Opis projektu
Nieinwazyjna technika mikroskopii w czasie rzeczywistym może zrewolucjonizować obrazowanie komórek
Projekt VIBRA finansowany przez ERBN ma na celu opracowanie innowacyjnego mikroskopu do nieinwazyjnego obrazowania komórek i tkanek w czasie rzeczywistym. Takie rozwiązanie może zrewolucjonizować biologię i inżynierię. Łącząc szczegółowe informacje molekularne z całego widma wibracyjnego z szybkością akwizycji bliską prędkości nagrywania wideo, naukowcy będą starali się przezwyciężyć ograniczenia obecnie dostępnych technik spektroskopii Ramana. W tym celu badacze będą pracować nad ulepszaniem impulsowych źródeł laserowych, optymalizacją interakcji nieliniowych, zwiększeniem szybkości akwizycji oraz wdrożeniem równoległego przetwarzania danych wewnątrz urządzenia. W końcowej fazie aplikacji zespół projektu VIBRA zweryfikuje wydajność nowego systemu obrazowania poprzez badanie różnicowania komórek nowotworowych i wykrywanie guzów neuronalnych. Wyniki projektu mogą utorować drogę dla przyszłej wirtualnej histopatologii, umożliwiając wizualizację in vivo właściwości funkcjonalnych w komórkach i tkankach.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
20133 Milano
Włochy