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.
纳米技术和半导体材料纳米加工的最新进展 为小型化、超灵敏、无标签和并行传感器提供了新的机遇,这些传感器能够快速、准确地 生物和化学实体的高精度分析。基于场效应的硅纳米线传感器 纳米线表面分子结合时的电流调制已成功实现 已被证明可在单个设备上检测液体中的 DNA 和蛋白质。然而,这些设备 仍然需要使用自上而下的制造技术以稳健的方式以阵列格式实现, 多个分子的检测。在这个 R21 提案中,我们组建了一个跨学科团队 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 出于以下原因,(a) 需要检测单链 DNA 分子以用于传感和诊断应用, (b) 检测细胞裂解物中的 microRNA (miRNA),最近显示这表明 癌症等疾病。这些目标将由我们具有专业知识的研究团队来实现 纳米级计算(Ashraf Alam)、新颖的连接器设计和表面化学(Donald Bergstrom)以及 微/纳米制造(Rashid Bashir)。该项目的具体目标如下: (i) 使用新颖 指导纳米线传感器元件设计和制造的纳米级计算方法,(ii) 开发新型自上而下的硅制造技术,在微流体内生产纳米线阵列 设备,(iii) 开发新技术,使用激光或技术对阵列中的各个传感器进行功能化 电介导的热交换反应,以及(iv)在一系列的 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)的电荷的使用 放大方案。每个具体目标都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有着广泛的应用。

项目成果

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