Multi-scale Nanotextured Surfaces by Tribo-Electrohydrodynamic Lithography for Controlled Drug Release

通过摩擦电流体动力光刻实现多尺度纳米纹理表面以控制药物释放

基本信息

  • 批准号:
    1760348
  • 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:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-15 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This grant supports research that creates a disruptive nanoscale manufacturing technology for rapid fabrication of multiscale nanostructures, promotes scientific progress, and advances national prosperity and health. Realization of multiscale nanostructures with existing nanofabrication methods is a challenging endeavor. For example, electron beam lithography is limited to very small scale structures, whereas nanoimprint lithography requires very elaborate master patterns. This project explores the technique of nanoscale replica molding as a rapid and inexpensive way to form intricate master nanostructures from large-area templates. The accompanying formation of surface "tribocharges" are utilized to fabricate multiscale nanostructures with sub-100 nanometer sub-structures. By this means, nanotextured surfaces having biomedical uses are possible. With elaborate plans to stimulate nanomanufacturing and bring the resulting surface-patterned biomedical devices to the people with heart-disease, this work aligns well with the nation's efforts to boost manufacturing in the U.S. and to innovate biomedical technologies. This research involves several disciplines including manufacturing, surface physics, electromagnetics, and materials science. This multi-disciplinary approach helps broaden the participation of women and underrepresented minorities in research and positively impacts engineering education.This project enables highly controlled nanopatterning of tribocharge distribution on polymer substrates through nanoscale replica molding and provides a deeper understanding of the underlying mechanisms for generation and patterning of tribocharges. Investigations of the tribocharge's longevity, spatial stability, and nanotexture dependence are performed. The nanopatterned tribocharges are then used as the source of nanoscale-modulated electric fields for electrohydrodynamic lithography, by which 3-level hierarchical multiscale nanostructures are fabricated. The target nanostructures include nanoscale volcanoes with sub-100 nm-scale nanocraters and multiple-period nanostructure arrays. The drug release from such multiscale nanotextures made of biocompatible polymers are also studied for emerging applications such as stents for cardiac therapies. The fundamental research outcomes widen the knowledge required for the realization of multiscale nanostructures in general, eventually enabling the synthesis of new materials and structures with novel functionalities.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该补助金支持创建一种用于快速制造多尺度纳米结构的破坏性纳米制造技术的研究,促进科学进步,并促进国家繁荣和健康。用现有的纳米制造方法实现多尺度纳米结构是一项具有挑战性的奋进。例如,电子束光刻限于非常小规模的结构,而纳米压印光刻需要非常精细的母版图案。这个项目探讨了纳米级复制模塑技术作为一种快速和廉价的方式来形成复杂的主纳米结构从大面积模板。伴随的表面“摩擦电荷”的形成被用来制造具有亚100纳米亚结构的多尺度纳米结构。通过这种方式,具有生物医学用途的纳米纹理表面是可能的。通过精心设计的计划来刺激纳米制造,并将由此产生的表面图案化生物医学设备带给患有心脏病的人,这项工作与国家促进美国制造业和创新生物医学技术的努力非常一致。这项研究涉及多个学科,包括制造,表面物理,电磁学和材料科学。这种多学科的方法有助于扩大妇女和代表性不足的少数民族在研究中的参与,并积极影响工程教育。该项目通过纳米级复制成型,实现了聚合物基底上摩擦电荷分布的高度可控纳米图案化,并提供了对摩擦电荷产生和图案化的潜在机制的更深入理解。的摩擦电荷的寿命,空间稳定性,和纳米纹理的依赖性进行调查。纳米图案化的摩擦电荷,然后被用作源的纳米尺度调制电场的电流体动力学光刻,通过该3级分层多尺度纳米结构的制造。目标纳米结构包括具有亚100 nm尺度纳米级的火山和多周期纳米结构阵列。由生物相容性聚合物制成的这种多尺度纳米结构的药物释放也被研究用于新兴应用,例如用于心脏治疗的支架。基础研究成果拓宽了实现多尺度纳米结构所需的知识,最终使合成具有新功能的新材料和结构成为可能。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Additive Fabrication of Multiscale Metasurface by Electrohydrodynamic Nanotexturing of Two-Beam Interference-Patterned Photopolymer Surface
通过两束干涉图案光聚合物表面的电流体动力学纳米纹理增材制造多尺度超表面
Nanoscale Modulation of Friction and Triboelectrification via Surface Nanotexturing
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.8b04038
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Li, Qiang;Cho, In Ho;Kim, Jaeyoun
  • 通讯作者:
    Kim, Jaeyoun
Correction to Nanoscale Modulation of Friction and Triboelectrification via Surface Nanotexturing
通过表面纳米纹理修正摩擦和摩擦起电的纳米级调节
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b01342
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Li, Qiang;Cho, In Ho;Biswas, Rana;Kim, Jaeyoun
  • 通讯作者:
    Kim, Jaeyoun
A framework for glass-box physics rule learner and its application to nano-scale phenomena
  • DOI:
    10.1038/s42005-020-0339-x
  • 发表时间:
    2020-05-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Cho, In Ho;Li, Qiang;Kim, Jaeyoun
  • 通讯作者:
    Kim, Jaeyoun
Stability and temporal decay of nanopatterned tribocharge on nanotextured elastomer surfaces
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2020.105441
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Ji, Myung Gi;Li, Qiang;Kim, Jaeyoun
  • 通讯作者:
    Kim, Jaeyoun
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Rana Biswas其他文献

Molecular-dynamics simulation of amorphous and epitaxial Si film growth on Si(111).
Si(111) 上非晶和外延 Si 薄膜生长的分子动力学模拟。
  • DOI:
    10.1103/physrevb.41.3678
  • 发表时间:
    1990
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I. Kwon;Rana Biswas;G. Grest;C. Soukoulis;C. Soukoulis
  • 通讯作者:
    C. Soukoulis
Interatomic potentials for silicon structural energies.
硅结构能的原子间势。
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.55.2001
  • 发表时间:
    1985
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Rana Biswas;D. R. Hamann
  • 通讯作者:
    D. R. Hamann

Rana Biswas的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Rana Biswas', 18)}}的其他基金

EAGER: Stable and efficient perovskite solar cells
EAGER:稳定高效的钙钛矿太阳能电池
  • 批准号:
    2035240
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Plasmonic Nanotexturing of Bioabsorbable Drug-Eluting Stents
生物可吸收药物洗脱支架的等离子体纳米纹理
  • 批准号:
    1265844
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GOALI: Novel Emissive MEMS devices from plasmonic -photonic crystals
目标:利用等离激元光子晶体的新型发射 MEMS 器件
  • 批准号:
    0601377
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ACT/SGER: Novel Photonic Crystal Enhanced Infrared Sensors and Sources
ACT/SGER:新型光子晶体增强型红外传感器和光源
  • 批准号:
    0346508
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

基于热量传递的传统固态发酵过程缩小(Scale-down)机理及调控
  • 批准号:
    22108101
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Multi-Scale模型的轴流血泵瞬变流及空化机理研究
  • 批准号:
    31600794
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
  • 批准号:
    61672236
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
城镇居民亚健康状态的评价方法学及健康管理模式研究
  • 批准号:
    81172775
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟
  • 批准号:
    20974040
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宇宙暗成分物理研究
  • 批准号:
    10675062
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对Scale-Free网络的紧凑路由研究
  • 批准号:
    60673168
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
语义Web的无尺度网络模型及高性能语义搜索算法研究
  • 批准号:
    60503018
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超声防垢阻垢机理的动态力学分析
  • 批准号:
    10574086
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
探讨复杂动力网络的同步能力和鲁棒性
  • 批准号:
    60304017
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Renewal application: How do ecological trade-offs drive ectomycorrhizal fungal community assembly? Fine- scale processes with large-scale implications
更新应用:生态权衡如何驱动外生菌根真菌群落组装?
  • 批准号:
    MR/Y011503/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Fellowship
Traversing the Gray Zone with Scale-aware Turbulence Closures
通过尺度感知的湍流闭合穿越灰色区域
  • 批准号:
    2337399
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: NCS-FR: Individual variability in auditory learning characterized using multi-scale and multi-modal physiology and neuromodulation
合作研究:NCS-FR:利用多尺度、多模式生理学和神经调节表征听觉学习的个体差异
  • 批准号:
    2409652
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: Continental-Scale Study of Jura-Cretaceous Basins and Melanges along the Backbone of the North American Cordillera-A Test of Mesozoic Subduction Models
合作研究:RUI:北美科迪勒拉山脊沿线汝拉-白垩纪盆地和混杂岩的大陆尺度研究——中生代俯冲模型的检验
  • 批准号:
    2346565
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: OAC: A Compressor-Assisted Collective Communication Framework for GPU-Based Large-Scale Deep Learning
CRII:OAC:基于 GPU 的大规模深度学习的压缩器辅助集体通信框架
  • 批准号:
    2348465
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Investigating Multi-Scale Dynamical Processes Amplifying Storm Surges
研究放大​​风暴潮的多尺度动力学过程
  • 批准号:
    2342516
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: Continental-Scale Study of Jura-Cretaceous Basins and Melanges along the Backbone of the North American Cordillera-A Test of Mesozoic Subduction Models
合作研究:RUI:北美科迪勒拉山脊沿线汝拉-白垩纪盆地和混杂岩的大陆尺度研究——中生代俯冲模型的检验
  • 批准号:
    2346564
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: OAC Core: Distributed Graph Learning Cyberinfrastructure for Large-scale Spatiotemporal Prediction
合作研究:OAC Core:用于大规模时空预测的分布式图学习网络基础设施
  • 批准号:
    2403312
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Continuous, Large-scale Manufacturing of Functionalized Silver Nanowire Transparent Conducting Films
功能化银纳米线透明导电薄膜的连续大规模制造
  • 批准号:
    2422696
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: MRA: A functional model of soil organic matter composition at continental scale
合作研究:MRA:大陆尺度土壤有机质组成的功能模型
  • 批准号:
    2307253
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 40万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了