Descrizione del progetto
Una risoluzione senza precedenti di un nanometro rivoluziona la nanoscopia ottica
Da quando è stato inventato il primo microscopio ottico alla fine del XVI secolo, le tecnologie che sfruttano l’interazione luce-materia hanno permesso di osservare in modo sempre più dettagliato la struttura e la funzione dei materiali, viventi e non. La nanoscopia ottica, che ha ottenuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2014 per aver superato il presunto limite ottico scientifico di risoluzione, è oggi un insieme di tecniche in grado di osservare oggetti in scala nanometrica nel loro ambiente naturale. Il progetto OptnanoATcryo, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, fornirà la prossima evoluzione, che prevede un notevole aumento della densità di etichettatura e del numero di fotoni raccolti da singoli emettitori fluorescenti. Utilizzando il controllo della fluorescenza a temperature criogeniche e nuovi schemi di ricostruzione a super-risoluzione, la tecnica produrrà una risoluzione 3D a un nanometro senza precedenti.
Obiettivo
Optical nanoscopy is a powerful technique used in biology to study subcellular structures and function via specifically targeted fluorescent labels. Localization microscopy in particular offers a much better resolution (~10-50 nm) than conventional microscopy (~250 nm) while being relatively undemanding on the experimental setup and the subsequent image analysis. The next revolution in imaging to 1 nm isotropic resolution in 3D must realize a big increase in the number of collected photons from single fluorescent emitters as well as in the labelling density. Only then can subcellular structures be imaged at the molecular level to study the molecular machinery of the cell. Notably observations of DNA conformation in 3D at such resolutions would be spectacular and enable investigation of biophysical models ranging from chromosomal DNA packaging to gene regulation.
I propose a new imaging technique based on fluorescence control at cryogenic temperatures in combination with novel data driven super-resolution reconstruction schemes employing prior knowledge that promises this unprecedented optical far-field resolution. I introduce a twofold technical leap by i) much higher photon counts due to negligible photobleaching at cryogenic temperatures while maintaining the sparsity required for single emitter localization and ii) relaxing the required labelling density using a priori information and the averaging of many identical entities. Orientational blinking ensures single emitter localization via a combination of polarization sensitive excitation, detection and stimulated depletion and triplet state shelving.
Biophysical models of cell structures and data driven priors mean that fewer samples are needed to fully describe a structure.
In a larger perspective, the outcome of this research will enable the combination of structural cryo-electron microscopy imaging at subnanometer resolutions with functional fluorescent imaging at the nanometer scale.
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.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
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Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
ERC-COG - Consolidator Grant
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) ERC-2014-CoG
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
2628 CN Delft
Paesi Bassi
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.