SINGLE MOLECULAR NANOSCOPIC IMAGING ON LIVING CELLS
活细胞的单分子纳米成像
基本信息
- 批准号:10043309
- 负责人:
- 金额:$ 23.79万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-08-01 至 2022-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Analytical ChemistryAreaAtomic Force MicroscopyBindingBinding SitesBiological MarkersBiological ProcessBiologyCell membraneCell surfaceCellsChemicalsCircular DichroismCircular Dichroism SpectroscopyCoupledDNADetectionDevelopmentDiseaseExhibitsGlycoproteinsGoalsHandednessImageImaging DeviceIon ChannelLabelLightMapsMeasurementMeasuresMembraneMembrane ProteinsMicroscopicMolecularMolecular ConformationMolecular WeightNanoscopyNanotechnologyNatureNeoplasm MetastasisOpticsOutcomePharmacologic SubstancePhotonsPhysiciansPropertyProteinsReceptor CellResearchResolutionScanningScanning Probe MicroscopesSignal TransductionSpecimenSpeedStructureSystemTechniquesTherapeuticTherapeutic procedureTimeToxic effectWorkbasecancer biomarkerschiral moleculeenantiomerimaging systemimprovedmillisecondmolecular dynamicsmonolayernanonanometernanometer resolutionnovelnovel strategiesplasmonicsprotein foldingsensorsingle moleculespatiotemporalspectroscopic imagingtargeted agenttemporal measurementthree dimensional structuretoolultraviolet
项目摘要
ABSTRACT
In this research, we will demonstrate a proof of concept super-resolution circular dichroism nanoscopy imaging
tool that can map the spectrum of cell membranes at single molecule level. We will capitalize on the high
spatial resolution of scanning probe technique and strongly localized field phenomena enhanced by plasmonic
chiral metamaterials. We have previously separately demonstrated a planar chiral metamaterial sensor that
can measure circular dichroism of chiral molecules with seven orders of magnitude enhancement; and an
optical force nanoscopy tool to detect chirality related optical forces from nano-specimen with nanometer
spatial resolution. Building upon these previous findings, but very different from the prior work, in this proposal
we will fabricate a plasmonic metamaterial on an atomic force microscope (AFM) tip that can locally enhance
the chiral optical field-associated forces. This metamaterial-AFM tip can approach the cell membrane in the
near field, where the strong optical forces enhanced by the metamaterial interact strongly with the cell
membrane molecules. The change of these forces will be detected again by the AFM tip where circular
dichroism of the targeting molecules can be de-convoluted. In the long term, this new tool can enable
measurements of dynamic conformational changes of membrane molecules such as ion channels, further our
understanding of fundamental molecular mechanisms at the single molecular level on living cells.
抽象的
在这项研究中,我们将展示概念验证超分辨率圆形二色性纳米镜检查成像
可以在单分子水平上绘制细胞膜光谱的工具。我们将利用高
扫描探针技术的空间分辨率和等离激元增强的强烈局部现象现象
手性超材料。我们以前已经单独证明了一种平面性手性超材料传感器
可以测量具有七个数量级增强的手性分子的圆形二色性;和一个
光学纳米镜检查工具可检测纳米特征的手性相关的光学作用
空间分辨率。基于这些先前的发现,但与先前的工作完全不同,在此提案中
我们将在可以局部增强的原子力显微镜(AFM)尖端上制造等离子体超材料
手性光场相关力。这种超材料AFM尖端可以接近细胞膜
近场,强大的光学力通过超材料与细胞强烈相互作用
膜分子。这些力的变化将由圆形的AFM尖端再次检测到
靶分子的二分性能可以解散。从长远来看,这个新工具可以启用
膜分子(例如离子通道)动态构象变化的测量,进一步
了解活细胞单分子水平的基本分子机制。
项目成果
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