Rapid and high-contrast photothermal microscopy with a novel tunable ZGP source

具有新型可调谐 ZGP 光源的快速高对比度光热显微镜

基本信息

  • 批准号:
    10600781
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-05 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract. Natural products offer excellent sources of health-promoting medicines yet challenges in efficiently and economically sourcing these value-add bio-compounds have prevented their greater availability and promotion to public health. We address this problem by developing a novel image-based screening technology that offers highly sensitive, phenotypic bioassays of metabolite concentrations on live single cells. This allows a greatly improved method for identification of better natural product producers, as well as quantitative information about the production per cell and production distribution across the population. This high-resolution, non- destructive, label-free cell screening and cell sorting system is based on vibrational photothermal microscopy which uses mid-infrared light to probe molecular vibrational absorptions at resolutions comparable to visible light microscopes. To demonstrate the utility of the approach we focus on the production of essential polyunsaturated fatty acids (PUFAs) in lipid droplets sourced from microalgae (thraustochytrids) – a natural producer of PUFAs. These long-chain fatty acids play a vital role in the physiological health of cells and tissues throughout the body are commercialized as a prominent nutraceutical. To develop enriched cell lines, we will engineer and prototype a multichannel microfluidic chip with an active piezoelectric actuator to selectively save cells identified through photothermal as being highly productive. Our goal is to provide an attractive method to non-destructively evaluate metabolite content in engineered microbes including bacteria and yeast, not just algae, and for a variety of high-value metabolites. To accomplish these goals, we have established a team of qualified experts including specialists in advanced microscopy, microfluidics design, and algae cultivation for industrial applications. Ultimately, the methods developed here will showcase a roadmap toward rare-cell discovery and active cell sorting based on chemical mapping allowed through the photothermal imaging contrast.
抽象的。 天然产品提供了促进健康的药物的极好来源,但也面临着挑战 高效、经济地采购这些增值生物化合物已经阻止了它们 我们通过开发一种新型药物来解决这个问题。 基于图像的筛选技术,可提供高度灵敏的表型生物测定 活单细胞上的代谢浓度这使得检测方法得到了极大的改进。 识别更好的天然产品生产商,以及有关该产品的定量信息 每个细胞的产量和整个群体的产量分布。 基于振动光热的破坏性、无标记细胞筛选和细胞分选系统 使用中红外光以分辨率探测分子振动吸收的显微镜 与可见光显微镜相当,以证明我们重点关注的方法的实用性。 脂滴中必需多不饱和脂肪酸 (PUFA) 的产生源自 微藻(thraustochytrids)——这些长链脂肪酸的天然生产者。 对全身细胞和组织的生理健康至关重要的作用已商业化 作为一种著名的营养保健品,为了开发丰富的细胞系,我们将设计并制作原型。 具有主动压电致动器的多通道微流控芯片,可选择性地保存细胞 通过光热被认为是高生产力的,我们的目标是提供有吸引力的。 非破坏性评估工程微生物代谢物含量的方法,包括 细菌和酵母,不仅仅是藻类,还有各种高价值代谢物。 为了实现这些目标,我们建立了一支合格的专家团队,其中包括先进的专家 显微镜、微流体设计和工业应用的藻类培养。 这里开发的方法将展示稀有细胞发现和活性细胞的路线图 基于通过光热成像对比度允许的化学映射的分类。

项目成果

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