Electron Spin Resonance Microfluidics as a new tool in chemical single cell population analysis

电子自旋共振微流体作为化学单细胞群分析的新工具

基本信息

  • 批准号:
    10626941
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-06-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Single-cell analysis is a transformative capability in modern biological and medical research that enables capturing the heterogeneity between cells within an entire cell population. Single-cell analysis can inspect biological, chemical, and physicochemical parameters at the single-cell level. While there are numerous analytical approaches to single-cell analysis, magnetic resonance and especially electron spin resonance (ESR), is yet to contribute to this field, mostly because of a sensitivity issue and the lack of appropriate bio-stable intracellular spin probes. This proposal aims to develop a highly sensitive ESR-based flow cytometry technology (instrumentation and molecular spin-probes) that enables single-cell analysis of chemical and physicochemical parameters. The current project focuses on the simultaneous measurement of pO2 and microviscosity at the single-cell level to develop and demonstrate the concept. However, the technology can be applied to assess other parameters in the future, such as microviscosity, pH, oxygen concentration, redox status, and glutathione. We will achieve our goal by the following three specific aims. In SA1, we will synthesize and characterize intracellular biostable trityl spin probes sensitive to the oxygen concentration and microviscosity. In SA2, we will develop a compact, highly sensitive ESR surface resonator embedded in a cell microfluidic device to measure a continuous flow of single cells. Finally, in SA3, we will validate our technology with the single-cell measurement for a population of a few hundred cells of a cancer cell line. The completion of this R21 project will expand the current capability in single-cell analysis, allowing assessing multiple parameters that cannot be fully characterized by the currently available techniques with significant new applications downstream.
抽象的 单细胞分析是现代生物学和医学研究中的一种变革能力 捕获整个细胞群体内细胞之间的异质性。单细胞分析可以检查 单细胞水平的生物学,化学和物理化学参数。虽然有很多 单细胞分析,磁共振,尤其是电子自旋共振(ESR)的分析方法, 尚未为该领域做出贡献,主要是因为敏感性问题和缺乏适当的生物稳定 细胞内自旋探针。该建议旨在开发高度敏感的基于ESR的流式细胞仪技术 (仪器和分子自旋探针),可实现化学和物理化学的单细胞分析 参数。当前的项目着重于同时测量PO2和微视率 单细胞级别以发展和演示该概念。但是,该技术可用于评估 未来的其他参数,例如微度粘度,pH,氧气浓度,氧化还原状态和谷胱甘肽。 我们将通过以下三个特定目标来实现我们的目标。在SA1中,我们将合成和表征 细胞内可生物固定的三型自旋探测对氧浓度和微粘度敏感。在SA2中,我们将 开发一个紧凑的,高度敏感的ESR表面谐振器嵌入细胞微流体设备中以测量 单细胞的连续流动。最后,在SA3中,我们将通过单细胞测量来验证我们的技术 对于数百个癌细胞系的人群。该R21项目的完成将扩展 单细胞分析中的当前能力,允许评估无法完全的多个参数 以当前可用的技术为特征,并在下游具有重要的新应用程序。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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