NOVEL UV OPTICAL WAVEGUIDES FOR SENSITIVE SPECTROSCOPY OF BIOMOLECULAR FILMS

用于生物分子薄膜灵敏光谱学的新型紫外光波导

基本信息

  • 批准号:
    7480219
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-09-01 至 2011-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We propose here the development of an optical waveguide-based spectroscopic instrumentation in the ultra-violet (UV) region for research of unprecedented sensitivity in biomolecular thin-film assemblies. Single-mode, integrated optical waveguides (IOW) have shown to provide the ultimate sensitivity to perform attenuated total reflection (ATR) absorption spectroscopy of molecular films and has been successfully demonstrated in protein films at the visible spectral region. However, the lack of adequate optical waveguide materials has limited the extension of the technique into the UV region, which represents a serious limitation as most important spectroscopic fingerprints of biomolecular species are located in the deep UV (300 -190 nm) region, e.g. the aromatic groups of the protein amino acids tryptophan, tyrosine, and phenylalanine. The successful development of UV-compatible optical waveguides will allow us to implement a highly sensitive, single-mode IOW ATR spectrometer at the UV spectral region (450 -190nm). In this project we will focus on the critical and enabling developments of i) optical materials and process that can produce single-mode lOWs with low propagation loss in the UV spectral range, and ii) a novel architecture for the single-mode, IOW-ATR spectrometer that will greatly simplify its use for the investigation of molecular assemblies at the solid-liquid and solid-gas interfaces. To validate the capabilities of the novel technology, we will apply it to several case studies including specific investigations of protein behavior at interfaces. Immobilization and adsorption of proteins and other biomolecules to solid surfaces is critical in the development of solid-phase-based bioanalytical techniques, biocompatible materials, and biosensors. Gaining a more detailed and accurate understanding of how proteins adsorb, in what amount and conformation, and establishing a systematic correlation between the physical/chemical environment and their bioactivity is an essential knowledge for designing novel biointerfacial processes and biomaterials for implants, and for creating new biomedical diagnostics and drug delivery systems.
在此,我们提出了一种基于光波导的光谱仪器的发展。 用于研究生物分子薄膜组件中前所未有的灵敏度的紫外线(UV)区域。 单模集成光波导(IOW)已被证明能够提供极高的灵敏度 分子膜衰减全反射(ATR)吸收光谱的研究 在可见光谱区的蛋白质薄膜中显示。然而,缺乏足够的光波导 材料限制了该技术在紫外线领域的推广,这是一个严重的限制。 由于生物分子物种最重要的光谱指纹位于深紫外区(300-190 Nm)区,例如蛋白质氨基酸色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的芳香族基团。这个 紫外光兼容光波导的成功开发将使我们能够实现高灵敏度、 在紫外区(450-190 nm)的单模IOW ATR光谱仪。在这个项目中,我们将专注于 关于I)可生产单模的光学材料和工艺的关键和有利的发展 在UV光谱范围内具有低传播损耗的低,以及ii)用于单模的新结构, IOW-ATR光谱仪将大大简化其在分子组装研究中的使用 固-液、固-气界面。为了验证这项新技术的能力,我们将把它应用到 几个案例研究,包括对蛋白质在界面上行为的具体调查。 蛋白质和其他生物分子的固定和吸附在固体表面上是至关重要的 开发基于固相的生物分析技术、生物兼容材料和生物传感器。 更详细和准确地了解蛋白质是如何吸附的,以什么量和 构象,并建立物理/化学环境和它们之间的系统关联 生物活性是设计新型生物界面工艺和生物材料的基本知识 植入物,以及创造新的生物医学诊断和药物输送系统。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optical impedance spectroscopy with single-mode electro-active-integrated optical waveguides.
具有单模电活性集成光波导的光阻抗谱。
  • DOI:
    10.1021/ac4030736
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Han,Xue;Mendes,SergioB
  • 通讯作者:
    Mendes,SergioB
Extension of the broadband single-mode integrated optical waveguide technique to the ultraviolet spectral region and its applications.
宽带单模集成光波导技术向紫外光谱区的扩展及其应用。
  • DOI:
    10.1039/c3an02201c
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wiederkehr,RodrigoS;Mendes,SergioB
  • 通讯作者:
    Mendes,SergioB
Spectroelectrochemical Properties of Ultra-Thin Indium Tin Oxide Films under Electric Potential Modulation.
  • DOI:
    10.1016/j.tsf.2016.02.018
  • 发表时间:
    2016-03-31
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Han X;Mendes SB
  • 通讯作者:
    Mendes SB
Investigations on the Q and CT Bands of Cytochrome c Submonolayer Adsorbed on an Alumina Surface Using Broadband Spectroscopy with Single-Mode Integrated Optical Waveguides.
使用单模集成光波导宽带光谱研究吸附在氧化铝表面上的细胞色素 c 亚单层的 Q 和 CT 能带。
Surface modification of optical materials with hydrogen plasma for fabrication of Bragg gratings.
  • DOI:
    10.1364/ao.55.000485
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    U. Salgaeva;Anatoliy B Volyncev;S. Mendes
  • 通讯作者:
    U. Salgaeva;Anatoliy B Volyncev;S. Mendes
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    2006
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    $ 14.83万
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    2024
  • 资助金额:
    $ 14.83万
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    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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    23K06918
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    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 批准号:
    23K05758
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Design and Synthesis of Fluorescent Amino Acids: Novel Tools for Biological Imaging
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    2888395
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
    Studentship
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  • 批准号:
    2300890
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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用于治疗 NASH 的结构工程 N-酰基氨基酸
  • 批准号:
    10761044
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
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  • 批准号:
    10728925
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
Single-molecule protein sequencing by barcoding of N-terminal amino acids
通过 N 端氨基酸条形码进行单分子蛋白质测序
  • 批准号:
    10757309
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.83万
  • 项目类别:
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