SGER: Protein Based Nano-Motors and Nano-Robots

SGER:基于蛋白质的纳米电机和纳米机器人

基本信息

  • 批准号:
    0228103
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-09-01 至 2003-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project studies the development of protein-based nano-motors and nano-robots. The goal is to develop novel and revolutionary biomolecular machine components that can be assembled and form multi-degree of freedom nanodevices that will be able to apply forces and manipulate objects in the nanoworld, transfer information from the nano to the macro world and also be able to travel in the nanoenvironment. These machines are expected to be highly efficient, economical in mass production, work under little supervision and be controllable. The vision is that such ultra-miniature robotic systems and nano-mechanical devices will be the biomolecular electromechanical hardware of future planetary, military or medical missions. Some proteins, due to their structural characteristics and physicochemical properties constitute potential candidates for this role. The specific aims of this project are: a) To identify proteins that can be used as motors in nano / micro machines and mechanisms. We will focus our studies on the mechanical properties of viral proteins to fold or unfold depending on the pH level of environment. Thus, a new, powerful, linear biomolecular actuator type is obtained that we call: Viral Protein Linear (VPL) motor. Various viral proteins will be studied and from them different VPL motors will be produced; b) To develop dynamic models and realistic simulations / animations to accurately predict the performance of the proposed VPL motors; c) To perform a series of biomolecular experiments to demonstrate the validity of the proposed concept of VPL motors; d) To study, both computationally and experimentally, the interface of the proposed protein motors with other biomolecular components such as DNA joints and carbon-nanotube rigid links so that complex, multi-degree of freedom machines and robots are formed.The broader impact and outreach activities of this project are: a) the initiation of undergraduate students in research; b) the establishment of collaborative projects on nanotechnology with the science and technology high schools of New Jersey with the objective to attract new students in this field; c) the organization of a special session at the annual ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE) on nano-robotics; and d) the development and maintenance of a webpage on bio-nano-robotic systems.
本项目研究基于蛋白质的纳米马达和纳米机器人的发展。 其目标是开发新的和革命性的生物分子机器组件,可以组装并形成多自由度的纳米器件,这些器件将能够施加力并操纵微观世界中的物体,将信息从纳米转移到宏观世界,并且还能够在纳米环境中旅行。这些机器预计将是高效的,经济的大规模生产,工作在很少的监督和可控。 这种超微型机器人系统和纳米机械装置将成为未来行星、军事或医疗任务的生物分子机电硬件。 一些蛋白质,由于其结构特征和物理化学性质,构成了这种作用的潜在候选者。该项目的具体目标是:a)确定可用作纳米/微型机器和机制中的马达的蛋白质。 我们将重点研究病毒蛋白质的机械特性,以根据环境的pH值水平折叠或展开。因此,一种新的,强大的,线性的生物分子驱动器类型,我们称之为:病毒蛋白质线性(VPL)电机。 将研究各种病毒蛋白质,并从中产生不同的VPL马达; B)开发动态模型和逼真的模拟/动画,以准确预测拟议的VPL马达的性能; c)进行一系列生物分子实验,以证明拟议的VPL马达概念的有效性; d)从计算和实验两方面研究所提出的蛋白质马达与其他生物分子组分(如DNA接头和碳纳米管刚性连接)的界面,多自由度的机器和机器人的形成。更广泛的影响和推广活动,这个项目是:a)在研究本科生的启动; B)与新泽西的科技高中建立纳米技术合作项目,目的是吸引这方面的新生。场; c)在每年的ASME国际机械工程大会和博览会上组织一次关于纳米机器人的特别会议;以及d)开发和维护一个关于生物纳米机器人系统的网页。

项目成果

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  • 通讯作者:
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Compact Advanced Hybrid Actuators Using Electro-Rheological Fluids
使用电流变液的紧凑型高级混合执行器
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知道了