Democratization of Nanoscale Imaging and Sensing Tools Using Photonics

Analytical Chemistry

Volumn 87, Issue 13, 2015, Pages 6434-6445

  McLeod, Euan ^a,b   Wei, Qingshan ^a,b   Ozcan, Aydogan ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b University of California   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COST EFFECTIVENESS; DEVELOPING COUNTRIES; EDUCATION; INTERFEROMETRY; LIGHT SCATTERING; PERSONNEL TRAINING;

HIGHER EDUCATION; INTERFEROMETRIC METHODS; NANO-SCALE IMAGING; NANO-SCALE MEASUREMENTS; NANOSCALE PRECISION; PHOTONIC CRYSTAL SENSORS; PLASMONIC SENSORS; SCIENTISTS AND ENGINEERS;

NANOTECHNOLOGY;

FLUORESCENCE MICROSCOPY; NANOTECHNOLOGY; OPTICS;

MICROSCOPY, FLUORESCENCE; NANOTECHNOLOGY; OPTICS AND PHOTONICS;

EID: 84936797639     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01381     Document Type: Review

References (115)

1. Ozcan, A. Lab Chip 2014, 14, 3187-3194
2. Coskun, A. F.; Wong, J.; Khodadadi, D.; Nagi, R.; Tey, A.; Ozcan, A. Lab Chip 2013, 13, 636-640
3. Coskun, A. F.; Ozcan, A. Curr. Opin. Biotechnol. 2014, 25, 8-16
4. Korpela, E. J.; Anderson, D. P.; Bankay, R.; Cobb, J.; Howard, A.; Lebofsky, M.; Siemion, A. P. V.; von Korff, J.; Werthimer, D. Proc. SPIE 2011, 8152, DOI: 10.1117/12.894066.
5. Cooper, C. B.; Dickinson, J.; Phillips, T.; Bonney, R. Ecol. Soc. 2007, 12, 11
6. Robbins, J. Crowdsourcing for the Birds. New York Times, August 19, 2013.
7. Khatib, F.; DiMaio, F.; Group, F. C.; Group, F. V. C.; Cooper, S.; Kazmierczyk, M.; Gilski, M.; Krzywda, S.; Zabranska, H.; Pichova, I.; Thompson, J.; Popovic, Z.; Jaskolski, M.; Baker, D. Nat. Struct. Mol. Biol. 2011, 18, 1175-1177
8. Beberg, A. L.; Ensign, D. L.; Jayachandran, G.; Khaliq, S.; Pande, V. S. In Parallel and Distributed Processing Symposium, International; IEEE Computer Society: Los Alamitos, CA, USA, 2009; Vol. 0, pp 1-8.
9. Mavandadi, S.; Dimitrov, S.; Feng, S.; Yu, F.; Sikora, U.; Yaglidere, O.; Padmanabhan, S.; Nielsen, K.; Ozcan, A. PLoS One 2012, 7 e37245
10. Mavandadi, S.; Dimitrov, S.; Feng, S.; Yu, F.; Yu, R.; Sikora, U.; Ozcan, A. Lab Chip 2012, 12, 4102-4106
11. Mavandadi, S.; Feng, S.; Yu, F.; Dimitrov, S.; Yu, R.; Ozcan, A. Games Health J. 2012, 1, 373-376
12. Ozcan, A. Sci. Transl. Med. 2014, 6, 233ed9
13. Hanay, M. S.; Kelber, S.; Naik, A. K.; Chi, D.; Hentz, S.; Bullard, E. C.; Colinet, E.; Duraffourg, L.; Roukes, M. L. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 602-608
14. Fraikin, J.-L.; Teesalu, T.; McKenney, C. M.; Ruoslahti, E.; Cleland, A. N. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 308-313
15. Wasisto, H. S.; Merzsch, S.; Waag, A.; Uhde, E.; Salthammer, T.; Peiner, E. Sens. Actuators, B: Chem. 2013, 187, 118-127
16. Garza-Licudine, E.; Deo, D.; Yu, S.; Uz-Zaman, A.; Dunbar, W. B. In 2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), Buenos Aires, Argentina, Aug 31 to Sept 4, 2010; pp 5736-5739.
17. Cybulski, J. S.; Clements, J.; Prakash, M. PLoS One 2014, 9 e98781
18. Erickson, D.; Mandal, S.; Yang, A. H. J.; Cordovez, B. Microfluid. Nanofluid. 2007, 4, 33-52
19. De Groot, P.; Deck, L. J. Mod. Opt. 1995, 42, 389-401
20. Aasi, J.; Abadie, J.; Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Abernathy, M. R.; Adams, C.; Adams, T.; Addesso, P.; Adhikari, R. X.,et al. Nat. Photonics 2013, 7, 613-619
21. Betzig, E.; Patterson, G. H.; Sougrat, R.; Lindwasser, O. W.; Olenych, S.; Bonifacino, J. S.; Davidson, M. W.; Lippincott-Schwartz, J.; Hess, H. F. Science 2006, 313, 1642-1645
22. Rust, M. J.; Bates, M.; Zhuang, X. Nat. Methods 2006, 3, 793-796
23. Hell, S. W. Science 2007, 316, 1153-1158
24. Berne, B. J.; Pecora, R. Dynamic Light Scattering: With Applications to Chemistry, Biology, and Physics; Courier Dover Publications: Mineola, NY, 2000.
25. Filipe, V.; Hawe, A.; Jiskoot, W. Pharm. Res. 2010, 27, 796-810
26. Kulkarni, P.; Baron, P. A.; Willeke, K. Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications; John Wiley & Sons: Hoboken, N.J., 2011.
27. Iida, K.; Stolzenburg, M. R.; McMurry, P. H. Aerosol Sci. Technol. 2009, 43, 81-96
28. Liedberg, B.; Nylander, C.; Lunström, I. Sens. Actuators 1983, 4, 299-304
29. Fan, X.; White, I. M.; Shopova, S. I.; Zhu, H.; Suter, J. D.; Sun, Y. Anal. Chim. Acta 2008, 620, 8-26
30. Ligler, F. S.; Breimer, M.; Golden, J. P.; Nivens, D. A.; Dodson, J. P.; Green, T. M.; Haders, D. P.; Sadik, O. A. Anal. Chem. 2002, 74, 713-719
31. Tempelman, L. A.; King, K. D.; Anderson, G. P.; Ligler, F. S. Anal. Biochem. 1996, 233, 50-57
32. Vashist, S. K.; Mudanyali, O.; Schneider, E. M.; Zengerle, R.; Ozcan, A. Anal. Bioanal. Chem. 2013, 406, 3263-3277
33. A Complete History of the Camera Phone | Digital Trends; http://www.digitaltrends.com/mobile/camera-phone-history/ (accessed Apr 1, 2015).
34. Koifman, V. Nokia Lumia 1020 Features 1.1 μm BSI Pixel 41MP Sensor. Image Sensors World, July 12, 2013.
35. The World in 2014: ICT Facts and Figures; http://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Pages/facts/default.aspx (accessed Mar 27, 2015).
36. Braeckmans, K.; Buyens, K.; Bouquet, W.; Vervaet, C.; Joye, P.; Vos, F. D.; Plawinski, L.; Doeuvre, L.; Angles-Cano, E.; Sanders, N. N.; Demeester, J.; De Smedt, S. C. Nano Lett. 2010, 10, 4435-4442
37. Lakadamyali, M.; Rust, M. J.; Babcock, H. P.; Zhuang, X. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 9280-9285
38. Rowe, C. A.; Tender, L. M.; Feldstein, M. J.; Golden, J. P.; Scruggs, S. B.; MacCraith, B. D.; Cras, J. J.; Ligler, F. S. Anal. Chem. 1999, 71, 3846-3852
39. Rowe-Taitt, C. A.; Hazzard, J. W.; Hoffman, K. E.; Cras, J. J.; Golden, J. P.; Ligler, F. S. Biosens. Bioelectron. 2000, 15, 579-589
40. Ligler, F. S. Anal. Chem. 2009, 81, 519-526
41. Ligler, F. S.; Sapsford, K. E.; Golden, J. P.; Shriver-Lake, L. C.; Taitt, C. R.; Dyer, M. A.; Barone, S.; Myatt, C. J. Anal. Sci. 2007, 23, 5-10
42. Breslauer, D. N.; Maamari, R. N.; Switz, N. A.; Lam, W. A.; Fletcher, D. A. PLoS One 2009, 4 e6320
43. Zhu, H.; Yaglidere, O.; Su, T.-W.; Tseng, D.; Ozcan, A. Lab Chip 2011, 11, 315-322
44. Zhu, H.; Mavandadi, S.; Coskun, A. F.; Yaglidere, O.; Ozcan, A. Anal. Chem. 2011, 83, 6641-6647
45. Zhu, H.; Sikora, U.; Ozcan, A. Analyst 2012, 137, 2541-2544
46. Coskun, A. F.; Nagi, R.; Sadeghi, K.; Phillips, S.; Ozcan, A. Lab Chip 2013, 13, 4231-4238
47. Rajendran, V. K.; Bakthavathsalam, P.; Ali, B. M. J. Microchim. Acta 2014, 181, 1815-1821
48. Zhu, H.; Sencan, I.; Wong, J.; Dimitrov, S.; Tseng, D.; Nagashima, K.; Ozcan, A. Lab Chip 2013, 13, 1282-1288
49. Wei, Q.; Qi, H.; Luo, W.; Tseng, D.; Ki, S. J.; Wan, Z.; Göröcs, Z.; Bentolila, L. A.; Wu, T.-T.; Sun, R.; Ozcan, A. ACS Nano 2013, 7, 9147-9155
50. Wei, Q.; Luo, W.; Chiang, S.; Kappel, T.; Mejia, C.; Tseng, D.; Chan, R. Y. L.; Yan, E.; Qi, H.; Shabbir, F.; Ozkan, H.; Feng, S.; Ozcan, A. ACS Nano 2014, 8, 12725-12733
51. Kim, J.; Johnson, M.; Hill, P.; Gale, B. K. Integr. Biol. 2009, 1, 574-586
52. Rasmussen, K. H.; Marie, R.; Lange, J. M.; Svendsen, W. E.; Kristensen, A.; Mir, K. U. Lab Chip 2011, 11, 1431-1433
53. Lagally, E. T.; Medintz, I.; Mathies, R. A. Anal. Chem. 2001, 73, 565-570
54. Famulok, M.; Hartig, J. S.; Mayer, G. Chem. Rev. 2007, 107, 3715-3743
55. Polonschii, C.; David, S.; Tombelli, S.; Mascini, M.; Gheorghiu, M. Talanta 2010, 80, 2157-2164
56. Blom, M. T.; Chmela, E.; Oosterbroek, R. E.; Tijssen, R.; van den Berg, A. Anal. Chem. 2003, 75, 6761-6768
57. Kuyper, C. L.; Budzinski, K. L.; Lorenz, R. M.; Chiu, D. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 730-731
58. Akin, D.; Li, H.; Bashir, R. Nano Lett. 2004, 4, 257-259
59. Liu, S.; Zhao, Y.; Parks, J. W.; Deamer, D. W.; Hawkins, A. R.; Schmidt, H. Nano Lett. 2014, 14, 4816-4820
60. Schmidt, O.; Bassler, M.; Kiesel, P.; Knollenberg, C.; Johnson, N. Lab Chip 2007, 7, 626-629
61. Cho, S. H.; Qiao, W.; Tsai, F. S.; Yamashita, K.; Lo, Y.-H. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 093704
62. Rayleigh, L. Philos. Mag. Ser. 5 1899, 47, 375-384
63. Mie, G. Ann. Phys. 1908, 330, 377-445
64. Xu, C. S.; Cang, H.; Montiel, D.; Yang, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 32-35
65. Malloy, A. Mater. Today 2011, 14, 170-173
66. Smith, Z. J.; Chu, K.; Wachsmann-Hogiu, S. PLoS One 2012, 7 e46030
67. Gorocs, Z.; Ozcan, A. Biomed. Eng. IEEE Rev. 2013, 6, 29-46
68. Mudanyali, O.; Tseng, D.; Oh, C.; Isikman, S. O.; Sencan, I.; Bishara, W.; Oztoprak, C.; Seo, S.; Khademhosseini, B.; Ozcan, A. Lab. Chip 2010, 10, 1417-1428
69. McLeod, E.; Dincer, T. U.; Veli, M.; Ertas, Y. N.; Nguyen, C.; Luo, W.; Greenbaum, A.; Feizi, A.; Ozcan, A. ACS Nano 2015, 9, 3265-3273
70. Daaboul, G. G.; Yurt, A.; Zhang, X.; Hwang, G. M.; Goldberg, B. B.; U¨nlü, M. S. Nano Lett. 2010, 10, 4727-4731
71. Monroe, M. R.; Daaboul, G. G.; Tuysuzoglu, A.; Lopez, C. A.; Little, F. F.; U¨nlü, M. S. Anal. Chem. 2013, 85, 3698-3706
72. Reddington, A. P.; Trueb, J. T.; Freedman, D. S.; Tuysuzoglu, A.; Daaboul, G. G.; Lopez, C. A.; Karl, W. C.; Connor, J. H.; Fawcett, H.; Unlu, M. S. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2013, 60, 3276-3283
73. Daaboul, G. G.; Lopez, C. A.; Chinnala, J.; Goldberg, B. B.; Connor, J. H.; U¨nlü, M. S. ACS Nano 2014, 8, 6047-6055
74. Cheng, X. R.; Daaboul, G. G.; U¨nlü, M. S.; Kerman, K. Analyst 2014, 139, 59-65
75. Ozkumur, E.; Ahn, S.; Yalçin, A.; Lopez, C. A.; Cevik, E.; Irani, R. J.; DeLisi, C.; Chiari, M.; Unlü, M. S. Biosens. Bioelectron. 2010, 25, 1789-1795
76. Greenbaum, A.; Luo, W.; Su, T.-W.; Göröcs, Z.; Xue, L.; Isikman, S. O.; Coskun, A. F.; Mudanyali, O.; Ozcan, A. Nat. Methods 2012, 9, 889-895
77. Greenbaum, A.; Luo, W.; Khademhosseinieh, B.; Su, T.-W.; Coskun, A. F.; Ozcan, A. Sci. Rep. 2013, 3, 1717
78. Greenbaum, A.; Akbari, N.; Feizi, A.; Luo, W.; Ozcan, A. PLoS One 2013, 8 e76475
79. McLeod, E.; Luo, W.; Mudanyali, O.; Greenbaum, A.; Ozcan, A. Lab Chip 2013, 13, 2028-2035
80. Luo, W.; Greenbaum, A.; Zhang, Y.; Ozcan, A. Light Sci. Appl. 2015, 4 e261
81. The road ahead for 3-D printers; http://www.pwc.com/us/en/technology-forecast/2014/3d-printing/features/future-3d-printing.jhtml (accessed Mar 28, 2015).
82. Mudanyali, O.; McLeod, E.; Luo, W.; Greenbaum, A.; Coskun, A. F.; Hennequin, Y.; Allier, C. P.; Ozcan, A. Nat. Photonics 2013, 7, 247-254
83. Hennequin, Y.; Allier, C. P.; McLeod, E.; Mudanyali, O.; Migliozzi, D.; Ozcan, A.; Dinten, J.-M. ACS Nano 2013, 7, 7601-7609
84. McLeod, E.; Nguyen, C.; Huang, P.; Luo, W.; Veli, M.; Ozcan, A. ACS Nano 2014, 8, 7340-7349
85. Ymeti, A.; Greve, J.; Lambeck, P. V.; Wink, T.; van Hövell, S. W. F. M.; Beumer, T. A. M.; Wijn, R. R.; Heideman, R. G.; Subramaniam, V.; Kanger, J. S. Nano Lett. 2007, 7, 394-397
86. Ymeti, A.; Subramaniam, V.; Beumer, T. A.; Kanger, J. S. Expert Rev. Med. Devices 2007, 4, 447-454
87. Mulder, H. K. P.; Ymeti, A.; Subramaniam, V.; Kanger, J. S. Opt. Express 2012, 20, 20934-20950
88. Xu, J.; Suarez, D.; Gottfried, D. S. Anal. Bioanal. Chem. 2007, 389, 1193-1199
89. Armani, D. K.; Kippenberg, T. J.; Spillane, S. M.; Vahala, K. J. Nature 2003, 421, 925-928
90. Vollmer, F.; Arnold, S.; Keng, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 20701-20704
91. Zhu, H.; White, I. M.; Suter, J. D.; Dale, P. S.; Fan, X. Opt. Express 2007, 15, 9139-9146
92. Washburn, A. L.; Luchansky, M. S.; Bowman, A. L.; Bailey, R. C. Anal. Chem. 2010, 82, 69-72
93. Genalyte-Next Generation Multiplexing-Maverick Detection System 858-956-1200; http://genalyte.com/maverick/ (accessed Apr 1, 2015).
94. Grepstad, J. O.; Kaspar, P.; Solgaard, O.; Johansen, I.-R.; Sudbø, A. S. Opt. Express 2012, 20, 7954
95. Cunningham, B.; Li, P.; Lin, B.; Pepper, J. Sens. Actuators, B: Chem. 2002, 81, 316-328
96. Choi, C. J.; Cunningham, B. T. Lab Chip 2006, 6, 1373-1380
97. Gallegos, D.; Long, K. D.; Yu, H.; Clark, P. P.; Lin, Y.; George, S.; Nath, P.; Cunningham, B. T. Lab Chip 2013, 13, 2124-2132
98. Zhuo, Y.; Hu, H.; Chen, W.; Lu, M.; Tian, L.; Yu, H.; Long, K. D.; Chow, E.; King, W. P.; Singamaneni, S.; Cunningham, B. T. Analyst 2014, 139, 1007-1015
99. Shafiee, H.; Lidstone, E. A.; Jahangir, M.; Inci, F.; Hanhauser, E.; Henrich, T. J.; Kuritzkes, D. R.; Cunningham, B. T.; Demirci, U. Sci. Rep. 2014, 4, 4116
100. Mandal, S.; Goddard, J. M.; Erickson, D. Lab Chip 2009, 9, 2924-2932
101. Mandal, S.; Erickson, D. Opt. Express 2008, 16, 1623-1631
102. Ebbesen, T. W.; Lezec, H. J.; Ghaemi, H. F.; Thio, T.; Wolff, P. A. Nature 1998, 391, 667-669
103. Rindzevicius, T.; Alaverdyan, Y.; Dahlin, A.; Höök, F.; Sutherland, D. S.; Ka¨ll, M. Nano Lett. 2005, 5, 2335-2339
104. Khademhosseinieh, B.; Biener, G.; Sencan, I.; Su, T.-W.; Coskun, A. F.; Ozcan, A. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 221107
105. Cetin, A. E.; Coskun, A. F.; Galarreta, B. C.; Huang, M.; Herman, D.; Ozcan, A.; Altug, H. Light Sci. Appl. 2014, 3 e122
106. Coskun, A. F.; Cetin, A. E.; Galarreta, B. C.; Alvarez, D. A.; Altug, H.; Ozcan, A. Sci. Rep. 2014, 4, 6789
107. Yanik, A. A.; Huang, M.; Kamohara, O.; Artar, A.; Geisbert, T. W.; Connor, J. H.; Altug, H. Nano Lett. 2010, 10, 4962-4969
108. Khademhosseinieh, B.; Biener, G.; Sencan, I.; Ozcan, A. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 211112
109. Khademhosseinieh, B.; Sencan, I.; Biener, G.; Su, T.-W.; Coskun, A. F.; Tseng, D.; Ozcan, A. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 171106
110. Lepage, D.; Jiménez, A.; Beauvais, J.; Dubowski, J. J. Light Sci. Appl. 2013, 2 e62
111. Jimenez, A.; Lepage, D.; Beauvais, J.; Dubowski, J. J. Microelectron. Eng. 2012, 93, 91-94
112. Lepage, D.; Dubowski, J. J. Biosensors 2013, 3, 201-210
113. Wei, Q.; McLeod, E.; Qi, H.; Wan, Z.; Sun, R.; Ozcan, A. Sci. Rep. 2013, 3, 1699
114. Guo, L. J. Adv. Mater. 2007, 19, 495-513
115. Feynman, R. P. Eng. Sci. 1960, 23, 22-36