CAREER: Predicting Nanoparticle Targeted Delivery Efficacy in Vascular Environment through Multiscale Modeling
职业:通过多尺度建模预测血管环境中纳米颗粒的靶向递送功效
基本信息
- 批准号:0955214
- 负责人:
- 金额:$ 40.37万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-01-01 至 2011-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
0955214LiuNanoparticulate systems have been widely used in diagnostic imaging and targeted therapeutic applications in recent years. One of the major challenges in nanomedicine is to improve particle selectivity and adhesion efficiency under complex vascular flow conditions. To deliver nanomedicine directly to the desired diseased tissue while minimizing deposition/uptake by healthy tissues along the pathway, the design of nanoparticle need to be considered together with the diseased region's physical parameters (e.g. vascular diameter, blood flow rate, surface area, etc). The goal of the proposed career development strategy is to uncover the adhesion dynamics of nanoparticles and predict targeted delivery efficacy under complex vascular environment through a multiscale modeling approach. In pursue of this goal, a 3D multiscale model of nanoparticle transport, dispersion, and adhesion dynamics will be developed. Such model will be used to predict particle delivery efficacy in idealized vascular networks and vasculatures reconstructed from scanned images. A fully integrated multiscale model, linking different functional biological scales, imaging and physical system, will allow system level nanomedicine evaluation for the first time. The proposed multiscale simulation based method will provide a rigorous mathematical model of nanoparticle adhesion dynamics under complex vascular environment. Results of this work will pave the way toward new nanomedicine design and dosage choice guidances for targeted drug delivery. The proposed interdisciplinary research compliments the PI?s educational goals by integrating research into educational and outreach activities such as graduate and undergraduate courses and engineering summer camps. An interactive website hosting graduate student's research projects will be created to allow high-school students to learn bio-nanotechnology online. The education plan will increase the awareness among high school teachers and students of the potential biomedical applications of nanotechnology, to advance understanding of nano-bio interfacial phenomena for students at all levels, and to increase minority participation in science and engineering.
近年来,0955214Liunanoparticulate系统已广泛用于诊断成像和靶向治疗应用中。纳米医学的主要挑战之一是在复杂的血管流条件下提高颗粒的选择性和粘附效率。要将纳米医学直接输送到所需的患病组织,同时将健康组织沿途径降至最低,需要将纳米颗粒的设计与患病区域的物理参数一起考虑(例如血管直径,血流流量,表面积等)。拟议的职业发展策略的目的是揭示纳米颗粒的粘附动态,并通过多尺度建模方法在复杂的血管环境下预测有针对性的输送功效。为了实现这一目标,将开发出3D多尺寸的纳米颗粒传输,分散和粘附动力学模型。这种模型将用于预测理想化的血管网络和从扫描图像中重建的血管中的颗粒输送功效。完全集成的多尺度模型将不同的功能生物量表,成像和物理系统连接起来,将首次允许系统级纳米医学评估。 提出的基于多尺度仿真的方法将在复杂的血管环境下提供严格的纳米颗粒粘附动力学数学模型。这项工作的结果将为靶向药物输送的新纳米医学设计和剂量选择指南铺平道路。拟议的跨学科研究通过将研究纳入教育和外展活动(例如研究生和本科课程以及工程夏令营)中来赞美PI的教育目标。将创建一个托管研究生研究项目的互动网站,以允许高中生在线学习生物纳米技术。该教育计划将提高高中教师和学生对纳米技术潜在生物医学应用的认识,以提高对各级学生对纳米生物生物界面现象的了解,并增加少数群体参与科学和工程学。
项目成果
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