NIRT: Bio-Nano-Robotic Systems Using Viral Protein Nano Motors

NIRT:使用病毒蛋白纳米电机的生物纳米机器人系统

基本信息

  • 批准号:
    0422724
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-04-01 至 2008-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will study the development of protein-based nano-motors and nano-robots. The goal is to develop novel and revolutionary biomolecular machine components that can be assembled and form multi-degree of freedom nanodevices that will be able to apply forces and manipulate objects in the nanoworld, transfer information from the nano to the macro world and also be able to travel in the nanoenvironment. These machines are expected to be highly efficient, economical in mass production, work under little supervision and be controllable. The vision is that such ultra-miniature robotic systems and nano-mechanical devices will be the biomolecular electro-mechanical hardware of future manufacturing, biomedical and planetary applications. Some proteins, due to their structural characteristics and physicochemical properties constitute potential candidates for this role. The specific aims of this project are: (1) To identify proteins that can be used as motors in nano/micro machines and mechanisms. The focus of the study will be on the mechanical properties of viral proteins to open or close depending on the pH level of environment. Thus, a new, powerful, linear biomolecular actuator type is obtained,Viral Protein Linear (VPL) motor. Various viral proteins will be studied and from them different VPL motors will be produced. (2) To develop dynamic models and realistic simulations/animations to accurately predict the performance of the proposed VPL motors. (3) To perform a series of biomolecular experiments to demonstrate the validity of the proposed concept of VPL motors. (4) To study the interface of the proposed protein motors with other biomolecular components such as DNA joints and carbon-nanotube rigid links so that complex, multi-degree of freedom machines and robots powered by the VPL motors are formed.The educational, broader impact and outreach activities of this project are: (1) The development of a new, inter-departmental course on the design of nano-machines; (2) The initiation of undergraduate students in research; (3) The establishment of collaborative projects on nano-technology with the science and technology high schools of New Jersey with the objective to attract new students in this field; (4) The organization of symposia and journal special issues on bio-nano-robotics; (5) The development and maintenance of a webpage on bio-nano-robotic systems; and (6) The establishment of international collaborative activities in the area of nano-technology.
该项目将研究基于蛋白质的纳米运动和纳米机器人的发展。目的是开发可以组装的新颖和革命性的生物分子机器组件,并形成多个自由的纳米式设备,这些设备将能够在纳米世界中施加力并操纵对象,将信息从纳米转移到宏观世界,也能够在纳米环境中旅行。这些机器有望高效,在大规模生产中经济,在监督下工作,并且无法控制。愿景是,这种超米型机器人系统和纳米机械设备将是未来制造,生物医学和行星应用的生物分子电力硬件。某些蛋白质由于其结构特征和理化特性构成了该作用的潜在候选者。该项目的具体目的是:(1)识别可以用作纳米/微型机制中的电机的蛋白质。 该研究的重点将放在病毒蛋白的机械性能上,取决于环境的pH值水平。因此,获得了一种新的,强大的线性生物分子执行器类型,即病毒蛋白线性(VPL)运动。将研究各种病毒蛋白,并从中产生不同的VPL电机。 (2)开发动态模型和逼真的模拟/动画,以准确预测所提出的VPL电机的性能。 (3)执行一系列生物分子实验,以证明VPL电机概念的有效性。 (4)研究所提出的蛋白质电动机与其他生物分子组件的界面,例如DNA关节和碳 - 纳米管刚性链接,以便形成了由VPL电动机提供动力的复杂,多度的自由机和机器人。该项目的影响和外展活动是:(1)开发有关纳米机器设计的新的,部门间课程; (2)本科生在研究中的启动; (3)与新泽西州科学技术高中建立有关纳米技术的合作项目,目的是吸引该领域的新学生; (4)关于生物纳米机器人技术的研讨会和杂志特别问题的组织; (5)在生物纳米射击系统上的网页开发和维护; (6)在纳米技术领域建立国际合作活动。

项目成果

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会议论文数量(0)
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    0
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