Descrizione del progetto
Fotoni interagenti per offrire immagini dei tessuti più profondi senza compromettere la sicurezza
Gli sviluppi pionieristici nei campi della medicina e della biologia dipendono spesso dalla capacità di osservare il mondo microscopico ad alta risoluzione senza compromettere l’integrità del campione. La microscopia a fluorescenza multifotone è una tecnica ampiamente utilizzata a questo scopo in quanto offre immagini 3D mediante sezionamento ottico senza dover tagliare fisicamente i campioni. Sfruttando le proprietà uniche dell’entanglement quantistico, il progetto QuNIm, finanziato dal CER, si prefigge di superare l’insufficiente profondità di penetrazione e il basso rapporto segnale/rumore della microscopia a fluorescenza multifotone. I ricercatori utilizzeranno fotoni correlati a livello quantistico, che vengono assorbiti in modo più efficiente rispetto alle loro controparti tradizionali, consentendo in tal modo di offrire immagini dei tessuti più profondi senza richiedere elevate intensità laser e riducendo i potenziali danni ai tessuti stessi. I risultati del progetto potrebbero esercitare un impatto significativo sulle neuroscienze, consentendo di svolgere studi senza precedenti delle regioni cerebrali sottocorticali, fondamentali per comprendere i processi di apprendimento, la memoria e le malattie neurodegenerative come l’Alzheimer.
Obiettivo
Many pioneering advances in medicine and biology require observation of the microscopic world with high resolution and without damaging the specimen. One of the most widespread techniques is multiphoton fluorescence microscopy, which allows full 3D imaging via optical sectioning, i.e. imaging of planes within the sample without the need for physical slicing. This technique has a major limitation, however: the penetration depth and the signal-to-noise ratio are not sufficient for imaging deep within tissue, preventing functional imaging of, e.g. neuronal or cardiac activity beyond superficial layers.
QuNIm aims to transform the field of nonlinear imaging and microscopy by exploiting the unique properties of entanglement, a quantum mechanical superposition of two or more photons that behave like single particles. Two quantum-correlated photons are absorbed in a nonlinear process as a single particle, an event 10 billion times more probable than the absorption of two classical photons. QuNIm will apply, for the first time, the innovative concepts of spatiotemporal and multimode entanglement, super-Poissonian fluctuations, and macroscopic quantum beams to deliver a ground-breaking imaging technique. It will maintain the strengths of standard nonlinear imaging (e.g. multiphoton microscopy, boasting high resolution, 3D imaging and molecular specificity using fluorophores/photoproteins) while increasing its penetration depth and removing the drawbacks (complex ultrashort pulsed lasers, lengthy scanning procedures, and phototoxicity).
QuNIm will further extend the limit of deep-tissue imaging while at the same time enhancing the contrast and reducing the laser intensity (mitigating tissue damage), delivering a transformative impact in different fields. For example, in neuroscience, this will allow imaging of, e.g. sub-cortical brain regions fundamental for important studies into learning, memory and degenerative neural conditions such as Alzheimer's disease.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- scienze naturaliscienze biologicheneurobiologia
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
21100 Varese
Italia