SBIR Phase I: Widefield 3D Superresolution Microscopy Module

SBIR 第一阶段:宽场 3D 超分辨率显微镜模块

基本信息

  • 批准号:
    1248873
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-01-01 至 2013-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research Program (SBIR) Phase I project investigates the feasibility of a ground-breaking three-dimensional (3D) optical microscope with single-molecule sensitivity suitable for live cell studies and nanometer scale sensing. Several methods have recently shown resolution well beyond the optical diffraction limit, which restricts imaging to features larger than about 200 and 500 nm in the transverse and axial dimensions respectively. To date, these super-resolution techniques have been demonstrated in specialized labs but new developments are required to reach the fundamental limits on a regular basis at the typical biology lab. Therefore, this project focuses on fundamental technological developments to address the upcoming need for pervasive 3D superresolution single-molecule capabitlities. The instrument is based on a joint design of the illumination, optical response, data collection approach, and reconstruction algorithms for fluorescence imaging. The instrument makes use of tailored point spread functions that enable the determination of the 3D position of emitters with great precision, leading to better resolution and depth of field than competing methods. Preliminary laboratory experiments have shown 3D capability with resolutions below 20nm, which corresponds to one order of magnitude enhancement over most optical microscopes presently in use. The broader impact/commercial potential of this project addresses a major opportunity in an expanding biological instrumentation market. If successful, it will enable 3D superresolution imaging capability to many biological laboratories currently limited by past technologies. The feasibility plan opens up opportunities for an accelerated commercialization path by implementing a cost-effective flexible solution compatible with existing microscopes. The extensive availability of superresolution imaging will impact several fields of science and engineering including 3D biophysical and biomedical optical imaging. During the project the company will generate synergistic relationships to rapidly transfer the technology into applications. The company has established partnerships for testing the instrument in significant biological problems that are expected to contribute to a better understanding of diseases. From a broader perspective, this project will increase scientific technical capabilities by providing nanoscale optical imaging for everyday biological research, thereby strengthening US presence in the worldwide optical microscopy industry.
这个小企业创新研究计划(SBIR)第一阶段项目研究了具有单分子灵敏度的突破性三维(3D)光学显微镜的可行性,适用于活细胞研究和纳米级传感。几种方法最近已经显示出远超过光学衍射极限的分辨率,这将成像限制为在横向和轴向维度上分别大于约200和500 nm的特征。到目前为止,这些超分辨率技术已经在专业实验室中得到了验证,但需要新的发展才能在典型的生物实验室中定期达到基本极限。因此,该项目侧重于基础技术的发展,以满足即将到来的普及3D超分辨率单分子能力的需求。该仪器是基于联合设计的照明,光学响应,数据收集方法,和重建算法的荧光成像。该仪器利用定制的点扩散函数,能够以极高的精度确定发射器的3D位置,从而获得比竞争方法更好的分辨率和景深。初步的实验室实验已经显示出3D能力,分辨率低于20 nm,这相当于目前使用的大多数光学显微镜的一个数量级的增强。该项目更广泛的影响/商业潜力解决了不断扩大的生物仪器市场的重大机遇。如果成功,它将使目前受过去技术限制的许多生物实验室具有3D超分辨率成像能力。该可行性计划通过实施与现有显微镜兼容的具有成本效益的灵活解决方案,为加速商业化道路开辟了机会。超分辨率成像的广泛应用将影响科学和工程的多个领域,包括3D生物物理和生物医学光学成像。在项目期间,该公司将建立协同关系,以快速将技术转化为应用。该公司已经建立了合作伙伴关系,用于在重大生物问题中测试该仪器,这些问题有望有助于更好地了解疾病。从更广泛的角度来看,该项目将通过为日常生物研究提供纳米级光学成像来提高科学技术能力,从而加强美国在全球光学显微镜行业的地位。

项目成果

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  • 资助金额:
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 15万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
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