MRI: Development of an Instrument for Quantitative Characterization of Behavior of Magnetic Particles and Magnetically-Labeled Biomaterials in Emerging Applications
MRI:开发用于定量表征新兴应用中磁性粒子和磁性标记生物材料行为的仪器
基本信息
- 批准号:1337860
- 负责人:
- 金额:$ 53.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-09-01 至 2017-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
1337860SwihartThe PIs will develop an integrated multifunctional stand-alone instrument with unique capabilities for imaging, tracking, and characterizing coupled magnetic, thermal, transport, photonic and biofunctional properties and behavior of magnetic particles (MPs) and magnetically labeled biomaterials (MLBs), in situ, for a broad range of applications. The objectives are to integrate into one platform, state-of-the-art techniques that combine (i) the ability to track and characterize the dynamics of unlabeled MPs as small as 20 nm in diameter, (ii) high temporal resolution (up to 500,000 fps), and (iii) hyperspectral imaging (~2 nm wavelength resolution in the 400-900nm range, pixel-by-pixel) with high optical resolution. They will co-develop and incorporate custom-designed magnetic field sources to produce prescribed 3D magnetic fields (for field-directed manipulation) and an RF source (for heating), combined with custom-designed magnetically-functional microfluidic flow cells that will produce controllable flow fields and enable sample manipulation during imaging. Custom user-friendly computational magneto-fluidics software will be integrated as part of the instrument to enable fundamental understanding and facilitate interpretation of experimental results. A highly interdisciplinary team of researchers with complimentary expertise will lead this effort. Development of the proposed instrument will advance fundamental understanding of physical properties and behavior of MPs and MLBs and the dynamics of interacting populations of such particles, in situ, under well-characterized and adjustable flow fields and in the presence of 3D static and low frequency and/or RF magnetic fields. Moreover, the instrument, with its integrated unique state-of-the-art capabilities, combining high resolution nanoparticle tracking and characterization, hyperspectral microscopy, thermal imaging and high frame rate imaging, represents a significant contribution to the fields of optical engineering, nanoparticle characterization, and bioimaging that will enable researchers to elucidate fundamental phenomena in fields that employ MPs/MLBs.
1337860Swihart PI 将开发一种集成的多功能独立仪器,具有独特的功能,可对磁性颗粒 (MP) 和磁性标记生物材料 (MLB) 的耦合磁、热、传输、光子和生物功能特性以及行为进行原位成像、跟踪和表征,适用于广泛的应用。目标是将最先进的技术集成到一个平台中,这些技术结合了(i)跟踪和表征直径小至 20 nm 的未标记 MP 动态的能力,(ii)高时间分辨率(高达500,000 fps),以及(iii)具有高光学分辨率的高光谱成像(400-900 nm 范围内约 2 nm 波长分辨率,逐像素)。他们将共同开发并整合定制设计的磁场源,以产生规定的 3D 磁场(用于场定向操作)和射频源(用于加热),并与定制设计的磁性功能微流体流动池相结合,从而产生可控的流场并在成像过程中实现样品操作。定制的用户友好的计算磁流体软件将作为仪器的一部分集成,以实现基本理解并促进实验结果的解释。一支由具有互补专业知识的高度跨学科研究人员团队将领导这项工作。所提出的仪器的开发将促进对 MP 和 MLB 的物理特性和行为以及这些粒子在原位、在良好表征和可调节的流场以及存在 3D 静态和低频和/或射频磁场。此外,该仪器具有集成的独特的最先进功能,结合了高分辨率纳米颗粒跟踪和表征、高光谱显微镜、热成像和高帧率成像,为光学工程、纳米颗粒表征领域做出了重大贡献,以及生物成像,这将使研究人员能够阐明使用 MP/MLB 领域的基本现象。
项目成果
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