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

Эта работа финансировалась за счет гранта (OPP1015402) от Фонда Билла и Мелинды Гейтс через Гранд Инициативы Проблемы Исследования, а также за счет грантов NIH GM062958-01 и 2R01EB002046. Эта работа была выполнена частично под эгидой Министерства энергетики США Лоуренс Ливерморской национальной лаборатории по контракту 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>

Существует ничего разглашать.

Важно отметить, что ни один из экспериментов, описанных выше, будет работать корректно, если электроды были должным образом очищена. Вот руководство, чтобы наша процедура очистки электрохимическим. При работе с СН potentiostats инструменты, бежим этих ступеней очистки с помощью набора из трех макросов программ. Фазы Ноль (E-чистой O) Погрузите электроды в 0.5MH 2 SO 4 и соединить их с рабочих электродов потенциостате. Также приложите и погрузиться Ag / AgCl ведения и платиновый электрод счетчика. Начните с окислением шаг (2 V в течение 5 с), а затем уменьшение шага (0,35 В в течение 10 с). Первый этап (E-чистой 1) Инициировать окисления и восстановления сканирует под тем же кислотной среде (0.5MH 2 SO 4) от 0,35 до 1,5 В (20 сканирований в скорости сканирования 4 V / с, а интервал выборки в 0,01 В, следуют четыре сканирует на скорости сканирования от 0,1 В / с, а интервал выборки в 0,01 V). Второй этап (E-чистым 2) Поведение другой набор электрохимического окисления и восстановления сканирует в кислой среде (0,01 М KCl/0.1 М H 2 SO 4), охватывающий четыре различных потенциальных диапазонов (все выполнены на 10 сегментов по скорости сканирования 0,1 В с 1 и образец интервалом 0,01 В ): (я) потенциала диапазоне от 0,2 до 0,75 В; (II) потенциальный диапазон от 0,2 до 1,0 В; (III) потенциальный диапазон от 0,2 до 1,25 В; (IV) потенциальный диапазон от 0,2 до 1,5 В. Многие виды золотых электродов могут быть использованы для проведения этих экспериментов. В дополнение к золотым электродам диске, такие как лиц, работающих здесь, мы имели успех с microfabricated золота поверхностей, золотой проволоки, и золото на печатных платах. Наряду с датчиками описанных в этой статье, многие другие архитектуры ДНК электрохимических биосенсоров не поступало. Это включает в себя датчики с псевдоузел 12, тройной нити 13, сэндвич-14, супер-сэндвич 15, или триплекс 16 архитектуре. В будущем мы ожидаем, что эти датчики будут использоваться в медико-санитарных пунктах диагностики медицинский. Они были успешно интегрированы в несколько микрожидкостных устройств 17,18, и предлагают множество преимуществ по сравнению с оптическими системами обнаружения аналита. В частности, эти датчики могут функционировать в мутных, оптически плотной и очень самофлюоресцирующими образцов.

<table border="1"><tbody><tr><th> Название реагента </th><th> Компания </th><th> Номер в каталоге </th><th> Комментарии (необязательно) </th></tr><tr><td> Золотые электроды диска </td><td> CH инструменты </td><td> CHI101 </td><td> Может использоваться повторно </td></tr><tr><td> Синтетические ДНК-зонда </td><td> Biosearch Технологии </td><td> Обычай </td><td></td></tr><tr><td> Синтетические ДНК-мишени </td><td> Sigma Genosys </td><td> Обычай </td><td></td></tr><tr><td> Mercaptohexanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 725 226-1G </td><td> Хранить в прохладном темном месте </td></tr><tr><td> Платинового электрода </td><td> Basi </td><td> MW-1032 </td><td> Может использоваться повторно </td></tr><tr><td> Ag / AgCl Ссылка </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td><td> Может использоваться повторно </td></tr><tr><td> Ткань для полировки </td><td> Бюлер </td><td> 40-7212 </td><td></td></tr><tr><td> Глинозема польской </td><td> Бюлер </td><td> 40-6325-016 </td><td></td></tr><tr><td> Фосфатным буферным солевым буфером, рН 7,4 </td><td> Sigma Aldrich </td><td> P7059-1L </td><td></td></tr><tr><td> CH инструменты 605A </td><td> CH инструменты </td><td> 605A </td><td> Используйте любой потенциостате </td></tr><tr><td> Новорожденные телячьей сыворотки </td><td> Sigma Aldrich </td><td> N4637-500ML </td><td> Хранят в замороженном виде </td></tr><tr><td> NanoDrop </td><td> Fisher Scientific </td><td> ND-2000 </td><td> Используйте любой UV-Vis </td></tr><tr><td> ПЦР Mix </td><td> Bio-Rad </td><td> 170-8862 </td><td> Хранят в замороженном виде </td></tr><tr><td> Кокаин </td><td> Sigma Aldrich </td><td> C5776 </td><td> DEA лицензия </td></tr><tr><td> Прокаин </td><td> Sigma Aldrich </td><td> P9879 </td><td> Замените на кокаин </td></tr><tr><td> Anti-Flag антител </td><td> Sigma Aldrich </td><td> F1804-1 мг </td><td></td></tr></tbody></table>

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

Как медицина практикуется в настоящее время, врачи отправить образцы в центральную лабораторию для тестирования и, следовательно, должны ждать несколько часов или дней, чтобы получить результаты. Многие пациенты, было бы лучше, быстрым, прикроватные тесты. Для этого наша лаборатория и другие разработали универсальный, безреагентной биосенсор платформе, которая поддерживает количественные, безреагентной, электрохимические обнаружения нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), белков (в том числе антитела) и малых молекул аналитов непосредственно в необработанном клинических и экологических пробах. В этом видео, мы демонстрируем подготовки и использования нескольких биосенсоров в этом &quot;E-ДНК&quot; класса. В частности, мы изготавливаем и демонстрируют датчики для обнаружения последовательности ДНК-мишени в полимеразной цепной реакции смеси, ВИЧ-специфических антител и наркотик кокаин. Подготовка процедуры требуется всего три часа практических усилий следует инкубации в течение ночи, а их использование требует всего несколько минут.

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-ДНК&quot; датчики, безреагентной, электрохимические биосенсоры, которые выполняют хорошо, даже когда оспаривается непосредственно в крови и других комплексных матриц, были адаптированы для обнаружения широкого диапазона нуклеиновые кислоты, белки и малые молекулы аналита. Здесь мы приведем общий порядок изготовления и использования таких датчиков.

Изготовление Электрохимические ДНК-биосенсоры для Безреагентная Обнаружение нуклеиновых кислот, белков и малых молекул

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

On-чип изотахофореза для разделения ионов и очистки нуклеиновых кислот

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

Оптический Обнаружение<em&gt; Е. палочка</em&gt; Бактерии по Мезопористые Silicon биосенсоров

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

Бусы агрегации Анализы для характеристики Предполагаемые клеточной адгезии молекул

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

Дизайн и изготовление из группы эластомерных для мягкой модульных роботов в минимально инвазивной хирургии

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

Доставка белки, пептиды или сотовых непроницаемый малых молекул в живых клетках при инкубации с эндосомолитического реагента 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

Быстрое Ферментативный Обработка белков для обнаружения MS с проточный микрореакторе

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

Разработка электрохимических ДНК биосенсора для обнаружения пищевых патогенов

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

Визуального обнаружения нескольких нуклеиновых кислот в массиве капилляров

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

Разработка Microfluidic приборы для изучения удлинение возможности Tip выращивания растительных клеток в чрезвычайно малых пространств

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

Изготовление подмостей Decellularized хряща производные матрица

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