BEAMMAP: ULTRA-HIGH RESOLUTION TOPOLOGICAL AND CHEMICAL IMAGING WITH SYNERG
BEAMMAP:使用 SYNERG 进行超高分辨率拓扑和化学成像
基本信息
- 批准号:10581771
- 负责人:
- 金额:$ 9.99万
- 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:2020-09-01 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Administrative SupplementAnalytical ChemistryAreaAtmospheric PressureBiologicalBiological Response Modifier TherapyBiologyBiomedical EngineeringBiomedical ResearchCellsCellular biologyChemicalsClinicalCustomDevelopmentDevicesDiseaseEducationElectron BeamElectron MicroscopeElectron MicroscopyElectron TransportElectrospray IonizationEngineeringGrantImageImaging DeviceInterdisciplinary StudyIonsLipid ChemistryLiquid substanceManualsMass Spectrum AnalysisMedicineMicroprocessorModalityMolecularMolecular MedicineMultimodal ImagingPaperParentsPerformanceResearchResearch InfrastructureResolutionRoleSamplingScanning Electron MicroscopyScienceScientistSystemTechnologyTherapeuticTubeValidationWorkbasebiological researchbiomarker discoverydesignexperimental studyflexibilityimaging systemimprovedinstrumention sourcelight weightmass spectrometermass spectrometric imagingmeternanofabricationnew technologypressureprotein metaboliteprototypesensorsimulationsuccesstooltool developmenttouchscreenultra high resolutionuser-friendly
项目摘要
PROJECT SUMMARY
The proposed project aims to develop a unique new instrument for multi-mode imaging of biological
samples with sub-cellular spatial resolution. It is enabled by a synergistic combination of Scanning Electron
Microscopy and a new mode of Desorption Electrospray Ionization (DESI) imaging mass spectrometry. The
new technology is called BeamMap for Beam Enabled Accurate Mapping & Molecular Analyte Profiling –
where the enabling beams are the electron beam and the sprayed electrified liquid beam. BeamMap will
provide untargeted characterization of protein, metabolite and lipid chemistry and correlation with topological
features, yielding an order of magnitude improvement in the achievable resolution for electrospray based
imaging, with chemical imaging resolution of ~ 250 nm and electron microscopy topological resolution of ~ 50
nm. Success in this high impact project has potential to bring about a transformative effect on many areas of
biomedical sciences.
The research team will develop, optimize and demonstrate BeamMap using a multifaceted approach that
combines instrument design and simulation of critical components, state of the art micro/nanofabrication, and
validation through carefully controlled experiments. As a result of this work, the research team will have be
developed a fully functional, optimized, and well characterized prototype instrument, ready for application to
challenging biomedical research questions. The PI and his research team are well situated for success, with a
track record of high impact interdisciplinary research in mass spectrometry ion sources, bio-analytical devices,
micro and nano-fabrication, and sensors development.
This research will provide a new enabling technology for research endeavors in fundamental and clinical
biology, medicine, analytical chemistry, and bioengineering. We expect that BeamMap will assume an
important role in biological research as a hypothesis generator, and will become a key tool in molecular
medicine applications. The proposed work will enhance the infrastructure for research and education by
introducing a new powerful chemical imaging tool for use in high impact biological and therapeutic applications
through the Marcus Center of Therapeutic Cell Characterization and Manufacturing
(https://cellmanufacturing.gatech.edu/). Broad dissemination to enhance scientific and technological
understanding will be achieved through technical papers and presentations in scientific forums and the use of
the BeamMap by external scientists.
项目概要
拟议项目旨在开发一种独特的生物多模式成像新仪器
它是通过扫描电子的协同组合来实现的。
显微镜和解吸电喷雾电离 (DESI) 成像质谱新模式。
新技术称为 BeamMap,用于光束精确绘图和分子分析物分析 –
其中启用光束是电子束和喷射的带电液体束。
提供蛋白质、代谢物和脂质化学的非针对性表征以及与拓扑的相关性
特征,使基于电喷雾的可实现分辨率提高了一个数量级
成像,化学成像分辨率约为 250 nm,电子显微镜拓扑分辨率约为 50
nm。这个高影响力项目的成功有可能给许多领域带来变革性的影响。
生物医学科学。
研究团队将使用多方面的方法来开发、优化和演示 BeamMap,
结合了关键部件的仪器设计和模拟、最先进的微/纳米制造,以及
作为这项工作的结果,研究小组将通过仔细控制的实验进行验证。
开发了功能齐全、经过优化且特性良好的原型仪器,可用于
PI 和他的研究团队已经做好了应对具有挑战性的生物医学研究问题的准备。
在质谱离子源、生物分析设备、
微米和纳米制造以及传感器开发。
这项研究将为基础和临床研究工作提供新的支持技术
我们预计 BeamMap 将在生物学、医学、分析化学和生物工程领域发挥作用。
作为假设生成器在生物学研究中发挥着重要作用,并将成为分子生物学的关键工具
拟议的工作将通过以下方式加强研究和教育基础设施。
推出一种新的强大化学成像工具,用于高影响的生物和治疗应用
通过马库斯治疗细胞表征和制造中心
(https://cellmanufacturing.gatech.edu/)。广泛传播以增强科学技术。
将通过科学论坛上的技术论文和演示以及使用
由外部科学家绘制的 BeamMap。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sample-to-analysis platform for rapid intracellular mass spectrometry from small numbers of cells.
用于对少量细胞进行快速细胞内质谱分析的样品到分析平台。
- DOI:
- 发表时间:2021-11-25
- 期刊:
- 影响因子:6.1
- 作者:Culberson, Austin L;Chilmonczyk, Mason A;Kottke, Peter A;Bowles;Ghoshal, Delta;Fedorov, Andrei G
- 通讯作者:Fedorov, Andrei G
Early detection and metabolic pathway identification of T cell activation by in-process intracellular mass spectrometry.
通过细胞内质谱分析对 T 细胞激活进行早期检测和代谢途径鉴定。
- DOI:10.1016/j.jcyt.2023.03.010
- 发表时间:2023-04-01
- 期刊:
- 影响因子:4.5
- 作者:A. Culberson;Annie Bowles;Bryan Wang;P. Kottke;Angela C. Jimenez;Krishnendu Roy;Andrei G. Fedorov
- 通讯作者:Andrei G. Fedorov
Microfluidics enabled multi-omics triple-shot mass spectrometry for cell-based therapies.
微流体技术为基于细胞的治疗提供了多组学三重质谱分析。
- DOI:10.1063/5.0175178
- 发表时间:2024-01-01
- 期刊:
- 影响因子:3.2
- 作者:Gianna A Slusher;P. Kottke;A. Culberson;Mason A Chilmonczyk;Andrei G. Fedorov
- 通讯作者:Andrei G. Fedorov
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- 项目类别:优秀青年科学基金项目
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