A label-free optical sensor system on silicon: Determining the thermodynamic and kinetic quantities of protein-ligand interactions
A label-free optical sensor system on silicon: Determining the thermodynamic and kinetic quantities of protein-ligand interactions
批准号:
257184830
负责人:
Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
金额:
$0.0万
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
项目状态:
已结题
起止时间:
2013-12-31 至 2017-12-31
中文摘要
使用自由空间光学的光学无标签生物传感器,如表面等离子体共振装置,已经成功进入市场。同时,显而易见的是,用于光学无标签生物传感的芯片集成解决方案具有许多优点,例如显著减小尺寸,使大量传感器元件能够在小芯片上实现,高度并行操作,以及对生物材料的最小需求。在这项提案中,一个多学科的方法汇集了硅光子学、化学和生物化学方面的专业知识。总体目标是开发一种硅基光学生物传感器系统,用于高度并行的分析和必要的化学,以获得一个真实世界的生物传感器系统,用于多种生物蛋白质-配体相互作用的并行实时测量。Petermann/Bruns小组带来了他们在硅光子学方面的知识,Rück-Braun小组带来了硅表面化学包括分析的专业知识,Volkmer小组引入了生物模型,在此基础上生物传感器可以进行优化和广泛的测试。传感器本身将在SOI(硅上绝缘体)中实现。我们将著名的环形谐振器作为传感元件与一种基于热光调制的大规模并行传感的新方法相结合。为了最大限度地提高传感器的适用性,将开发一种用于大型动态传感的新结构。此外,为了获得最适合我们应用的解决方案,将对传感器结构进行几种变化,如波导型和环形。在生化方面,将使用已建立的硅表面化学和描述良好的蛋白质-配体相互作用来对传感器系统进行功能化和验证。使用微流控技术,将对所研究的生物相互作用进行平行定量亲和力测量。将建立与温度相关的测量来确定热力学参数,如吉布斯自由能、热焓、熵和反应活化能。最后,我们将研究非常具有挑战性的蛋白质-蛋白质相互作用化学计量学的测定。我们将尝试使用我们的无标记生物传感器系统来确定蛋白质复合体的低聚状态。这个生物传感器系统将使我们有可能通过一次实验来确定蛋白质-配体相互作用的热力学、动力学和化学计量参数。
英文摘要
Optical label-free biosensors using free-space optics like surface plasmon resonance devices have successfully entered the market. Meanwhile it becomes clear that chip-integrated solutions for optical label-free biosensing feature many advantages like significant size reduction enabling a large number of sensor elements on a small chip, highly parallel operation and a minimal demand of biomaterial. In this proposal a multidisciplinary approach brings together the expertise in silicon photonics, chemistry and biochemistry. The overall goal is to develop a silicon based optical biosensor system for highly parallel assays and the necessary chemistry to get a real world biosensor system for parallel real time measurements of several kinds of biological protein-ligand interactions.The group of Petermann/Bruns brings in their knowledge on silicon photonics, the group of Rück-Braun the expertise on silicon surface chemistry including analysis, and the group of Volkmer brings in the biological models on which the biosensor can be optimized and tested extensively.The sensor itself will be realized in SOI (silicon-on-insulator). We combine well known ring resonators as sensing elements with a new approach for massive parallel sensing based on thermo-optical modulation. To maximize the applicability of the sensor, a new structure for large dynamic sensing will be developed. Furthermore, to achieve the best solution for our applications, several variations of the sensor structure like waveguide type and ring shape will be performed.On the biochemical side, established silicon surface chemistry and well described protein-ligand interactions will be used to functionalize and verify the sensor system.Using microfluidics, parallel quantitative affinity measurements of the biological interactions under investigation will be performed. Temperature dependent measurements will be established to determine the thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy, entropy and reaction activation energy. Finally, the very challenging determination of the protein-protein interaction stoichiometry will be investigated. We will try to determine the oligomeric state of a protein complex using our label-free biosensor system. This biosensor system will give us the possibility to determine the thermodynamic, kinetic and stoichiometric parameters of protein-ligand interactions with a single experimental run.
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TDM-controlled ring resonator arrays for fast, fixed-wavelength optical biosensing.
TDM 控制的环形谐振器阵列,用于快速、固定波长光学生物传感
DOI:
10.1364/oe.26.022356
发表时间:
2018
期刊:
Optics express
影响因子:
3.8
作者:
[P. Moock, L. Kasper, M. Jäger, D. Stolarek, H. Richter, J. Bruns, K. Petermann]
通讯作者:
K. Petermann
Multiplexed Single Wavelength Bio Sensor for Low Cost Applications
适用于低成本应用的多路复用单波长生物传感器
DOI:
10.1364/sensors.2015.set1c.4
发表时间:
2015
期刊:
Sensors
影响因子:
3.9
作者:
[M. Jäger, D. Volkmann, J. Bruns, K. Petermann]
通讯作者:
K. Petermann
DOI:
10.1016/j.snb.2015.08.112
发表时间:
2016-02-01
期刊:
SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:
8.4
作者:
[Jaeger, Matthias, Becherer, Tobias, Petermann, Klaus]
通讯作者:
Petermann, Klaus
IR-spektroskopische Charakterisierung von organisch-funktionalisierten Monolagen und Immobilisierung von Peptiden auf Silizium Oberflächen
有机功能化单层的红外光谱表征和肽在硅表面的固定化
DOI:
10.14279/depositonce-7790
发表时间:
2018
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Anne Borowski]
通讯作者:
Anne Borowski
Power efficient nonlinear signal processing with Silicon nano-waveguides
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批准号:280092157
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2015
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Die Rolle der Kreuz-Polarisationsmodulation in faseroptischen Übertragungssystemen
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批准号:142706311
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2009
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Seriell-parallele Filterstrukturen zur adaptiven Restdispersionskompensation
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批准号:84806328
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2008
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
All-optical wavelength converters for phase modulated data signals in system experiments
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批准号:78169369
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2008
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Nichtlineare Effekte in ultralangen optischen Halbleiterlaserverstärkern: Physik und Anwendungen
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批准号:30985278
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2007
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Optische Integrationstechnologie auf SOI-Basis
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批准号:28893688
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项目类别:Research Units
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2006
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Wellenleiterumsetzung von phasenmodulierten Datensignalen
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批准号:5455487
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2005
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
E-Feld-Sensoren mit oberflächenemittierenden Laserdioden (VCSEL)
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批准号:5399335
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2003
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Optical switching on the basis of semiconductor-laser amplifiers with non-periodic optical signals
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批准号:5366953
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2002
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Designkriterien für hochbitratige Datenübertragung über Lichtwellenleiter
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批准号:5257424
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2000
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Gain-Clamped Halbleiterlaserverstärker als optische Schalter in faseroptischen Übertragungssystemen
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批准号:5096566
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:1998
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
Untersuchung der Datenübertragung mit oberflächenemittierenden Laserdioden (VCSEL) in kurzen optischen Datenübertragungsstrecken
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批准号:5096572
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:1997
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负责人:Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
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依托单位:
国内基金
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一次扫描多对比度及free-water DTI技术在功能区脑肿瘤中的研究
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批准号:JCZRLH202500011
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:
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依托单位:
基于碳纳米管技术和转座子开发一种新型的、
marker-free 的植物转基因技术
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批准号:Z24C160005
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:周明兵
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依托单位:
面向Cell-Free网络的协同虚拟化与动态传输
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批准号:62371367
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:陈健
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依托单位:
基于Lab-free电化学发光平台的ctDNA甲基化分析研究
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批准号:22374123
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:卓颖
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依托单位:
基于制备内源5mc-free基因组的策略鉴定新型DNA修饰并解析其产生机理
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批准号:32370576
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:陈辉
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依托单位:
基于定点突变膜受体Cell-free合成生物色谱新方法的PDGFRβ抑制剂筛选和结合位点分析
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批准号:82273886
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:原永芳
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依托单位:
不同功能基团的电中性Drug-Free纳米颗粒的构建及克服肿瘤耐药的研究
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:杨胜彩
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依托单位:
利用CRISPR/Cas RNP介导的DNA-free基因编辑衣藻控制登革热传播媒介伊蚊
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:35万元
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批准年份:2022
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负责人:费小雯
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依托单位:
番茄基于DNA-free基因编辑技术的2种类病毒抑制和脱毒的机理研究
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批准号:32102396
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:李经纬
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依托单位:
低损耗snapback-free RC LIGBT机理与新结构研究
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批准号:62104030
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2021
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负责人:杨可萌
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依托单位: