Micro Bubble Tweezers for Individual Cell Manipulation and In Vitro Ultrasound Cell Therapy

用于单个细胞操作和体外超声细胞治疗的微泡镊子

基本信息

  • 批准号:
    0601470
  • 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:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-05-01 至 2010-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal focuses on developing a novel non-invasive integrated system for individual cell manipulation and in vitro ultrasound cell therapy, called bubble tweezers where micro bubbles actuated by electrowetting can manipulate individual cells in parallel and promote delivery of bioactive substances into the cells with ultrasound excitations. Intellectual merit: This project will address fundamental issues in electrowetting actuations of microbubbles and their interactions with objects to be manipulated, and will develop the bubble tweezers based on the gained understanding. The proposed bubble tweezers technology will provide a handy, low-cost, high-throughput cell manipulation tool. Harnessing surface tension enables to generate an extremely strong actuation force (~microNewtons). Soft contacts between cells and bubbles lead to minimal damages on the cells. The integration of the bubble tweezers with ultrasound excitations provides a platform for in-vitro ultrasound cell therapy. This research can increase the success rate in therapeutic cloning and other cell-level therapies (gene injection, in-vitro fertilization, and intracytoplasmic sperm injection), making these clinical benefits one-step closer to everyday life. The integrated platform with ultrasound excitations allows performing numerous in-vitro parallel drug/gene testing on different types of cells, leading to expediting drug developments and advancing ultrasound cell therapy. The proposed manipulation technology can also bring a new tool in micromachine assembling.Broader impact: This research will result in tremendous impacts with societal benefits. This research will also make significant impacts on education by (1) establishing micro/nano scientific visual library on the web from the research results; (2) developing micro/nano science coursework with a lab section for graduates as well as undergraduates; (3) having graduate/undergraduate students participate in research especially from underrepresented groups; and (4) donating the visual results from this project to public museums. Furthermore, the completion of the laboratory facilities during this research will improve the engineering infrastructure at the University of Pittsburgh.
该提案着重于开发一种新型的非侵入性整合系统,用于单个细胞操作和体外超声细胞疗法,称为气泡镊子,在这些细胞操作中,通过电解量通过电解进行的微气泡可以平行操纵单个细胞,并促进具有超声激励的生物活性物质在细胞中递送到细胞中。知识分子的优点:该项目将解决微泡电工及其与要操纵的物体的相互作用的基本问题,并将根据所获得的理解发展泡沫镊子。拟议的泡泡镊子将提供方便,低成本,高通量的细胞操纵工具。利用表面张力使能够产生极强的驱动力(〜micronewtons)。细胞和气泡之间的软接触导致细胞上的损害最小。气泡镊子与超声激发的整合为体外超声细胞疗法提供了一个平台。这项研究可以提高治疗性克隆和其他细胞水平疗法的成功率(基因注射,体外受精和胞质精子注射),从而使这些临床益处更接近日常生活。具有超声激发的集成平台允许对不同类型的细胞进行大量的体外平行药物/基因测试,从而加快药物开发并推进超声细胞疗法。拟议的操纵技术还可以带来微电组装中的新工具。Boader的影响:这项研究将带来巨大的影响,并获得社会利益。这项研究还将通过(1)通过研究结果在网络上建立微/纳米科学视觉库对教育产生重大影响; (2)在毕业生和本科生的实验室部分开发微/纳米科学课程; (3)让毕业生/本科生参加研究,尤其是来自代表性不足的群体的研究; (4)将该项目的视觉结果捐赠给公共博物馆。此外,这项研究期间实验室设施的完成将改善匹兹堡大学的工程基础设施。

项目成果

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