Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Biz DNA hibridizasyon tespiti için mikroakışkan tabanlı elektrokimyasal Bioçip sunuyoruz. SsDNA probu fonksiyonlandırmalar ardından, özgüllük, duyarlılık ve algılama limiti tamamlayıcı ve non-ssDNA hedefleri ile incelenmiştir. Sonuçlar 3.8 nM'lik bir algılama sınırı ile, elektro-kimyasal sistemine DNA hibridizasyonu olaylarının etkisini göstermektedir.

Özet

Mikro ölçekli analitik olarak masa üstü prosedürler minyatür reaksiyon süresi, maliyet, ve ön-işlem basamağından entegrasyonu ile ilgili olarak önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu noktadan-bakım çeşitli hastalıklar için en biyobelirteçlerinin gerçek zamanlı değerlendirilmesi için bir teknoloji sunuyor, çünkü DNA hibridizasyon olayların analizi doğru bu cihazları kullanan önemlidir. Bununla birlikte, söz konusu olduğunda cihaz izi çeşitli fiziksel olaylar artar hakimiyetini azaltır. Bu olgular fabrikasyon hassasiyet ve cihazın çalışma güvenilirliğini etkilemektedir. Bu nedenle, doğru bir genel performansını artırmak amacıyla tekrarlanabilir bir şekilde bu cihazların imal ve işletmek için büyük bir ihtiyaç vardır. Burada, protokoller ve imalat ve bunların DNA hibridizasyon etkinliği doğru analizi için bir mikro-akışkan-bazlı elektro kimyasal Biochip işlemi için kullanılan yöntemleri tarif eder. Biochipin iki bölümden oluşur: microfluidic çip ileÜç polydimetilsiloksan (PDMS) yapılan paralel mikro kanallar, ve 3 x 3 dizilmiş elektrokimyasal mikro-çip. DNA hibridizasyonu olaylarının elektrokimyasal empedans Spektroskopisi (EIS) analizi ile tespit edilir. ÇBS analizi, bu uzunluk ölçeklerinde baskın elektrokimyasal sistemin özelliklerinin izlenmesi varyasyonları sağlayan. Biosensörlü hem yük transferi ve difüzyon direnç değişiklikleri izlemek için yeteneği ile, 20 dakika aşağıdaki ssDNA hedeflerine seçiciliğini, 3.8 nM hesaplanmış saptama sınırı ve diğer tamamlayıcı olmayan ssDNA'ya ile% 13 çapraz reaktivite göstermiştir kuluçkadan. Bu metodoloji mikro ölçekli rejimi difüzyon davranışı üzerinde aydınlatılmasına ve DNA hibridizasyon olayların çalışmayı sağlayarak minyatür cihazların performansını artırabilirsiniz.

Giriş

Mikroakışkan lab-on-a-chip (KO) cihazları, klinik teşhis, çevresel izleme ve biyomedikal araştırmalarda sayısız avantajlar sağlamaktadır. Bu cihazlar, çok çeşitli prosedürler 1-4 kültürlenmesini reaktif karıştırma, bağlanma afinitesi göre, sinyal iletimi, ve hücre de dahil olmak üzere yer alabilir çipin bölgelerine sıvı akışını kontrol etmek için mikro-akışkan kanal kullanmaktadır. Mikroakiskan gibi mikro plaka okuyucuları veya elektroforetik jel kayma deneyleri gibi geleneksel klinik tanı araçları üzerinde birçok avantaj sağlar. Benzer deneyler gerçekleştirmek için daha az reaktifleri (mikrolitre karşıt olarak nanolitre) mikroakışkan cihazları büyüklüğünün 2-3 siparişler gerektirir. Ayrıca, bu cihazlar, bazı biyolojik olayları kanalların içindeki 5,6 türlerin daha küçük sınırlanmasından dolayı meydana hangi hızını artırabilir. Üçüncü olarak, sensörler etiketsiz detectio sağlayabilir litografi ve aşındırma teknikleri kullanılarak mikroakışkan cihazlar içinde de entegre edilebilirn. Son olarak, bu cihazlar üretmek ve 7-10 faaliyet teknisyen kısmında küçük çalışma gerektirir ucuzdur.

Etiket içermeyen algılama tipik olarak bir optik veya elektriksel transdüktör kullanılarak gerçekleştirilir. Optik aygıtları nedeniyle numunede analitlerle ile daha az müdahaleye daha iyi algılama performansı sunabilir. Bununla birlikte, bunların performansı numunesinin arka sensörü 11 ile aynı çınlayan dalga boyuna sahip olan durumlarda taviz verilmektedir. Akışkan sistemleri biyolojik ve kimyasal algılama gerçekleştirmek için elektrik sinyallerini kullanarak pek çok avantajı vardır. Bu sensörler genellikle sadece çalıştırmak için desenli elektrot gerektiren bu yana imalat doğası gereği daha az karmaşıktır. Diğer sinyal yöntemleri sinyali 12-15 dönüştürmek için bir transdüser gerekebilir ise ek olarak, elektrik sinyalleri doğrudan en ölçüm ekipmanları ile arabirim olabilir. Elektrik sensörleri yaygın impedanc değişiklikleri ölçmekE 16,17, kapasite 18 veya redoks aktivitesi 19. Bu sistemler minyatürize Ancak, yeni sorunlar sunulmaktadır. Üstesinden gelmek için en önemli zorluklar şunlardır: numune hazırlığı ve (nedeniyle düşük örnek hacmi ve Reynolds sayısına kadar) sıvı karıştırma, fiziksel ve kimyasal etkilere (kılcal kuvvetler dahil olmak üzere, yüzey pürüzlülüğü, inşaat malzemeleri ve Analitlerin arasındaki kimyasal etkileşimler), düşük sinyalizasyon karmaşık biyolojik örneklerin (örneğin, kan ve tükürük) elektro-aktif analitlerden 20-23, ve potansiyel girişim (azaltılmış yüzey alanı ve hacim tarafından üretilen) gürültü oranı. Bu etkilerin İleri araştırmalar genel performansını geliştirmek olan bir yeniden üretilebilir bir şekilde, bu cihazların doğru imalatı ve kullanımı için bir kılavuz ile sonuçlanacaktır.

DNA hibridizasyon tayini, genetik bozukluklar 24,25 ve Canc çeşitli biçimlerini teşhis etmek için yaygın olarak kullanılırer 26. Her yıl, grip suşları birden çok DNA hibridizasyon teknikleri 27 sonuçları kullanan hastalarda belirlenmiştir. Grip virüsü yalnız Amerika Birleşik Devletleri'nde 28 36.000 ölümlerin her yıl için hesapları. Bu gibi örnekler, duyarlılık veya spesifikliği ödün vermeden düşük bir örnek hacmi, bir plaka okuyucu ya da jel kayma deneyi olarak ve düşük bir maliyetle aynı deney teknikleri gerçekleştiren bir tezgah üstü mikro sıvısal tertibat yarar olabilir. Nedeniyle etiketsiz elektrokimyasal algılama pek çok avantajı nedeniyle, DNA hibridizasyonu olaylarının 29,30 saptanması için yaygın olarak kullanılmaktadır. (Milimetre aralığında) makro ölçekli elektrotlar ilgi çözeltisi beherler daldırılır bir kurulum doğrultusunda kendi tamamlayıcı dizileri tek şeritli DNA dizilerinin bağlanma kinetiği açısından çok hassas veri temin etmek üzere kullanılabilir. Son zamanlarda, MICR elektrokimyasal algılama içeren birkaç gelişmeler olmuşturDNA hibridizasyonu için ofluidics. Çalışmalar hibridizasyon kinetiği 31 ve mikroakışkan kanallarda tespiti için 15 sensörlerin entegrasyonu konusunda yapılmıştır. Bununla birlikte, hala karmaşık numune hazırlama adımları olmadan paralel DNA hibridizasyon olayları analiz edebilen hızlı bir yüksek verimli mikroakışkan cihaz için bir ihtiyaç vardır.

Bu çalışmada sunulan cihaz, çoklu etkileşimler paralel ve karmaşık numune hazırlama adımları olmadan ekranlı olması için izin veren bir platform sağlar. Bizim protokol elektrokimyasal biochip mikro-elektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisi 32,33 ile mikrofabrike nasıl mikroakışkan tabanlı sunar. Bu elektrotlar, bir tertibinden oluşur (PDMS) polidimetilsiloksan mikroakışkan çip, çip ve hem de elektrokimyasal üretim süreci tarif eder. SsDNA probları ile biochipe kimyasal fonksiyonlandırılması da ele alınmaktadır. Son olarak, AbilÖzellikle ssDNA hedefleri tespit ve analiz etmek için biyosensör Sığ gösterilmiştir. Genel olarak, mikroakışkan-bazlı elektro kimyasal biyoçip hızlı ve yüksek hacimli bir analiz tekniğidir. Biyolojik moleküller ve iletken dönüştürücüler arasındaki etkileşimi araştırmak için kullanılabilir, ve lab-on-a-chip çeşitli uygulamalar içinde kullanılabilir.

Protokol

Mikroakışkan Chip 1. Mikro ve

  1. Elektrokimyasal Chip hazırlayın
    1. Desen Altın Elektrotlar
      1. Aseton, metanol ve izopropanol ("AMI" temiz) ile boş bir 4 'silikon gofret (birinci sınıf kalite) durulayın. N2 tabancası ile kurutma ile, iyonu giderilmiş (Di) su ile gofret izopropanol durulayın.
      2. Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) aracı ile 1 mikron kalınlığında SiO 2 pasivasyon tabakası büyür. Bir DC püskürtme aracı ile altın 2.000 Å kalın bir tabaka tarafından takip krom 200 Å kalın bir tabaka yatırın.
      3. Spin "PR1" olumlu fotorezist (iplik parametreleri: 3,000 rpm, 1000 rpm / sn, 30 sn) 1.6 mikron kalınlığında üniform bir film ~ oluşturun. Ön fırında sıcak bir plaka üzerinde 100 ° C'de 1 dakika için gofret.
      4. 190 mj / Bir photomask ile 405 nm dalga boyunda cm 2 ile gofret Açığa. 352 dev 30 saniye boyunca gofretin geliştirilmesiaşığı ile kaçan kimse N 2 tabanca ile DI ile gofret ve kuru yıkayıp durulayın.
      5. 1.5 dakika boyunca altın yanığı ile altın etch. ~ 30 saniye boyunca krom yanığı ile krom etch. DI ile gofret durulayın ve N 2 tabanca ile kuru.
      6. "AMI" temiz prosedürü ile photoresist'i soyun.
        NOT: Güçlü oksitleyici ve PATLAMAYA.
      7. 1 H 2 SO 4: 4 ile gofret temizleyin H 2 O 2 karışımı ("Piranha" temiz) 1 dakika boyunca. DI ile gofret durulayın ve N 2 tabanca ile kuru.
    2. Desen Platin elektrotlar
      1. Spin "PR2" olumlu fotorezist (iplik parametreleri: 3,000 rpm, 1000 rpm / sn, 30 sn) 1.4 mikron kalınlığında üniform bir film ~ oluşturun. Ön fırında sıcak bir plaka üzerinde 100 ° C'de 1 dakika için gofret.
      2. 30 mj / Bir photomask ile 405 nm dalga boyunda cm 2 ile gofret Açığa. Sıcak bir plaka üzerinde 125 ° C'de 45 saniye boyunca gofret pişirilir. Sel maruz1000 mJ / bir fotomaske olmadan 405 nm dalga boyunda cm 2 olan gofret. 6 2 dakika gofret geliştirin: 1 AZ400K geliştirici ve DI ile gofret durulayın ve N 2 tabanca ile kuru.
      3. E-demeti buharlaştırma sistemi kullanılarak platin 1.600 Å kalın bir tabaka tarafından takip titanyum 400 Å kalın bir tabaka yatırın.
      4. Aseton ve izopropanol ile çalkalama, ardından 5 dakika boyunca ultraviyole aseton banyosu içinde fotorezist kaldırın. DI ile gofret durulayın ve N 2 tabanca ile kuru.
  2. Deneyi Kanallar hazırlayın
    1. Deneyi Kanalları için Kalıp Hazırlama
      1. "AMI" temiz prosedürü ile boş bir 4 'silikon gofret (test kalitesinde) durulayın. DI ile gofret izopropanol yıkayın N2 tabancası ile kurutuldu.
      2. Spin "PR3" negatif Fotorezist (2 adımlı iplik parametreleri:. Adım bir - 600 rpm, 120 rpm / saniye, 10 saniye, iki Adım - 1.150 rpm, 383 devir / sn,27 sn) tekdüze bir film ~ 100 mikron kalınlığında oluşturun. Ön fırında sıcak plaka (2 adımlı pişirme parametrelerine gofretin:. Birinci aşamada - 300 ° C / saatte 65 ° C oda sıcaklığı ile rampa ve 10 dakika boyunca sıcaklığı tutmak Adım 2 - 95 ° C 'ye kadar rampa 300 ° C / s ve 30 dakika boyunca beklemeye sıcaklığı).
      3. 2.500 mJ / Bir photomask ile 405 nm dalga boyunda cm 2 ile gofret Açığa. Post-Bake 300 ° C / saatte 95 ° C 'ye kadar ve rampa ile gofretin sıcak bir plaka üzerinde 10 dakika boyunca sıcaklık tutun. Propilen glikol monometil eter asetat (PGMEA) geliştirici içinde 10 dakika için gofret geliştirin. N 2 tabanca ile izopropanol ve kuru ile gofret durulayın.
    2. Deneyi Kanallar Üretiyor
      1. 20 dakika boyunca bir vakum odasına 1 polidimetilsiloksan (PDMS) karışımı (20 g, elastomer, sertleştirici 2 g) ve tamamen Degas: 10 hazırlayın.
      2. Alüminyum folyo ile kalıp gofret etrafında bir kapalı tanımlayın ve yavaş yavaş sertleşmemiş PDMS dökünkalıp üzerine.
      3. Bir kutu fırın içinde PDMS ile kalıbın fırında (2 adımlı pişirme parametreleri:. Bir adım - 5 dakika 80 ° oda sıcaklığı kadar rampa C Adım 2 - 17 dakika boyunca 80 ° C'de tutun).
      4. Alüminyum folyo üzerine kalıp ve yerden Peel uzak PDMS. Bir biyopsi delme aracı ile delik tanımlamak, bir cerrah bıçakla tahlil cips kesin.

2. Cihazı monte

  1. Manuel elektrokimyasal çip üzerinde çalışan elektrotlar ile PDMS tahlil kanalları hizalayın. PDMS kanalları sızdırmazlık ve sızıntının önlenmesi, elektrokimyasal çip iyi yapışır.
  2. Bir plastik dirsek veya düz konnektör adaptör (OD 0,1875 've Kimlik 0.0625') gibi kısa bir esnek tüp kullanılarak esnek bir boru (OD 0.087 've Kimlik 0.015') bağlayın. Cihazdaki delik açılmış girişlerinin her bağlayıcıları takın.
  3. Diğer ucunda bir enjektörütüp ve bir şırınga pompası şırınga. Alternatif olarak, bölüm 3'te gerekli işlem adımı ve buna karşılık gelen bir çözüme göre, bir şırınga kümesi, bir tüp, ve bir bağlayıcı değiştirin.

3. DNA Hibridizasyon Analiz

Not: tüm kanal dolana kadar 200 ul / saatlik bir akış oranında kanala az her solüsyonun verilmesini.

  1. Farklı bir ssDNA prob dizisinin her dikey mikrokanalı işlevselleştirmek (3 ayrı dikey mikrokanallardaki paralel gerçekleştirmek):
    1. Her biri farklı bir ssDNA Probu inkübasyon çözeltisi ile mikrokanal doldurun (10 mM fosfat tamponu, 100 mM NaCI, 10 uM tris (2-karboksietil) fosfin (TCEP) ve 1 uM prob ssDNA) ve mikrokanal durulanması ile 1 saat boyunca inkübe PBS ile.
    2. 10 mM PBS, 100 mM NaCI ve 1.395 mM TCEP içeren bir tampon içinde 6-merkapto-1-heksanol (MCH) 1 mM ihtiva eden çözelti ve incu ile doldurun mikrokanal1 saat boyunca PBS ile asitleme mikrokanal çalkalayın.
  2. , PDMS kaldırıp yatay yönde 90 ° döndürmek ve benzersiz bir sayacı ve referans elektrot (Şekil S1) içeren her satır ile reaksiyon odaları ayrı satırları göstermek için aşağı yerleştirin.
  3. 4x kontrol ölçümü çözeltisi ile mikrokanallar tuz sodyum sitrat (SSC), tampon konsantre edildi doldurulmakta ve 20 dakika boyunca inkübe edin.
  4. Arka plan ölçümü: (çalışma, sayaç bağlı bir potansiyostatı ile ve referans elektrotlar 5 mM PBS çözüm / 5 mM ferrosiyanür ferricyanide ile mikrokanallara doldurun ve (ÇBS elektrokimyasal empedans spektroskopi), farklı frekanslar için elektrokimyasal sistemin empedans değerleri kayıt ÇBS parametreler: 1 MHz 0.1 Hz, on yılda 10 frekans veri noktaları, 25 mV genlik, referans elektrot karşı 5 mV polarizasyon) frekans aralığı. Mikrokanallardaki her çalışma elektrot için bu ölçümü tekrarlayın.
  5. (Her tamamlayıcı olmayan ve ssDNA hedef için gerçekleştirmek) DNA hibridizasyonu ölçün.
    1. 4x hedef ssDNA ölçüm çözeltisi ile mikro doldurun hedef ssDNA'nın 1 uM SSC tamponu ihtiva eden, konsantre edildi ve 20 dakika inkübe edilir. 3.4 aşamasına göre olan DNA ölçün.

Sonuçlar

Deney cihazı için bir kontrol ve hassas imalat işleminin araştırma için gereklidir. Bu araştırmacılar tekrarlanabilir ve yüksek verimlilik deneyleri elde etmesini sağlar. Burada bir mikroakışkan-bazlı elektro kimyasal Biochip (Şekil 1), yüksek verim, yüksek bir tekrarlanabilirliği mikroüretim işlemi göstermiştir. Bir düşük başarısızlık oranı ile, birkaç cihazlar çözüm sızıntıya neden bağlanma sorunları göstermiştir. Biochipe elektrokimyasal aktivitesini doğrulam...

Tartışmalar

Bizim prosedürleri microfluidic tabanlı elektrokimyasal biochipe üretim ve DNA hibridizasyon olaylar analizi için kullanımı göstermektedir. Yüksek verim kontrollü mikroimalat süreçle elektrokimyasal dönüştürücüler bir dizi ile entegre mikro kanallar oluşan bir cihaz geliştirmek. Biz yinelemeli bir yaklaşımla elektrokimyasal çip ve mikroakışkan kanal kalıp fotolitografya prosedürü için kontrollü işlem parametrelerini tasarladılar. Bu adımlar diğer minyatür analitik cihazların gelecektek...

Açıklamalar

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Teşekkürler

Yazarlar mali destek için Robert W. Deutsch Vakfı, Savunma Tehdit Azaltma Ajansı (DTRA), ve Araştırma Ulusal Bilim Vakfı Yükselen Frontiers ve Yenilik (EFRI) kabul. Yazarlar ayrıca temiz oda tesisi destek için Maryland Nanocenter ve FabLab teşekkür ederiz.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Name of Material/ EquipmentCompanyCatalog NumberComments/Description
Material
4'' Silicon waferUltrasil4-5664Single side polished; P-type; Boron doped; Orientation 1-0-0; Thickness 500 micron; Resistance 10-20 ohm*cm
Shipley 1813 photoresist ("PR1")Microchempositive photoresist
AZ5214 photoresist ("PR2")Hoechst Celansepositive photoresist
SU-8 50 photoresist ("PR3")Microchemnegative photoresist
Gold etchantTranseneTFANo dilution
Chromium etchantTransene1020ACNo dilution
PDMS elastomerDow Corning3097366 1004
PDMS curing agentDow Corning3097358 1004
Biopsy punching toolHealthlinkBP20
Tygon flexible tubingCole Parmer R 3603.015"
Tygon flexible adapterCole Parmer 06417-41.0625"
1 mL syringeBeckton-Dickenson301025
Monobasic potassium phosphateFluka1551139
Potassium phosphate dibasic anhydrousSigmaRES20765-A7
Sodium chlorideSigma-AldrichS7653
tris(2-carboxyethyl)phosphineAldrichC4706
6-mercapto-1-hexanolAldrich451088
20x concentrated saline-sodium citrate bufferSigma93017
Potassium hexacyanoferrate(III)Aldrich455946
Sodium ferrocyanideAldrichCDS001589
Target ssDNA #1Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-/5ThioMC6-D/AAAGCTCCGATAGCGCTCCG
TGGACGTCCC-3’
Complementary ssDNA #1Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-GGGACGTCCACGGAGCGCTA
TCGGAGCTTT-3’
Target ssDNA #2Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-/5ThioMC6-D/ACGCGTCAGGTCATTGACGA
ATCGATGAGT-3’
Complementary ssDNA #2Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-ACTCATCGATTCGTCAATGA
CCTGACCCGT-3’
Target ssDNA #3Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-/5ThioMC6-D/ACCTAGATCCAGTAGTTAGA
CCCATGATGA-3’
Complementary ssDNA #3Integrated DNA Technologies (IDT)100 nmole DNA oligo5’-TCATCATGGGTCTAACTACT
GGATCTAGGT-3’
Instrument
Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)Oxford InstrumentsPlasmaLab System 100Chamber pressure 1000 mTorr, Tempreture 200 celsius degrees, RF power 20 W, Gasses: a) N2O flow rate 710 sccm; b) a composition of 5% SiH4 and 95% N2 gasses flow rate 170 sccm, SiO2 growth rate 690 Angstrom/minute.
DC sputtering unitAJA InternationalATC 1800-VFor Chrome: Chamber pressure 10 mTorr, Argon flow rate 20 sccm, Supplied DC power 200 W, Sputter rate 10 nm/min. For Gold: Chamber pressure 10 mTorr, Argon flow rate 20 sccm, Supplied DC power 200 W, Sputter rate 36 nm/min.
E-beam evaporation systemDentonCustom-builtFor Titanium: Chamber pressure <2E-6 Torr, Supplied power to the e-gun 7.5k W, Filament current 150-200 mA, Evaporation rate 6-10 Angstrom/second. For Platinum: Chamber pressure <2E-6 Torr, Supplied power to the e-gun 7.5k W, Filament current 150-200 mA, Evaporation rate 2-3 Angstrom/second. 
PotentiostatCH Instruments660D
Syringe pumpKD ScientificKDS230

Referanslar

  1. Hong, J., Edel, J. B., deMello, A. J. Micro- and nanofluidic systems for high-throughput biological screening. Drug Discov. Today. 14, 134-146 (2009).
  2. Sun, Y., Kwok, Y. C. Polymeric microfluidic system for DNA analysis. Anal. Chim. Acta. 556, 80-96 (2006).
  3. Xu, Y., Yang, X., Wang, E. Review: aptamers in microfluidic chips. Anal. Chim. Acta. 683, 12-20 (2010).
  4. Yang, W., Woolley, A. T. Integrated multiprocess microfluidic systems for automating analysis. J. Lab. Automat. 15, 198-209 (2010).
  5. Gervais, T., Jensen, K. F. Mass transport and surface reactions in microfluidic systems. Chem. Eng. Sci. 61, 1102-1121 (2006).
  6. Song, H., Ismagilov, R. F. Millisecond kinetics on a microfluidic chip using nanoliters of reagents. J. Am. Chem. Soc. 125, 14613-14619 (2003).
  7. Jiang, H., Weng, X. A., Li, D. Q. Microfluidic whole-blood immunoassays. Microfluid. Nanofluid. 10, 941-964 (2011).
  8. Dutse, S. W., Yusof, N. A. Microfluidics-based lab-on-chip systems in DNA-based biosensing: an overview. Sensors. 11, 5754-5768 (2011).
  9. Dittrich, P. S., Manz, A. Lab-on-a-chip: microfluidics in drug discovery. Nat. Rev. Drug Discov. 5, 210-218 (2006).
  10. Craighead, H. Future lab-on-a-chip technologies for interrogating individual molecules. Nature. 442, 387-393 (2006).
  11. Hunt, H. K., Armani, A. M. Label-free biological and chemical sensors. Nanoscale. 2, 1544-1559 (2010).
  12. Dukkipati, V. R., Pang, S. W. Integrated microfluidic system for DNA analysis. IEEE-NANO 2006. Sixth IEEE Conference on Nanotechnology. 1, 162-165 (2006).
  13. Fang, T. H., et al. Real-time PCR microfluidic devices with concurrent electrochemical detection. Biosens. Bioelectron. 24, 2131-2136 (2009).
  14. Pavlovic, E., et al. Microfluidic device architecture for electrochemical patterning and detection of multiple DNA sequences. Langmuir. 24, 1102-1107 (2008).
  15. Xu, X., Zhang, S., Chen, H., Kong, J. Integration of electrochemistry in micro-total analysis systems for biochemical assays: recent developments. Talanta. 80, 8-18 (2009).
  16. Cai, H., Lee, T. M. -. H., Hsing, I. M. Label-free protein recognition using an aptamer-based impedance measurement assay. Sensor. Actuat. B-Chem. 114, 433-437 (2006).
  17. Iliescu, C., Poenar, D. P., Carp, M., Loe, F. C. A Microfluidic device for impedance spectroscopy analysis of biological samples. Sensor. Actuat. B-Chem. 123, 168-176 (2007).
  18. Prakash, S. B., Abshire, P. Tracking cancer cell proliferation on a CMOS capacitance sensor chip. Biosens. Bioelectron. 23, 1449-1457 (2008).
  19. Yamaguchi, A., et al. Rapid fabrication of electrochemical enzyme sensor chip using polydimethylsiloxane microfluidic channel. Anal. Chim. Acta. 468, 143-152 (2002).
  20. Beebe, D. J., Mensing, G. A., Walker, G. M. Physics and applications of microfluidics in biology. Annu. Rev. Biomed. Eng. 4, 261-286 (2002).
  21. Mariella, R. Sample preparation: the weak link in microfluidics-based biodetection. Biomed. Microdevices. 10, 777-784 (2008).
  22. Bhushan, B. . Springer handbook of nanotechnology. , (2010).
  23. Ghallab, Y. H., Badawy, W. . Lab-on-a-chip: Techniques, circuits, and biomedical applications. , (2010).
  24. Chee, M., et al. Accessing genetic information with high-density DNA arrays. Science. 25, 610-614 (1996).
  25. Ma, K. -. S., Zhou, H., Zoval, J., Madou, M. DNA hybridization detection by label free versus impedance amplifying label with impedance spectroscopy. Sensor. Actuat. B-Chem. 114, 58-64 (2006).
  26. Ito, T., Hosokawa, K., Maeda, M. Detection of single-base mismatch at distal end of DNA duplex by electrochemical impedance spectroscopy. Biosens. Bioelectron. 22, 1816-1819 (2007).
  27. Kao, L. T. -. H., et al. Multiplexed detection and differentiation of the DNA strains for influenza A (H1N1 2009) using a silicon-based microfluidic system. Biosens. Bioelectron. 26, 2006-2011 (2011).
  28. Li, J., Chen, S., Evans, D. H. Typing and subtyping influenza virus using DNA microarrays and multiplex reverse transcriptase PCR. J. Clin. Microbiol. 39, 696-704 (2001).
  29. Gautier, C., et al. Hybridization-induced interfacial changes detected by non-faradaic impedimetric measurements compared to faradaic approach. J. Electroanal. Chem. 610, 227-233 (2007).
  30. Ma, Y., Jiao, K., Yang, T., Sun, D. Sensitive PAT gene sequence detection by nano-SiO2/p-aminothiophenol self-assembled films DNA electrochemical biosensor based on impedance measurement. Sensor. Actuat. B-Chem. 131, 565-571 (2008).
  31. Kim, J. H. -. S., Marafie, A., Jia, X. -. Y., Zoval, J. V., Madou, M. J. Characterization of DNA hybridization kinetics in a microfluidic flow channel. Sensor. Actuat. B-Chem. 113, 281-289 (2006).
  32. Dykstra, P. H., Roy, V., Byrd, C., Bentley, W. E., Ghodssi, R. Microfluidic electrochemical sensor array for characterizing protein interactions with various functionalized surfaces. Anal. Chem. 83, 5920-5927 (2011).
  33. Ben-Yoav, H., Dykstra, P. H., Bentley, W. E., Ghodssi, R. A Microfluidic-based electrochemical biochip for label-free diffusion-restricted DNA hybridization analysis. Biosens. Bioelectron. 38, 114-120 (2012).
  34. Wink, T., van Zuilen, S. J., Bult, A., van Bennekom, W. P. Self-assembled monolayers for biosensors. Analyst. 122, 43R-50R (1997).
  35. McEwen, G. D., Chen, F., Zhou, A. Immobilization, hybridization, and oxidation of synthetic DNA on gold surface: Electron transfer investigated by electrochemistry and scanning tunneling microscopy. Anal. Chim. Acta. 643, 26-37 (2009).
  36. Arinaga, K., Rant, U., Tornow, M., Fujita, S., Abstreiter, G., Yokoyama, N. The role of surface charging during the coadsorption of mercaptohexanol to DNA layers on gold: Direct observation of desorption and layer reorientation. Langmuir. 22, 5560-5562 (2006).
  37. Katz, E., Willner, I. Probing biomolecular interactions at conductive and semiconductive surfaces by impedance spectroscopy: Routes to impedimetric immunosensors, DNA-sensors, and enzyme biosensors. Electroanalysis. 15, 913-947 (2003).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Biyom hendislikSay 91elektrokimyasal empedans spektroskopiDNA hibridizasyonubiyosens rbiyo ipMikroakiskanetiket cretsiz alg lamas n rl dif zyonmikroimalat

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır