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.
该提案的重点是将新型微米和纳米级核磁共振(NMR)设备和材料集成到光刻制造的微流体系统中。核磁共振系统的这种小型化和在微流体平台上的实施将导致对较小体积的生物化学重要溶液进行高度并行的化学分析,其灵敏度比以前更高。减小芯片上磁共振成像 (MRI) 设备的尺寸也将导致以前所未有的空间分辨率对生物细胞进行无损成像。 )用于应用大梯度磁场的组件,(b)提供高局部磁场的基于永磁的设备,以及(c)微米/纳米级电磁线圈,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提供新的工具,使光谱和成像观察微流体控制的环境变化引发的细胞代谢变化成为可能。此外,微流体核磁共振芯片将能够操纵皮升溶液并进行高度并行的核磁共振生化分析。还将探讨弹性体微流体芯片内 NMR 微技术的小型化和集成的基本限制。更广泛的影响 该计划将促进博士生之间的合作。授予机构(加州理工学院)和一个大型的、城市的、少数族裔的非博士生服务机构。授予大学(CSULB)。博士学位。两个机构的硕士生将接触工程、物理和生物化学的多学科技术,同时接受微制造、流体学、传感器设计以及磁共振成像和光谱技术的培训。学生进行的研究预计会发现许多其他应用,其中必须在廉价的便携式基于芯片的平台中对小样本进行分析和成像,特别是疾病诊断。

项目成果

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知道了