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.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
9019 Tromso
Noruega