Diamant nanodeeltje spin magnetometer and FRET sensoren: een nieuwe route naar moleculaire resolutie neuro-netwerk imaging (R-2894)

De beschikbaarheid van contactloze instrumenten voor het real-time dynamisch biochemisch detecteren in cellen kunnen onze huidige kennis over biofysica op moleculair niveau significant verbeteren. Een voorbeeld is het optisch meten van bioelektrische signalen in afzonderlijke zenuwcellen en neurale netwerken via hun elektromagnetische activiteit. Het in kaart brengen op nanoschaal kan de kloof tussen de zenuwcellen en de functies op netwerkniveau overbruggen en de connectomen van de hersenen ontraadselen (een diagram van de neurale verbindingen in de hersenen). Het voorgestelde project ontwikkelt een nieuwe methode om de neurale netwerken in kaart te brengen op basis van optically-detected magnetic resonance (ODMR) en Foerster Resonance Energy Transfer (FRET) principes behandeld met single fotonen en spins in nanodiamanten (ND) deeltjes. De ND deeltjes kunnen gemaakt worden zodat ze NV defecte centra's bevatten en gebruikt worden voor optische kwantum beeldvorming. Deze techniek zal gebruikt worden voor het in kaart brengen van zeer zwakke elektromagnetische velden in zenuwcellen die intracellulaire transfectie ondergaan hebben met ND deeltjes. De ND deeltjes zullen met geschikte biomoleculen covalent geënt worden en in de celmembraan dichtbij de synaptische gebeurtenissen verankerd worden. Vervolgens vindt er de deconvolutie van de optische signalen naar vector elektrische of magnetische velden plaats en worden ze tenslotte gerelateerd aan action potential mapping. Het project behandelt de fundamentele aspecten van het chemisch functionaliseren van ND deeltjes en single spin en foton beeldvorming ter vervanging van chemische tags en quantum-dot markers voor het moderne onderzoek in de biologie.

Trefwoorden:biosensoren, nanodeetjes en - clusters

Disciplines:Fysica