Indestructable Fluorescent Markers in Diamond Nanocrystals with Nanometer Distanc

纳米距离金刚石纳米晶体中坚不可摧的荧光标记

基本信息

  • 批准号:
    7491990
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-15 至 2010-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Nitrogen-vacancy (NV) color centers in diamond nanocrystals are a new class of external tags that have exceptionally high output, due to the absence of bleaching or blinking even after months of continuous excitation, yet with an instantaneous brightness comparable to fluorescent proteins. The diamond host material is also unsurpassed for chemical and biological inertness. These properties of NV nano-diamonds alone would open new frontiers for single-molecule tracking in cells. However NV nano-diamonds currently have three main weaknesses: 1) low spectral specificity, 2) large particle size, and 3) low specificity of surface functionalization. To improve the spectral specificity, the spin degree of freedom will be used. Specifically, two NV centers with sub-nanometer separation will be resolved using magnetic resonance imaging concepts. To reduce particle size while still maintaining the key properties of the NV center, ultra-pure diamond nanoparticles will be implanted with nitrogen. This will give a high enough concentration of NVs to ensure at least one per few nanometer sized nano-diamonds. To achieve highly specific functionalization, the surface of NV containing diamond nano-crystals will be modified to look like that of encapsulated quantum dots, so that most of the sophisticated functionalization techniques currently used for Q-dots will immediately become applicable. To accomplish this, we will first concentrate on the amino-silanization of oxygen terminated nano-diamond surfaces. Successful completion of this research will provide revolutionary new capabilities for the imaging and tracking of single molecules in cells that will ultimately lead to much better understanding of metabolic processes in living cells on the molecular scale, and lead to the better diagnosis and treatment of numerous diseases. This research will provide an unprecedented capability for the study of metabolic processes in living cells on the molecular scale. Such molecular-scale knowledge of cellular processes is critical for the advanced diagnosis and effective treatment of difficult diseases such as cancer and highly infectious diseases, including those anticipated in bio-terrorism.
描述(由申请人提供):金刚石纳米晶体中的氮空位(NV)色心是一类新的外部标签,由于即使在连续激发数月后也没有漂白或闪烁,因此具有非常高的输出,但具有与荧光蛋白相当的瞬时亮度。金刚石基质材料在化学和生物惰性方面也是无与伦比的。仅NV纳米金刚石的这些特性就将为细胞中的单分子跟踪开辟新的前沿。然而,NV纳米金刚石目前具有三个主要弱点:1)低光谱特异性,2)大颗粒尺寸,和3)低表面功能化特异性。为了提高光谱特异性,将使用自旋自由度。具体而言,两个NV中心与亚纳米分离将使用磁共振成像的概念来解决。为了减小颗粒尺寸,同时仍然保持NV中心的关键特性,超纯金刚石纳米颗粒将被注入氮。这将提供足够高浓度的NV,以确保每几个纳米尺寸的纳米金刚石中至少有一个。为了实现高度特异性的功能化,含有金刚石纳米晶体的NV的表面将被修饰成看起来像封装的量子点的表面,使得目前用于Q点的大多数复杂的功能化技术将立即变得适用。为了实现这一点,我们将首先集中在氨基硅烷化的氧封端的纳米金刚石表面。这项研究的成功完成将为细胞中单个分子的成像和跟踪提供革命性的新能力,最终将导致在分子尺度上更好地了解活细胞中的代谢过程,并导致更好地诊断和治疗许多疾病。这项研究将为在分子尺度上研究活细胞中的代谢过程提供前所未有的能力。这种细胞过程的分子级知识对于癌症和高度传染性疾病等疑难疾病的先进诊断和有效治疗至关重要,包括生物恐怖主义中预期的疾病。

项目成果

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Targeting Biotin Metabolism in Mycobacterium Tuberculosis
靶向结核分枝杆菌中的生物素代谢
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  • 财政年份:
    2019
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