Name: fabrication of electrochemical-dna biosensors for the reagentless detection of nucleic acids, proteins and small molecules
Uploaded: 2011-06-01T13:00:00
Duration: 13 min 15 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules at JoVE.com

وقد تم تمويل هذا العمل من خلال منحة (OPP1015402) من مؤسسة بيل وميليندا غيتس من خلال مبادرة التحديات الكبرى للاستكشافات ، والمعاهد الوطنية للصحة من خلال المنح GM062958 - 01 و2R01EB002046. تم تنفيذ هذا العمل في جزء تحت رعاية وزارة الطاقة الأميركية عن طريق مختبر لورانس ليفرمور الوطني في إطار العقد DE - AC52 - 07NA27344.

<ol>
	<li>Xiao, Y., Lai, R. Y., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+electrode-immobilized,+redox-modified+oligonucleotides+for+electrochemical+DNA+and+aptamer-based+sensing.">Preparation of electrode-immobilized, redox-modified oligonucleotides for electrochemical DNA and aptamer-based sensing.</a> Nat. Protocols. 2, 2875-2880 (2007).</li><li>Ricci, F., Lai, R. Y., Heeger, A. J., Plaxco, K. W., Sumner, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Molecular+Crowding+on+the+Response+of+an+Electrochemical+DNA+Sensor.">Effect of Molecular Crowding on the Response of an Electrochemical DNA Sensor.</a> Langmuir. 23, 6827-6834 (2007).</li><li>White, R. J., Phares, N., Lubin, A. A., Xiao, Y., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Electrochemical+Aptamer-Based+Sensors+via+Optimization+of+Probe+Packing+Density+and+Surface+Chemistry.">Optimization of Electrochemical Aptamer-Based Sensors via Optimization of Probe Packing Density and Surface Chemistry.</a> Langmuir. 24, 10513-10518 (2008).</li><li>Lubin, A. A., Vander Stoep Hunt, B., White, R. J., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Probe+Length,+Probe+Geometry,+and+Redox-Tag+Placement+on+the+Performance+of+the+Electrochemical+E-DNA+Sensor.">Effects of Probe Length, Probe Geometry, and Redox-Tag Placement on the Performance of the Electrochemical E-DNA Sensor.</a> Analytical Chemistry. 81, 2150-2158 (2009).</li><li>Lubin, A. A., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding-Based+Electrochemical+Biosensors:+The+Case+for+Responsive+Nucleic+Acid+Architectures.">Folding-Based Electrochemical Biosensors: The Case for Responsive Nucleic Acid Architectures.</a> Accounts of Chemical Research. 43, 496-505 (2010).</li><li>Lubin, A. A., Lai, R. Y., Baker, B. R., Heeger, A. J., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequence-Specific,+Electronic+Detection+of+Oligonucleotides+in+Blood,+Soil,+and+Foodstuffs+with+the+Reagentless,+Reusable+E-DNA+Sensor.">Sequence-Specific, Electronic Detection of Oligonucleotides in Blood, Soil, and Foodstuffs with the Reagentless, Reusable E-DNA Sensor.</a> Analytical Chemistry. 78, 5671-5677 (2006).</li><li>Cash, K. J., Ricci, F., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electrochemical+Sensor+for+the+Detection+of+Protein?Small+Molecule+Interactions+Directly+in+Serum+and+Other+Complex+Matrices.">An Electrochemical Sensor for the Detection of Protein?Small Molecule Interactions Directly in Serum and Other Complex Matrices.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 6955-6957 (2009).</li><li>Baker, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electronic,+Aptamer-Based+Small-Molecule+Sensor+for+the+Rapid,+Label-Free+Detection+of+Cocaine+in+Adulterated+Samples+and+Biological+Fluids.">An Electronic, Aptamer-Based Small-Molecule Sensor for the Rapid, Label-Free Detection of Cocaine in Adulterated Samples and Biological Fluids.</a> Journal of the American Chemical Society. 128, 3138-3139 (2006).</li><li>Ferapontova, E. E., Olsen, E. M., Gothelf, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+RNA+Aptamer-Based+Electrochemical+Biosensor+for+Detection+of+Theophylline+in+Serum.">An RNA Aptamer-Based Electrochemical Biosensor for Detection of Theophylline in Serum.</a> Journal of the American Chemical Society. 130, 4256-4258 (2008).</li><li>Stojanovic, M. N., Landry, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aptamer-Based+Colorimetric+Probe+for+Cocaine.">Aptamer-Based Colorimetric Probe for Cocaine.</a> Journal of the American Chemical Society. 124, 9678-9679 (2002).</li><li>Stojanovic, M. N., Prada, P. d. e., Landry, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aptamer-Based+Folding+Fluorescent+Sensor+for+Cocaine.">Aptamer-Based Folding Fluorescent Sensor for Cocaine.</a> Journal of the American Chemical Society. 123, 4928-4931 (2001).</li><li>Cash, K. J., Heeger, A. J., Plaxco, K. W., Xiao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+a+Reusable,+DNA+Pseudoknot-Based+Electrochemical+Sensor+for+Sequence-Specific+DNA+Detection+in+Blood+Serum.">Optimization of a Reusable, DNA Pseudoknot-Based Electrochemical Sensor for Sequence-Specific DNA Detection in Blood Serum.</a> Analytical Chemistry. 81, 656-661 (2009).</li><li>Xiao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electrochemical+Sensor+for+Single+Nucleotide+Polymorphism+Detection+in+Serum+Based+on+a+Triple-Stem+DNA+Probe.">An Electrochemical Sensor for Single Nucleotide Polymorphism Detection in Serum Based on a Triple-Stem DNA Probe.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 15311-15316 (2009).</li><li>Zuo, X., Xiao, Y., Plaxco, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Specificity,+Electrochemical+Sandwich+Assays+Based+on+Single+Aptamer+Sequences+and+Suitable+for+the+Direct+Detection+of+Small-Molecule+Targets+in+Blood+and+Other+Complex+Matrices.">High Specificity, Electrochemical Sandwich Assays Based on Single Aptamer Sequences and Suitable for the Direct Detection of Small-Molecule Targets in Blood and Other Complex Matrices.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 6944-6945 (2009).</li><li>Xia, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Electrochemical+Supersandwich+Assay+for+Sensitive+and+Selective+DNA+Detection+in+Complex+Matrices.">An Electrochemical Supersandwich Assay for Sensitive and Selective DNA Detection in Complex Matrices.</a> Journal of the American Chemical Society. 132, 14346-14348 (2010).</li><li>Patterson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Triplex-Forming+Oligonucleotide+Probes+for+the+Reagentless,+Electrochemical+Detection+of+Double-Stranded+DNA.">Using Triplex-Forming Oligonucleotide Probes for the Reagentless, Electrochemical Detection of Double-Stranded DNA.</a> Analytical Chemistry. 82, 9109-9115 (2010).</li><li>Ferguson, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+Microfluidic+Electrochemical+DNA+Sensor.">Integrated Microfluidic Electrochemical DNA Sensor.</a> Analytical Chemistry. 81, 6503-6508 (2009).</li><li>Swensen, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous,+Real-Time+Monitoring+of+Cocaine+in+Undiluted+Blood+Serum+via+a+Microfluidic,+Electrochemical+Aptamer-Based+Sensor.">Continuous, Real-Time Monitoring of Cocaine in Undiluted Blood Serum via a Microfluidic, Electrochemical Aptamer-Based Sensor.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 4262-4266 (2009).</li></ol>

لا يوجد شيء في الكشف عنها.

ملاحظة هامة هي أن أيا من هذه التجارب المذكورة أعلاه ستعمل بشكل صحيح ما لم تكن قد الأقطاب تنظيفها بشكل صحيح. وهنا لدينا دليل لإجراء تنظيف كهربائية. عند العمل مع الآلات potentiostats CH ، ونحن تشغيل هذه الخطوات التنظيف باستخدام مجموعة من ثلاثة برامج الماكرو. المرحلة صفر (E - نظيفة O) تزج الأقطاب في 0.5MH 2 SO 4 وربطها الأقطاب العمل من potentiostat. أيضا إرفاق وتزج في اشارة حج / AgCl والبلاتين القطب المضاد. تبدأ خطوة الأكسدة (2 V لمدة 5 ليالي) ثم خطوة التخفيض (V 0.35 لمدة 10 ق). المرحلة الأولى (E - نظيفة 1) بدء الأكسدة والحد من عمليات التفحص في ظل الظروف الحمضية نفسها (0.5MH 2 SO 4) ،35-1،5 الخامس (20 بمسح بمعدل المسح من 4 ق / الخامس والفاصل الزمني للعينة من 0.01 V ، تليها أربع بفحص بمعدل مسح 0.1 V / s و فاصل زمني عينة من 0.01 V). المرحلة الثانية (E - نظيفة 2) إجراء مجموعة أخرى من الأكسدة الكهروكيميائية والحد من عمليات التفحص في ظل الظروف الحمضية (0.01 م KCl/0.1 MH 2 SO 4) تغطي أربعة نطاقات المحتملة المختلفة (تنفيذ كافة شرائح لمدة 10 بمعدل فحص الخامس ق 1 و 0.1 فاصل زمني عينة من 0.01 V ) : (ط) مداها 0،2-0،75 الخامس ؛ (ب) مجموعة المحتملة 0،2-1،0 الخامس ، (ج) مجموعة المحتملة ،2-1،25 الخامس ؛ (رابعا) مداها 0،2-1،5 V. ويمكن استخدام أنواع كثيرة من الأقطاب الكهربائية الذهب لاجراء هذه التجارب. بالإضافة إلى القرص أقطاب الذهب مثل تلك المستخدمة هنا ، ونحن قد حققت نجاحا مع السطوح microfabricated الذهب ، وأسلاك الذهب ، والذهب على لوحات الدوائر المطبوعة. جنبا إلى جنب مع أجهزة الاستشعار وصفها في هذه الورقة ، تم الإبلاغ عن العديد من الحمض النووي الكهروكيميائية جهاز الاستشعار البيولوجي أبنية أخرى. وهذا يشمل أجهزة استشعار مع pseudoknot 12 ، حبلا الثلاثية 13 ، 14 شطيرة ، ساندويتش سوبر 15 ، أو ثلاثي العمارة 16. في المستقبل ، ونحن نتوقع أن تستخدم هذه المجسات في نقطة التشخيص والرعاية الطبية. وقد تم إدماجها بنجاح في العديد من الأجهزة ميكروفلويديك 17،18 ، وتقديم العديد من المزايا أكثر من أنظمة الكشف عن الحليلة البصرية. على وجه الخصوص ، يمكن لهذه الوظيفة في أجهزة الاستشعار عكر ، كثيفة بصريا وعينات للغاية لصناعة السيارات في الفلورسنت.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> اسم كاشف </th><th> شركة </th><th> فهرس العدد </th><th> تعليقات (اختياري) </th></tr><tr><td> القرص أقطاب الذهب </td><td> CH الآلات </td><td> CHI101 </td><td> ويمكن إعادة استخدامها </td></tr><tr><td> دقق الحمض النووي الاصطناعية </td><td> Biosearch تكنولوجيز </td><td> عرف </td><td></td></tr><tr><td> الهدف الحمض النووي الاصطناعية </td><td> سيغما Genosys </td><td> عرف </td><td></td></tr><tr><td> Mercaptohexanol </td><td> سيغما الدريتش </td><td> 725226 - 1G </td><td> تخزينها في مكان مظلم وبارد </td></tr><tr><td> البلاتين الكهربائي </td><td> باسي </td><td> MW - 1032 </td><td> ويمكن إعادة استخدامها </td></tr><tr><td> جي / AgCl المرجعي </td><td> باسي </td><td> MF - 2052 </td><td> ويمكن إعادة استخدامها </td></tr><tr><td> تلميع القماش </td><td> بوهلر </td><td> 40-7212 </td><td></td></tr><tr><td> الألومينا البولندية </td><td> بوهلر </td><td> 40-6325-016 </td><td></td></tr><tr><td> الفوسفات مخزنة المالحة العازلة ، ودرجة الحموضة 7.4 </td><td> سيغما الدريتش </td><td> P7059 - 1L </td><td></td></tr><tr><td> CH آلات 605A </td><td> CH الآلات </td><td> 605A </td><td> استخدام أي potentiostat </td></tr><tr><td> العجل الوليد المصل </td><td> سيغما الدريتش </td><td> N4637 - 500ML </td><td> المخزنة المجمدة </td></tr><tr><td> NanoDrop </td><td> فيشر العلمية </td><td> ND - 2000 </td><td> استخدام أي من الأشعة فوق البنفسجية فيس </td></tr><tr><td> PCR ميكس </td><td> الحيوي راد </td><td> 170-8862 </td><td> المخزنة المجمدة </td></tr><tr><td> كوكايين </td><td> سيغما الدريتش </td><td> C5776 </td><td> DEA الترخيص المطلوبة </td></tr><tr><td> البروكائين </td><td> سيغما الدريتش </td><td> P9879 </td><td> بديلا عن الكوكايين </td></tr><tr><td> المضادة للجسم العلم </td><td> سيغما الدريتش </td><td> F1804 - 1mg </td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of electrochemical-dna biosensors for the reagentless detection of nucleic acids, proteins and small molecules

كما يمارس حاليا الطب والأطباء ترسل العينات الى المختبر المركزي للاختبار ، وبالتالي يجب الانتظار لساعات أو أيام لتلقي النتائج. وسوف يخدم العديد من المرضى بشكل أفضل من خلال اختبارات سريعة والسرير. تحقيقا لهذه الغاية وضعت مختبرنا وآخرون ، reagentless تنوعا منصة جهاز الاستشعار البيولوجي التي تدعم ، reagentless الكشف الكمي الكهروكيميائية ، والأحماض النووية (DNA ، RNA) والبروتينات (بما في ذلك الأجسام المضادة) والجزيئات الصغيرة غير المجهزة analytes مباشرة في العينات السريرية والبيئية. في هذا الفيديو ، وندلل على إعداد واستخدام أجهزة الاستشعار عدة في هذه الفئة &quot;E - DNA&quot;. على وجه الخصوص ، نبتدع والتظاهر استشعار للكشف عن تسلسل الحمض النووي هدفا في تفاعل البلمرة سلسلة خليط ، وهو جسم مضاد الفيروس محددة والكوكايين المخدرات. الإجراء يتطلب إعداد ثلاث ساعات فقط من التدريب العملي على الجهد يعقبه الحضانة بين عشية وضحاها ، واستخدامها يتطلب دقائق فقط.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules at JoVE.com

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

&quot;E - DNA&quot; وأجهزة الاستشعار ، reagentless ، وقد تم تكييف أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية التي تحقق أداء جيدا حتى عندما تحدى مباشرة في الدم والمصفوفات المعقدة الأخرى ، إلى الكشف عن مجموعة واسعة من الحمض النووي والبروتين وanalytes جزيء صغير. هنا نقدم إجراء العامة للتصنيع واستخدام أجهزة الاستشعار من هذا القبيل.

تصنيع أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية الدنا للكشف Reagentless من الأحماض النووية والبروتينات والجزيئات الصغيرة

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

On-chip Isotachophoresis for Separation of Ions and Purification of Nucleic Acids

على رقاقة Isotachophoresis للفصل بين الأيونات والتنقية من الأحماض النووية

Electrokinetic techniques are a staple of microscale applications because of their unique ability to perform a variety of fluidic and electrophoretic ...

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

كشف البصري<em&gt; E. القولونية</em&gt; البكتيريا عن طريق أجهزة الاستشعار السيليكون Mesoporous

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a ...

Bead Aggregation Assays for the Characterization of Putative Cell Adhesion Molecules

حبة تجميع فحوصات لتوصيف المزعومين خلية التصاق جزيئات

Cell-cell adhesion is fundamental to multicellular life and is mediated by a diverse array of cell surface proteins. However, the adhesive interactions ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Delivery of Proteins, Peptides or Cell-impermeable Small Molecules into Live Cells by Incubation with the Endosomolytic Reagent dfTAT

تسليم والبروتينات، والببتيدات أو خلية بردة الجزيئات الصغيرة إلى الخلايا الحية التي الحضانة مع Endosomolytic الكاشف dfTAT

Macromolecular delivery strategies typically utilize the endocytic pathway as a route of cellular entry. However, endosomal entrapment severely limits the ...

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

سريع المعالجة الأنزيمية من البروتينات للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد مع Microreactor التدفق من خلال

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...

Development of an Electrochemical DNA Biosensor to Detect a Foodborne Pathogen

تطوير Biosensor الكهروكيميائية الحمض النووي للكشف عن مسببات الأمراض المنقولة عن طريق الأغذية

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, ...

Visual Detection of Multiple Nucleic Acids in a Capillary Array

الكشف عن الأحماض النووية متعددة في صفيف شعرية البصرية

Multi-target, short time, and resource-affordable methodologies for the detection of multiple nucleic acids in a single, easy to operate test are urgently ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

تطوير أجهزة موائع جزيئية لدراسة قدرة استطالة نصيحة زراعة الخلايا النباتية في المساحات الصغيرة للغاية

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...

Fabrication of Decellularized Cartilage-derived Matrix Scaffolds

تصنيع السقالات مصفوفة ديسيلولاريزيد المستمدة من الغضروف

Osteochondral defects lack sufficient intrinsic repair capacity to regenerate functionally sound bone and cartilage tissue. To this extent, cartilage ...