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Photonic and nAnomeTric High-sensitivity biO-Sensing

Projektbeschreibung

DEENESFRITPL

Verbesserte In-vivo-Diagnostik

In der medizinischen Diagnostik kommen viele verschiedene Technologien zum Einsatz, unter anderem auch die Magnetresonanztomografie (MRT). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im EU-finanzierten Projekt PATHOS versuchen, die spektrale und räumliche Auflösung der MRT so zu optimieren, dass die Bestrahlungsdauer und das Strahlenrisiko solcher Verfahren minimiert wird. Biologische Systeme sind aber komplexe und unruhige Umgebungen. Die Forschenden entwickeln daher neue NMR-basierte Konfigurationen für die Messung sowie Protokolle für erweiterte Sensoranalysen in den Molekülen und Geweben. Mit diesen neuen Methoden werden biochemische Eigenschaften zum Vorschein kommen, die bisher von der Heterogenität der Gewebe verdeckt geblieben waren. Gleichzeitig wird die hochmoderne Datenverarbeitung in der Lage sein, das Umgebungsrauschen aus den komplexen biologischen Systemen herauszurechnen.

Ziel

We plan to develop a radically new technology for the sensing of bio-systems and in-vivo diagnostics of biomedical conditions using hitherto unexploited tools of unconventional complex-system dynamical control and information sampling/processing. They will be founded on groundbreaking concepts and challenging experiments, with the following aims: (a) Magnetic-resonance imaging (MRI) and optically-detected magnetic-resonance (ODMR) sensing will be dramatically improved by orders of magnitude through highly selective cooling/suppression of thermal noisy background in-vivo with unprecedented spectral and spatial (subnano- or submicron-) resolution. It will be based on so far unemployed (but conceptually proven) stochastic (anti-) Zeno effects and collective-spin cooling pioneered by the partners of this very interdisciplinary consortium. (b) Development of novel probing configurations and protocols: NMR intra-molecule/intra-tissue sensing and intra-cell NV-center thermometry based on dynamical control being aimed at unravelling of hitherto invisible biochemical activity features masked by inhomogeneous broadening. (c) Advanced sensing-data processing, including high-order correlation spectroscopy – innovative strategies that seek to exploit dynamically controlled/modified noise in bio-systems as a source of previously untapped information on physiological (temporal) processes and anatomical (structural) detail. This information will be obtained by treating bio-systems as complex, noisy “environments” through novel probing/estimation procedures and compressed (sparse) imagery of the spectrally and spatially structured “environment”, but reducing drastically their complexity by dynamically controlling the relevant information encoded by key noise parameters. The overarching goal will be to substantially enrich the spatial and spectral information content and robustness of diverse medical diagnostic procedures and thereby minimize the exposure time/irradiation dosage.

Wissenschaftliches Gebiet

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

H2020-FETOPEN-2018-2020

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Unterauftrag

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Finanzierungsplan

RIA - Research and Innovation action

Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI FIRENZE
Netto-EU-Beitrag
€ 536 250,00
Adresse
Piazza San Marco 4
50121 Florence
Italien

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Region
Centro (IT) Toscana Firenze
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 536 250,00

Beteiligte (4)

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Letzte Aktualisierung: 3 April 2024

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Permalink: https://cordis.europa.eu/project/id/828946/de

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