Toward Systems Biophotonics: Imaging Biology across High Dimensions and Scales
迈向系统生物光子学:高维度和尺度的生物学成像
基本信息
- 批准号:10406412
- 负责人:
- 金额:$ 40.74万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-01 至 2027-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressBiologicalBiological SciencesBiologyBiomedical ResearchBiomedical TechnologyBiophotonicsCellsDevelopmentDiseaseEngineeringFoundationsGoalsHealthHeterogeneityImageImage EnhancementImaging DeviceImaging technologyInfrastructureInstructionInvestigationLaboratoriesLeadershipLightMedicalMethodologyMethodsMicroscopyMissionModalityNational Institute of General Medical SciencesOrganellesPathway interactionsPhysicsPopulationPublic HealthResearchResearch SupportResolutionRoleScienceSystemTechnologyTherapeuticTimeTissuesTranslationsVariantbiological systemshigh dimensionalityimaging platformimaging sciencein vivo imaginginnovationnanoscalenovelprograms
项目摘要
PROJECT SUMMARY / ABSTRACT
The overarching research goal of the PI’s research program aims to advance imaging science and technology
to transform biomedical research. To date, a complete understanding is still lacking to elucidate how biomole-
cules, organelles, and microenvironments are assembled within single cells, their variations over large popula-
tions, and their integrated roles in cell and tissue functions, developments, and disease initiation and therapeutics.
There have been major unmet imaging needs to probe the intracellular and multi-parametric complexities and
heterogeneity in cells and tissues with 3D nanoscale resolution, volumetric capability, high throughput and sen-
sitivity, and platform generalizability. To address the demands, the PI’s laboratory investigates the novel physical,
engineering, and instrumental principles and systems and deploys them to illuminate both fundamental and
medical discoveries. This renewal proposal aims to continue the efforts and establish and strengthen the pro-
gram’s leadership in systems biophotonics at the critical interface between imaging innovations and life sciences.
Specifically, the PI proposes the research program to proceed in three major directions to provide enabling
technologies that overcome imaging challenges in space, time, and accessibility for a deeper understanding of
biological complexities: (1) wave physics and super-resolution microscopy to probe intracellular complexities and
heterogeneity with 3D ultrahigh-resolution, volumetric capability, high throughput and sensitivity, and platform
generalizability; (2) light-field microscopy and computational microscopy to enable the interrogation and ultrafast,
in vivo imaging of multi-scale, volumetric biological dynamics and activities; (3) miniature microscopy and camera
physics to transform conventional imaging platforms and enhance imaging device accessibility to wide-ranging
imaging conditions, modalities, and biological systems. The successful accomplishment and dissemination of
the proposed research are anticipated to (i) promise and catalyze the discovery and translation of imaging sci-
ence and technology, (ii) provide methodological avenues and revolutionize biomedical investigations restrained
by conventional methods, and (iii) transform existing imaging infrastructure, laying a critical intellectual founda-
tion for broader science, engineering, and technology breakthroughs.
项目概要/摘要
PI 研究计划的总体研究目标旨在推进成像科学和技术
迄今为止,仍然缺乏阐明生物分子如何改变的完整理解。
细胞、细胞器和微环境在单个细胞内组装,它们在大量群体中的变化
及其在细胞和组织功能、发育以及疾病发生和治疗中的综合作用。
探测细胞内和多参数复杂性的成像需求尚未得到满足
具有 3D 纳米级分辨率、体积能力、高通量和传感能力的细胞和组织异质性
为了满足这些需求,PI 的实验室研究了新颖的物理、
工程、工具原理和系统,并部署它们来阐明基本和
这项更新提案旨在继续努力并建立和加强亲
gram 在系统生物光子学领域处于成像创新和生命科学之间关键接口的领导地位。
具体来说,PI建议研究计划在三个主要方向上进行,以提供有利的支持
克服空间、时间和可及性方面的成像挑战的技术,以更深入地了解
生物复杂性:(1)波物理学和超分辨率显微镜来探测细胞内的复杂性和
具有 3D 超高分辨率、体积能力、高通量和灵敏度以及平台的异质性
(2) 光场显微镜和计算显微镜,以实现询问和超快,
多尺度、体积生物动力学和活动的体内成像;(3)微型显微镜和相机;
物理学改变传统成像平台并增强成像设备的广泛可访问性
成像条件、模式和生物系统的成功实现和传播。
拟议的研究预计将(i)承诺并促进成像科学的发现和转化
(ii) 提供方法论途径并彻底改变受限制的生物医学研究
通过传统方法,以及(iii)改造现有的成像基础设施,奠定关键的知识基础
更广泛的科学、工程和技术突破。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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