. Cheng P. Yu X. Lu Y. Lin T. Ohsaka L. Mao Analyst 2013 138 179 185
93. A. Zebda S. Cosnier J.-P. Alcaraz M. Holzinger A. Le Goff C. Gondran F. Boucher F. Giroud K. Gorgy H. Lamraoui P. Cinquin Sci. Rep. 2013 3 1516
94. J. A. Castorena-Gonzalez C. Foote K. MacVittie J. Halámek L. Halámková L. A. Martinez-Lemus E. Katz Electroanalysis 2013 25 1579 1584
95. T. Miyake K. Haneda N. Nagai Y. Yatagawa H. Onami S. Yoshino T. Abe M. Nishizawa Energy Environ. Sci. 2011 4 5008 5012
96. W. Jia A. J. Bandodkar G. Valdés-Ramírez J. R. Windmiller Z. Yang J. Ramírez G. Chan J. Wang Anal. Chem. 2013 85 6553 6560
97. W. Z. Jia G. Valdes-Ramirez A. J. Bandodkar J. R. Windmiller J. Wang Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 7233 7236
98. Implantable Bioelectronics-Devices, Materials and Applications, ed., E. Katz, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2014
99. E. Katz Electroanalysis 2010 22 744 756
100. E. Katz I. Willner J. Am. Chem. Soc. 2003 125 6803 6813
101. G. de Ruiter M. E. van der Boom J. Mater. Chem. 2011 21 17575 17581
102. G. de Ruiter L. Motiei J. Choudhury N. Oded M. E. van der Boom Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 4780 4783
103. U. Pischel J. Andréasson New J. Chem. 2010 34 2701 2703
104. R. Baron A. Onopriyenko E. Katz O. Lioubashevski I. Willner S. Wang H. Tian Chem. Commun. 2006 2147 2149
105. J. Elbaz M. Moshe I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 3834 3837
106. M. Pita G. Strack K. MacVittie J. Zhou E. Katz J. Phys. Chem. B 2009 113 16071 16076
107. K. MacVittie J. Halámek E. Katz Chem. Commun. 2012 48 11742 11744
108. V. Bocharova K. MacVittie S. Chinnapareddy J. Halámek V. Privman E. Katz J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 1234 1237
109. K. MacVittie J. Halámek V. Privman E. Katz Chem. Commun. 2013 49 6962 6964
110. L. O. Chua IEEE Trans. Circuit Theory 1971 18 507 519
111. L. O. Chua Proc. IEEE 1976 64 209 223
112. Y. V. Pershin J. Martinez-Rincon M. Di Ventra J. Comput. Theor. Nanosci. 2011 8 441 448
113. M. Di Ventra Y. V. Pershin L. O. Chua Proc. IEEE 2009 97 1717 1724
114. D. B. Strukov G. S. Snider D. R. Stewart R. S. Williams Nature 2008 453 80 83
115. J. J. Yang M. D. Pickett X. Li D. A. A. Ohlberg D. R. Stewart R. S. Williams Nat. Nanotechnol. 2008 3 429 433
116. K. Szot M. Rogala W. Speier Z. Klusek A. Besmehn R. Waser Nanotechnology 2011 22 254001
117. V. Erokhin M. P. Fontana J. Comput. Theor. Nanosci. 2011 8 313 330
118. K. MacVittie E. Katz J. Phys. Chem. C 2013 117 24943 24947
119. K. MacVittie E. Katz Chem. Commun. 2014 50 4816 4819
120. P. Kar H. Wen H. Z. Li S. D. Minteer S. C. Barton J. Electrochem. Soc. 2011 158 B580 B586
121. M. J. Moehlenbrock T. K. Toby A. Waheed S. D. Minteer J. Am. Chem. Soc. 2010 132 6288 6289
122. M. E. Caldorera-Moore W. B. Liechty N. A. Peppas Acc. Chem. Res. 2011 44 1061 1070
123. M. Vallet-Regí F. Balas D. Arcos Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 7548 7558
124. K. E. Broaders S. J. Pastine S. Grandhe J. M. J. Frechet Chem. Commun. 2011 47 665 667
125. L. Wang M. Liu C. Gao L. Ma D. Cui React. Funct. Polym. 2010 70 159 167
126. Y. Zhao B. G. Trewyn I. I. Slowing V. S.-Y. Lin J. Am. Chem. Soc. 2009 131 8398 8400
127. Z. Jin G. Güven V. Bocharova J. Halámek I. Tokarev S. Minko A. Melman D. Mandler E. Katz ACS Appl. Mater. Interfaces 2012 4 466 475
128. Z. Jin A. M. Harvey S. Mailloux J. Halámek V. Bocharova M. R. Twiss E. Katz J. Mater. Chem. 2012 22 19523 19528
129. S. Mailloux O. Zavalov N. Guz E. Katz V. Bocharova Biomater. Sci. 2014 2 184 191
130. F. Moseley J. Halámek F. Kramer A. Poghossian M. J. Schöning E. Katz Analyst 2014 139 1839 1842
131. B. E. Fratto L. J. Roby N. Guz E. Katz Chem. Commun. 2014 50 12043 12046