Sensitive Dual Mode Microfluidic Optomechanical Analysis of Biomolecules

生物分子的灵敏双模式微流体光机械分析

基本信息

项目摘要

The objective of this award is to harness the light radiation pressure to excite extremely high frequency mechanical vibrations in a microfluidic optomechanical resonator and then apply the microfluidic optomechanical resonator in analyzing biomolecular interactions where both optical and mechanical detection methods will be employed. Different from the state-of-the-art in vibrating microfluidic devices, the microfluidic optomechanical resonator is electrode-less. Both excitation and interrogation of the vibrations are accomplished optically, which breaks the electrical-impedance limit typically seen in current acoustical actuation techniques and enables the microfluidic optomechanical resonator to operate at the acoustical X band (10 GHz). In the project, the microfluidic optomechanical resonator will be analyzed mechanically and optically. Then the microfluidic optomechanical resonator will be fabricated and characterized. Finally, the microfluidic optomechanical resonator will be used to study protein-small molecule interaction and protein-protein interaction where both the mass and the conformational change of biomolecules can be detected.If successful, the results will lead to a fundamental understanding of optomechanics in liquid and a new type of biochemical sensor based on cavity optomechanics. They pave the way to simultaneous acoustical and optical detection of analytes in liquid, which allows for more detailed analysis of biomolecular interactions. Meanwhile, they open a door to many other applications in non-solid phases of matter such as high-resolution ultrasound imaging and optomechanical excitation of superfluids.
该奖项的目的是利用光辐射压力在微流控光机谐振器中激发极高频率的机械振动,然后将微流控光机谐振器应用于分析生物分子相互作用,其中将使用光学和机械检测方法。与最先进的振动微流控器件不同,微流控光机谐振器是无电极的。振动的激励和询问都是通过光学完成的,这打破了当前声学致动技术中常见的阻抗限制,使微流体光机械谐振器能够在声学X波段(10 GHz)运行。在本项目中,将对微流控光机谐振器进行力学和光学分析。然后制作了微流控光机械谐振器,并对其进行了表征。最后,利用微流控光机谐振器来研究蛋白质-小分子相互作用和蛋白质-蛋白质相互作用,可以检测到生物分子的质量和构象变化,如果成功,将使人们对液体中的光学力学有一个基本的了解,并开发出一种新型的基于腔光机械的生化传感器。它们为同时对液体中的分析物进行声学和光学检测铺平了道路,从而允许对生物分子相互作用进行更详细的分析。与此同时,它们为物质的许多其他非固体相应用打开了大门,例如高分辨率超声成像和超流体的光机械激发。

项目成果

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