Nine deoxyribonucleic acid (DNA) sequences were used to functionalize single-walled carbon nanotube (SWNT) sensors to detect the trace amount of methanol, acetone, and HCl in vapor. DNA 24 Ma (24 randomly arranged nitrogenous bases with one amine at each end of it) decorated SWNT sensor and DNA 24 A (only adenine (A) base with a length of 24) decorated SWNT sensor have demonstrated the largest sensing responses towards acetone and HCl, respectively. On the other hand, for the DNA GT decorated SWNT sensors with different sequence lengths, the optimum DNA sequence length for acetone and HCl sensing is 32 and 8, separately. The detection of methanol, acetone, and HCl have identified that DNA functionalized SWNT sensors exhibit great selectivity, sensitivity, and repeatability with an accuracy of more than 90%. Further, a sensor array composed of SWNT functionalized with various DNA sequences was utilized to identify acetone and HCl through pattern recognition. The sensor array is a combination of four different DNA functionalized SWNT sensors and two bare SWNT sensors (work as reference). This wireless sensing system has enabled real-time gas monitoring and air quality assurance for safety and security.
Jung, Youngmo;Kim, Young Jun;Moon, Hi Gue;Kim, Soo Min;Shin, Beomju;Lee, Joo Song;Seo, Minah;Lee, Taikjin;Kim, Jae Hun;Jun, Seong Chan;Lee, Seok;Kim, Chulki
Journal of Sensor Science and Technology
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v.23
no.5
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pp.310-313
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2014
We report a way to improve the ability of graphene to operate as a gas sensor by applying single stranded deoxyribonucleic acid (DNA). The sensitivity and recovery of the DNA-graphene sensor depending on the different DNA sequences are analyzed. The different sensor responses to reactive chemical vapors are demonstrated in the time domain. Because of the chemical gating effect of the deposited DNA, the resulting devices show complete and rapid recovery to baseline unlike the bare graphene at room temperature. The application of the pattern recognition technique can increase the potential of DNA-graphene sensors as a chemical vapor classifier.
Kim, Juhan;Lee, Sangjae;Oh, Mi Kyung;Kang, Yousung
Electronics and Telecommunications Trends
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v.35
no.1
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pp.25-33
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2020
Just as it is possible to distinguish people by using physical features, such as fingerprints, irises, veins, and faces, and behavioral features, such as voice, gait, keyboard input pattern, and signatures, the an IoT device includes various features that cannot be replicated. For example, there are differences in the physical structure of the chip, differences in computation time of the devices or circuits, differences in residual data when the SDRAM is turned on and off, and minute differences in sensor sensing results. Because of these differences, Sensor data can be collected and analyzed, based on these differences, to identify features that can classify the sensors and define them as sensor-based device DNA technology. As Similar to the biometrics, such as human fingerprints and irises, can be authenticatedused for authentication, sensor-based device DNA can be used to authenticate sensors and generate cryptographic keys that can be used for security.
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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spring
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pp.319-322
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2004
본 연구에서는 DNA의 상보적인 결합을 이용하여 DNA 혼성화 반응을 감지할 수 있는 SH형 SAW 센서를 개발하였다. 측정에 사용된 DNA는 15개의 염기를 가진 올리고 뉴클레오티드를 사용하였으며 이에 대해 상보적 결합이 가능한 염기서열을 가진 것과 그렇지 않은 미스매치 형태의 DNA 올리고뉴클레오티드를 이용하여 DNA 혼성화 반응 특성을 측정하였다. SH형 SAW 센서는 압전 단결정 $LiTaO_{3}$를 사용하여 100 MHz 발진되는 형태로 제작하였으며, 센서의 지연선 위에 Ti/Au 층을 증착하여 SH기가 수식된 탐침 DNA의 고정화가 가능하게 하였다. 제작된 센서는 Au가 증착된 박막위에 탐침 DNA를 SAM 방법으로 고정화 시켰을 경우와 고정화된 탐침 DNA와 표적 DNA와의 혼성화 반응을 시키고 난 후의 센서의 주파수 변화를 각각 측정하였다. 개발된 DNA 혼성화 반응 측정용 SH형 SAW센서는 DNA 혼성화 특성에 기인한 질량하중 효과에 따른 안정적인 주파수 변화를 나타내었다.
We have developed SH (shear horizontal) surface acoustic wave (SAW) sensors for detection of the immobilization and hybridization of DNA (deoxyribonucleic acid) on the gold coated delay line of transverse SAW devices. The experiments of DNA immobilization and hybridization were performed with 15-mer oligonucleotides (probe and complementary target DNA). The sensor consists of twin SAW delay line oscillators operating at 100 MHz fabricated on $36^{\circ}$ rotated Y-cut $LiTaO_3$ piezoelectric single crystals. The relative change in the frequency of the two oscillators was monitored to detect the hybridization between target DNA and immobilized probe DNA in pH 7.4 PBS (phosphate buffered saline) solution. The measurement results showed a good response of the sensor to the mass loading effects of the DNA immobilization and hybridization with the sensitivity up to $1.55{\cal}ng/{\cal}ml/Hz$.
$F{\ddot{o}}rster$ resonance energy transfer (FRET) is extremely sensitive to the separation distance between the donor and the acceptor which is ideal for probing such biological phenomena. Also, FRET-based probes have been developing for detecting an unamplified, low-abundance of target DNA. Here we describe the development of FRET based DNA sensor based on an accumulated QD system for detecting KRAS G12D mutation which is the most common mutation in cancer. The accumulated QD system consists of the polystyrene beads which surface is modified with carboxyl modified QDs. The QDs are sandwich-hybridized with DNA of a capture probe, a reporter probe with Texas-red, and a target DNA by EDC-NHS coupling. Because the carboxyl modified QDs are located closely to each other in the accumulated QDs, these neighboring QDs are enough to transfer the energy to the acceptor dyes. Therefore the FRET factor in the bead system is enhancing by the additional increase of 29.2% as compared to that in a single QD system. These results suggest that the accumulated nanobead probe with conjugated QDs can be used as ultrasensitive DNA nanosensors detecting the mutation in the various cancers.
A label-free DNA detection method was developed for a simple electrochemical DNA sensor with a short assay time. Self-assembled monolayers of peptide nucleic acid were used as a probe on gold electrodes. The formation of the self-assembled monolayers on the gold electrodes was successfully checked by means of cyclic voltammetry. The target DNA, hybridized with peptide nucleic acid, can be detected by the anodic peak current of ferrocene dendrimers, which interact electrostatically with the target DNA. This anodic peak current was measured by square wave voltammetry at 0.3 V to decrease the detection limit on the order of the nanomolar concentrations. As a result, the label-free electrochemical DNA sensor can detect the target DNA in concentrations ranging from 1 nM to $1\;{\mu}M$ with a detection limit of 1 nM.
False smut caused by Ustilaginoidea virens is an important rice fungal disease that significantly decreases its production. In the recent past, conventional methods have been developed for its detection that is time-consuming and need high-cost equipments. The research and development in nanotechnology have made it possible to assemble efficient recognition interfaces in biosensors. In this study, we present a simple, sensitive, and selective oxidized graphene-based geno-biosensor for the detection of rice false smut. The biosensor has been developed using a probe DNA as a biological recognition element on paper electrodes, and oxidized graphene to enhance the limit of detection and sensitivity of the sensor. Probe single-stranded DNA (ssDNA) and target ssDNA hybridization on the interface surface has been quantitatively measured with the electrochemical analysis tools namely, cyclic voltammetry, and linear sweep voltammetry. To confirm the selectivity of the device, probe hybridization with non-complementary ssDNA target has been studied. In our study, the developed sensor was able to detect up to 10 fM of target ssDNA. The paper electrodes were employed to produce an effective and cost-effective platform for the immobilization of the DNA and can be extended to design low-cost biosensors for the detection of the other plant pathogens.
In this paper. we have studied improvement in sensitivity by increasing the frequency of SAW sensors for detecting the immobilization and hybridization of DNA. The sensor consists of twin SAW delay lines operating at 200MHz, a sensing channel and a reference channel. fabricated on $36^{\circ}$ rotated Y-cut X-propagation $LiTaO_3$ crystals. The optimum concentration of probe and target DNA was decided for the improvement of detection mechanism. and digital syringe pump system was used to reduce the human errors. The hybridization between immobilized probe DNA and target DNA on the gold-coated delay line results in mass loading on the delay line of the sensing channel. Thus, the relative frequency change was monitored in relation to the mass loading. The measurement results showed a good response of the sensor to the DNA hybridization with a maximum sensitivity level up to 0.066ng/m1/Hz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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