Collaborative Research: Magnetic Clustering using Novel Poly(amino acid) Corrals to Advance Magnetic Particle Imaging

合作研究:利用新型聚氨基酸畜栏进行磁聚类以推进磁粒子成像

基本信息

  • 批准号:
    2305404
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 12.87万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Magnetic Particle Imaging is a non-invasive medical imaging technique similar to Magnetic Resonance Imaging that can be used to detect diseased tissues such as cancer in the human body. Successful development of Magnetic Particle Imaging requires effective, safe, and versatile nanoparticle tracer platforms. In this award, new tracers are being created by controlling the way small superparamagnetic iron oxide nanoparticles organize into larger clusters using polymers that are created from natural amino acids. Cluster properties such as particle spacing and spatial arrangement are used to manipulate and maximize the tracer response for Magnetic Particle Imaging. This collaborative project will be conducted by investigators from the University of Rhode Island, the University of Alabama in Huntsville, and Brown University. This interdisciplinary and multi-institutional project is an excellent platform for engaging students and broadening participation, which will be achieved by partnering with National Science Foundation Louis Stokes Alliances for Minority Participation programs in Rhode Island and Alabama. Students will be trained in technical, professional, and science communication skills.Magnetic Particle Imaging is an emerging medical diagnostic technique that exploits the unique magnetic properties and biocompatible nature of superparamagnetic iron oxide nanoparticles as ‘tracers’ for the generation of three-dimensional images of tissues. Two key challenges to facilitating research translation to clinical settings include preparing particle tracers for maximum exploitation of their superparamagnetic characteristics and their target-specific derivatization and utilizing biocompatible particle surface coatings and assembly agents to avoid adverse outcomes. This award involves a new approach to tracer design based on the controlled clustering of hydrophobic particles using poly(amino acid) corrals. Specific aims include designing and synthesizing poly(amino acids) with varying hydrophobic, hydrophilic, and stabilizing block domains; demonstrating controllable nanoparticle assembly as a function of poly(amino acid) composition; and evaluating the magnetic properties of the clusters using a custom magnetic particle spectrometer. The approach to Magnetic Particle Imaging tracer design is potentially transformative and expected to help advance Magnetic Particle Imaging as a tool for disease diagnosis and treatment.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
磁粒子成像是一种类似于磁共振成像的非侵入性医学成像技术,可用于检测人体中的癌症等病变组织,磁粒子成像的成功开发需要有效、安全和多功能的纳米粒子示踪剂平台。该奖项的研究人员通过使用由天然氨基酸产生的聚合物(例如颗粒间距和颗粒间距)来控制小型超顺磁性氧化铁纳米颗粒形成更大簇的方式来创建新的示踪剂。空间布置用于操纵和最大化磁粒子成像的示踪剂响应该合作项目将由来自罗德岛大学、亨茨维尔的阿拉巴马大学和布朗大学的研究人员进行。一个吸引学生和扩大参与的绝佳平台,这将通过与罗德岛州和阿拉巴马州的国家科学基金会路易斯斯托克斯少数民族参与计划合作来实现。学生将接受技术、专业和科学沟通技能的培训。成像是一种新兴的医学诊断技术,它利用超顺磁性氧化铁纳米粒子的独特磁性和生物相容性作为“示踪剂”来生成组织的三维图像,促进研究转化为临床环境的两个关键挑战包括制备粒子示踪剂。最大限度地利用其超顺磁特性及其特定目标的衍生化,并利用生物相容性颗粒表面涂层和组装剂来避免不良结果。该奖项涉及一种基于受控聚类的示踪剂设计新方法。使用聚(氨基酸)畜栏的疏水性颗粒包括设计和合成具有不同疏水性、亲水性和稳定嵌段域的聚(氨基酸);展示作为聚(氨基酸)组成的函数的可控纳米颗粒组装;使用定制磁粒子光谱仪测量团簇的磁性 磁粒子成像示踪剂设计方法具有潜在的变革性,预计将有助于推动磁粒子成像作为疾病诊断和诊断的工具。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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  • 通讯作者:
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