Nanowire Sensor Arrays for Detection of Nucleic Acid Molecules

用于检测核酸分子的纳米线传感器阵列

基本信息

  • 批准号:
    7391162
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-04-01 至 2009-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The recent advances in nanotechnology and nanofabrication of semiconductor materials present themselves with new opportunities for miniaturized, ultra-sensitive, label-free, and parallel sensors capable of rapid and highly accurate analysis of biological and chemical entities. Silicon nanowire sensors, based on field effect modulation of current upon binding of molecules on the nanowire surface, have been successfully demonstrated for the detection of DNA and proteins in fluids on individual devices. However, these devices are still to be realized in an array format, in a robust manner using top-down fabrication techniques, with detection of multiple molecules. In this R21 proposal, we have assembled an interdisciplinary team with the goal of designing, producing, functionalizing, and testing the silicon nanowire sensor array. Our work will be motivated by, (a) the need to detect single stranded DNA molecules for sensing and diagnostic applications, and (b) detect microRNA (miRNA) from cell lysates, which have been recently shown to be indicative of diseases such as cancer. These goals will be accomplished by our team of researchers with expertise in nano-scale computation (Ashraf Alam), novel linker design and surface chemistry (Donald Bergstrom), and micro/nano-fabrication (Rashid Bashir). The following are the specific aims of the project: (i) Use novel nanoscale computation approaches to guide the design and fabrication of the nano-wire sensor elements, (ii) Develop novel top-down silicon fabrication techniques to produce nano-wire arrays within microfluidic devices, (iii) Develop novel techniques to functionalize the individual sensors in an array using laser or electrically mediated thermal exhange reactions, and (iv) Performthe detection experiments in an array of nanowires within a microfluidic biochip and explore the use of nano-particle (dendrimer) based charge amplification schemes. Each specific aim includes novel and innovative state-of-the art nanoscale research with broad applications in the area of Nanobiotechnology.
纳米技术的最新进展和半导体材料的纳米化表现出来 有新的机会,可用于快速,超敏感,无标签和平行传感器,能够快速和 对生物学和化学实体的高度准确分析。硅纳米线传感器,基于现场效应 分子在纳米线表面结合后的电流调节已成功 证明用于在单个设备上的流体中检测DNA和蛋白质。但是,这些设备 使用自上而下的制造技术以强大的方式以良好的方式实现,并以阵列格式实现 检测多个分子。在此R21提案中,我们与 设计,生产,功能化和测试硅纳米线传感器阵列的目标。我们的工作将是 由(a)检测单链DNA分子进行感测和诊断应用的动机, (b)从细胞裂解物中检测MicroRNA(miRNA),最近已证明这表明 癌症等疾病。这些目标将由我们具有专业知识的研究人员团队实现 纳米级计算(ASHRAF ALAM),新颖的接头设计和表面化学(Donald Bergstrom)和 微/纳米制作(Rashid Bashir)。以下是项目的具体目的:(i)使用小说 纳米级计算方法指导纳米线传感器元素的设计和制造,(ii) 开发新型自上而下的硅制造技术,以在微流体内生产纳米线阵列 设备,(iii)开发新技术来使用激光或 电介导的热振动反应,(iv)在一个阵列中执行检测实验 微流体生物芯片中的纳米线并探索基于纳米颗粒(树枝状聚合物)电荷的使用 放大方案。每个特定目标包括新颖和创新的最先进的纳米级研究 在纳米生物技术领域具有广泛的应用。

项目成果

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