CAREER: Nano-plasmonic Scanning Probe and Microsystems for Controlled Genetic Perturbation

职业:用于受控遗传扰动的纳米等离子体扫描探针和微系统

基本信息

  • 批准号:
    0846313
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-03-01 至 2014-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to integrate nanophotonics with microelectromechanical systems (MEMS) to understand the regulation of gene expression under controlled perturbations. The approach is to develop luminous scanning probe-based platform for light transmission, concentration and live imaging at the tip. By adjusting the light intensity, one can directly perturb sub-cellular structures through nano-surgery or micro-ablation. Through the integrated near-field scanning optical microscopy, one can observe in real time the evolution of gene expression in live embryos during perturbation. The measurement data will set the foundation for an electronic library of gene expressions correlated to distinct perturbations. This research will develop, for the first time, a versatile microsystem with tip-light manipulation, enhancement, probe actuation and sensing, and near-field imaging functions. Perturbing the microenvironment is a complementary approach to modifying the genetic components of the developmental network. Using nanophotonic microsystems with unprecedented accuracy, this research can lead to significant advancement in the understanding of mechanisms crucial for robust development and engineering of substrates to guide organism development with controllable genetic characteristics. This research can be of broader use on integrating heterogeneous nanosystems. It will also have a profound impact on biomedicine to enhance understanding of how environment-introduced ?errors? in gene action may lead to birth defects and cancer. The program has multiple integral educational initiatives, including the development of new teaching modules on nanophotonic Microsystems, cross-training of life science students at the frontiers of device engineering; and the establishment of ?Young Biomedical Engineers?(y-BME) program to recruit minority and female students.
这项研究的目的是将纳米光子学与微机械系统(MEMS)整合在一起,以了解受控扰动下基因表达的调节。该方法是开发出发光的基于探针的平台,以在尖端处进行光线传输,浓度和实时成像。通过调节光强度,可以通过纳米手术或微型启动直接扰动亚细胞结构。通过整合的近场扫描光学显微镜,可以实时观察到扰动期间活胚中基因表达的演变。测量数据将为与不同的扰动相关的基因表达式电子库奠定基础。这项研究将首次开发出具有尖端光操纵,增强,探针驱动和传感以及近场成像功能的多功能微型系统。扰动微环境是修改发展网络遗传成分的一种补充方法。使用具有前所未有的准确性的纳米光学微型系统,这项研究可以导致对理解对底物的稳健发展和工程至关重要的机制的显着进步,以指导具有可控遗传特征的生物体发展。这项研究可以更广泛地用于整合异质纳米系统。这也将对生物医学有深远的影响,以增强对环境引入的方式的理解?错误?在基因作用中可能导致出生缺陷和癌症。该计划具有多个不可或缺的教育计划,包括开发有关纳米光学微系统的新教学模块,设备工程前沿的生命科学专业学生的交叉培训;以及建立“年轻生物医学工程师?(Y-BME)招募少数群体和女学生的计划。

项目成果

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