Descrizione del progetto
Addio biopsie e benvenuta «microscopia» in vivo per una diagnostica non invasiva del cancro
Le tecniche per immagini non invasive e in vivo hanno rivoluzionato la nostra capacità di acquisizione di dati fondamentali in ambito clinico e in contesti di ricerca. Grazie a tali tecniche è possibile non solo esaminare l’anatomia e la fisiologia di persone vigili e reattive, ma è anche possibile farlo senza sottoporle alla sofferenza, al disagio e alle potenziali complicazioni derivanti da procedure invasive. Tuttavia, quando si tratta di diagnosticare il cancro, la biopsia del tessuto escisso si conferma tuttora il metodo di riferimento. Il progetto GSYNCOR, finanziato dall’UE, si propone di cambiare questa situazione. Il gruppo responsabile del progetto si avvarrà di una tecnica per immagini non invasiva comprovata i cui principali svantaggi risiedono nella complessità e nel costo, affrontandone le difficoltà. Gli scienziati intendono potenziarne in modo considerevole le prestazioni, riducendone al contempo la complessità e il costo, spianando la strada a un impiego da parte di personale non specializzato. Una diagnostica in tempo reale, non invasiva e di alta precisione potrebbe trovarsi dietro l’angolo.
Obiettivo
The current standard of tumour diagnostics is histopathology, where excisions are taken from the tissue of a diseased patient, followed by staining and visual inspection. The process is time-consuming, costly, with low sensitivity and specificity. The results are subjective and qualitative, heavily depending on the judgement of the doctor. Spontaneous Raman microscopy is a label-free and non-invasive imaging technique, which enables to obtain objective and quantitative information on the tissue, by measuring its detailed molecular composition. It has proven capability to discriminate between healthy and tumour tissue and to identify the type and grade of tumour. Its main drawback is the very weak Raman signal, resulting in slow acquisition speed. This means that acquisition of a complete image would take up to several hours, prohibiting real-time and in vivo imaging.
Coherent Raman scattering (CRS) generates the signal from a coherent superposition of the molecules in the tissue, illuminated by two synchronized ultrashort light pulses of different colour, thus improving by several orders of magnitude the acquisition speed. This enables real-time, in vivo imaging of the tissue allowing doctors to make informed diagnostic and/or therapeutic decisions immediately. The main hurdle of CRS microscopy, which has prevented its widespread adoption in a clinical setting, is the complexity and the high cost of the illuminating laser system, which is bulky and requires handling by specialized personnel.
GSYNCOR aims to drastically simplify the laser system used for CRS microscopy, increasing its reliability and reducing its cost by exploiting the ultrafast and broadband nonlinear optical response of graphene. This enables not only pulsed (mode-locked) operation of a laser system, but also to passively synchronize two different lasers, generating the dual-wavelength pulses required for CRS. This will enable the uptake of CRS as a disruptive biomedical imaging technology.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-POC - Proof of Concept GrantIstituzione ospitante
CB2 1TN Cambridge
Regno Unito