Nanostructured Surfaces with Selective Biotraps for Sensing

具有用于传感的选择性生物陷阱的纳米结构表面

基本信息

  • 批准号:
    1401720
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-15 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PI: Tsukruk, Vladimir V.Proposal: 1401720Title: Nanostructured Surfaces with Selective Biotraps for SensingThe demand for robust, reliable, selective, and sensitive detection of important stress or disease biomarkers has become high to meet the needs of the fast growing fields of biosensing for health, performance, and bioenvironmental monitoring as well as real-time monitoring of cognitive function, state of fatigue, and environmental exposure. Highly sensitive and selective nanomaterials for novel biosensing routines will be advanced in this project through precise fabrication of nanomaterials composed of noble metal nanostructures decorated with grafted selective biomolecules. A broader impact of this project is anticipated through the enhanced training of students with an emphasis on their early involvement in an interdisciplinary, fundamental & applied research experience. In addition, the PI places continued emphasis on recruiting under-represented students by enhancing collaboration with HBCU Morehouse College in Atlanta.Highly sensitive and selective hybrid nanomaterials for biosensing will be advanced in this project through an understanding of the selective binding characteristics of functionalized ?biotraps? composed of noble metal nanostructures decorated with grafted biomolecules. These biosensing nanomaterials will target stress-, performance-, and disease-related biomarkers based upon utilization of SERS phenomena. The candidates for biofunctionalization of metal nanostructures are aptamers and selectively-binding peptides, each capable of controlled grafting to the nanostructures and remarkable specificity to target molecules. Anisotropic individual plasmonic structures (such as gold and silver nanocubes) will be the materials base because their pattern of plasmonic resonances covers a wide range of the electromagnetic spectrum. Specific technical tasks to be addressed include: 1) fabrication of noble metal nanostructures with highly controlled shapes in array-form using electron beam lithography and directed self-assembly; 2) determine how specific structural peculiarities affect their individual plasmonic responses; 3) robust biofunctionalization of nanostructured gaps; 4) investigate SERS phenomena of these biofunctionalized traps designed to selectively bind different biomolecules. The highly interdisciplinary nature of the proposed research requires intense collaboration with biochemist experts from the Air Force Research Lab and chemists from academic institutions.
PI:Tsukruk,Vladimir V.Proposal:1401720 Title:具有选择性生物框架的纳米结构表面,以感知对强大,可靠,选择性和敏感的重要压力或疾病生物标志物的需求,以满足生物相增长的需求,以满足生物体现的需求健康,绩效和生物环境监测以及对认知功能,疲劳状态和环境暴露的实时监测。 该项目的高度敏感和选择性的纳米材料将通过精确的纳米材料制造,该纳米材料由由贵族金属纳米结构组成,这些纳米材料由嫁接的选择性生物分子装饰。 通过增强学生的培训,重点是他们早期参与跨学科,基本和应用研究经验,预计该项目会产生更广泛的影响。 此外,PI的地方继续强调招募不足的学生,通过增强与亚特兰大的HBCU Morehouse学院的合作。在该项目中,将通过了解功能性的选择性结合特征来提高该项目的高度敏感和选择性混合纳米材料来进行生物启示。 ?由贵金属纳米结构组成,这些纳米结构装饰有移植生物分子。 这些生物传感纳米材料将基于SERS现象的利用来靶向应力,性能和疾病相关的生物标志物。 金属纳米结构的生物功能化的候选物是适体和有选择性结合的肽,每个肽都能控制移植到纳米结构,并且对靶分子的显着特异性。 各向异性单个等离子结构(例如金纳米纸)将是材料库,因为它们的等离子共振模式涵盖了各种电磁谱。 要解决的特定技术任务包括:1)使用电子束光刻和定向自组装在阵列形式中具有高度控制形状的贵金属纳米结构的制造; 2)确定特定的结构特性如何影响其单个等离子反应; 3)纳米结构间隙的强大生物功能化; 4)研究这些生物功能化陷阱的SER现象,旨在选择性地结合不同的生物分子。 拟议的研究的高度跨学科性质要求与空军研究实验室的生物化学专家和学术机构的化学家进行激烈的合作。

项目成果

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