Skalbara CMOS-Integrerade Nanopor-Baserade Biosensorer
- Diarienummer
- STP19-0065
- Projektledare
- Stemme, Göran
- Start- och slutdatum
- 200601-250531
- Beviljat belopp
- 10 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Avkodning, igenkänning och räkning av biomolekyler såsom DNA, RNA och proteiner på nivån av en enda molekyl är mycket viktigt för medicinsk diagnostik, onkologi och läkemedelsutveckling. Biologiska proteinporer har framgångsrikt använts vid DNA-sekvensering, men de har stora brister såsom begränsat storleksintervall, mångsidighet och stabilitet. Nanoporer tillverkade av fast tillståndets material är ett lovande och potentiellt mycket mer mångsidigt alternativ på grund av deras överlägsna stabilitet, flexibilitet och kompatibilitet med halvledarteknologi. För att möjliggöra storskalig användning måste emellertid nanoporer i fast tillståndets material vara tillverkningsbara med subnanometerprecision i en skalbar process - något som inte är möjligt idag. För att lösa detta problem kommer vi att utveckla sub-3 nm diameter nanoporer i fasta tillståndes material som kan tillverkas på ett skalbart sätt. Vi kommer använda ett unikt tillvägagångssätt som vi tagit fram baserat på sprickbildning i tunna skikt på nanoskala. Vi kommer att undersöka användbarheten av dessa porer för viktiga applikationer såsom DNA-mappning, enstaka molekylanalyser och peptidfingeravtryck med jonisk och elektronisk strömdetektion. För detta projekt har vi samlat ett team av forskare från Sverige och Taiwan med kompletterande forskningskompetens. Om projektet är framgångsrikt kommer våra resultat att främja medicinsk diagnostik, biologi och livsvetenskap och därmed göra en betydande samhällelig inverkan.
Populärvetenskaplig beskrivning
Avkodning, igenkänning och räkning av livets viktiga biomolekyler, såsom DNA, RNA och proteiner på nivån av en enda molekyl är mycket viktigt för att diagnostisera sjukdomar, till exempel cancer. Det är också avgörande för framtida läkemedelsutveckling. Biologiska proteinporer, finns naturligt i våra celler har tagits fram med genteknologi och nyligen anpassats för att användas vid DNA-sekvensering. Proteinporerna har tyvärr allvarliga brister såsom begränsat storleksintervall, begränsade anpassningsmöjligheter till olika biomolekyler och dålig stabilitet. Nanoporer tillverkade av fasta material, av samma typer som finns i modern elektronik, är ett lovande och potentiellt mycket mer mångsidigt alternativ till biologiska porer på grund av överlägsen stabilitet, flexibilitet och kompatibilitet med modern elektronik. För att kunna sprida denna teknologi måste dessa nya nanoporer vara tillverkningsbara med subnanometerprecision i en skalbar process - något som inte är möjligt idag. För att lösa detta problem kommer vi att utveckla nanoporer som har diameter under 3 nm i fasta material som kan tillverkas på ett skalbart sätt. Vi kommer använda ett unikt tillvägagångssätt som vi tagit fram baserat på sprickbildning i tunna skikt på nanoskala. Vi kommer att undersöka användbarheten av dessa porer för viktiga applikationer såsom DNA-mappning, enstaka molekylanalyser och peptidfingeravtryck med jonisk och elektronisk strömdetektion. För detta projekt har vi samlat ett team av forskare från Sverige och Taiwan med hög vetenskaplig komptens från kompletterande disipliner. Om projektet är framgångsrikt kommer våra resultat att främja medicinsk diagnostik, biologi och livsvetenskap och därmed göra en betydande vetenskaplig och samhällelig inverkan som kommer att nå långt utöver projektets varaktighet på fem år.