CAREER: Light-sheet Brillouin microscopy for mechanical analysis of tissue morphogenesis
职业:光片布里渊显微镜用于组织形态发生的机械分析
基本信息
- 批准号:1942003
- 负责人:
- 金额:$ 53.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-07-01 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
An award is made to the University of Maryland to develop a novel imaging technology, light-sheet Brillouin microscopy, to measure how biological cells grow into complex tissues during embryonic development. While previous technologies have mostly focused on probing genetic and biochemical control of tissue growth, this research will improve the understanding the biomechanical aspect of embryonic development. The project will generate a new instrument whose performance and design will be disseminated via conferences, peer-reviewed journal papers as well as hosting interested biological researchers. The project, at the interface of photonics, biomechanics and developmental biology, will provide opportunities to educate and train graduate and undergraduate students with a diverse set of skills. The project will also be used to attract middle-school students to STEM fields with activities relying on hands-on exercises that create quick connections between photonic technology and real-life familiar applications. While our understanding of genetic, biochemical and molecular controls of tissue growth can rely on several established methods, the biomechanics of tissue morphogenesis remains poorly understood mostly due to the lack of suitable measurement techniques. This project addresses this need by developing light-sheet Brillouin microscopy capable of mapping elastic modulus in a developing embryo without contact at high 3D resolution. Brillouin microscopy has already proven impactful in tissue and cell biomechanics, but currently relies on point-scanning to build an image and thus is not suited for embryo studies due to speed and damage limitations. This project will develop massively multiplexed Brillouin spectral analysis and integrate it in widely used light-sheet microscopy platforms, which already provide structural and functional imaging, thus enabling mechanobiology studies of morphogenesis with co-localization of elasticity information, cell/tissue size, shape and organization as well as signaling activation and expression patterns. Co-Funding for this award is also being provided by the BIO/IOS-Developmental Systems Cluster.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
马里兰大学因开发一种新型成像技术——薄布里渊显微镜而获奖,该技术用于测量生物细胞在胚胎发育过程中如何长成复杂的组织。虽然以前的技术主要集中在探索组织生长的遗传和生化控制,但这项研究将提高对胚胎发育的生物力学方面的理解。该项目将产生一种新的仪器,其性能和设计将通过会议、同行评议的期刊论文以及主办感兴趣的生物学研究人员来传播。该项目结合了光子学、生物力学和发育生物学,将为研究生和本科生提供多种技能的教育和培训机会。该项目还将通过实践练习吸引中学生进入STEM领域,在光子技术和现实生活中熟悉的应用之间建立快速联系。虽然我们对组织生长的遗传、生化和分子控制的理解可以依赖于几种既定的方法,但由于缺乏合适的测量技术,对组织形态发生的生物力学仍然知之甚少。该项目通过开发能够在高3D分辨率下绘制无接触发育胚胎弹性模量的薄片布里渊显微镜来解决这一需求。布里渊显微镜已经被证明对组织和细胞生物力学有影响,但目前依赖于点扫描来建立图像,因此由于速度和损伤的限制,不适合胚胎研究。该项目将开发大规模多路布里渊光谱分析,并将其集成到广泛使用的光片显微镜平台中,该平台已经提供了结构和功能成像,从而能够通过弹性信息、细胞/组织大小、形状和组织以及信号激活和表达模式的共定位来进行形态发生的机械生物学研究。该奖项的共同资金也由BIO/ ios -发展系统集群提供。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Full-field optical spectroscopy at a high spectral resolution using atomic vapors
使用原子蒸气进行高光谱分辨率的全场光谱分析
- DOI:10.1364/oe.479253
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:3.8
- 作者:Hutchins, Romanus;Zanini, Giulia;Scarcelli, Giuliano
- 通讯作者:Scarcelli, Giuliano
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giuliano scarcelli其他文献
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