Bionanostructures and their integration into electrochemical sensing system. A review of DNA applications

A. Merkoçi*, M. del Valle, and S. Alegret

Grup de Sensors i Biosensors, Departament de Química, Universitat Autónoma de Barcelona 08193 Bellaterra, Catalonia, Spain

* Author for correspondence:
Tel: +34 935811976.
e–mail: arben.merkoci@uab.es *

Recibido el 27 de octubre de 2004
Aceptado el 25 de mayo de 2005

Abstract

Current progress in applying nanoparticles as labels in electrochemical DNA detection systems will be shown. Some aspects of the synthesis of nanoparticles are described, especially the applications of gold nanoparticles or QDs as quantitation tags or electrochemical hosts for DNA detection so as to design what are known as 'chips in solution'.

Keywords: Quantum dots; gold nanoparticles; DNA, electrochemical detection; stripping voltammetry; sensors.

Resumen

Se demuestra el progreso en la aplicación de nanopartíeulas como marcas en sistemas de detección electroquímica de ADN. Se describen algunos aspectos de síntesis y más en detalles los de aplicación de nanopartíeulas de oro o de quantum dots como elementos de cuantificación o de identificación para el análisis de ADN para el diseño de los llamados 'chips' en solución.

Descriptores: Puntos cuanticos; nanopartículas de oro; DNA, detección electroquímica; voltametria de redisolución; sensores.

PACS: 68.65.Hb; 81.07.2b; 82.45.Yz; 82.45.Rr; 82.45.Tv; 87.14.Gg; 07.07.Df; 82.47.Rs

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

Acknowledgments

This work was financially supported from MEC (Madrid) (Projects BIO2004–02776, MAT2004–05164), by the Spanish foundation "Ramón Areces" (project 'Bionanosensores') and the "Ramón y Cajal" program of the Ministry of Science and Technology (Madrid), which supports Dr.Arben Merkoçi.

References

1. C.J. Murphy, Analytical Chemistry 621A (2002) 1.        [ Links ]

2. Alivisatos, P. Nature Biotechnology 22 (2004) 47.        [ Links ]

3. R. Eritja et al., J. Phys. Chem. B 107 (2003) 470;         [ Links ]Nano Lett. 2 (2002) 1363;         [ Links ]Nature 420 (2002) 761;         [ Links ]R. Helv. Chim. Acta 85 (2002) 2594.        [ Links ]

4. R. Eritja et al., J. Phys. Chem. B 107 (2003) 470;         [ Links ]Nano Lett. 2 (2002) 1363;         [ Links ]Nature 420 (2002) 761;         [ Links ]R. Helv. Chim. Acta 85 (2002) 2594.        [ Links ]

5. W.J. Parak et al., Chemistry of Materials 14 (2002) 2113.        [ Links ]

6. W.J. Parak et al., Nanotechnology 14 (2003) R15.        [ Links ]

7. G. Bauer et al., Nanotechnology 14 (2003) 1289.        [ Links ]

8. M. Brust, J. Fink, D. Bethell, D. J. Schiffrin, and C. Kienly, J. Chem. Soc. Commun. 1995 (1995) 1655.        [ Links ]

9. T. Trindade, P. O'Brien, and N.L. Pickett, Chem. Mater. 13 (2001) 3843.        [ Links ]

10. R.J. Tonucci et al., Science 258 (1992) 783.        [ Links ]

11. H.C. Haverkorn van Rijsewijk, P.E.J. Legierse, G.E. Thomas, Philips Technol. Rev. 40 (1982) 287.        [ Links ]

12. E. Caponetti, L. Pedone, D. Chillura Martino, V. Pantò, and V. Turco Liveri, Materials Science and Engineering 23 (2003) 531.        [ Links ]

13. G.J. Dolan, Appl. Phys. Lett. 31 (1997) 337.        [ Links ]

14. C.B. Murray, D.J. Norris, and M.G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc. 115 (1993) 8706.        [ Links ]

15. R.M. Penner, Anal. Chem. Res 33 (2000) 78.        [ Links ]

16. J. Wang, G. Liu, R. Polsky, and A. Merkoçi, Electrochemistry Communications 4 (2002) 722.        [ Links ]

17. I. Willner, F. Patolsky, and J. Wasserman, Angew. Chem. Int. Ed. 40 (2001) 1861.        [ Links ]

18. A. Bardea, A. Dagan, I. Ben–Dov, B. Amit, and I. Willner, Chem. Commun. 31 (1998) 839.        [ Links ]

19. S.K. Haram, B.M. Quinn, and A.J. Bard, J. Am. Chem. Soc. 123 (2001) 8860.        [ Links ]

20. M. Han, X. Gao,J. Su, and S. Nie, Nat. Biotechnol. 19 (2001) 631.        [ Links ]

21. T.A. Taton, G. Lu, and C.A. Mirkin, J. Am. Chem. Soc. 123 (2001) 5164.        [ Links ]

22. Y.W. Cao, R. Jin, C.A. Mirkin, Science 297 (2002) 1536.        [ Links ]

23. J. Wang, G. Liu, and A. Merkoçi, J. Am. Chem. Soc. 125 (2003) 3214.        [ Links ]

24. X. Yang, L.A. Wenzler, J. Qi, X. Li, and N.C. Seeman, J. Am. Chem. Soc. 120 (1998) 9779;         [ Links ] E. Winfree, F. Liu, L.A. Wenzler, and N.C. Seeman, Nature 394 (1998) 539.        [ Links ]

25. W.–L. Shaiu, D.D. Larson, J. Vesenka, and E. Henderson, Nucleic Acids Res. 21 (1993) 99.        [ Links ]

26. C.A. Mirkin, R.L. Letsinger, R.C. Mucic, and J.J. Storhoff, Nature 382 (1996) 607.        [ Links ]

27. R.L. Letsinger, R. Elghanian, G. Viswanadham, and C.A. Mirkin, Bioconjugate Chem. 11 (2000) 289.        [ Links ]

28. R. Mahtab, J.P Rogers, and C.J. Murphy, J. Am. Chem. Soc. 117 (1995) 9099.        [ Links ]

29. G.P Mitchell, C.A. Mirkin, and R.L. Letsinger, J. Am. Chem. Soc. 121 (1999) 8122.        [ Links ]