Description du projet
Exploiter la diffusion inverse non linéaire pour une imagerie d’une résolution sans précédent à l’échelle nanométrique
La nanoscopie optique sans photoblanchiment ni toxicité photochimique des marqueurs de fluorescence et avec une résolution morphologique 3D inférieure à 50 nm constitue un nouvel horizon dans l’imagerie des cellules vivantes. Le projet 3D-nanoMorph, financé par l’UE, entend atteindre une résolution 3D isotrope inférieure à 50 nm en effectuant une diffusion inverse non linéaire entre les structures sous‑cellulaires, telles que les organites. Cette approche innovante du projet conçoit des rôles complémentaires du système de mesure de la lumière et de l’algorithme de calcul de la nanoscopie. L’étude pilote comprendra l’autophagie des organites dans des cellules cancéreuses vivantes sur une longue période avec une haute résolution spatio‑temporelle. La cartographie 3D réussie de ce processus à l’échelle nanométrique fournira la preuve de l’applicabilité de la nanoscopie 3D-nanoMorph pour un large spectre d’applications.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
9019 Tromso
Norvège