Sensing local biomolecular environments with coherent optical nanoscopy

使用相干光学纳米镜感测局部生物分子环境

基本信息

  • 批准号:
    1941129
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The development of novel imaging tools and technologies, including super-resolution optical microscopy, has revolutionised our understanding of biological processes in living cells. Combining high resolution imaging capability with chemical sensing in living cells has the potential to unravel processes virtually impossible to follow with available techniques, such as for example defining the local environment at the specific entry site of endocytic routes of key importance for drug delivery.The main aim of this project is to demonstrate and quantify the applicability of novel optical microscopy techniques beyond state-of-the-art for local biosensing of single biomolecules directly within living cells. Specifically, the method will feature a unique combination of coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) [1] microscopy of endogenous biomolecules and Four-Wave Mixing (FWM) imaging of metallic nanoparticles [2], with the aim to exploit the local field enhancement effect of CARS in the vicinity of a plasmonic nanoparticle for bio-sensing at the nanoscale [3,4]. A unique home-built CARS/FWM microscope is available in Borri's laboratory [4,5], therefore the main emphasis of this project will be to push its applicability for sensing directly in living cells.[1] A Zumbusch, W Langbein, P Borri "Nonlinear vibrational microscopy applied to lipid biology" Progress in lipid research 52 (4), 615-632 (2013).[2] F. Masia, et al., Opt. Lett. 34, 1816 (2009).; ibid Phys Rev B 85, 235403 (2012).[3] H Xu et al "Electromagnetic contribution to single-molecule sensitivity in surface enhanced Raman scattering" Phys. Rev. E 62, 4318 (2000).[4] Lukas Payne, et al. "Optical micro-spectroscopy of single metallic nanoparticles: quantitative extinction and transient resonant four-wave mixing", Faraday Discussions 184, 305 (2015).[5] I Pope, et al. "Simultaneous hyperspectral differential-CARS, TPF and SHG microscopy with a single 5 fs Ti: Sa laser" Optics express 21 (6), 7096-7106 (2013).
包括超分辨率光学显微镜在内的新型成像工具和技术的发展彻底改变了我们对活细胞生物过程的理解。将高分辨率成像能力与活细胞中的化学传感相结合,有可能揭示现有技术几乎不可能遵循的过程,例如,在对药物递送至关重要的内吞途径的特定进入位点处定义局部环境。该项目的主要目的是展示和量化新型光学显微镜技术的适用性,用于直接在活细胞内局部生物传感单个生物分子的技术。具体而言,该方法将具有内源性生物分子的相干反斯托克斯拉曼散射(汽车)[1]显微镜和金属纳米颗粒的四波混频(FWM)成像[2]的独特组合,目的是利用等离子体纳米颗粒附近的汽车的局部场增强效应,用于纳米级的生物传感[3,4]。Borri的实验室[4,5]提供了一种独特的自制汽车/FWM显微镜,因此该项目的主要重点将是推动其直接在活细胞中进行传感的适用性。[1]A Zumbusch,W Langbein,P Borri“Nonlinear vibrational microscopy applied to lipid biology”Progress in lipid research 52(4),615-632(2013). [2]F. Masia等人,可选信函34,1816(2009).;同上Phys Rev B 85,235403(2012)。[3]H Xu等人“Electromagnetic contribution to single-molecule sensitivity in surface enhanced拉曼scattering”Phys.Rev.E62,4318(2000). [4]Lukas Payne等人,“单个金属纳米颗粒的光学显微光谱:定量消光和瞬态共振四波混频”,法拉第讨论184,305(2015)。[5]I Pope等人,“Simultaneous hyperspectrum differential-CARS,TPF and SHG microscopy with a single 5 fs Ti:Sa laser”Optics express 21(6),7096-7106(2013).

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)
Heterodyne dual-polarization epi-detected CARS microscopy for chemical and topographic imaging of interfaces
  • DOI:
    10.1117/12.2507636
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    W. Langbein;Dafydd Sion Harlow;D. Regan;I. Pope;P. Borri
  • 通讯作者:
    W. Langbein;Dafydd Sion Harlow;D. Regan;I. Pope;P. Borri
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