DNA-NEMS sensor from diamond
金刚石 DNA-NEMS 传感器
基本信息
- 批准号:234121274
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2014
- 资助国家:德国
- 起止时间:2013-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this application we will realize and optimize DNA-NEMS (Nano-Electro-Mechanical-Systems) structures on diamond for electrochemical detection of DNA hybridization. The dissimilar kinetic behavior of electrically manipulated single and double-stranded DNA will be applied as sensor principle. The DNA marker molecules will be redox-labeled and covalently bonded to a diamond working electrode. The counter electrode will be a Diamond Scanning Electro-Chemical Microscopy (SECM) Tip which is part of a scanning probe microscope and which can be place with nano-meter accuracy to optimize the geometry. The target DNA will be label free. To cause a redox current, the DNA will be exposed to ac electric fields where the redox label is moving between working and counter electrodes. Fourier-transform lock-in detection will be applied to monitor the redox current amplitude and phase. These experiments will be performed on micro- to nano-electrodes with electrode diameters ranging from 200 micrometer (micro-electrode) to 200 nm (nano-electrode) in electrolyte solutions with varying salt concentrations (3 mM to 1000 mM). Due to a change of flexibility from ss- to ds-stranded DNA molecules the variation of current amplitude and phase will be characterized in detail. The sensor area will be miniaturized with the goal to reach highest sensitivity, reproducibility and fast sensing. The dissimilar kinetic behavior of ss- and ds-DNA will be characterized in detail to deduce the ss/ds discrimination parameters from a) frequency response, b) electric field response and c) variations in oscillating height amplitudes.
在本研究中,我们将在金刚石上实现并优化DNA-NEMS(Nano-Electro-Mechanical-Systems)结构,用于DNA杂交的电化学检测。电操纵单链和双链DNA的不同动力学行为将被应用作为传感器原理。DNA标记分子将被氧化还原标记并共价键合到金刚石工作电极上。反电极将是金刚石扫描电化学显微镜(SECM)尖端,它是扫描探针显微镜的一部分,可以以纳米精度放置,以优化几何形状。靶DNA将是无标记的。为了产生氧化还原电流,DNA将暴露于交流电场,其中氧化还原标记物在工作电极和反电极之间移动。傅里叶变换锁定检测将被应用于监测氧化还原电流的幅度和相位。这些实验将在具有不同盐浓度(3 mM至1000 mM)的电解质溶液中在电极直径范围为200微米(微电极)至200 nm(纳米电极)的微电极至纳米电极上进行。由于从ss-到ds-链DNA分子的柔性的变化,电流幅度和相位的变化将被详细地表征。传感器面积将被小型化,目标是达到最高的灵敏度,再现性和快速感测。将详细表征ss-和ds-DNA的不同动力学行为,以从a)频率响应、B)电场响应和c)振荡高度振幅的变化推导ss/ds鉴别参数。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 发表时间:2017-05
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- 作者:N. Yang;Xin Jiang
- 通讯作者:N. Yang;Xin Jiang
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- 发表时间:2017-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Siyu Yu;N. Yang;Zhuang Hao;S. Mandal;O. Williams;Bingping Yang;N. Huang;Xin Jiang
- 通讯作者:Siyu Yu;N. Yang;Zhuang Hao;S. Mandal;O. Williams;Bingping Yang;N. Huang;Xin Jiang
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- DOI:10.1007/978-3-319-28782-9_9
- 发表时间:2016
- 期刊:
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- 作者:N. Yang;Xin Jiang
- 通讯作者:N. Yang;Xin Jiang
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- DOI:10.1002/elan.201500577
- 发表时间:2016-01-01
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Yang, Nianjun;Swain, Greg M.;Jiang, Xin
- 通讯作者:Jiang, Xin
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- DOI:10.1007/978-3-319-09834-0_9
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:N. Yang;J. Hees;C. Nebel
- 通讯作者:N. Yang;J. Hees;C. Nebel
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