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SHF: Small: Distributed DNA Computations Operating on a Collection of Cell Membranes

SHF: Small: Distributed DNA Computations Operating on a Collection of Cell Membranes
SHF:小型:在细胞膜集合上运行的分布式 DNA 计算
批准号:
1909848
负责人:
John Reif
金额:
$30.0万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-10-01 至 2022-09-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
生物细胞膜是与其他细胞及其环境进行交流的接口。该项目旨在使基于DNA的分子尺度设备能够在细胞膜上运行,并在不同细胞上的这些设备之间提供通信。该项目在细胞生物学和医学领域的纳米级应用方面具有变革性的潜力,包括分子规模的诊断和治疗。细胞之间的通信能力增强了应用的范围。该项目的教育成果将包括课程开发、跨学科培训和对学生的仔细监督指导。该项目正在开发由DNA数字电路组成的新型分子规模的分布式计算体系结构,这些数字电路在一组细胞的膜表面运行。每个电路的每个逻辑门都是一个DNA发夹纳米结构,与细胞表面的膜蛋白相连。DNA电路接受输入和输出(例如,来自或到达细胞内或细胞上的分子、溶液缓冲介质或来自其他细胞的DNA电路的DNA),并通过DNA链置换反应执行计算任务。此外,输出在溶液中扩散到其他细胞,为不同细胞的DNA电路之间的通信提供了条件。该项目的任务包括设计、模拟和实验演示。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
The biological cell membrane is an interface to communicate with other cells and its environment. This project seeks to enable DNA-based molecular-scale devices to operate on the membrane of cells and to provide for communications between these devices on distinct cells. The project has transformative potential for nanoscale applications in cell biology and medicine, including molecular-scale diagnostics and therapeutics. The ability to communicate between cells enhances the range of applications. Educational outcomes of the project will include course development, cross-disciplinary training and carefully supervised mentoring of students. This project is developing novel molecular-scale distributed computational architectures consisting of DNA digital circuits that operate on the membrane surfaces of a collection of cells. Each logical gate of each circuit is a DNA hairpin nanostructure tethered to a membrane protein on a cell surface. The DNA circuits take inputs and outputs (e.g., from or to molecules within or on the cell, the solution buffer medium, or DNA from DNA circuits of other cells) and perform computation tasks via DNA strand-displacement reactions. Moreover the outputs diffuse in solution to other cells, providing for communication between the DNA circuits of distinct cells. The project tasks include design, simulations and experimental demonstrations.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.
期刊论文(10)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI: 10.1038/s41565-019-0544-5
发表时间: 2019-11-01
期刊: NATURE NANOTECHNOLOGY
影响因子: 38.3
作者: [Song, Tianqi, Eshra, Abeer, Reif, John]
通讯作者: Reif, John
UV‐Micropatterned Miniaturization: Rapid In Situ Photopatterning and Miniaturization of Microscale Features on Shrinkable Thermoplastics
UV微图案化微型化:快速原位光图案化和可收缩热塑性塑料上微尺度特征的微型化
DOI: 10.1002/admt.202000146
发表时间: 2020
期刊: Advanced Materials Technologies
影响因子: 6.8
作者: [Song, Xin, Fu, Daniel, Shah, Shalin, Reif, John]
通讯作者: Reif, John
DOI: 10.1021/jacs.0c02240
发表时间: 2020-05-27
期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子: 15
作者: [Shah, Shalin, Wee, Jasmine, Reif, John]
通讯作者: Reif, John
DOI: 10.1021/acsnano.7b06699
发表时间: 2018-02-01
期刊: ACS NANO
影响因子: 17.1
作者: [Bui, Hieu, Shah, Shalin, Reif, John]
通讯作者: Reif, John
SHF: Small: High-speed DNA polymerase CRNs for signal amplification, oscillation, consensus, and linear control
  • 批准号:
    2113941
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $50.0万
  • 财政年份:
    2021
  • 负责人:
    John Reif
  • 依托单位:
NSF Student Travel Grant for Sixteenth Conference on the Foundations of Nanoscience (FNANO 2019)
  • 批准号:
    1851695
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $1.2万
  • 财政年份:
    2019
  • 负责人:
    John Reif
  • 依托单位:
SHF: Small: Hot DNA Computation: Speeding up DNA-based Computation, CRNs, and Robotics using Strand-Displacing Polymerase
  • 批准号:
    1813805
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $22.5万
  • 财政年份:
    2018
  • 负责人:
    John Reif
  • 依托单位:
Support of 15th Annual Conference on the Foundations of Nanoscience (FNANO 2018)
  • 批准号:
    1748415
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $1.2万
  • 财政年份:
    2018
  • 负责人:
    John Reif
  • 依托单位:
国内基金
海外基金
昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
  • 依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
  • 批准号:
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张祥忠
  • 依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
  • 批准号:
    31972324
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    高学文
  • 依托单位: