Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy on a Chip

芯片上的核磁共振波谱分析

基本信息

  • 批准号:
    0622228
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-09-01 至 2010-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal focuses on the integration of novel micrometer and nanometer scale Nuclear Magnetic Resonance (NMR) devices and materials into the lithographically fabricated micro-fluidic systems. Such miniaturization and implementation of NMR systems on a micro-fluidic platform will lead to the highly parallel chemical analysis of smaller volumes of bio-chemically important solutions with significantly greater sensitivity than previously possible. Reducing the size of Magnetic Resonance Imaging (MRI) devices on a chip will also lead to the non-destructive imaging of biological cells with an unprecedented spatial resolution.Intellectual Merit Micro-fluidic chip-based NMR systems will be designed and fabricated implementing (a) components for application of large gradient magnetic fields, (b) permanent magnet-based devices that provide high local fields, and (c) micro/nanometer scale electro-magnetic coils that will significantly improve the sensitivity and resolution of NMR and MRI. This research will offer new tools for the study of individual cells, enabling both spectroscopic and imaging observation of changes in cell metabolism triggered by the micro-fluidic controlled environmental changes. Furthermore, the micro-fluidic NMR chips will provide the ability to manipulate pico-liters of solution and perform highly parallel NMR biochemical analysis. Fundamental limits of miniaturization and integration of NMR micro-technologies within the elastomeric micro-fluidic chips will also be explored.Broader Impact This program will foster collaboration between a Ph.D. granting institution (Caltech) and a large, urban, minority serving non-Ph.D. granting university (CSULB). The Ph.D. and Masters students from both institutions will be exposed to the multi-disciplinary techniques from engineering, physics, and biochemistry, while being trained in micro-fabrication, fluidics, sensor design, and magnetic resonance imaging and spectroscopy techniques. The research that students perform is expected to find many other applications where small samples have to be analyzed and imaged within an inexpensive portable chip-based platform with particular emphasis towards disease diagnostics.
该提案重点是将新型微米和纳米尺度核磁共振(NMR)设备和材料整合到石刻制造的微富富系统中。这种微型化和NMR系统在微富集平台上的实施将导致对具有比以前可能更高的敏感性更大的生物化学溶液进行高度平行的化学分析。减少芯片上磁共振成像(MRI)设备的尺寸也将导致具有前所未有的空间分辨率对生物细胞的非破坏性成像。智能基于微芯片芯片的NMR系统的智能优点,将设计和制造较高的始终磁场(a)组件(a),该组件的较高元素(a)元素(a)元素(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(b)(b)(b)(b)(b)的元素(b)(b)磁性磁场(B)微/纳米尺度的电磁线圈将显着提高NMR和MRI的灵敏度和分辨率。 这项研究将为研究单个细胞的研究提供新的工具,从而使光谱和成像观察被微富富控制的环境变化触发的细胞代谢变化。此外,微流体NMR芯片将提供操纵溶液的PICO-LITER并进行高度平行的NMR生化分析的能力。还将探索弹性微富集芯片中NMR微技术的小型化和整合的基本限制。Broader的影响该计划将促进博士学位之间的合作。授予机构(加州理工学院)和大型城市,少数派,非授权。授予大学(CSULB)。博士来自两个机构的硕士学生将接受工程,物理和生物化学的多学科技术,同时接受了微型制作,流体,传感器设计以及磁共振成像和光谱技术的培训。预计学生进行的研究将找到许多其他应用,在这些应用中,必须在廉价的基于便携式芯片的平台中分析和成像,并特别强调疾病诊断。

项目成果

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