A Self-Contained Optical Heterodyned Second Harmonic Sensor

一种独立式光学外差二次谐波传感器

基本信息

  • 批准号:
    2304682
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 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 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, and partial co-funding from the Biosensors Program in CBET, Professor John Conboy and his research group at the University of Utah are developing a novel optical biosensor capable of detecting and quantitating a wide range of biological molecules. The proposed research seeks a reliable, highly sensitive, multiplexed, label-free biosensor for analytes such as biomarkers found in blood, serum, urine, or other fluids. The approach can enhance clinical diagnostics and field detection of biological agents. Integrated with the research is education of both graduate and undergraduate students in bioanalytical/biophysical methods and techniques. The team is also engaged in outreach to regional schools, aiming to attract students, including students from underrepresented groups, to STEM (science, technology, engineering and mathematics) careers.The need for analytical methods capable of biomarker detection and quantification is clear. Antibodies, with their exquisite chemical specificity and high affinity, are exceptionally well-suited for bio-specific detection and quantification. However, utilizing antibodies for the direct label-free detection of low molecular weight biomarkers in a noncompetitive immunoassay represents a major technical challenge due to the difficulty of sensing the capture event. The Conboy group is using the nonlinear optical Second Harmonic Generation (SHG) technique to develop a highly sensitive, label-free biomarker biosensor. A key aspect of this biosensor is a unique optical heterodyned detection system which significantly enhances the otherwise weak SHG response. This novel sensor approach is capable of detecting most targets with pi-electrons, which makes it sensitive to many biomarkers of interest, creating a highly versatile, label-free detection modality. The methodology under development in this project is expected to provide a unique analytical approach that does not compromise sensitivity, yet provides a cost-effective and flexible label-free noncompetitive biomarker immunoassay.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.
在化学测量和成像计划中的化学划分和CBET Biosansors计划的部分共同基金的支持下,John Conboy教授及其犹他大学的研究小组正在开发一种能够检测和量化广泛生物分子的新型光学生物传感器。拟议的研究寻求可靠,高度敏感,多重,无标记的生物传感器,用于分析物,例如在血液,血清,尿液或其他液体中发现的生物标志物。该方法可以增强生物学剂的临床诊断和现场检测。与该研究融合的是对生物分析/生物物理方法和技术的研究生和本科生的教育。 该团队还与区域学校进行宣传,旨在吸引包括代表性不足小组的学生,从事STEM(科学,技术,工程和数学)职业。具有精致的化学特异性和高亲和力的抗体非常适合生物特异性检测和定量。但是,利用抗体在非竞争性免疫测定中直接无标记检测低分子量生物标志物,这是一个重大的技术挑战,因为难以感知捕获事件。 Conboy组使用非线性光学第二次谐波生成(SHG)技术来开发高度敏感的,无标记的生物标志物生物传感器。该生物传感器的一个关键方面是一个独特的光学异质检测系统,可显着增强原本弱的SHG响应。这种新型的传感器方法能够用Pi电子检测大多数靶标,这使其对许多感兴趣的生物标志物敏感,从而产生一种通用性,无标记的检测方式。预计该项目中正在开发的方法将提供一种独特的分析方法,不会损害敏感性,但提供了一种具有成本效益且灵活的无标签的非竞争性生物标志物Immarker Immunoassay。这一奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用该基金会的知识优点和广泛的影响来评估NSF的法定任务,并通过评估值得进行评估。

项目成果

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  • 通讯作者:
    John Conboy

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