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Lensless label-free nanoscopy

Description du projet

Grande nouvelle pour l’observation des cellules minuscules

L’observation des cellules à l’échelle nanométrique nécessite traditionnellement de minuscules champs de vision et des étiquettes fluorescentes, ce qui limite la compréhension des processus biologiques complexes. La capture d’images à grande échelle et à haute résolution de cellules vivantes reste un défi majeur. Le projet NaNoLens, financé par le CER, vise à développer une approche compacte et sans étiquette qui reconstruit des hologrammes plein champ. Plus précisément, il sera le pionnier de la nanoscopie holotomographique sans lentille à ultraviolet profond. Grâce à une conception sans optique, à des algorithmes avancés et à la tomographie à angle complet, NaNoLens peut capturer des images de dix gigapixels, résolvant les vésicules extracellulaires individuelles dans de grandes cultures cellulaires. Ces minuscules sphères, essentielles au diagnostic des maladies et à l’administration de médicaments, peuvent désormais être suivies en temps réel. Le projet ouvre une nouvelle ère d’imagerie cellulaire à grande échelle et à haute résolution.

Objectif

Optical nanoscopy has changed the “seeing is believing” paradigm. This was achieved within a limited field of view (FOV~100µm2) and required fluorescent markers. Large-FOV high-throughput live unimpaired cell imaging is crucial for biology and biomedicine. Hence, improving the space bandwidth product (SBP) using time-consuming scanning stitching is not a good solution. Lensless holographic microscopy (LHM) inherently bypasses FOV limitations by using full sensor-size hologram reconstruction for label-free object information retrieval. Its major limitation, not yet addressed, is its low lateral (~1µm) and axial (~3µm) resolution. I will overcome this fundamental problem by pioneering deep UV (DUV) lensless holotomographic nanoscopy (LHN) as a simple and compact device easily operated inside the cell chamber or outside the laboratory (in contrast to lens-based systems). Owing to DNA damage, DUV is used to sterilize and never image bio-samples. This paradigm will be shifted to provide a breakthrough 10 giga pixel SBP via a low-dose DUV optical-elements-free (no cost, no radiation loss) lensless setup with a worlds-first full-angle tomographic scenario, numerical aperture > 1, and a new class of reconstruction algorithms to decrease the effective pixel (to 100 nm) and remove background noise. I will use LHN to enable the discovery of a new mechanistic understanding of extracellular vesicles expression and intake within large live cell cultures with single-vesicle resolution. EVs, nanosized lipid spheres released by virtually every cell type, are currently emerging as novel disease biomarkers and drug nanovehicles. LHN is a new research field that inherently makes this a high-risk project, but the potential gains are also high as a new era of simple ultrahigh SBP nanoimaging might be opened. The proposed multidisciplinary project calls for near-unique expertise in computational microscopy and digital holography, which I acquired in cooperation with international leaders.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Adresse
PLAC POLITECHNIKI 1
00-661 Warszawa
Pologne
Région
Makroregion województwo mazowieckie Warszawski stołeczny Miasto Warszawa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)