SBIR Phase I: Metal-implanted materials (MIMs) for fast, cost-effective and reproducible mixing

SBIR 第一阶段:金属植入材料 (MIM),用于快速、经济高效且可重复的混合

基本信息

  • 批准号:
    2303540
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project includes improving the reproducibility of automated life science workflows while simultaneously reducing their carbon footprint. Automated life science workflows are increasingly prevalent in medical (e.g., laboratory tests and diagnostics) and research (e.g., next generation sequencing) applications, and mixing is a ubiquitous and often repeatedly performed operation in these assays. The novel mixing technology to be developed will confer myriad benefits. By reducing assay turnaround times and improving assay reliability, it will decrease wait times for medical screening, diagnosis and monitoring, enabling faster diagnoses and treatments. By decreasing the materials costs of the assays, this technology may reduce the costs of medical testing and improve access to care. It also can enhance partnerships between academic and industry laboratories by giving academic laboratories access to industry workflows that are currently prohibitively expensive. Finally, by eliminating a substantial portion of the single-use plastic consumed by assays, this novel mixing technology will help curb the waste generated by life science assays, which will help alleviate the single-use plastic waste crisis. The proposed project will deliver an innovative mixing technology that is based on a photo-acoustic streaming phenomenon. Briefly, when glass implanted with metal nanoparticles (metal-implanted materials (MIMs)) is excited by a pulsed laser, it causes an adjacent fluid (liquid or gas) to begin streaming for the duration of the illumination. This streaming creates an opportunity to precisely control mixing, but key technical challenges include optimizing the MIMs’ form factor and devising an effective, yet also inexpensive, illumination system. The proposed project’s objectives address these challenges by: (i) evaluating the effectiveness of mixing solutions with a novel MIM form factor that can be incorporated easily into existing automated life science workflows, (ii) determining if functional MIMs can be fabricated in bulk by procuring them from a supplier and characterizing them for nanoparticle implantation and laser-induced solution streaming, and (iii) testing an alternative laser light source that powers mixing and consists of a low-cost light emitting diode (LED) laser.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.
这个小型企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的更广泛影响包括提高自动化生命科学工作流程的可重复性,同时减少碳足迹。自动化生命科学工作流程在医疗领域越来越普遍(例如,实验室测试和诊断)和研究(例如,下一代测序)应用,并且混合是这些测定中普遍存在且经常重复进行的操作。即将开发的新型混合技术将带来无数好处。通过减少检测周转时间和提高检测可靠性,它将减少医疗筛查、诊断和监测的等待时间,从而实现更快的诊断和治疗。通过降低分析的材料成本,该技术可以降低医学测试的成本并改善获得护理的机会。它还可以加强学术和工业实验室之间的伙伴关系,使学术实验室能够接触到目前昂贵的工业工作流程。最后,通过消除分析消耗的大量一次性塑料,这种新型混合技术将有助于遏制生命科学分析产生的废物,这将有助于缓解一次性塑料废物危机。 拟议的项目将提供一种基于光声流现象的创新混合技术。简而言之,当注入有金属纳米颗粒(金属注入材料(MIM))的玻璃被脉冲激光激发时,其导致相邻流体(液体或气体)在照射的持续时间内开始流动。这种流传输为精确控制混合创造了机会,但关键的技术挑战包括优化MIM的形状因子和设计一种有效但廉价的照明系统。拟议项目的目标是通过以下方式应对这些挑战:(i)评估混合具有新颖MIM形状因子的溶液的有效性,所述新颖MIM形状因子可容易地并入现有自动化生命科学工作流程中,(ii)确定功能性MIM是否可通过从供应商采购来批量制造,并针对纳米粒子植入和激光诱导的溶液流动来表征功能性MIM,以及(iii)测试一种替代的激光光源,该光源为混合提供动力,并由低成本的发光二极管(LED)激光器组成。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

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