New Multifunctional Quantum Dot Platforms for Tracking Coupled Proteolytic Activity or Combined Diagnosis and Therapy

用于追踪耦合蛋白水解活性或联合诊断和治疗的新型多功能量子点平台

基本信息

  • 批准号:
    435641-2013
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2016-01-01 至 2017-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nanoparticles represent a new frontier for chemistry and spectroscopy aimed at the detection of biomarkers associated with diseases and pathogens. Their size is sufficiently small to access biological environments, such as cells, yet their surface area is sufficiently large to permit diverse chemical and biological functionalization. These properties are further complemented by unique size-dependent optical and electronic properties. We propose to use a type of brightly luminescent semiconductor nanoparticle, called a "quantum dot (QD)," as a platform to detect protease activity using fluorescence spectroscopy. Proteases are enzymes that are involved in a large number of biological signaling processes; aberrations in proteolytic activity are implicated in some cardiovascular and inflammatory diseases, many types of cancer, osteoporosis, certain neurological disorders, and the virulence of many pathogens (e.g. HIV, malaria). Two important scientific challenges are (1) better understanding how proteases function, including their complex relationships with one another in signaling networks and cascades, and (2) improving our ability to simultaneously detect the activity of multiple proteases in biological samples and environments. We propose to address these challenges with research in three areas. First, we will design prototype QD-based diagnostic platforms that can measure the activity of multiple proteases in biological samples with only a connection to a laptop computer, thus potentiating bedside diagnostics. Second, we will construct QD probes that can be used to visualize the activation of one protease by another within cells to help elucidate biological function, which is critical for developing new diagnostics or therapies that target proteases. Finally, we will explore the design of new QD probes that can provide concurrent diagnostic and therapeutic utility by integrating detection with inhibitory effects. In each case, the combined luminescent properties, size, and surface area of QDs will uniquely permit these prospective innovations. This research further develops our knowledge of how to use nanotechnology to address biomedical challenges, which, in the long-term, is expected to lead to better healthcare for Canadians.
纳米颗粒代表了旨在检测​​与疾病和病原体相关的生物标志物的化学和光谱法的新领域。它们的大小足够小,可以进入生物学环境,例如细胞,但是它们的表面积足够大,可以允许多样化的化学和生物学功能化。这些特性进一步得到了独特的尺寸依赖性光学和电子特性的补充。我们建议使用一种称为“量子点(QD)”的明亮发光的半导体纳米颗粒作为使用荧光光谱检测蛋白酶活性的平台。蛋白酶是参与大量生物信号过程的酶。蛋白水解活性的畸变与某些心血管和炎症性疾病,许多类型的癌症,骨质疏松症,某些神经系统疾病以及许多病原体的毒力(例如HIV,疟疾)的毒力有关。两个重要的科学挑战是(1)更好地理解蛋白酶在信号网络和级联中的复杂关系,以及(2)提高我们同时检测生物样品和环境中多种蛋白酶活性的能力。我们建议通过三个领域的研究解决这些挑战。首先,我们将设计基于QD的原型诊断平台,这些平台可以测量与笔记本电脑相关的生物样品中多种蛋白酶的活性,从而增强了床边诊断。其次,我们将构造QD探针,可用于可视化细胞内另一种蛋白酶的激活,以帮助阐明生物学功能,这对于开发靶向蛋白酶的新诊断或疗法至关重要。最后,我们将探索新的QD探针的设计,这些探针可以通过将检测与抑制作用整合在一起,从而提供并发的诊断和治疗效用。在每种情况下,QD的合并发光特性,大小和表面积都将唯一允许这些前瞻性创新。这项研究进一步发展了我们对如何使用纳米技术来应对生物医学挑战的了解,从长远来看,这将为加拿大人带来更好的医疗保健。

项目成果

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Algar, Russ其他文献

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Controlled microfluidic flow synthesis of brightly luminescent semiconducting polymer dot nanoparticles for bioanalysis********
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    2018
  • 资助金额:
    $ 2.55万
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
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    2018
  • 资助金额:
    $ 2.55万
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
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    522484-2018
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    2018
  • 资助金额:
    $ 2.55万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Accelerator Supplements
Chemical Sensing
化学传感
  • 批准号:
    1000228971-2012
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.55万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Chemical Sensing
化学传感
  • 批准号:
    1000228971-2012
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 2.55万
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    Canada Research Chairs
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  • 批准号:
    435641-2013
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 2.55万
  • 项目类别:
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    $ 2.55万
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