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Ultra-sensitive Field-resolved Infrared Spectroscopy for Early Disease Detection

Description du projet

Des technologies génériques améliorent la prise d’empreinte moléculaire pour la détection précoce des maladies

Les changements de la composition moléculaire des biofluides sont révélateurs de l’état de santé. Récemment, le concept de prise d’empreinte moléculaire des individus à partir de leurs échantillons de sang a suscité un intérêt croissant en tant que méthode potentielle basée sur la multiomique de suivi de la santé et de détection précoce des maladie. Bien que la spectroscopie infrarouge résolue en champ ait atteint une sensibilité de détection sans précédent pour ce cas d’utilisation, sa sensibilité doit atteindre un nanogramme par millilitre et sa stabilité à long terme doit encore être améliorée. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet UFRISED entend relever ces défis grâce à un système de balayage multi-kilohertz ultra-rapide, à une détection infrarouge résolue en champ à super octave, et à un plan de référencement ultra-rapide pour la normalisation des empreintes moléculaires infrarouges et la reproductibilité à long terme.

Objectif

"Early detection is one of the most effective ways to improve the survival rate for diseases like cancer. However, current diagnoses often rely on invasive procedures and specialized tests, posing challenges for regular monitoring.
Field-resolved infrared spectroscopy, which probes the ""molecular fingerprint"" of human blood, has achieved remarkable detection sensitivity by combining ultrafast laser technology with electric-field infrared detection. Despite its potential, the technique has yet to meet the stringent requirements of early screening, including single nanogram per millilitre sensitivity, 10^12 dynamic range, and long-term stability.
The proposed project — 'Ultra-sensitive field-resolved infrared spectroscopy for early disease detection' aims to overcome these challenges by developing a ground-breaking instrument for field-resolved infrared fingerprinting of human blood plasma samples and demonstrate its performance for health monitoring. In particular, the researcher intends to develop: (i) a multi-kHz delay scanning system based on two Cr:ZnS lasers, synchronized down to single-femtosecond timing precision which aims to record measurements faster than most laser noise contributions, (ii) super-octave-spanning field-resolved infrared detection with a dynamic range exceeding 10^12, and (iii) an ultra-rapid referencing scheme that simultaneously records reference infrared electric fields with the measurement to realize standardization of the infrared molecular fingerprints and the long-term reproducibility.
By addressing these limitations, the project will achieve unprecedented levels of sensitivity, dynamic range and stability. It provides an avenue for analyzing serum and plasma samples across a wide range of individuals and time frames, potentially uncovering spectral markers for different diseases. The system will be a minimally invasive and cost-effective method of early disease detection to improve patient prognosis and overall healthcare outcomes."

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinateur

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Contribution nette de l'UE
€ 189 687,36
Coût total
Aucune donnée