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Label-free 3D morphological nanoscopy for studying sub-cellular dynamics in live cancer cells with high spatio-temporal resolution

Descripción del proyecto

Aprovechamiento de la dispersión inversa no lineal para obtener imágenes con una resolución nanométrica sin precedentes

La nanoscopía óptica sin fotoblanqueo ni toxicidad fotoquímica de marcadores fluorescentes y con una resolución morfológica en 3D inferior a 50 nm representa un nuevo horizonte en la imagenología de células vivas. El objetivo del proyecto 3D-nanoMorph, financiado con fondos europeos, es lograr una resolución 3D isotrópica inferior a los 50 nm llevando a cabo dispersión inversa no lineal entre estructuras subcelulares, como los orgánulos. Este método innovador del proyecto define funciones complementarias en el sistema de medición de la luz y crea un algoritmo computacional de nanoscopía. El estudio piloto se hará sobre la autofagia de orgánulos en células cancerosas vivas durante un período prolongado y con una elevada resolución espaciotemporal. Mapear satisfactoriamente en 3D este proceso nanométrico proporcionará pruebas de la aplicabilidad de la nanoscopía de 3D-nanoMorph para un amplio espectro de aplicaciones.

Objetivo

Label-free optical nanoscopy, free from photobleaching and photochemical toxicity of fluorescence labels and yielding 3D morphological resolution of <50 nm, is the future of live cell imaging. 3D-nanoMorph breaks the diffraction barrier and shifts the paradigm in label-free nanoscopy, providing isotropic 3D resolution of <50 nm. To achieve this, 3D-nanoMorph performs non-linear inverse scattering for the first time in nanoscopy and decodes scattering between sub-cellular structures (organelles).

3D-nanoMorph innovatively devises complementary roles of light measurement system and computational nanoscopy algorithm. A novel illumination system and a novel light collection system together enable measurement of only the most relevant intensity component and create a fresh perspective about label-free measurements. A new computational nanoscopy approach employs non-linear inverse scattering. Harnessing non-linear inverse scattering for resolution enhancement in nanoscopy opens new possibilities in label-free 3D nanoscopy.

I will apply 3D-nanoMorph to study organelle degradation (autophagy) in live cancer cells over extended duration with high spatial and temporal resolution, presently limited by the lack of high-resolution label-free 3D morphological nanoscopy. Successful 3D mapping of nanoscale biological process of autophagy will open new avenues for cancer treatment and showcase 3D-nanoMorph for wider applications.

My cross-disciplinary expertise of 14 years spanning inverse problems, electromagnetism, optical microscopy, integrated optics and live cell nanoscopy paves path for successful implementation of 3D-nanoMorph.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

UNIVERSITETET I TROMSOE - NORGES ARKTISKE UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 1 499 999,00
Dirección
HANSINE HANSENS VEG 14
9019 Tromso
Noruega

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Región
Norge Nord-Norge Troms og Finnmark
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 499 999,00

Beneficiarios (1)