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Very fast Imaging by Broadband coherent RAman

Descrizione del progetto

Una tecnica di microscopia non invasiva e in tempo reale potrebbe rivoluzionare l’imaging cellulare

Il progetto VIBRA, finanziato dal CER, prevede di sviluppare un microscopio innovativo per l’imaging in tempo reale e non invasivo di cellule e tessuti che potrebbe rivoluzionare la biologia e l’ingegneria. Combinando informazioni molecolari dettagliate provenienti dall’intero spettro vibrazionale con una velocità di acquisizione prossima alla frequenza video, i ricercatori cercheranno di superare le limitazioni delle attuali tecniche di spettroscopia Raman. Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori lavoreranno al miglioramento delle sorgenti laser pulsate, all’ottimizzazione delle interazioni non lineari, all’aumento della velocità di acquisizione e all’implementazione dell’elaborazione parallela dei dati a bordo. Nella fase finale di applicazione, VIBRA convaliderà le prestazioni del nuovo sistema di imaging studiando la differenziazione delle cellule cancerose e rilevando i tumori neuronali. I risultati del progetto potrebbero aprire la strada alla futura istopatologia virtuale, consentendo la visualizzazione in vivo delle proprietà funzionali di cellule e tessuti.

Obiettivo

The VIBRA project aims at developing an innovative microscope for real-time non-invasive imaging of cells and tissues, which promises to have a revolutionary impact on several fields of biology and medicine. Chemically specific vibrational signatures of molecules enable their direct structural characterization. Reliable and quantitative endogenous bio-markers can be established, e.g. to follow cell differentiation and to identify crucial properties of tissues (malignant vs benign phenotype of a tumour). In this way neoplasms can be located and their borders with normal tissue traced for surgery.

Spontaneous Raman spectroscopy demonstrated this capability, but it is intrinsically too slow for imaging. Coherent Raman microscopy, on the other hand, can reach extremely high speed (up to the video rate) but at the expense of poor chemical selectivity, being limited to a single vibrational frequency.

The ground-breaking goal of VIBRA is to combine the most detailed molecular information over the entire vibrational spectrum with the highest acquisition speed. The PI will develop a complete coherent Raman microscope for near-video-rate broadband vibrational imaging. This high risk/high gain goal will be achieved by the combination of four key developments: improved pulsed laser source; optimized non-linear interaction, enhancing the signal; increase in acquisition speed, thanks to innovative spectrometers; parallel on-board data processing.

In the final application phase, the VIBRA project will validate the performances of the novel vibrational imaging system studying two important bio-medical problems: cancerous cell differentiation and detection of neuronal tumours. This will pave the way towards future “virtual histopathology”: intraoperative non-invasive evaluation of cancerous tissue. My vision is to allow researchers and doctors without a specific knowledge in lasers and optics to routinely visualize functional properties of cells and tissues in vivo.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-COG - Consolidator Grant

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2014-CoG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

POLITECNICO DI MILANO
Contributo netto dell'UE
€ 1 822 500,00
Indirizzo
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italia
Regione
Nord-Ovest Lombardia Milano
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 822 500,00

Beneficiari (1)