CAREER: Biomimetic Nanostructured Semiconductors for Controlled Electrical Interfacing with Single Cells

职业:用于与单细胞进行受控电连接的仿生纳米结构半导体

基本信息

  • 批准号:
    1254637
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-03-01 至 2018-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Career award by the Biomaterials program in the Division of Materials Research to the University of Chicago is to investigate the fundamental limits of signal transduction at the interface between biological cells and inorganic materials. The objectives of this proposal are to investigate the effect of surface morphology and chemistry of nanoscale semiconductors on their structural and electrical interfaces with mammalian cells. The proposed study will potentially yield a new biomaterials platform for conducting electrical recording of single cell activities, which will have much higher spatiotemporal resolutions and better signal to noise ratio than conventional fluorescence or microelectrode based techniques. This work will adopt an integrative approach involving experiments in materials chemistry, biophysics and cell biology. The materials and devices proposed in this work can potentially yield highly sensitive devices for biomedical applications. As part of this Career award, an integrated educational goal is proposed to create a research-intensive learning environment to educate students on subjects of nanostructured semiconductors, biomaterials and biophysics. Based on research results, educational materials, demonstrations, and web tutorials will be developed. Existing model programs at the University of Chicago will be used to increase diversity in science and engineering by offering summer research opportunities to high school and undergraduate students. Finally, two international summer exchange programs are being launched that will allow the undergraduate and graduate students to work with collaborators in China or Israel.Electrical signals from single cells can regulate their functioning. Earlier studies by this investigator have shown that these signals can be measured using nanoscale materials and devices. The proposed research is to gain a fundamental understanding of the mechanisms by which nanoscale materials and devices record these electrical activities. This work plans to adopt an integrative approach involving experiments in materials chemistry, biophysics and cell biology. The materials and devices proposed in this work can potentially yield highly sensitive devices for biomedical applications. The research activities will provide learning opportunities for students in a highly interdisciplinary research environment. The study will also provide a unique knowledge and skill set that can open new areas of endeavor in the semiconductor or detector industry. In addition to existing outreach programs at the University of Chicago, overseas studies in China or Israel will be planned to provide the US students with an awareness and lifelong appreciation of scientists and engineers in other countries.
该职业奖由芝加哥大学材料研究部生物材料项目颁发,旨在研究生物细胞和无机材料之间界面信号转导的基本限制。该提案的目的是研究纳米级半导体的表面形态和化学性质对其与哺乳动物细胞的结构和电界面的影响。拟议的研究将有可能产生一种新的生物材料平台,用于对单细胞活动进行电记录,与传统的荧光或微电极技术相比,该平台将具有更高的时空分辨率和更好的信噪比。这项工作将采用综合方法,涉及材料化学、生物物理学和细胞生物学的实验。这项工作中提出的材料和设备有可能产生用于生物医学应用的高度敏感的设备。作为该职业奖的一部分,提出了一个综合教育目标,即创建一个研究密集型学习环境,对学生进行纳米结构半导体、生物材料和生物物理学等学科的教育。将根据研究结果开发教育材料、演示和网络教程。芝加哥大学现有的示范项目将通过为高中生和本科生提供暑期研究机会来增加科学和工程的多样性。最后,两个国际暑期交流项目正在启动,该项目将使本科生和研究生能够与中国或以色列的合作者一起工作。来自单细胞的电信号可以调节它们的功能。该研究人员的早期研究表明,可以使用纳米级材料和设备来测量这些信号。拟议的研究旨在对纳米级材料和设备记录这些电活动的机制有一个基本的了解。这项工作计划采用综合方法,涉及材料化学、生物物理学和细胞生物学的实验。这项工作中提出的材料和设备有可能产生用于生物医学应用的高度敏感的设备。研究活动将为学生在高度跨学科的研究环境中提供学习机会。该研究还将提供独特的知识和技能,可以开辟半导体或探测器行业的新领域。除了芝加哥大学现有的推广项目外,还将计划前往中国或以色列进行海外学习,以使美国学生了解其他国家的科学家和工程师并终身欣赏。

项目成果

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