Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

High-throughput Synthesis of Non-spherical Plasmonic Nanoparticles (NPs) for Applications in Endotoxin Sensing (Nano-Syn-Sens)

Alternativ tittel: Syntetese av høy gjennomstrømning av ikke-sfæriske plasmoniske nanopartikler (NP) for applikasjoner i endotoksinsensering (Nano-Syn-Sens)

Tildelt: kr 4,9 mill.

Administrativt: Da prosjektet gikk inn i sitt tredje år, har hovedfokuset vært å samkjøre innsatsen til både norske og indiske partnere mot de forhåndsdefinerte prosjektmilepælene ved å legge til rette for koordinerte forskningsaktiviteter. De tidligere indikerte finansieringsutfordringene på indisk side ser ut til å ha ordnet seg foreløpig. Forskningsaktivitetene i dette prosjektet har hatt stor nytte av tre forskningsmobiliteter (2 doktorgradsstudenter i 5 måneder hver, og 1 doktorgrad i 1 år, alle doktorgradsstudenter fra IIT-M) finansiert av Global Erasmus Mobility Program-prosjektet som er operativt mellom prosjektkoordinatorene på begge sider i perioden 2020 – 2023. Forlengelsen på grunn av korona-pandemi og andre utfordringer er sluttført på begge sider, noe som fører til en ny sluttdato for prosjektet i 2024. En av doktorgradsstudentene på indisk side er i ferd med å avslutte sin doktorgrad avhandling, mens doktorgraden på norsk side forventes å avsluttes i 2025 på grunn av forlengelse på grunn av utplassering. Den andre indiske doktorgraden er midtveis i oppgavearbeidet og har for tiden vært på utveksling ved NTNU i 1,5 år delvis finansiert av Nano-Syn-Sens og Global Erasmus Mobility Program. Mange av ph.d.-oppgavene har vært støttet av sommerstudenter som har jobbet for å få etablert noen av protokollene. Vitenskapelig: Norsk side: Q1-Q2 2023 fokuserte på ferdigstillelse av oversiktsartikkelen med fokus på bruk av binære overflateaktive stoffer for å kontrollere veksten av anisotropiske gullnanostrukturer. Etter flere runder med revisjon fra tre tidsskrifter, ble det besluttet å utsette innleveringsprosessen til 1. kvartal 2024 for å la ph.d.-kandidaten på norsk side fokusere på det eksperimentelle manuskriptet. I dette eksperimentelle manuskriptet har vårt fokus vært på å forstå rollen til garvesyre som et reduksjonsmiddel i syntesemetoden for frøvekst, inkludert batchkinetikk. Forskningsresultatene blir nå utarbeidet til et manuskript som skal leveres i Q4 2023. Q2-Q4 har vært vitne til et stort fokus på funksjonalisering av overflatene til nanopartikler for å forankre dem til de optiske fiberbaserte biosensorene, realisert hovedsakelig gjennom arbeidet til 3 MSc-studenter fra NTNU og 2 utvekslings-ph.d.er fra IIT-M. Disse resultatene er oppsummert i form av en masteroppgave (innlevert Q2 2023) og to masterspesialiseringsprosjekter som skal leveres i slutten av desember 2023. I tillegg har resultatene blitt presentert i nasjonalt og internasjonalt forum gjennom postere og muntlige bidrag . Flere av funnene er brukt til utdanning både som komponenter i TKP 4190 Fabrication and Application of Nanomaterials og TKP 4535 Crystallization and Particle Design Courses ved NTNU, men også i inviterte forelesninger levert digitalt og fysisk for internasjonale universiteter. Hovedresultatet fra denne delen av prosjektet har vært utvikling og validering av funksjonaliseringsprosedyrer for å erstatte overflateaktivt middel fra overflaten av gullnanopartikler, som vil muliggjøre avansert overflatekjemi for biosensing. 2023 har vært vitne til oversettelse av batchprosessen til mikrofluidiske systemer gjennom innsatsen til utvekslings-PhD. Den bygde plattformen har vist seg å produsere anisotrope partikler og oppsettet har blitt modifisert for å utføre online screening av syntetiserte partikler. I tillegg har gjensidige besøk av PI-ene lagt til rette for strukturerte diskusjoner og prosjektplanlegging for neste periode. Et offentlig formidlingsmøte ble arrangert i Q4 2023, i tråd med besøket til den indiske PI i Norge. Formålet med dette møtet var å vise frem den spennende pågående forskningen innenfor prosjektet til storsamfunnet og skape bevissthet om de endelige målene som er satt i prosjektet. Indisk side: Det har vært betydelig arbeid med å utvikle molekylærdynamiske simuleringer for å studere adsorpsjon av overflateaktive stoffer på gullflater og for binære overflateaktive stoffer i vann. Det er startet nye simuleringer med polariserbart gull, som ser ut til å være en viktig faktor for adsorpsjon av ioniske overflateaktive stoffer og blandinger av overflateaktive stoffer. Det arbeides samlet med å relatere funnene fra forsøk utført ved NTNU. På utviklingssiden for biosensorer jobbet PhD-kandidaten med merkefri plasmonisk deteksjon av endotoksin ved bruk av PMB som reseptor med deteksjonsgrenser ned til 100 aM. Disse protokollene reproduseres og ferdigstilles for publisering i 2024. Et 2-ukers besøk fra den norske doktorgraden til IIT-M-laboratorier hjalp til med kunnskapsoverføring om fabrikasjon av prober som for tiden brukes til å forankre funksjonaliserte sfæriske gullnanopartikler til de optiske probene .

This project aims to understand and control growth of anisotropic Au NPs in seeded-growth strategies using a complementary approach that combines experimental and multi-scale modelling techniques for both batch and continuous processes. The obtained Au NPs will then be functionalized for biosensing of endotoxins based on optical fibre technology. The project aims to improve health and promote new medical technology and also provide greater insight into the impacts of nanomaterials on human health and ecosystems. The project team comprises experts in experimental as well as theoretical methods with special competences in NP fabrication, characterization, scale-up and mathematical modelling. State-of-the art nano research infrastructure at NTNU Nanolab will be used for fabrication and characterization while multi-scale modelling knowledge, approaches and facilities at IIT-M will be used for developing process models that capture the growth. The proposal aims to solve a pressing societal need of providing cheap, in-house and improved healthcare and medical facilities in biosensing which will be realized in the Biosensors Labortory at IIT-M. Although several reports exist documenting seeded growth, to our knowledge, there exists no comprehensive mathematical modelling in case of binary surfactant mixtures. Further, using microfluidic routes, high throughput of anisotropic Au NPs will be achieved. Functionalization of the Au NPs to chemisorb them on fibreoptic sensors will help realize ultrasensitive plasmonic sensors for endotoxin detection. The project would therefore provide fundamental understanding of nucleation and growth of anisotropic Au NPs with an aim to fabricate in-house sensors, the technology behind which can be patented. It also aims to educate 3 PhDs within the research area over the project period, foster ongoing collaborative research between the partners and establish research ties for long-term co-operation.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale