Projektbeschreibung
Von Farbe bis zu Schall, neuartige Sonden nehmen bestimmte Proteine von Interesse unter die Lupe
Proteine sind allgegenwärtig. Die Fähigkeit, ihre Wege, Modifikationen, Vielfalt und Aktivitäten visuell nachzuverfolgen, ist für unser Verständnis lebender Organismen von entscheidender Bedeutung. Photoakustische Bildgebung ist ein nicht invasives und nicht ionisierendes Bildgebungsverfahren mit hoher Auflösung und Empfindlichkeit, selbst bei großen Bildgebungstiefen. Sie basiert auf der Erkennung lichtinduzierter Ultraschallwellen, die bei der Anregung von Chromophoren entstehen – Molekülen, die bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts absorbieren und daher Farbe verleihen. Das EU-finanzierte Projekt SmartSAST verbessert die Leistung und Vielseitigkeit vielversprechender photoakustischer Bildgebungstechnologien mit Sonden von äußerst hoher Spezifizität, die gleichzeitig hohe Auflösungen liefern und die Untersuchung lebender Mehrkomponentensysteme ermöglichen. Neuartige photoakustische Sonden markieren bestimmte Proteine von Interesse und binden außerdem nicht-kovalent an photoreaktive organische Chromophoren, wodurch eine äußerst hochauflösende Bildgebung spezifischer ausgewählter Proteine möglich wird.
Ziel
Visualizing the complexity of living matter non-invasively and with high-resolution represents an indispensable element for progress in science. Unresolved issues as the individuation of early-stage cancers, or the spatial organization of the roots microbiomes, can benefit from advancements in photoacoustic imaging (PAI). This appealing technology combines the benefits of light as input and ultrasounds as output, offering a compelling combination of good resolution, high penetration depth, and non-invasiveness.
However, PAI is not suitable to study multicomponent living systems because current strategies operate with simple probe-detector setups. With SmartSAST (Smart Sound-activated Absorption Shifting Tags), I propose to enable modularity and multiplexing through the development of photoacoustic probes based on protein tags that non-covalently bind with photoresponsive organic chromophores named sonogens. The supramolecular nature of SmartSAST ensures great modularity as the sonogens can be easily refreshed or substituted. The change in optical properties of the probes upon assembly guarantees great contrast against the background. Finally, via rationally designing photo-isomerizable sonogens that bind the protein just in a specific isomeric form, SmartSAST imparts an unprecedented level of control in PAI. Upon photo-modulating the supramolecular dynamics of these probes and extracting their kinetic signatures, dynamic contrast and multiplexing will be achieved with high spatial resolution.
SmartSAST project aims to develop a fully operative technology based on new fundamentals bases. The project includes the synthesis of sonogens, the engineering of protein tags, the thermokinetic and photochemical characterization of the probes and their application in PAI. This new approach to PAI will unlock the non-invasive study of deeply embedded complex biological targets in real-time. Dissemination and communication activities will secure the great impact of SmartSAST.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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