Improving the LC Separation of Biomolecule Mixtures using Novel Mixed-Mode Gradient Stationary Phases
使用新型混合模式梯度固定相改善生物分子混合物的液相色谱分离
基本信息
- 批准号:2305102
- 负责人:
- 金额:$ 48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing 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
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, Professor Maryanne Collinson and her group at Virginia Commonwealth University are seeking to improve the separation of complex biological samples by exploring an alternate paradigm in separation science: the use of mixed-mode gradient stationary phases. These materials are packed into stainless steel tubes and the strength of the chemical interaction sites on the stationary phase is varied along the length of the tube. When coupled with a traditional liquid mobile phase gradient, which displaces the analyte molecules sequentially as the strength of mobile phase solvent is increased, such materials have the potential to provide significantly improved selectivity in the separation of large biomolecules. An important obstacle to realizing such improved selectivity in practice is the ability to experimentally fabricate these mixed-mode gradient stationary phases in a controlled and predictable fashion. This challenge will be addressed in the present work through a combination of experimental design and simulation via a continued collaboration with Dr. Sarah Rutan, an expert in the field of chromatographic simulations and their predictive power. This will project provide opportunities for both scientific discovery and student training and learning. This research is expected to advance knowledge in the field of separation science, particularly in areas that target the analysis of large, biologically relevant molecules including proteins, peptides, and ultimately monoclonal antibodies that are of particular interest in the development of novel biologic pharmaceuticals. It explores an original concept aimed to improve the selectivity of a separation and ultimately the resolution of chemically similar analytes within complex protein samples.Students involved in this project will obtain valuable expertise in the packing of chromatography columns, the modification of silica using silane chemistry, and its detailed characterization using TGA and other spectroscopic and microscopic tools. Simultaneously, they will become experts in LC and the separation of mixtures of biomolecules making them uniquely employable in the biopharmaceutical field. In most chemical separations, the gradient is in the mobile phase. An alternate paradigm puts the gradient on the stationary phase. Recent simulated work has shown that dual stationary phase gradients when coupled with a mobile phase gradient can “open up previously unseen selectivities” in the separation of large biomolecules. In the present work, the challenges associated with the fabrication and implementation of such mixed-mode stationary phase gradients suitable for biomolecule separations will be addressed. Through the course of this work, new approaches will be explored to strategically modify a particle-packed silica column with a functionalized monochlorosilane (e.g., phenyl, C8, C4,...) in a gradient fashion. The steepness of the gradients will be varied and optimized so that when coupled with a mobile phase gradient synergistic selectivity and/or band compression will be observed in the separation of biomolecules. Simulation methods will be developed to predict the chromatographic response and to optimize the conditions for column fabrication. The gradient lengths and compositions needed to obtain optimum separations will be obtained by coupling simulations with experiments, thus avoiding the trial-and-error approach usually used in materials development. Over the long term, the new column technology and accompanying simulations developed through this research have the potential to impact the fields of proteomics and lipidomics, as well as two-dimensional liquid chromatographic separations.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.
在化学系化学测量和成像项目的支持下,弗吉尼亚联邦大学的Maryanne Collinson教授和她的团队正在寻求通过探索分离科学中的另一种范式来改善复杂生物样品的分离:使用混合模式梯度固定相。 将这些材料装入不锈钢管中,固定相上的化学相互作用位点的强度沿管的长度沿着变化。当与传统的液体移动的相梯度(其随着移动的相溶剂的强度增加而顺序地置换分析物分子)结合时,这种材料具有在分离大生物分子中提供显著改善的选择性的潜力。在实践中实现这种改进的选择性的一个重要障碍是以受控和可预测的方式实验性地制造这些混合模式梯度固定相的能力。 这一挑战将在目前的工作中通过实验设计和模拟相结合,通过与色谱模拟及其预测能力领域的专家Sarah Rutan博士的持续合作来解决。 该项目将为科学发现和学生培训和学习提供机会。 这项研究预计将推动分离科学领域的知识,特别是在目标分析大型生物相关分子的领域,包括蛋白质,肽,以及最终对新型生物药物开发特别感兴趣的单克隆抗体。该项目探索了一种新颖的概念,旨在提高分离的选择性,并最终提高复杂蛋白质样品中化学相似分析物的分辨率。参与该项目的学生将获得色谱柱填充,硅烷化学改性二氧化硅以及使用TGA和其他光谱和显微镜工具进行详细表征的宝贵专业知识。同时,他们将成为LC和分离生物分子混合物的专家,使他们在生物制药领域具有独特的应用价值。在大多数化学分离中,梯度在移动的相中。 另一种范例将梯度置于固定相上。 最近的模拟工作表明,双固定相梯度与移动的相梯度结合时,可以“打开以前看不见的选择性”在大的生物分子的分离。 在目前的工作中,与制造和实施这种混合模式的固定相梯度适合于生物分子分离的挑战将得到解决。 通过这项工作的过程,将探索新的方法来战略性地用官能化的一氯硅烷(例如,苯基、C8、C4、.)以梯度的方式。 梯度的陡度将被改变和优化,使得当与移动的相梯度结合时,在生物分子的分离中将观察到协同选择性和/或谱带压缩。 将开发模拟方法来预测色谱响应并优化色谱柱制造条件。获得最佳分离所需的梯度长度和成分将通过将模拟与实验相结合来获得,从而避免了材料开发中通常使用的试错法。从长远来看,通过这项研究开发的新柱技术和伴随的模拟有可能影响蛋白质组学和脂质组学领域,以及二维液相色谱分离。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(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
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 }}
Maryanne Collinson其他文献
Maryanne Collinson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('Maryanne Collinson', 18)}}的其他基金
Collaborative Research: Fabrication and Optimization of Continuous Stationary Phase Gradients for Liquid Chromatography
合作研究:液相色谱连续固定相梯度的制备和优化
- 批准号:
1609449 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
GOALI: Collaborative Research: Next generation 2D-LC with greatly improved quantitative performance: Innovations in hardware, software, and methodology
目标:协作研究:定量性能大幅提高的下一代 2D-LC:硬件、软件和方法方面的创新
- 批准号:
1507332 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Characterization of Functionally-Graded Sol-Gel-Derived Silica Films on Multiple Length Scales, from Single Molecules to Macroscopic Properties
合作研究:功能梯度溶胶-凝胶衍生二氧化硅薄膜在多个长度尺度上的表征,从单分子到宏观性能
- 批准号:
1404898 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
High Surface Area Nanostructured Materials for Chemical Analysis
用于化学分析的高表面积纳米结构材料
- 批准号:
0847613 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: New Routes for the Preparation and Characterization of Functionally-Grade and Mesoporous Silica Thin Films
合作研究:功能级和介孔二氧化硅薄膜制备和表征的新途径
- 批准号:
0648716 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Enhancing the Performance and Applications of Sol-Gel Derived Materials via Template Based Strategies
通过基于模板的策略增强溶胶-凝胶衍生材料的性能和应用
- 批准号:
0618220 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Enhancing the Performance and Applications of Sol-Gel Derived Materials via Template Based Strategies
通过基于模板的策略增强溶胶-凝胶衍生材料的性能和应用
- 批准号:
0453707 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Preparation and Characterization of Templated Sol-Gel Derived Materials
模板化溶胶-凝胶衍生材料的制备和表征
- 批准号:
0618221 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Research Experiences for Undergraduates in Chemistry at Kansas State University
堪萨斯州立大学化学专业本科生的研究经历
- 批准号:
0097411 - 财政年份:2001
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
Preparation and Characterization of Templated Sol-Gel Derived Materials
模板化溶胶-凝胶衍生材料的制备和表征
- 批准号:
0097102 - 财政年份:2001
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
孤束核(NTS)-蓝斑(LC)系统调控脑-脾轴在脓毒症神经-免疫互作中的机制解析与脑机接口调控
- 批准号:2025JJ40070
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
LC-mPFC去甲肾上腺素能神经环路调控焦虑抑郁样小鼠七氟醚麻醉所致苏醒延迟的机制研究
- 批准号:Z25H090008
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于LC-MS/MS技术的20种抗菌类药物分析方法和量值溯源体系的建立及其临床应用
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于LC-MS的代谢循环分子网络快速揭示
中药物质基础及开源平台的构建: 以姜
科植物类中药为例
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
耳穴压豆联合热敏灸对腹腔镜胆囊切除术(LC)术后疼痛和胃肠功能恢复的影响
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于LC-MS/MS平台的VA-AKI诊断模型建立及临床价值研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于自噬相关蛋白LC3B-Ⅱ研究省内中医流派疏肝解郁化痰消瘿法治疗桥本甲状腺炎的作用机制
- 批准号:JCZRLH202500028
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
IFNγ诱导GBPs-LC3B共调控信号增强巨噬细胞自噬抗Mtb感染的分子机制
- 批准号:JCZRQN202500578
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
全身麻醉致意识改变过程中LC-vlPAG通路调控的作用及机制研究
- 批准号:2025JJ50617
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
心理应激通过PVN-LC环路介导交感神经
亢进引起心肌缺血的机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
LC-MS/MS system with high-resolution mass spectrometer and nano-UHPLC - 2/2
配备高分辨率质谱仪和纳米 UHPLC 的 LC-MS/MS 系统 - 2/2
- 批准号:
527318363 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation
LC-QTOF/MSと質量分析イメージングを用いたカンナビノイド類の併用効果解析
使用 LC-QTOF/MS 和质谱成像分析大麻素的综合效应
- 批准号:
24K13555 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Mass spectrometer (LC-MS)
质谱仪(LC-MS)
- 批准号:
537496341 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation
LC-MS/MSを用いたバイオマーカー定量に影響を及ぼす生体試料中夾雑物の検討
使用 LC-MS/MS 检查生物样品中影响生物标志物定量的污染物
- 批准号:
24K21133 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
炭素繊維-樹脂間のLC共振を利用したCFRP電磁カメラシステムによる欠陥可視化
利用碳纤维和树脂之间的 LC 共振,使用 CFRP 电磁相机系统进行缺陷可视化
- 批准号:
23K22623 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
高速LC/MS/MSを基軸とした次世代プロテオームシーケンサーの実現
基于高速LC/MS/MS的下一代蛋白质组测序仪的实现
- 批准号:
24KJ1440 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
広範な食品成分の正確な定量を可能とする測定対象の定量用標品不要なLC分析法の開発
开发出无需测定对象的定量标准的 LC 分析方法,可对多种食品成分进行准确定量
- 批准号:
24K08756 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
High-resolution mass spectrometer with Liquid Chromatography (LC) and Capillary Electrophoresis (CE)
具有液相色谱 (LC) 和毛细管电泳 (CE) 功能的高分辨率质谱仪
- 批准号:
515835726 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation
LC-Mass Spectrometer for Intramolecular Isotope Ratios at Natural Isotopic Abundance
LC 质谱仪测定天然同位素丰度下的分子内同位素比率
- 批准号:
527844764 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation
LC/MS2 Setup for Standard, as well as High Sensitivity Proteomics Work-Flows
适用于标准和高灵敏度蛋白质组学工作流程的 LC/MS2 设置
- 批准号:
533391421 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 48万 - 项目类别:
Major Research Instrumentation