Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i - Eko-DOk

nanocząsteczki złota, sensory, biosensory, wzmocnienie sygnałów
Joanna I. DOBROCZYŃSKA *
CHEMICZNE WZMACNIANIE SYGNAŁÓW
W SENSORACH I BIOSENSORACH
Koloidalne nanocząsteczki złota dzięki unikalnym właściwościom takim jak: bezpośrednia wizualizacja pojedynczego nanoklastra poprzez rozpraszanie światła, możliwość zwiększenia rozmiaru katalitycznego przez osadzanie srebra, przewodność oraz właściwości elektrochemiczne, są bardzo atrakcyjnym materiałem do wielu zastosowań w dziedzinie biotechnologii. Co więcej, jako doskonałe
znaczniki biologiczne, nanocząsteczki złota mogą być sprzężone z biomolekułami tak, że jest zachowana aktywność biochemiczna oznaczonych biomolekuł, dzięki czemu cząsteczki te są idealnymi
przetwornikami stosowanymi w sensoryce. Niniejsza praca ma celu przedstawienie najnowszych
osiągnięć i rozwiązań technicznych wykorzystujących nanocząsteczki złota w sensorach i biosensorach w celu wzmocnienia generowanego sygnału.
1. WSTĘP
Jednym z głównych celów podczas przeprowadzania testów biologicznych, takich
jak monitorowanie interakcji białek (enzymy, antygeny, i przeciwciała), czy hybrydyzacja kwasów nukleinowych jest osiągnięcie wysokiej czułości. Podjęto wiele działań
w kierunku znalezienia nowych środków mających na celu polepszenie progu czułości. Skuteczne strategie obejmują zastosowanie nowych znaczników: elektroaktywnych cząsteczek, kompleksów redoks oraz jonów metali [1]. Wśród opracowanych
metod szerokie zastosowanie w ostatnich latach dzięki wrażliwości oraz możliwości
wszechstronnego użycia w czujnikach elektrochemicznych lub optycznych znajdują
znaczniki na bazie nanomateriałów. Wykorzystanie nanocząsteczek wzmacnia sygnały
chemiczne w sensorach i biosensorach oraz powoduje tworzenie układu nanocząsteczki – biomolekuły, co stanowi podstawę ultraczułej detekcji optycznej i elektrycznej [2].
__________
*
Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska,
pl. Grunwaldzki 9, 50-377 Wrocław.
136
J. DOBROCZYŃSKA
Nanocząstki metali szlachetnych, szczególnie nanocząsteczki złota (AuNPs), ze
względu na atrakcyjne właściwości elektroniczne, optyczne, termiczne i katalityczne
cieszą się ogromnym zainteresowaniem w obszarze potencjalnych zastosowań
w dziedzinach fizyki, chemii, biologii, medycyny i nauki o materiałach, także ich
dziedzin interdyscyplinarnych. Z tego też względu przykłada się większa wagę do syntezy i charakteryzacji AuNPs [3].
2. NANOCZĄSTECZKI ZŁOTA (AuNPs)
Nanocząsteczki złota są najbardziej stabilnymi nanocząstkami metali, a dzięki
swoim własnościom, tj. możliwość aplikacji w wielu materiałach, zachowanie się
poszczególnych cząstek, właściwości magnetyczne, elektroniczne i optyczne oraz
możliwość zastosowania w katalizie dają szeroki wachlarz możliwości ich zastosowania w wielu dziedzinach [4].
Zważywszy na fakt, iż wydobycie złota rozpoczęło się w 5-tym tysiącleciu pne
w pobliżu Warny (Bułgaria), a około 1200 - 1300 roku pne osiągało 10 ton rocznie
w Egipcie (konstrukcja posągu Touthankamona), przypuszcza się, że „rozpuszczalne”
złoto pojawiło się około 5 lub 4 wieku pne w Egipcie i Chinach. W starożytności,
było używane w celach zarówno estetycznych, jak i leczniczych. Złoto koloidalne
było wykorzystywane do wytwarzania rubinowego szkła i barwienia ceramiki, co jest
nadal stosowane.
Koloidalne nanocząsteczki złota (AuNPs) znajdują szerokie zastosowanie jako
znaczniki do wzmocnienia sygnału analitycznego oraz do celów biomedycznych.
AuNPs mogą być produkowane w postaci roztworu wodnego powstałego podczas
reakcji redukcji (szybko mieszanej) kwasu chlorozłotowego (HAuCl4) z czynnikiem
redukującym. Jony Au3+ są redukowane do neutralnych atomów złota. Roztwór staje
się przesycony w wyniku formowania większej ilości atomów złota i złoto stopniowo
zaczyna przekształcać się w osad w postaci subatomowych cząstek. Pozostałe atomy
złota, które powstają podczas redukcji są wchłaniane do powierzchni istniejących
cząstek. Ponadto, jeśli roztwór mieszany jest za mało energicznie, cząstki będą dość
jednolite pod względem wielkości. Reakcja ta została po raz pierwszy opisana w 1857
roku przez Faradaya, natomiast termin „koloid” (grec. kolla – klej) został sformułowany wkrótce potem przez Thomasa Grahama, w 1861 roku [5].
Do zalet AuNPs należą: szybkie i łatwe syntezy, wąski rozkład wielkości, wydajne
modyfikacje powierzchni przez użycie tioli lub innych bioligandów oraz pożądana
biokompatybilność. Właściwości takie jak gęste elektronowo jądro, wysoki rezonans
plazmonów, bezpośrednia wizualizacja jednego nanoklastra przez rozproszone światło, katalityczne zwiększenie rozmiaru osadzania srebra, przewodność i właściwości
elektrochemiczne sprawiają, że AuNPs są atrakcyjnym materiałem do wielu zastosowań w biotechnologii. Ponadto, mogą być sprzęgane z biomolekułami w takim spo-
Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach
137
sób, że zachowana jest aktywność biochemiczna oznaczonych biomolekuł, dzięki
czemu znajdują zastosowanie w sensoryce [6].
2.1. SYNTEZA NANOCZĄSTECZEK ZŁOTA
Podczas rozwoju technik biotechnologii duże zainteresowanie badawcze zyskały
biokoniugaty (użycie biomolekuł do wiązania AuNPs), ponieważ uzyskane hybrydowe biomateriały nabywały własnych unikalnych właściwości poprzez zastosowanie
AuNPs. Stabilizacja i funkcjonalizacja AuNPs z motywem rozpoznawania biomolekularnego zapewniają elastyczność w różnych zastosowaniach, w tym w testach biologicznych, bioobrazowaniu i biosensorach [1], [2].
Opracowano wiele metod do syntezy stabilizowanych AuNPs biomolekułami
w środowisku wodnym. Higashi opisał metodę przygotowania monowarstwy polipeptydu (poli-L-glutaminian--benzylowy) pokrywającej AuNPs przy użyciu zmodyfikowanej metody Brusta - Schifferna [7]. Ponadto tiolowane peptydy na bazie kwasu
aminoizomasłowego (AIB) mogą zostać wykorzystane do syntezy AuNPs. Do stabilizacji AuNPs oprócz peptydów stosowane są niektóre lipidy lub syntetyczne lipidy,
takie jak fosfolipidy, bromek didecylodimetyloamoniowy (DDAB), bromek cetylotrimetyloamonowy (CTAB) [8], tetraoctan amonowy (TOA) [9]. Na przykład, AuNPs
stabilizowane podwójną warstwą lipidów DDAB zostały zsyntetyzowane podczas
reakcji redukcji HAuCl4 z NaBH4 w środowisku wodnym w obecności DDAB.
Ostatnio zauważa się wzrost zainteresowania w obszarze wykorzystania mikroorganizmów do produkcji nowych funkcjonalnych nanomateriałów. Stwierdzono, że
mikroorganizmy mogą być użyte jako środki ograniczające do wytwarzania nanocząsteczek złota. Ahmad odnotował nowatorską pozakomórkową biosyntezę monodyspersyjnych AuNPs u ekstremofilnych promieniowców, Thermomonospora Sp [10].
Ponadto wirusy mogą być również wykorzystane jako forma ograniczająca do bezpośredniej syntezy nanocząstek [11].
W temperaturze pokojowej ciecze jonowe stanowią atrakcyjny materiał dla wielu
dziedzin chemii i przemysłu, ze względu na „zielony” potencjał, jako rozwiązanie
alternatywne dla tradycyjnego recyklingu rozpuszczalników organicznych [12]. Posiadają potencjał do poprawiania niektórych właściwości nanocząstek metalu, a także
są wykorzystywane jako środki stabilizujące do przygotowania nanocząstek nieorganicznych. Naka i współpracownicy [13] opisali syntezę i funkcje AuNPs modyfikowanego cieczami jonowymi na bazie kationów imidazoliowych. Hydrofilowych
i hydrofobowych właściwości tak przygotowanych AuNPs można łatwo dostosować
przez wymianę anionu reszty cieczy jonowej.
Do syntezy nanocząsteczek metalu stosowane są również polimery. Zyskały duże
uznanie ze względu na małe stężenie homopolimerów i kopolimerów blokowych
w stanie stabilizacji nanocząstek, a zatem zapewniają dobre warunki stabilizacji
AuNPs przez znane ligandy, np. cytrynian sodu. Trudno jest znaleźć powszechne
138
J. DOBROCZYŃSKA
środki stabilizacji do uzyskania monodyspersyjnych AuNPs, jednakże polimery zapewniają takie warunki. Polimery zawierające jako reduktor oraz środek stabilizujący
syntezy AuNPs grupę NH2 [14], cieszą się ostatnio znacznym zainteresowaniem ze
względu na prostotę i szybkość procesu. Zaletą tej metody jest połączenie procesów
redukcji i stabilizacji w jednym kroku z użyciem tylko z jednego składnika. Do wytwarzania cząsteczek złota w skali nano jako środka redukującego i stabilizującego
wykorzystuje się często polietylenoiminę.
3. WZMACNIANIE SYGNAŁU W SENSORACH
W celu osiągnięcia wysokiej czułości wykrywania biotargetów opracowano szereg
strategii wzmocnienia sygnału w czujnikach. Są one opracowane z wykorzystaniem
różnej wielkości i kształtu nanostruktur złota (głównie AuNPs) w połączeniu z np.
hybrydyzacją kwasu nukleinowego. Strategie te obejmują wykorzystanie AuNPs jako
nośnika zarówno dla sondy i dla załadunku sygnału cząsteczki, jako wskaźniki wywołujące osadzanie srebra na AuNPs podczas detekcji przewodności oraz detekcji
optycznej.
A
B
AuNPs
sonda
analit
źródło sygnału
wzmocniony sygnał pochodzący od AuNPs
Rys. 1. Wzmocnienie sygnału w oparciu o AuNPs służące jako nośniki.
(A) AuNPs zostały bezpośrednio immobilizowane na podłożu stałym, by uchwycić więcej sond;
(B) sondy immobilizowano bezpośrednio na podłożu stałym
Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach
139
Ze względu na wąski rozkład wielkości, dobrą biokompatybilność i łatwość modyfikacji grup tiolowych, AuNPs mogą służyć jako nośniki do immobilizacji w sondach.
Te zastosowania obejmują m.in. unieruchomienie większej ilości biologicznych elementów identyfikujących w optycznych lub elektrochemicznych nośnikach AuNPs
(rys. 1), które zapewniają więcej miejsca na wiązanie lub wzmocnienie sygnału analitycznego [15] oraz chemiczne wywołanie osadzania metali, w szczególności srebra.
Techniki oznaczania Immunogold są powszechnie stosowane ze względu na wysoką gęstość elektronów AuNPs, która pod mikroskopem elektronowym jest widoczna
w postaci ciemnobrązowej plamy i daje wyraźny obraz. Ponadto, obraz ten może zostać uwydatniony poprzez barwienie srebra techniką Immunogold, dzięki której cząsteczki srebra wytrącają się na powierzchni AuNPs [15], [16]. Do tej pory zostały
opracowane trzy strategie wzmocnienia wykrywanych sygnałów za pomocą znaczników złota. Według pierwszej (rys. 2A), po koniugacji oligonukleotyd/antybiałko tworzą się nanocząsteczki i ich formy przewodzące, srebro osadza się na AuNPs, dzięki
czemu uzyskuje się wzmocniony sygnał elektrochemiczny [17]. Wang przedstawił
strategię wykrywania hybrydyzacji DNA przez pomiar osadzonego srebra niezwykle
czułą techniką elektrochemicznej analizy usuwania metalu [16]. Radykalne wzmocnienie sygnału można osiągnąć przez skuteczne usuwanie z nośników magnetycznych
niekomplementarnych DNA. Metoda ta może być również stosowana do wykrywania
białek. Opracowano elektrochemiczny immunosensor, którego działanie opiera się na
wytrącaniu srebra na nośnikach koloidalnego złota. Metaliczne srebro rozpuszczone
w roztworze kwaśnym jest pośrednio oznaczane metodą anodowej woltamperometrii
(ASV) na szklistej elektrodzie węglowej. Procedura analityczna składa się z reakcji
immunologicznej antygenu (analit) z przeciwciałem pierwszorzędowym zaadsorbowanym na ściankach mikrowłókien polistyrenowych. Po tym wiązane są drugorzędowe znaczniki koloidalnego złota. Otrzymane nanocząsteczki wzmacnia się srebrem
rozpuszczonym w kwasie, które są usuwane za pomocą szklistej elektrody węglowej.
Dzięki tej metodzie została osiągnięta wysoka czułość o granicy wykrywalności
6∙10-12 M ludzkich przeciwciał IgG [18].
Druga strategia (rys. 2B) jest oparta na specyficznych interakcjach biologicznych,
które mają miejsce na nawierzchni o różnej oporności lub przewodności podłoża. Ta
metoda może być określana jako test konduktometryczny. Mirkin i współpracownicy
[19] wykorzystali techniki osadzania srebra do konstrukcji czujnika bazującego na
pomiarach przewodnictwa. W swoich badaniach, pasma oligonukleotydu zostały unieruchomione w szczelinie (20 µm) pomiędzy dwiema elektrodami. Wykonano trójskładnikowy układ kanapkowy z hybrydyzacja DNA w celu stabilizacji nośników
AuNP umieszczonych pomiędzy elektrodami sondy. W przypadku braku targetowego
DNA, nie zaobserwowano pomiaru przewodności prądu w szczelinach elektrod. Jednak, w obecności pożądanego DNA, prąd może przepływać pomiędzy elektrodami,
a związane nanocząstki próbki i katalitycznie osadzonego srebra spowodowują gwał-
140
J. DOBROCZYŃSKA
towny spadek oporu obwodu. Stosując tę metodę, można wykryć DNA
z granicy wykrywalności 500 fM.
A
AuNPs
sonda
analit
źródło sygnału
B
wzmocniony sygnał pochodzący od
AuNPs
Rys. 2. Strategie detekcji wzmocnienia AuNPs srebrem (A) analiza wolt amperometryczna;
(B) analiza przewodności
Strategia trzecia wykorzystuje użycie prostego handlowego skanera jako czujnika
do kolorymetrycznego wykrywania białka i mikromacierzy DNA [20]. Opracowano
system skanowania macierzy DNA w połączeniu z metodą wzmocnienia sygnału bazującego na wytrącaniu srebra na znacznikach AuNPs. Test składał się z nici DNA
immobilizowanych na kawałku szkła. Funkcyjne oligonukleotydy sondy nanocząstek
i oligonukleotydy targetowe następnie hybrydyzują w roztworze do podłoża. Po katalitycznej redukcji srebra na powierzchni AuNPs w celu wzmocnienia sygnału, na płaskim (powszechnie dostępnym) skanerze ukazuje się wizualizacja. układu kanapkowego: pasmo (nić DNA) / target / nanocząsteczka złota. Za pomocą tej metody
możliwe jest wykrycie stężenia target w wysokości 50 fM, co daje prawie 100-krotny
wzrost czułości w porównaniu z tradycyjnymi testami opartymi na fluorescencji.
Ultraczuły system wykrywania interakcji węglowodany - białka został opracowany
na połączeniu magnetycznej prekroncentracji z technologią wzmocnienia srebrem.
Zsyntetyzowano tlenek żelaza / jądro złota / otoczkę nanocząstek w celu wizualizacji
hybrydyzacji w bardzo niskim stężeniu układu węglowodany - przeciwciało lub węglowodany – lektyny [21]. W tym systemie matryca glikanowa, jądro żelaza w polu
magnetycznym szybkie doprowadzenie nanocząstek do oznaczanych białek lub przeciwciał do matrycy węglowodanowej immobilizowanej na szkiełkach i wychwycić
węglowodany o bardzo niskim stężeniu. Otoczka złota zapewnia ugruntowaną platformę do koniugacji biomolekuł. W połączeniu z metodą wzmacniania sygnału redu-
Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach
141
kowanym srebrem prezentowana metoda tlenek żelaza / jądro złota / otoczkę nanocząstek osiąga czułość wykrywania węglowodanów na poziomie subatomowym. Wynik
ten przewyższył wynik analogicznego systemu fluoroforowego o 1 rząd wielkości.
Obiecującą metodę wzmacniania sygnałów stanowią techniki biokodów. System
detekcyjny wykorzystuje krótkie oligonukleotydy jako nici do identyfikacji i zastępcze jednostki wzmacniające zarówno podczas wykrywania białek, jak i kwasów nukleinowych [22]. Typowy test składa się z dwóch rodzajów cząsteczek. Jedne z nich
to kulki magnetyczne i elementy identyfikujące targety związane na ich powierzchni,
natomiast drugie to sfunkcjonalizowane AuNPs, które mogą zarówno uchwycić targety, jak i setki biokodów oligonukleotydów, które są hybrydyzowane z kodów DNA.
W obecności targetów DNA, mikrocząsteczki magnetyczne i struktury kanapkowe
AuNPs są magnetycznie oddzielone od roztworu i przemywane wodą w celu usunięcia hybrydyzowanych kodów DNA. Biokody są wykrywane przy użyciu fluorescencji
[23].
4. WNIOSKI
Przytoczone powyżej badania wykazują duży potencjał nanocząsteczek dla
wzmocnienia sygnałów w systemach bioidentyfikujących. Dokładne poznanie budowy i funkcjonowania nanostruktur złota (AuNPs) i ich roli w katalizowaniu reakcji
było ogromnym krokiem naprzód w kierunku ich aplikacji w sensorach i biosensorach. Biorąc pod uwagę wielkość wzmocnienia sygnału jaka jest osiągana dzięki zastosowaniu AuNPs, osiągnięto niezwykłą czułość w wykrywaniu komórek, małych
cząsteczek, markerów chorób, środków groźnych biologicznie i czynników zakaźnych. Pomyślny rozwój nowych strategii wzmacniania sygnału wymaga szczególnej
uwagi dla problemów związanych z adsorpcją, które w większości przypadków polegają na kontroli testów wykrywających biopowinowactwo. W związku z tym, żeby
uniknąć wzmocnienia sygnałów tła (związane z niespecyficzną adsorpcją wzmacniaczy nanocząstek) należy stosować właściwe metody mycia i blokowania powierzchni.
Strategie te włączają wykorzystanie AuNPs jako nośników zarówno dla sondy i dla
załadunku sygnału cząsteczki, jako wskaźników wywołujących osadzanie srebra na
AuNPs podczas detekcji przewodności oraz detekcji optycznej, a także jako nośników
w nowo rozwijanych technikach biokodów.
Podsumowując, nadzwyczajne właściwości fizyczne i chemiczne struktur nanocząsteczek złota oraz ich możliwości aplikacyjne, mogą wspierać podstawowe badania
związków innych cząsteczek nieorganicznych / organicznych. Taki potencjał umożliwia udział biomateriałów w badania interdyscyplinarnych z zakresu różnych dziedzin
nauki (np. fizyki, chemii, biologii, żywności, opieki zdrowotnej), rolnictwa i przemysłu.
142
J. DOBROCZYŃSKA
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
WITTENBERG N.J., HAYNES C.L., Using nanoparticles to push the limits of detection, Wiley
Interdiscipl. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol., 2009, Vol. 1, 237–254.
WANG J., Nanoparticle-based electrochemical bioassays of proteins, Electroanalysis, 2007, Vol.
19, 769–776.
WANG J., Nanomaterial-based amplified transduction of biomolecular interactions, Small 1,
2005, 1036–1043.
SCHMID G., KLABUNDE K.J., Nanoscale Materials in Chemistry, Wiley, New York, 2001.
HAYAT M. A., Colloidal Gold, Principles, Methods and Applications, Academic Press, New
York, 1989.
TURKEVITCH, J., STEVENSON, P. C., HILLIER, J. Nucleation and Growth Process in the
Synthesis of Colloidal Gold. Discuss. Faraday Soc. 11, 1951, 55–75.
HIGASHI N., KAWAHARA J., NIWA M., Preparation of helical peptide monolayer-coated gold
nanoparticles, Journal of Colloid and Interface Science, 2005, Vol. 288, 83–87.
GUO S., WANG E., Synthesis and electrochemical applications of gold nanoparticles, Analytica
Chimica Acta, 2007, Vol. 598, 181–192.
ISAACS S.R., CUTLER E.C., PARK J.S., LEE T.R., SHON Y.S., Synthesis of tetraoctylammonium-protected gold nanoparticles with improved stability, Langmuir, 2005, Vol. 21, No. 13,
5689–5692.
MOSHFEGH M., FOROOTANFAR H., ZARE B., SHAHVERDI A.R., ZARRINI G.,
FARAMARZI M.A., Biological synthesis of Au, Ag and Au-Ag bimetallic nanoparticles by αamylase, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 2011, Vol. 6, No. 3, 1419–1426
LOO L., GUENTHER R. H., BASNAYAKE V. R., LOMMEL S. A., FRANZEN S. Controlled
encapsidation of gold nanoparticles by a viral protein shell, J. Am. Chem. Soc., 2006, Vol. 128,
4502–4503.
WASSERSCHEID P., KEIM W., Ionic liquids-new "solutions" for transition metal catalysis,
Angew. Chem. Int Ed., 2000, Vol. 39, 3772–3789.
ITOH H., NAKA K., CHUJO Y., Synthesis of gold nanoparticles modified with ionic liquid based
on the imidazolium cation, J. Am. Chem. Soc., 2004, Vol. 126, No. 10, 3026–3027.
KÖTH A., KOETZ J., APPELHANS D., VOIT B., “Sweet” gold nanoparticles with oligosaccharide-modified poly(ethyleneimine), Colloid & Polymer Science, 2008, Vol. 286, No. 11, 1317–
1327.
ZHANG Y., TANG Z., WANG J., WU H., MAHAM A., LIN Y., Hairpin DNA switch for ultrasensitive spectrophotometric detection of DNA hybridization based on gold nanoparticles and enzyme
signal amplification, Anal. Chem., 2010, Vol. 82, 6440–6446.
ESCOSURA-MUŃIZ A., AMBROSI A., MERKOCI A., Electrochemical analysis with nanoparticle-based biosystems, Trends Anal. Chem., 2008, Vol. 27, 568–584.
WANG J., POLSKY R., XU D., Silver-enhanced colloidal gold electrochemical stripping detection
of DNA hybridization, Langmuir, 2001, Vol. 17, 739–5741.
X. CHU, X. FU, K. CHEN, G. SHEN, R. YU, An electrochemical stripping metalloimmunoassay
based on silver-enhanced gold nanoparticle label, Biosens. Bioelectron., 2005, Vol. 20, 1805–
1812.
PARK S.J., TATON T.A., MIRKIN C.A., Array-based electrical detection of DNA with nanoparticle probes, Science, 2002, Vol. 295, 1503–1506.
WANG Z., LEE J., COSSINS A.R., BRUST M., Microarray-based detection of protein binding
and functionality by gold nanoparticle probes, Anal. Chem., 2005, Vol. 77, 5770–5774.
Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach
143
[21] LIANG C.H., WANG C. C., LIN Y.C., CHEN C.H., WONG C.H., WU C.Y., Iron oxide–gold
core–shell nanoparticles for ultrasensitive detection of carbohydrate–protein interactions, Anal.
Chem., 2009, Vol. 81, 7750–7756.
[22] NAM J.M., Nanoparticle-based bio-bar codes for the ultrasensitive detection of proteins, Science,
2003, Vol. 301, 1884–1886.
[23] THAXTON C.S., HILL H.D., GEORGANOPOULOU D.G., STOEVA S.I., MIRKIN C.A., A
biobar- code assay based upon dithiothreitol-induced oligonucleotide release, Anal. Chem., 2005,
Vol. 77, 8174–8178.
CHEMICAL SIGNAL AMPLIFICATION BASED ON GOLD NANOPARTICLE
Nanosized particles of noble metals, especially gold nanoparticles (AuNPs), have received great interests and potential applications in the fields of physics, chemistry, biology, medicine, and material
science and their different interdisciplinary fields. Colloidal gold nanoparticles (AuNPs), with unique
properties such as highly resonant particle plasmons, direct visualization of single nanoclusters by scattering of light, catalytic size enhancement by silver deposition, conductivity, and electrochemical properties,
are very attractive materials for several applications in biotechnology. Furthermore, as excellent biological tags, AuNPs can be easily conjugated with biomolecules and retain the biochemical activity of the
tagged biomolecules, making AuNPs ideal transducers for several biorecognition applications. The goal
of this article is to review recent advances of using AuNPs as labels for signal amplification in biosensing
applications.