 |
 |
|
Existing applicants/evaluators log in here
|
|
Cooperability
| Project leader |
Vuletić Tomislav |
| Project co-leader: |
Aleksandra Radenovic |
| Administering organization: |
Institut za fiziku, Bijenička 46, Zagreb, http://www.ifs.hr, 77627408491,
P. Pervan, Director; e-mail: pervan@ifs.hr
Tel.: +385 1 4698811
|
| Partner Institution/Company: |
École polytechnique fédérale de Lausanne |
| Grant type: |
1B |
| Project title: |
Confined DNA |
| Project summary: |
The exploration of living cell is the major technological challenge for the 21st century. From a physicists perspective, DNA and proteins are nano-machines that function in the crowded environment of the cell. For technological applications we have to extricate different cell components and confine them to a solid state device – to form a hybrid system. Currently, the most promising concepts for low cost, high-throughput DNA sequence mapping and/or sequencing are based on DNA arrays (confinement in two dimensions) and on nanopores - DNA translocating through nanometer-sized pores (confinement in one dimension). Confined DNA hybrid systems should be capable of label-free electronical readout of the sequence, without costly labeling and enzymatic reactions. The ability to sequence DNA quickly and at low cost is essential to e.g. the studies of antiobiotic resistance, evolutionary studies and enables the personalized medicine concept.
The immediate objective of our project is to combine the expertise available at the Institute of physics, Zagreb (IFZ) in the fields of surface and DNA physics. Our goal is to open confined DNA hybrid systems studies in Croatia, in partnership with the Laboratory of Nanoscale Biology from École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).
Understanding the charge of DNA, surrounding ions, and potentials within the constraints of an array or a nanopore are a fundamental requisite. We intend to create and test two original hybrid systems.
One is the DNA attached to a nanotemplated graphene. Such a template may lead to formation of a highly ordered and dense DNA array in presence of multivalent salts. This structure might become a route towards label-free electronical readout of the sequence.
The other system is DNA translocating through a pore created in a graphene base device. We will test routes towards increasing significantly the translocation time. This might allow for the detection of sequence related variations in the device/pore system impedance.
Achieving these goals demands from us to coordinate several well-equipped and staffed laboratories at IFZ: Scanning probes Lab, X-ray scattering Lab and Lasers for applications Lab. Enhanced activity focus and the training by EPFL will lead us to fulfill a broader objective: our Labs will become capable to support Croatian research community and industry in the studies of systems much more diverse than those addressed in this project.
|
| Hrvatski sažetak: |
Istraživanja žive stanice su najveći tehnološki izazov 21. stoljeća. Iz perspektive fizičara, DNK i proteini su nano-strojevi koji rade u gusto napučenom okolišu unutrašnjosti stanice. Za tehnološke primjene potrebno je izdvojiti dijelove stanice i ograničiti ih u nekom uređaju – i time formirati hibridni sistem. Trenutno, vrlo su obećavajući hibridni koncepti za mapiranje sekvenci i/ili sekvencioniranje koji su bazirani na matricama DNK (ograničenje u 2D) i na nanoporama – translokacija DNK kroz nanometarske pore (ograničenje u 1D). DNK hibridni sustavi bi trebali biti u mogućnosti elektronički čitati sekvencu bez dodatnog i skupog označavanja i enzimatskih reakcija. Sposobnost brzog i jeftinog sekvencioniranja DNK je nužna za istraživanja otpornosti na antibiotike, evolucijska istraživanja te omogućuje koncept personalizirane medicine.
Prvi korak našeg projekta je sjediniti dostupne ekspertize Instituta za fiziku u Zagrebu iz područja površinske i fizike DNK. Naš cilj je započeti istraživanja DNK hibridnih sistema u Hrvatskoj, u suradnji sa Laboratorijem za nanobiologiju sa EPFL-a (École polytechnique fédérale de Lausanne).
Razumijevanje naboja DNK, okolnih iona i potencijala unutar prostornih ograničenja matrice ili nanopore su osnovni preduvjet. Namjeravamo proizvesti i testirati dva originalna hibridna sustava.
Prvi od njih je sustav DNK molekula usidrenih na nanostrukturiranom predlošku od grafena. U prisustvu multivalentnih soli, ovakav predložak bi mogao uzrokovati nastajanje visoko uređene i gusto pakirane matrice DNK. Takva struktura mogla bi predstavljati smjer prema elektriničkom očitanju sekvence.
Drugi sistem je nanopora u mikrouređaju baziranom na grafenu, kroz koju se provlači nit DNK (translokacija DNK). Testirati ćemo pristupe koji bi mogli značajno produžiti vrijeme translokacije. Ovo bi vodilo na mogućnost mjerenja promjena impedancije u mikrouređaju/nanopori uzrokovanih prolaskom DNK niti.
Postizanje ovih ciljeva od nas zahtjeva koordiniranje nekolicine dobro opremljenih i ekipiranih Laboratorija na Institutu za fiziku: Laboratorija za pretražne probe, Laboratorija za raspršenje x-zraka (rentgenskog zračenja) i Laboratorija za primjenu lasera. Fokus uzrokovan pojačanom aktivnosti i trening na EPFL-u će nas dovesti do ispunjenja šireg cilja: naši laboratoriji će postati sposobni podupirati hrvatsku istraživačku zajednicu i industriju u istraživanjima mnogo raznolikijih hibridnih sistema nego onih opisanih u ovom projektu.
|
| Amount requested from UKF: |
1.500.000,00 HRK |
| Amount of matching funding: |
330.000,00 HRK |
|
|
|
