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Advancing optical nanoscopy by combining event-based sensors with modulation-enhanced single-molecule localization microscopy

Descrizione del progetto

Far progredire la microscopia a super-risoluzione

Riuscire a osservare come avvengono i processi biologici a livello molecolare è fondamentale per capire la vita. La microscopia a super-risoluzione aiuta i ricercatori a visualizzare le strutture molecolari con una precisione nanometrica. Tuttavia, i metodi attuali non riescono a coniugare velocità di acquisizione delle immagini e precisione spaziale. Grazie al sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto ES-FLUX punta a superare questo limite introducendo sensori innovativi in grado di rilevare le variazioni di luce con estrema precisione. Questo approccio acquisisce contemporaneamente sia informazioni spaziali che temporali, migliorando la risoluzione senza compromettere la velocità di elaborazione. Il progetto farà progredire sia l’analisi computazionale che la strumentazione, con l’obiettivo di potenziare le capacità della microscopia biologica ad alta risoluzione.

Obiettivo

Non-invasive, high-resolution imaging of biological systems often requires optical microscopy. Since overcoming the diffraction barrier, optical nanoscopy, or super-resolution microscopy, with up to ~1-10 nm resolution can be used for imaging immobilized or live biological samples. The final frontier of optical nanoscopy is high-throughput, true molecular imaging (~1 nm precision) in dynamic, high-mobility systems. Currently, the most promising nanoscopy methods employ modulation-enhanced localization microscopy. However, these are compromised either in throughput or in spatiotemporal precision. This trade-off is due to a sensor choice focused on rich temporal (realizing high localization precision) or rich spatial (realizing high throughput) information. A novel sensor architecture, event-based sensors, merges these choices by measuring changes in photon flux on a megapixel-sized chip with asynchronously recorded microsecond-precise timestamped events. With ES-FLUX, I will combine patterned sinusoidal illumination patterns with event-based single-molecule localization microscopy. This will break the stalemate between high throughput and high precision in modulation-enhanced localization microscopy. The spatiotemporal single-molecule event patterns will be analysed separately in the temporal and in the spatial domains, and as such ES-FLUX will improve the resolution compared to traditional single-molecule localization microscopy. It paves the way for molecular precision whilst allowing the high experimental throughput associated with full-frame camera acquisition. Further improvements in the computational analysis and optomechanical setup expands ES-FLUX towards single-particle tracking and spectral multiplexing. In conclusion, ES-FLUX merges modulation-enhanced single-molecule localization microscopy with event-based sensor acquisition and as such expands the boundaries of optical nanoscopy.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contributo netto dell'UE
€ 232 916,16
Costo totale
Nessun dato