EAGER: Low-level detection of complex nanomaterials in biological media.
EAGER:生物介质中复杂纳米材料的低水平检测。
基本信息
- 批准号:1249123
- 负责人:
- 金额:$ 4.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-10-01 至 2013-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
AbstractCBET- 1249123Grulke, Eric A.This project will focus on proof-of-concept research applying Accelerator Mass Spectrometry (AMS) for low-level detection of complex nanomaterials in biological media. A successful project will enable major improvements in mechanistic studies of the fate and transport of complex engineered nanomaterials (ENMs as nanoparticles) in environmental, health and safety studies. AMS can separate rare isotopes with high selectivity and high sensitivity. In this proposal, complex ENMs are defined as nanoparticles with one material as their core and different surface-bound molecules (hereafter referred to as coatings) to assist their performance in applications. Complex ENM nanoparticles often agglomerate during environmental and biological testing, both the core and coating may be transformed by such exposures, and material balances need to be performed on both the core and coatings materials in order to properly interpret their transport and transformations over the product life cycles.The research team has recently synthesized complex ENMs containing different rare isotopes in the core and the coating. Two pathways are proposed: 1) the synthesis and testing of a complex ENM system, an 26Al-labeled alumina core (Al2O3) with 14C-labeled coatings (citric acid), which will be tested at low dose levels in a rat model and 2) the synthesis and biodegradation evaluation of both a core material, 32Si-labeled mesoporous silica, and a coating material, 14C-labeled PLGA. Pathway 1 work will attempt to demonstrate the lower limits of detection of the AMS method, which is expected to be 103 to 109 times more sensitive that radioactivity detection. Pathway 2 work will provide an experimental system for explicit testing of degradable cores and coatings. As these rare isotopes (RI) can be detected near attomole levels using AMS, it should be possible to identify any changes in the molar ratios (coating RI/ENM RI) during dosing, cell uptake, coating by environmental chemicals, transformations in cell, or in the environment. Transformational testing will be done in another, follow-on, project.Intellectual Merit:A successful study will develop rare isotope AMS, a method with high sensitivity and high selectivity, as a platform technology for measurement of complex ENM transformations in relevant media. AMS should be particularly valuable in determining the long-term fate of complex ENMs in biological and environmental media, especially if the ENMs are aggregated or agglomerated. These test systems will address ENM measurement infrastructure needs specified in the NNI 2011 EHS Research Strategy Needs report.Broader Impact:A successful proposal will stimulate and support the development and dissemination of next-generation instrumentation and multiuser facilities, specifically, the application of AMS methods to EHS studies of nanomaterial toxicology. The investigators will continue their current activities in education and training, and will include the new methodology in EGR 780, Characterization of nanomaterials for medical applications, is a new course supporting our Cancer Nanotechnology Training Center, an 26Al-labeled NIH-funded program.
摘要CBET-1249123 Grulke,Eric A.该项目将侧重于应用加速器质谱(AMS)对生物介质中复杂纳米材料进行低水平检测的概念验证研究。一个成功的项目将使在环境,健康和安全研究中的复杂工程纳米材料(ENM作为纳米颗粒)的命运和运输的机制研究取得重大进展。AMS能以高选择性和高灵敏度分离稀有同位素。在该提议中,复杂的ENM被定义为具有一种材料作为其核心和不同的表面结合分子(以下称为涂层)以辅助其在应用中的性能的纳米颗粒。复杂的ENM纳米粒子在环境和生物测试过程中经常发生团聚,芯和涂层都可能因此类暴露而发生变化,因此需要对芯和涂层材料进行材料平衡,以便正确解释其在产品生命周期中的运输和转化。研究团队最近合成了在芯和涂层中含有不同稀有同位素的复杂ENM。提出了两种途径:1)复杂ENM系统的合成和测试,具有14 C标记涂层(柠檬酸)的26 Al标记氧化铝核心(Al 2 O3),将在大鼠模型中以低剂量水平进行测试,以及2)核心材料(32 Si标记的中孔二氧化硅)和涂层材料(14 C标记的PLGA)的合成和生物降解评价。途径1工作将尝试证明AMS方法的检测下限,预计灵敏度是放射性检测的103至109倍。途径2的工作将提供一个实验系统,明确测试可降解的核心和涂层。由于这些稀有同位素(RI)可以使用AMS在阿摩尔水平附近检测到,因此应该可以确定给药、细胞摄取、环境化学品包被、细胞或环境中转化期间摩尔比(包被RI/ENM RI)的任何变化。知识成果:成功的研究将开发稀有同位素AMS,这是一种高灵敏度和高选择性的方法,作为测量相关介质中复杂ENM转换的平台技术。AMS在确定复杂ENM在生物和环境介质中的长期命运方面特别有价值,特别是如果ENM聚集或团聚。这些测试系统将满足NNI 2011 EHS研究战略需求报告中指定的ENM测量基础设施需求。更广泛的影响:成功的提案将刺激和支持下一代仪器和多用户设施的开发和传播,特别是AMS方法在纳米材料毒理学EHS研究中的应用。研究人员将继续他们目前的教育和培训活动,并将包括EGR 780中的新方法,用于医疗应用的纳米材料的表征,是一门新课程,支持我们的癌症纳米技术培训中心,这是一个26 Al标记的NIH资助的项目。
项目成果
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