MRI: Development of Single-Molecule NEMS Mass Spectrometry

MRI:单分子 NEMS 质谱分析的发展

基本信息

  • 批准号:
    0821863
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-01 至 2011-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A grant has been awarded to California Institute of Technology under the supervision of Professor Michael Roukes to develop instrumentation for next-generation mass spectrometry based on nanoelectromechanical systems (NEMS). NEMS devices, given their extremely minute size, are exquisitely sensitive to added mass -- even down to the addition of individual molecules. These sensors now form the basis for a new approach to molecular identification, NEMS-based mass spectrometry (NEMS-MS), for resolving vast numbers of molecules, one-by-one. This project will culminate in assembly of benchtop NEMS-MS systems and their automated control electronics. In domestic and international collaborations with leaders in proteomics mass spectrometry, these systems will enable pioneering, benchmarking studies of NEMS-MS proteomics, ultimately carried out on individual cells.Research in the life sciences and medicine now requires significant technological innovation to proceed from the post-genomics era to new frontiers in single-molecule proteomics. Especially important, and especially challenging, is research in ?systems biology?, which strives to elucidate the deterministic biochemical ?circuit diagrams? for living systems. These ?circuits? hierarchically encompass the entire organism -- from organs, to individual cells, down to cascades of individual molecular processes within cells that give them their function. Through advanced and, of necessity, massively-detailed measurements it will ultimately become possible to assemble complex blueprints for living systems, down to their fine details, routinely. This will provide an unparalleled window into how living systems function and, thus, provide unprecedented predictive power. Such deterministic research on biological systems will ultimately help engender predictive and personalized medicine based upon a person?s genetic predispositions and present physiological state. NEMS-MS promises a new paradigm that is essential for such research: high-throughput biological mass spectrometry with single-molecule resolution.
加州理工学院在 Michael Roukes 教授的监督下获得了一笔拨款,用于开发基于纳米机电系统 (NEMS) 的下一代质谱仪。 NEMS 设备由于尺寸极小,对增加的质量非常敏感,甚至对单个分子的添加也非常敏感。这些传感器现在构成了一种新的分子识别方法的基础,即基于 NEMS 的质谱法 (NEMS-MS),用于逐一解析大量分子。 该项目最终将组装台式 NEMS-MS 系统及其自动化控制电子设备。在与国内和国际蛋白质组学质谱领域领先者的合作中,这些系统将实现 NEMS-MS 蛋白质组学的开创性基准研究,最终在单个细胞上进行。生命科学和医学的研究现在需要重大的技术创新才能从后期开始-基因组学时代到单分子蛋白质组学的新领域。 特别重要且特别具有挑战性的是“系统生物学”研究,它致力于阐明确定性的生化“电路图”。对于生命系统。 这些“电路”?层次结构涵盖了整个有机体——从器官到单个细胞,再到细胞内赋予其功能的单个分子过程的级联。 通过先进的、必要的、大量详细的测量,最终将有可能定期组装生命系统的复杂蓝图,直至其细节。这将为了解生命系统如何运作提供一个无与伦比的窗口,从而提供前所未有的预测能力。这种对生物系统的确定性研究最终将有助于产生基于人的遗传倾向和当前生理状态的预测性和个性化医疗。 NEMS-MS 提供了一种对于此类研究至关重要的新范式:具有单分子分辨率的高通量生物质谱分析。

项目成果

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