9 / 1 9 / 2 0 1 4 N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t | N a n o

h t t p : / / w w w

. n a n o

. g o v / N S I S e n s o r s 1 / 5 

# N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d

S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d

P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e

E n v i r o n m e n t

R e l a t e d R e s o u r c e s

S e e t h e N a n o s e n s o r s W h i t e P a p e r

.

O v e r v i e w o f R e s o u r c e s a n d S u p p o r t f o r N a n o t e c h n o l o g y f

o r S e n s o r s a n d S e n s o r s

f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t

R e q u e s t f o r I n f o r m a t i o n : N N I N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f

o r

N a n o t e c h n o l o g y S i g n a t u r e I n i t i a t i v e

T h e N a n o t e c h n o l o g y S i g n a t u r e I n i t i a t i v e ( N S I ) N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f

o r

N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t i s t h e f i f t h N S I t o

b e l a u n c h e d b y a g e n c i e s o f t h e N a t i o n a l N a n o t e c h n o l o g y I n i t i a t i v e ( N N I )

. T h e N N I a g e n c i e s

r e c o g n i z e t h e c o n s i d e r a b l e p o t e n t i a l f o r n a n o t e c h n o l o g y t o o p e n t h e d o o r t o t h e d e v e l o p m e n t o f

i n e x p e n s i v e

, p o r t a b l e d e v i c e s t h a t c a n r a p i d l y d e t e c t

, i d e n t i f y

, a n d q u a n t i f

y b i o l o g i c a l a n d

c h e m i c a l s u b s t a n c e s

. A s s u c h

, n a n o s e n s o r s a r e e x p e c t e d t o l e a d t o r e v o l u t i o n a r y a p p l i c a t i o n s

,

i n c l u d i n g e a r l y d i s e a s e d e t e c t i o n t h a t c a n r e s u l t i n f a s t e r t r e a t m e n t s a n d b e t t e r o u t c o m e s

, a s w e l l

a s t h e e a r l y a n d a c c u r a t e d e t e c t i o n o f e n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n t s

, c o n t a m i n a n t s

, a n d e v e n

b i o l o g i c a l o r c h e m i c a l w e a p o n s

. D u e t o t h e d i v e r s e n a t u r e o f t h e s e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s

,

n a n o s e n s o r s a r e e x p e c t e d t o i m p a c t m u l t i p l e s e c t o r s o f t h e e c o n o m y

, i n c l u d i n g t h e h e a l t h c a r e

,

p h a r m a c e u t i c a l

, a g r i c u l t u r a l

, f o o d

, e n v i r o n m e n t a l

, c o n s u m e r p r o d u c t s

, a n d d e f e n s e s e c t o r s

.

T h e N S I c o o r d i n a t e s e x i s t i n g a n d e m e r g i n g e f f o r t s t o e x p l o r e t h e u s e o f n a n o t e c h n o l o g y i n t w o

t h r u s t a r e a s :

1

. U s i n g n a n o t e c h n o l o g y a n d n a n o s c a l e m a t e r i a l s t o b u i l d m o r e s e n s i t i v e

, s p e c i f i c

, a n d

a d a p t a b l e s e n s o r s i n o r d e r t o o v e r c o m e t h e t e c h n i c a l b a r r i e r s a s s o c i a t e d w i t h c o n v e n t i o n a l

s e n s o r s9 / 1 9 / 2 0 1 4 N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t | N a n o

h t t p : / / w w w

. n a n o

. g o v / N S I S e n s o r s 2 / 5 2

. D e v e l o p i n g n e w s e n s o r s t o d e t e c t e n g i n e e r e d n a n o m a t e r i a l s a c r o s s t h e i r l i f e c y c l e s

, i n o r d e r

t o a s s e s s t h e p o t e n t i a l i m p a c t o n h e a l t h

, s a f e t y

, a n d t h e e n v i r o n m e n t



### P a r t i c i p a t i n g a g e n c i e s

C o n s u m e r P r o d u c t S a f e t y C o m m i s s i o n ( C P S C )

C P S C s t a f f s u p p o r t t h e r e s p o n s i b l e r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t o f

n a n o t e c h n o l o g y f

o r i m p l e m e n t a t i o n i n i n n o v a t i v e r a p i d s e n s i n g a n d m o n i t o r i n g

d e v i c e s t o i m p r o v e s a f e t y f

o r c o n s u m e r s

. T h e d e v e l o p m e n t o f n o v e l s e n s i t i v e

,

d i s c r i m i n a t i v e

, a n d l o w

- c o s t n a n o s e n s o r s f o r u s e i n c o n s u m e r p r o d u c t s t o

d e t e c t p r e h a z a r d o u s c o n d i t i o n s a n d t o p r o v i d e w a r n i n g o r e n a b l e p r e v e n t i v e

a c t i o n c a n r e d u c e l i k e l i h o o d o f d e a t h s a n d i n j u r i e s

. C P S C s t a f f w i l l p r o v i d e s u p p o r t t o t h e N S E T

S u b c o m m i t t e e o n c u r r e n t l y a v a i l a b l e t o o l s

, s t a n d a r d s

, a n d a p p r o a c h e s t o a s s e s s t h e s a f e t y

,9 / 1 9 / 2 0 1 4 N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t | N a n o

h t t p : / / w w w

. n a n o

. g o v / N S I S e n s o r s 3 / 5 e f f i c a c y

, q u a l i t y

, a n d p e r

f o r m a n c e o f p r o d u c t s u n d e r C P S C ’ s j u r i s d i c t i o n

.

D e f e n s e T h r e a t R e d u c t i o n A g e n c y ( D T R A

, p a r t o f D O D )

D T R A s u p p o r t s t h e d i s c o v e r y a n d d e v e l o p m e n t o f a n a l y t i c a l m e t h o d s a n d

e n a b l i n g n a n o m a t e r i a l s f

o r r a p i d a n d s e n s i t i v e d e t e c t i o n a n d i d e n t i f i c a t i o n o f

c h e m i c a l a n d b i o l o g i c a l t h r e a t s a n d o f n e w m a t e r i a l s t o e n h a n c e p r o t e c t i o n

a g a i n s t s u c h t h r e a t s

. D T R A a l s o s u p p o r t s t h e d i s c o v e r y o f d i a g n o s t i c m e t h o d s

f o r i d e n t i f y i n g b i o m a r k e r s i n d i c a t i v e o f e x p o s u r e o r i n f e c t i o n b y b i o l o g i c a l

a g e n t s

, a n d n e w a p p r o a c h e s i n s e n s o r d a t a a n a l y s i s a n d a l g o r i t h m s f o r t h r e a t d e t e c t i o n

.

E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y ( E P A )

T h e N a t i o n a l C e n t e r f

o r E n v i r o n m e n t a l R e s e a r c h ( N C E R ) a t t h e E P A h a s

s u p p o r t e d r e s e a r c h i n t h e d e v e l o p m e n t o f i n n o v a t i v e a n d r a p i d s e n s i n g a n d

m o n i t o r i n g d e v i c e s

. T h e s e d e v i c e s e n a b l e a c c u r a t e a s s e s s m e n t o f t h e

e n v i r o n m e n t a s w e l l a s i d e n t i f i c a t i o n a n d q u a n t i f i c a t i o n o f e n v i r o n m e n t a l

c o n t a m i n a n t s

. T h e r e s e a r c h w a s a c c o m p l i s h e d t h r o u g h t h e S c i e n c e t o

A c h i e v e R e s u l t s ( S T A R ) g r a n t s p r o g r a m

. A d d i t i o n a l l y

, t h e E P A u s e d t h e S m a l l B u s i n e s s

I n n o v a t i o n R e s e a r c h p r o g r a m a s t h e m e a n s b y w h i c h p r o m i s i n g t e c h n o l o g i e s

, s u c h a s s e n s o r s

,

w e r e s o l i c i t e d a n d f u n d e d

.

F o o d a n d D r u g A d m i n i s t r a t i o n

F D A s u p p o r t s t h e r e s p o n s i b l e d e v e l o p m e n t o f n a n o t e c h n o l o g y

,

i n c l u d i n g p r o d u c t s r e l e v a n t t o n a n o s e n s o r s

. F D A w i l l p r o v i d e g u i d a n c e

o n c u r r e n t l y a v a i l a b l e t o o l s

, s t a n d a r d s

, a n d a p p r o a c h e s

, a s

a p p r o p r i a t e

, t o a s s e s s t h e s a f e t y

, e f f i c a c y

, q u a l i t y

, a n d p e r

f o r m a n c e o f

F D A

- r e g u l a t e d p r o d u c t s t h a t m a y i n c o r p o r a t e n a n o m a t e r i a l s o r

o t h e r w i s e i n v o l v e t h e a p p l i c a t i o n o f n a n o t e c h n o l o g y

.

N A S A

N A S A c u r r e n t l y d e v e l o p s n a n o s e n s o r s t h a t a r e h i g h l y s e n s i t i v e a n d

m i n i a t u r i z e d

, a n d t h a t h a v e l o w p o w e r c o n s u m p t i o n

, f o r d e t e c t i o n o f

c h e m i c a l a n d b i o l o g i c a l s p e c i e s

. A p p l i c a t i o n s f o r t h e s e s e n s o r s i n c l u d e

i n c o r p o r a t i o n i n t o l a b

- o n

- a

- c h i p t e c h n o l o g i e s f o r c r e w h e a l t h m o n i t o r i n g

,

w a t e r q u a l i t y m o n i t o r i n g i n t h e I n t e r n a t i o n a l S p a c e S t a t i o n

, a n d d e t e c t i o n o f

b i o m a r k e r s i n p l a n e t a r y e x p l o r a t i o n

. N A S A a l s o d e v e l o p s n a n o t e c h n o l o g y

- b a s e d c h e m i c a l

s e n s o r s f o r a v a r i e t y o f g a s e s a n d v a p o r s e n c o u n t e r e d i n p l a n e t a r y e x p l o r a t i o n

, E a r t h m o n i t o r i n g

,

a n d a i r c r a f t a n d s p a c e c r a f

t v e h i c l e s a f e t y

. N A S A i s a l s o w o r k i n g o n t h e d e v e l o p m e n t o f

n a n o s e n s o r s t o m e a s u r e m e c h a n i c a l s t r a i n a n d d e t e c t t h e e a r l y o n s e t o f d a m a g e i n s t r u c t u r a l

m a t e r i a l s f o r u s e i n s t r u c t u r a l h e a l t h m o n i t o r i n g f o r a i r c r a f t a n d s p a c e c r a f

t

. T h e t e c h n o l o g y a n d

t e s t b e d p l a t f

o r m s a r e g e n e r i c t o l e v e r a g e f o r b i o m e d i c a l a n d s e c u r i t y a p p l i c a t i o n s

.9 / 1 9 / 2 0 1 4 N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t | N a n o

h t t p : / / w w w

. n a n o

. g o v / N S I S e n s o r s 4 / 5 n s f l o g o N a t i o n a l I n s t i t u t e s o f H e a l t h ( N I H )

N I H s u p p o r t s n a n o s e n s o r R & D p r o g r a m s i n b i o m a r k e r d i s c o v e r y a n d

v a l i d a t i o n

, p l a t f

o r m d e v e l o p m e n t f

o r m u l t i p l e x e d b i o m a r k e r d e t e c t i o n

( i n c l u d i n g m i c r o f l u i d i c s p l a t f

o r m s

, p r o t e o m i c d e v i c e s

, a n d S E R S

i n s t r u m e n t a t i o n )

, m u l t i

- a n a l y t e a r r a y s f o r e x p o s u r e m o n i t o r i n g ( b o t h p o i n t

- o f

c o n t a c t a n d b i o m o n i t o r i n g )

, m o l e c u l a r p r o b e s

, D N A s e q u e n c i n g a n d

b i o i n f o r m a t i c s

, a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f n a n o p a r t i c l e s i n v i v o

.

N a t i o n a l I n s t i t u t e f o r O c c u p a t i o n a l S a f e t y a n d H e a l t h

( N I O S H )

T h e N I O S H N a n o t e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r ( N T R C ) h a s

d e s i g n a t e d a p p l i c a t i o n s o f n a n o t e c h n o l o g y f o r o c c u p a t i o n a l

s a f e t y a n d h e a l t h a s o n e o f t h e 1 0 c r i t i c a l a r e a s i n i t s o r g a n i z e d p r o g r a m o f r e s e a r c h t o i d e n t i f y

,

i n v e s t i g a t e

, a n d d e v e l o p s c i e n c e

- b a s e d s o l u t i o n s t o w o r k p l a c e h e a l t h a n d s a f e t y k n o w l e d g e

g a p s i n t h e a r e a o f n a n o t e c h n o l o g y

. T h r o u g h a c t i v i t i e s s u c h a s i t s M a n u a l o f A n a l y t i c a l M e t h o d s

,

N I O S H s u p p o r t s d e v e l o p m e n t o f g u i d e l i n e s a n d v o l u n t a r y c o n s e n s u s s t a n d a r d s f o r i d e n t i f i c a t i o n

o f s e n s o r n e e d s a n d o b

j e c t i v e s ; m e t h o d s d e v e l o p m e n t

, t e s t i n g

, a n d c e r t i f i c a t i o n ; u s e r t r a i n i n g

,

d o c u m e n t a t i o n

, a n d i m p r o v e m e n t ; s e n s o r a c c e p t a n c e

, c a l i b r a t i o n

, a n d r e l i a b i l i t y c h e c k s ;

e v a l u a t i o n o f o p e r a t i o n a l e x p e r i e n c e ; a n d p e r i o d i c p e r f o r m a n c e t e s t i n g

, i n c l u d i n g r e a l i s t i c

a p p l i c a t i o n s i n c o m p l e x w o r k p l a c e s i t u a t i o n s

.

N a t i o n a l I n s t i t u t e o f S t a n d a r d s a n d T e c h n o l o g y ( N I S T )

N I S T i s d e v e l o p i n g a v a r i e t y o f m e a s u r e m e n t m e t h o d s t o

c h a r a c t e r i z e n a n o s e n s o r s a n d n a n o m a t e r i a l s

, a n d i t i s c r e a t i n g

n a n o s e n s o r s a n d n a n o m a t e r i a l s f o r m e a s u r e m e n t a p p l i c a t i o n s a n d

s t a n d a r d s

. R e f e r e n c e m a t e r i a l s d e v e l o p e d a t N I S T s u p p o r t t h e v a l i d a t i o n o f n e w s e n s i n g

p l a t f o r m s

. T h e N I S T C e n t e r f

o r N a n o s c a l e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y u s e r f a c i l i t y p r o v i d e s a c c e s s

t o t h e t o o l s a n d p r o c e s s e s n e e d e d t o a c c e l e r a t e t h e c o m m e r c i a l i z a t i o n o f n a n o s e n s o r s y s t e m s

.

R e s e a r c h a d d r e s s i n g i n f

o r m a t i o n q u a l i t y

, i n t e g r i t y

, a n d u s a b i l i t y w i l l c o n t r i b u t e t o t h e r e l i a b i l i t y

a n d s e c u r i t y o f s e n s o r n e t w o r k s a n d d a t a a n a l y s i s

. N I S T ’ s c o m p l e m e n t a r y n a n o

- E H S p r o g r a m s

s u p p o r t t h e s a f e m a n u f a c t u r e

, u s e

, a n d d i s p o s a l o f e n g i n e e r e d n a n o m a t e r i a l s a n d

n a n o t e c h n o l o g y

- e n a b l e d p r o d u c t s

.

N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n ( N S F )

T h r o u g h i t s B i o s e n s i n g

, B i o p h o t o n i c s

, a n d o t h e r p r o g r a m s

, N S F s u p p o r t s

d e v e l o p m e n t o f n o v e l s e n s i t i v e

, d i s c r i m i n a t i v e

, l o w

- c o s t

, a n d e a s y

- t o

- o p e r a t e

b i o s e n s i n g s y s t e m s ; i n n o v a t i v e i d e a s i n t h e d e v e l o p m e n t o f n o v e l

b i o r e c o g n i t i o n s t r a t e g i e s ; m u l t i f u n c t i o n a l n a n o m a t e r i a l s a n d i n t e r f a c e s w i t h

p r e d e f i n e d p h y s i c a l

, c h e m i c a l

, o r b i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s f o r b i o s e n s i n g

a p p l i c a t i o n s ; a n d f u n d a m e n t a l s t u d y o f b i o m a c r o m o l e c u l e s c o n f i n e m e n t a n d o r i e n t a t i o n a t t h e9 / 1 9 / 2 0 1 4 N S I : N a n o t e c h n o l o g y f o r S e n s o r s a n d S e n s o r s f o r N a n o t e c h n o l o g y : I m p r o v i n g a n d P r o t e c t i n g H e a l t h

, S a f e t y

, a n d t h e E n v i r o n m e n t | N a n o

h t t p : / / w w w

. n a n o

. g o v / N S I S e n s o r s 5 / 5 m i c r o

- a n d n a n o s c a l e i n t e r

f a c e s f o r b i o s e n s i n g a p p l i c a t i o n s

. N S F a l s o s u p p o r t s t h e d e v e l o p m e n t

o f s e n s o r s t o d e t e c t e n g i n e e r e d n a n o p a r t i c l e s i n a v a r i e t y o f e n v i r o n m e n t a l m a t r i c e s

.

N a t i o n a l I n s t i t u t e o f F o o d a n d A g r i c u l t u r e ( N I F A

- - p a r t o f U S D A )

N I F A ’ s a c t i v i t i e s i n n a n o t e c h n o l o g y f o r b i o s e n s o r s s u p p o r t i t s m i s s i o n

,

s t r a t e g i c g o a l s

, a n d h i g h p r i o r i t i e s a n d a p p l y b r o a d l y t o p l a n t a n d a n i m a l

p r o d u c t i o n s y s t e m s

, f

o o d q u a l i t y a n d s a f e t y

, n u t r i t i o n a n d h e a l t h

, t h e

e n v i r o n m e n t

, a n d n a n o

- b i o m a t e r i a l s

. T h e p r i m a r y t h r u s t s a r e i n t h e

f o l l o w i n g a r e a s : ( 1 ) D e v e l o p n o v e l t e c h n o l o g i e s f o r c h a r a c t e r i z i n g f u n d a m e n t a l n a n o s c a l e

b i o p r o c e s s e s ; ( 2 ) C o n s t r u c t a n d c h a r a c t e r i z e s e l f

- a s s e m b l e d n a n o s t r u c t u r e s ; ( 3 ) D e v e l o p

n a n o s c a l e d e v i c e s a n d s y s t e m s i n c o r p o r a t i n g m i c r o

- f a b r i c a t i o n a n d n a n o t e c h n o l o g y ; ( 4 ) D e v e l o p

a f r a m e w o r k f

o r e c o n o m i c

, e n v i r o n m e n t a l

, a n d h e a l t h r i s k a s s e s s m e n t f o r n a n o t e c h n o l o g i e s

a p p l i e d t o f o o d

, a g r i c u l t u r e

, a n d b i o l o g i c a l s y s t e m s ; a n d ( 5 ) P r o d u c e e d u c a t i o n a n d o u t r e a c h

m a t e r i a l s o n n a n o f a b r i c a t i o n

, s e n s i n g

, s y s t e m s i n t e g r a t i o n

, a n d a p p l i c a t i o n r i s k a s s e s s m e n t

.