CAREER: Bio-Inspired Transport Assays and Single-Molecule Detection using Micro-and Nanopores
CAREER: Bio-Inspired Transport Assays and Single-Molecule Detection using Micro-and Nanopores
批准号:
0449088
负责人:
Michael Mayer
金额:
$0.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2005
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2005-07-01 至 2011-06-30
中文摘要
这项拟议的研究将集中在两个相关的、受生物启发的项目上。在一个项目中,将在硅、玻璃或聚合物衬底上制造体积相当于活细胞(约1012升)的井。这些微孔的开口一侧将被生物膜关闭。然后,首席调查员(PI)将应用自然的概念,使用小的封闭体积来检测只有几个分子或离子的进出。与细胞一样,拟议中的装置将使用多种放大模式来检测在通过脂质双层膜流入少于10,000个分子后浓度的快速上升。这些装置非常适合于(I)治疗药物通过脂双层的被动转运,(Ii)激活跨膜受体,如G蛋白偶联受体,和(Iii)离子通道活动。将微流体学与电学和单分子荧光测量相结合,可能会使(I)阐明从荧光配体与离子通道结合到这些蛋白质中的孔洞打开的时间延迟,以及(Ii)在单分子水平上研究临床相关的转运蛋白。在另一个项目中,PI将使用飞秒脉冲激光进行纳米制造,以进一步实现生物启发的方法。生物脂膜将被一种坚固的人造石英膜取代,这种膜支持单个纳米加工的孔。与离子通道的门控特性和特异性类似,纳米孔壁将被修饰以获得对抗体、抗原或病毒的特异性。这些生物分子的结合可能会阻止电流通过纳米孔,并导致比标准技术更敏感、更具诊断性的临床检测。
英文摘要
0449088MayerThe proposed research will focus on two related, bio-inspired projects. In one project, wells of volumes comparable to living cells (~10 12 liters) will be fabricated in silicon, glass, or polymer substrates. The open side of these microwells will be closed by a biomembrane. The Principal Investigator (PI) will then apply Nature's concept of using small, enclosed volumes to detect the in- or outflux of only a few molecules or ions. Like cells, the proposed setups will use multiple modes of amplification to detect the rapid rise in concentration after influx of less than 10,000 molecules through lipid bilayer membranes. These setups will be ideally suited to follow (i) passive transport of therapeutic drugs through lipid bilayers, (ii) activation of transmembrane receptors such as G protein-coupled receptors, and (iii) ion channel activity. Combining microfluidics with electrical and single-molecule fluorescence measurements might make it possible to (i) elucidate the time delay from binding of a fluorescent ligand to an ion channel to the opening of the pore in these proteins and (ii) investigate clinically relevant transporter proteins on a single molecule level.In the other project, The PI will use nanofabrication by femtosecond-pulsed lasers to take the bio-inspired approach one step further. The biological lipid membrane will be replaced with a robust, synthetic quartz membrane that supports a single nano-machined pore. In analogy to the gating characteristics and specificity of ion channels, the wall of the nanopore will be modified to attain specificity for antibodies, antigens, or viruses. Binding of those biomolecules might gate the current flux through the nanopore and result in more sensitive and diagnostically conclusive clinical assays than standard technology.
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会议论文
CAREER: Preparation of Materials Composed of Mechanically Interlocked Nanoscale Species
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批准号:0847736
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$54.68万
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财政年份:2009
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负责人:Michael Mayer
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依托单位:
国内基金
海外基金
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批准号:2026JJ80226
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批准号:
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位: