Following Glucose Oxidase Activity by Chemiluminescence and Chemiluminescence Resonance Energy Transfer (CRET) Processes Involving Enzyme-DNAzyme Conjugates

A hybrid consisting of glucose oxidase-functionalized with hemin/G-quadruplex units is used for the chemiluminescence detection of glucose. The glucose oxidase-mediated oxidation of glucose yields gluconic acid and H2O2. The latter in the presence of luminol acts as substrate for the hemin/G-quadruplex-catalyzed generation of chemiluminescence. The glucose oxidase/hemin G-quadruplex hybrid was immobilized on CdSe/ZnS quantum dots (QDs). The light generated by the hybrid, in the presence of glucose, activated a chemiluminescence resonance energy transfer process to the QDs, resulting in the luminescence of the QDs. The intensities of the luminescence of the QDs at different concentrations of glucose provided an optical means to detect glucose

Diverse Applications of Nanomedicine

The design and use of materials in the nanoscale size range for addressing medical and health-related issues continues to receive increasing interest. Research in nanomedicine spans a multitude of areas, including drug delivery, vaccine development, antibacterial, diagnosis and imaging tools, wearable devices, implants, high-throughput screening platforms, etc. using biological, nonbiological, biomimetic, or hybrid materials. Many of these developments are starting to be translated into viable clinical products. Here, we provide an overview of recent developments in nanomedicine and highlight the current challenges and upcoming opportunities for the field and translation to the clinic. \ua9 2017 American Chemical Society

Enric Casassas memorial lecture 2004 : Nanoparticle- and nanorod-biomaterial hybrid systems for sensor, circuitry and motor applications

Els sistemes híbrids biomolècula-nanopartícula (NP) serveixen com a sistemes funcionals per a la construcció de sensors, nanocircuits i instruments. S'explica el desenvolupament de sensors, basats en NP funcionalitzats, mitjançant l'exemple del contacte elèctric de la glucosa oxidasa amb Au NP (1.4 nm) modificats amb el cofactor NAD i amb l'exemple de la detecció òptica de l'activitat de la telomerasa en cèl·lules de càncer utilitzant NP de CdSe-ZnS del tipus core-shell. Es descriu l'ús d'enzims DNA per a la detecció amplificada de l'activitat de DNA/telomerasa. Una estructura hemina/G-quàdruplex serveix com a marcador biocatalític per a la detecció quimioluminescent o colorimètrica de l'activitat de DNA/telomerasa. La utilització de NP per a nanocircuits i instruments es presenta mitjançant la polimerització de la G-actina funcionalitzada amb Au NP i el posterior creixement dels filaments per a la generació contínua dels nanofilaments de Au. La polimerització seqüencial de la G-actina funcionalitzada amb Au NP produeix nanofilaments amb funcions de motor. Els filaments immobilitzats sobre una interfície de miosina es comencen a moure mentre s'afegeix l'ATP com a fons d'energia. Aquests nanoobjectes es mouen sobre la superfície a una velocitat que correspon a 250 nm× sec-1. Un altre aspecte de nanobiotecnologia inclou l'acoblament de les biomolècules amb nano- i microelements per a donar sistemes funcionals híbrids. S'estudia aquest aspecte seguint la ruptura de les seqüències específiques del dúplex d'ADN funcionalitzat amb partícules magnètiques sobre les bigues voladisses mitjançant l'endonucleasa Mse I en presència d'un camp magnètic extern.Biomolecule-nanoparticle (NP) hybrid systems provide functional assemblies for the construction of sensors, nanocircuitry and devices. The development of sensors based on functionalized NPs will be exemplified with the electrical contacting of glucose oxidase with Au NPs (1.4 nm) functionalized with the FAD cofactor, and with the optical detection of telomerase activity in cancer cells using CdSe-ZnS core-shell NPs. The use of DNAzymes for the amplified detection of DNA/telomerase activity is described. A hemin/G-quadruplex structure provides a biocatalytic label for the chemiluminescent or colorimetric detection of DNA/telomerase activity. The use of biomolecule-NP hybrid systems for nanocircuitry and devices is addressed by the polymerization of Au NPsfunctionalized G-actin followed by the catalytic enlargement of the filaments to generate continuous, conductive Aunanowires. Sequential polymerization of Au-NP-modified Gactin and G-actin yields patterned nanowires with motor functions. The immobilization of the filaments on a myosin interface results in the motility of the filaments upon addition of the ATP fuel. The nano-objects move on the surface at a speed corresponding to 250 nm.sec-1. A further facet of nanobiotechnology involves the coupling of biomolecules with nano/micro elements to functional hybrid systems. This aspect is discussed by following the sequence-specific scission of a duplex DNA functionalized with magnetic particles on a cantilever by the endonuclease Mse I in the presence of an external magnetic field