An Ultrasensitive, Selective, Multiplexed Superbioelectronic Nose That Mimics the Human Sense of Smell

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6559-6567

  Kwon, Oh Seok ^a,b   Song, Hyun Seok ^a,c   Park, Seon Joo ^a   Lee, Seung Hwan ^a   An, Ji Hyun ^a   Park, Jin Wook ^a   Yang, Heehong ^a   Yoon, Hyeonseok ^d,e   Bae, Joonwon ^f   Park, Tai Hyun ^a,g   Jang, Jyongsik ^a  

^a Seoul National University   (South Korea)

^b Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB)   (South Korea)

^c Korea Basic Science Institute (KBSI)   (South Korea)

^d School of Polymer Science and Engineering   (South Korea)

^e Chonnam National University   (South Korea)

^f Dongduk Women's University   (South Korea)

^g Seoul National University   (South Korea)

Author keywords

field effect transistor; graphene micropatterns; human mimicking; Multiplexed bioelectronic nose; odorant discrimination; olfactory receptor

Indexed keywords

DATA HANDLING; ELECTRONIC TONGUES; GRAPHENE; MIXTURES; MULTIPLEXING; NEURONS; ODORS; PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS;

HUMAN MIMICKING; MICROPATTERNS; MULTIPLEXED BIOELECTRONIC NOSE; ODORANT DISCRIMINATION; OLFACTORY RECEPTORS;

FIELD EFFECT TRANSISTORS;

ELECTRONIC NOSE; HUMAN; LIMIT OF DETECTION; ODOR; OLFACTORY RECEPTOR NEURON; PHYSIOLOGY;

ELECTRONIC NOSE; HUMANS; LIMIT OF DETECTION; OLFACTORY RECEPTOR NEURONS; SMELL;

EID: 84944345151     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02286     Document Type: Article

References (52)

1. Malnic, B.; Hirono, J.; Sato, T.; Buck, L. B. Cell 1999, 96, 713 10.1016/S0092-8674(00)80581-4
2. Zou, Z.; Buck, L. B. Science 2006, 311, 1477 10.1126/science.1124755
3. Malnic, B.; Godfrey, P. A.; Buck, L. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 2584 10.1073/pnas.0307882100
4. Rouquier, S.; Taviaux, S.; Trask, B. J.; Brand-Arpon, V.; van den Engh, G.; Demaille, J.; Giorgi, D. Nat. Genet. 1998, 18, 243 10.1038/ng0398-243
5. Goldsmith, B. R.; Mitala, J. J., Jr; Josue, J.; Castro, A.; Lerner, M. B.; Bayburt, T. H.; Khamis, S. M.; Jones, R. A.; Brand, J. G.; Sligar, S. G. ACS Nano 2011, 5, 5408 10.1021/nn200489j
6. Ko, W.; Jung, N.; Lee, M.; Yun, M.; Jeon, S. ACS Nano 2013, 7, 6685 10.1021/nn4027245
7. Kim, T. H.; Lee, S. H.; Lee, J.; Song, H. S.; Oh, E. H.; Park, T. H.; Hong, S. Adv. Mater. 2009, 21, 91 10.1002/adma.200801435
8. Lee, S. H.; Kwon, O. S.; Song, H. S.; Park, S. J.; Sung, J. H.; Jang, J.; Park, T. H. Biomaterials 2012, 33, 1722 10.1016/j.biomaterials.2011.11.044
9. Park, S. J.; Kwon, O. S.; Lee, S. H.; Song, H. S.; Park, T. H.; Jang, J. Nano Lett. 2012, 12, 5082 10.1021/nl301714x
10. Yoon, H.; Lee, S. H.; Kwon, O. S.; Song, H. S.; Oh, E. H.; Park, T. H.; Jang, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2755 10.1002/anie.200805171
11. Mulla, M. Y.; Tuccori, E.; Magliulo, M.; Lattanzi, G.; Palazzo, G.; Persaud, K.; Torsi, L. Nat. Commun. 2015, 6, 6010 10.1038/ncomms7010
12. Song, H. S.; Jin, H. J.; Ahn, S. R.; Kim, D.; Lee, S. H.; Kim, U.-K.; Simons, C. T.; Hong, S.; Park, T. H. ACS Nano 2014, 8, 9781 10.1021/nn502926x
13. Song, H. S.; Kwon, O. S.; Lee, S. H.; Park, S. J.; Kim, U.-K.; Jang, J.; Park, T. H. Nano Lett. 2013, 13, 172 10.1021/nl3038147
14. Kim, T. H.; Song, H. S.; Jin, H. J.; Lee, S. H.; Namgung, S.; Kim, U.-k.; Park, T. H.; Hong, S. Lab Chip 2011, 11, 2262 10.1039/c0lc00648c
15. Tee, B. C.; Wang, C.; Allen, R.; Bao, Z. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 825 10.1038/nnano.2012.192
16. Mannoor, M. S.; Jiang, Z.; James, T.; Kong, Y. L.; Malatesta, K. A.; Soboyejo, W. O.; Verma, N.; Gracias, D. H.; McAlpine, M. C. Nano Lett. 2013, 13, 2634 10.1021/nl4007744
17. Bridges, B. Flavour Fragrance J. 2002, 17, 361 10.1002/ffj.1106
18. Oka, Y.; Omura, M.; Kataoka, H.; Touhara, K. EMBO J. 2004, 23, 120 10.1038/sj.emboj.7600032
19. Sanz, G.; Schlegel, C.; Pernollet, J.-C.; Briand, L. Chem. Senses 2005, 30, 69
20. Cain, W. S. Chem. Senses 1975, 1, 339 10.1093/chemse/1.3.339
21. Rospars, J.-P.; Lansky, P.; Chaput, M.; Duchamp-Viret, P. J. Neurosci. 2008, 28, 2659 10.1523/JNEUROSCI.4670-07.2008
22. Buck, L. B. Curr. Opin. Neurobiol. 1992, 2, 282 10.1016/0959-4388(92)90116-3
23. Firestein, S. Nature 2001, 413, 211 10.1038/35093026
24. Mombaerts, P. Curr. Opin. Neurobiol. 2004, 14, 31 10.1016/j.conb.2004.01.014
25. Buck, L. B. Nutr. Rev. 2004, 62, S184 10.1111/j.1753-4887.2004.tb00097.x
26. Laurent, G. Science 1999, 286, 723 10.1126/science.286.5440.723
27. Cherezov, V.; Rosenbaum, D. M.; Hanson, M. A.; Rasmussen, S. G.; Thian, F. S.; Kobilka, T. S.; Choi, H.-J.; Kuhn, P.; Weis, W. I.; Kobilka, B. K. Science 2007, 318, 1258 10.1126/science.1150577
28. Palczewski, K.; Kumasaka, T.; Hori, T.; Behnke, C. A.; Motoshima, H.; Fox, B. A.; Le Trong, I.; Teller, D. C.; Okada, T.; Stenkamp, R. E. Science 2000, 289, 739 10.1126/science.289.5480.739
29. Rasmussen, S. G.; Choi, H.-J.; Rosenbaum, D. M.; Kobilka, T. S.; Thian, F. S.; Edwards, P. C.; Burghammer, M.; Ratnala, V. R.; Sanishvili, R.; Fischetti, R. F. Nature 2007, 450, 383 10.1038/nature06325
30. Gelis, L.; Wolf, S.; Hatt, H.; Neuhaus, E. M.; Gerwert, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1274 10.1002/anie.201103980
31. Katada, S.; Hirokawa, T.; Oka, Y.; Suwa, M.; Touhara, K. J. Neurosci. 2005, 25, 1806 10.1523/JNEUROSCI.4723-04.2005
32. Kwon, O. S.; Lee, S. H.; Park, S. J.; An, J. H.; Song, H. S.; Kim, T.; Oh, J. H.; Bae, J.; Yoon, H.; Park, T. H. Adv. Mater. 2013, 25, 4177 10.1002/adma.201301523
33. Salahpour, A.; Bonin, H.; Bhalla, S.; Petäjä-Repo, U.; Bouvier, M. Biol. Chem. 2003, 384, 117 10.1515/BC.2003.012
34. Sarramegn, V.; Muller, I.; Milon, A.; Talmont, F. Cell. Mol. Life Sci. 2006, 63, 1149 10.1007/s00018-005-5557-6
35. Sarramegna, V.; Talmont, F.; Demange, P.; Milon, A. Cell. Mol. Life Sci. 2003, 60, 1529 10.1007/s00018-003-3168-7
36. Song, H. S.; Park, T. H. Biotechnol. J. 2011, 6, 1310 10.1002/biot.201100006
37. Park, S. J.; Song, H. S.; Kwon, O. S.; Chung, J. H.; Lee, S. H.; An, J. H.; Ahn, S. R.; Lee, J. E.; Yoon, H.; Park, T. H. Sci. Rep. 2014, 4, 4 10.1038/srep04342
38. Lee, B. Y.; Sung, M. G.; Lee, J.; Baik, K. Y.; Kwon, Y.-K.; Lee, M.-S.; Hong, S. ACS Nano 2011, 5, 4373 10.1021/nn103056s
39. Keller, A.; Vosshall, L. B. Curr. Biol. 2004, 14, R875 10.1016/j.cub.2004.09.066
40. Dong, X.; Shi, Y.; Huang, W.; Chen, P.; Li, L. J. Adv. Mater. 2010, 22, 1649 10.1002/adma.200903645
41. Rubenstein, L. A.; Lanzara, R. G. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1998, 430, 57 10.1016/S0166-1280(98)90217-2
42. Rubenstein, L. A.; Zauhar, R. J.; Lanzara, R. G. J. Mol. Graphics Modell. 2006, 25, 396 10.1016/j.jmgm.2006.02.008
43. Gokbulut, I.; Karabulut, I. Food Chem. 2012, 132, 1098 10.1016/j.foodchem.2011.11.080
44. Cain, W. S. Chem. Senses 1975, 1, 339 10.1093/chemse/1.3.339
45. Sanchez, C.; Arribart, H.; Guille, M. M. G. Nat. Mater. 2005, 4, 277 10.1038/nmat1339
46. Knight, R. T.; Eichenbaum, H. Nat. Neurosci. 2013, 16, 257 10.1038/nn.3341
47. Mok, H.; Lee, S. H.; Park, J. W.; Park, T. G. Nat. Mater. 2010, 9, 272 10.1038/nmat2626
48. Schweitzer, B.; Roberts, S.; Grimwade, B.; Shao, W.; Wang, M.; Fu, Q.; Shu, Q.; Laroche, I.; Zhou, Z.; Tchernev, V. T. Nat. Biotechnol. 2002, 20, 359 10.1038/nbt0402-359
49. Zheng, G.; Patolsky, F.; Cui, Y.; Wang, W. U.; Lieber, C. M. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1294 10.1038/nbt1138
50. Park, S. J.; Kwon, O. S.; Lee, J. E.; Jang, J.; Yoon, H. Sensors 2014, 14, 3604 10.3390/s140203604
51. Yoon, H.; Jang, J. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1567 10.1002/adfm.200801141
52. Schedin, F.; Geim, A.; Morozov, S.; Hill, E.; Blake, P.; Katsnelson, M.; Novoselov, K. Nat. Mater. 2007, 6, 652 10.1038/nmat1967