Immobilization of antibodies and bacterial binding on nanodiamond and carbon nanotubes for biosensor applications

Huang, Tung‐Shi; Tzeng, Yonhua; Liu, Y.K.; Chen, Yi Chun; Walker, KH; Guntupalli, Rajesh; Liu, C.

doi:10.1016/j.diamond.2003.11.047

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“…Neste último caso, eletrodos quimicamente modificados com ácido desoxirribonucléico (DNA) possuem aplicações no campo da eletroanálise que incluem a determinação de fármacos, transferência eletrônica em proteínas, monitoramento da interação DNA-fármaco, detecção de hibridização de DNA e detecção de mutações [139][140][141][142] . Alguns estudos sobre uso de eletrodos de filmes de nanodiamante em aplicações eletroanalíticas já podem ser encontrados na literatura [143][144][145][146] . Hupert et al 143 , utilizando voltametria cíclica, observaram que estes eletrodos exibem propriedades, tais como, resistência à corrosão, baixa corrente de fundo e boa resposta, para estudos eletroquímicos de proteínas, tais como, a proteína citocromo C do coração de cavalo.…”

Section: Eletroanáliseunclassified

“…Hupert et al 143 , utilizando voltametria cíclica, observaram que estes eletrodos exibem propriedades, tais como, resistência à corrosão, baixa corrente de fundo e boa resposta, para estudos eletroquímicos de proteínas, tais como, a proteína citocromo C do coração de cavalo. Já na área dos sensores, estes eletrodos estão sendo utilizados como biossensores [144][145][146] . Huang et al 144 estudaram a imobilização de dois anticorpos de coelho, antiSalmonella e anti-Staphylococcus, na superfície de filmes de nanodiamante.…”

Section: Eletroanáliseunclassified

“…Já na área dos sensores, estes eletrodos estão sendo utilizados como biossensores [144][145][146] . Huang et al 144 estudaram a imobilização de dois anticorpos de coelho, antiSalmonella e anti-Staphylococcus, na superfície de filmes de nanodiamante. A eficácia da imobilização dos anticorpos foi avaliada pela técnica ELISA ("enzyme linked immunosorbent assay") e a eficiência das ligações bacterianas, por microscopia eletrônica de varredura.…”

Section: Eletroanáliseunclassified

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Filmes de nanodiamantes para aplicações em sistemas eletroquímicos e tecnologia aeroespacial

Azevedo¹,

Ferreira²

2006

Quím. Nova

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Recebido em 13/10/04; aceito em 20/5/05; publicado na web em 25/11/05 NANODIAMOND FILMS FOR APPLICATIONS IN ELECTROCHEMICAL SYSTEMS AND AERONAUTICS AND SPACE TECHNOLOGY. The goal of this work is to show the use of undoped nanodiamond films as a new material for electrochemical and aerospace applications. Correlation between the applications and physico-chemical features of nano and conventional CVD polycrystalline diamond films are presented. An important and innovative application of these nanodiamonds is organic electrosynthesis, including pharmaceutical and water disinfection products, as well as electroanalytical applications, for example, development of biosensors for detection of glucose, glutamate and dopamine. In aeronautics and space developments, these nanodiamonds could be used as electrodes in rechargable batteries and in tribological investigations.Keywords: nanodiamond; electrochemical; aerospace. [9][10][11] . Quanto aos materiais utilizados como substrato para deposição dos filmes de diamante e seu uso em aplicações eletroquímicas pode-se destacar o silício, o titânio e suas ligas. Embora com as desvantagens da baixa resistência mecânica, baixa condutividade elétrica e alto custo, o silício tem a vantagem de ser um material semicondutor e possuir coeficiente de dilatação próximo ao do diamante, o que o torna um dos substratos mais utilizados [12][13][14][15][16][17][18][19] . Por outro lado, um substrato que começou a ser visto com interesse pelos pesquisadores para este tipo de aplicação é o titânio [20][21][22] e suas ligas 23 . Isto porque estes materiais são economicamente viáveis, têm baixa massa específica, são dúcteis e possuem excelente resistência à corrosão em ambientes agressivos, devido à formação espontânea de uma camada passivadora superficial de óxido. Além do titânio e suas ligas, o carbono vítreo também vem sendo recentemente utilizado como substrato nas aplicações eletroquímicas de eletrodos de filmes de diamante 24,25 . O carbono vítreo, material relativamente novo e desenvolvido em torno de 1960, possui algumas propriedades notáveis, como força elevada, alta resistência ao ataque de substâncias químicas, boa condutividade elétrica e permeabilidade extremamente baixa ao hélio 26,27 . A resposta eletroquímica dos eletrodos de diamante depende do nível de dopagem 28,29 . O diamante em seu estado natural é considerado um semicondutor de banda larga (E g = 5,5 eV) e oferece vantagens para aplicações eletrônicas em condições ambientais extremas, tais como alta temperatura, voltagem e radiação 30 . Os filmes de diamante possuem propriedades eletrônicas que vão desde isolante em baixas dopagens, para semicondutor ou até comportamento semimetálico, em altos níveis de dopagem INTRODUÇÃO 31. A dopagem consiste na incorporação de átomos na rede cristalina do diamante e estes podem atuar como receptores (dopagem tipo-p) ou doadores (dopagem tipo-n) de elétrons. A dopagem tipo-p no diamante é relativamente mais fácil de obter e com uma eficiência maior que a dopagem tipo-n 32 , por ex., de...

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Section: Eletroanáliseunclassified

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Filmes de nanodiamantes para aplicações em sistemas eletroquímicos e tecnologia aeroespacial

Azevedo¹,

Ferreira²

2006

Quím. Nova

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“…DND powder has been widely used as a biocompatible material for in-vivo drug delivery carriers, 1 electrochemical catalysts, 2 fluorescent biomedical markers, 3 purification of proteins, 4 and bacterial binding biosensors, 5 et al More recently, our research has found that nanodiamond additives can help loosen crystallized fat from surfaces at low temperature, which transforms the ability of washing powders to remove dirt in eco-friendly low temperature laundry cycles. 6 This will have the potential to bring huge energy savings in an essential, everyday domestic wash.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hydrogen-terminated detonation nanodiamond: Impedance spectroscopy and thermal stability studies

Shi

Kundrát

et al. 2013

Journal of Applied Physics

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In this paper, we investigated the effect of hydrogen termination on the electrical properties and impedance spectra of detonation nanodiamond. The impedance spectra revealed that the hydrogen-termination process increases the electrical conductivity by four orders of magnitude at room temperature. An equivalent circuit has been proposed to correlate with the conduction mechanism. Arrhenius plot showed that there were two different activation energy levels located at 0.089 eV and 0.63 eV between 50 º C and 400 º C.The possible physical mechanism corresponding to these activation energy levels has been discussed. Hydrogen-terminated detonation nanodiamond has been further annealed at different temperatures prior to FTIR and XPS measurements in order to understand their thermal stability. The results demonstrated that the surface oxidization occurred between 100 º C and 150 º C. However, the C-H bonds could partially survive when the temperature reaches 400 º C in air.

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“…Another major advantage of using carbon nanotubes for water treatment applications is that nanotubes, if functionalized, have the ability to detect pathogens. There are multiple possibilities for surface modification [9][10][11][12][13][14] of carbon nanotubes, but functionalization with antibodies has gained significant importance in recent years. Antibodies not only provide the 2 Research Letters in Nanotechnology required biocompatibility [11] but also alter the electrical and optical properties of nanotubes and make their surface sensitive to surroundings [11,13,14].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Single‐Walled Carbon Nanotubes as Fluorescence Biosensors for Pathogen Recognition in Water Systems

Upadhyayula

Ghoshroy

Nair

et al. 2008

Journal of Nanotechnology

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The possibility of using single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) aggregates as fluorescence sensors for pathogen recognition in drinking water treatment applications has been studied. Batch adsorption study is conducted to adsorb large concentrations of Staphylococcus aureus aureus SH 1000 and Escherichia coli pKV-11 on single-walled carbon nanotubes. Subsequently the immobilized bacteria are detected with confocal microscopy by coating the nanotubes with fluorescence emitting antibodies. The Freundlich adsorption equilibrium constant (k) for S.aureus and E.coli determined from batch adsorption study was found to be 9 × 10 8 and 2 × 10 8 ml/g, respectively. The visualization of bacterial cells adsorbed on fluorescently modified carbon nanotubes is also clearly seen. The results indicate that hydrophobic single-walled carbon nanotubes have excellent bacterial adsorption capacity and fluorescent detection capability. This is an important advancement in designing fluorescence biosensors for pathogen recognition in water systems.

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Immobilization of antibodies and bacterial binding on nanodiamond and carbon nanotubes for biosensor applications

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Filmes de nanodiamantes para aplicações em sistemas eletroquímicos e tecnologia aeroespacial

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