Development of stimulated Brillouin microscopy for high-resolution stiffness measurement
开发用于高分辨率刚度测量的受激布里渊显微镜
基本信息
- 批准号:10592235
- 负责人:
- 金额:$ 45.8万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-06-01 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAdoptionAffectAreaAtomic Force MicroscopyBehaviorBiocompatible MaterialsBiologicalBiological ProcessBiomechanicsCellsCellular MorphologyCytoskeletonDetectionDevelopmentDevicesDiagnosisDiseaseElementsEnvironmentExtracellular MatrixExtracellular SpaceFosteringFrequenciesGoalsHardnessHealthHydrogelsImageIn SituInterferometryLabelLasersMapsMeasurementMeasuresMechanicsMedicalMicroscopeMicroscopicMicroscopyMissionModalityModelingModulusMovementNatureNeoplasm MetastasisOphthalmologic Surgical ProceduresOpticsOrganismOrganoidsPhenotypePhysiologic pulsePlayProcessProliferatingPropertyPublic HealthResearchResolutionRoleSamplingSchemeScienceSliceSourceSpectrum AnalysisSpeedStressSurfaceSystemTechniquesTechnologyTimeTissuesUnited States National Institutes of HealthWorkbiomechanical testbioscaffolddata acquisitiondisease diagnosiselastographyexperienceextracellularhapticsimprovedin vivoinnovationlight scatteringmechanical loadmechanical propertiesmechanical signalmillimetermillisecondmolecular scalenovelphysical sciencestem cell differentiationstem cell therapytissue regenerationtoolultrasoundwaveguidewound healing
项目摘要
Abstract
Cells inside tissues and biomaterials receive mechanical cues that affect the cells’ morphology and function.
These phenotype changes in turn can remodel the extracellular environment. To understand this intricate
interaction, it is fundamentally necessary to measure the mechanical properties of both intracellular and
extracellular space in situ. However, this measurement is very difficult by the lack of suitable tools. The goal
of this project is to develop novel optical tools based on stimulated Brillouin scattering (SBS) for measuring
and mapping stiffness with 3D resolution. The first specific aim is to develop a longitudinal-wave SBS
microscope system using a pulsed scheme to achieve sub-millisecond data acquisition speed, 1000-fold
improved over spontaneous Brillouin microscopy. The second specific aim is to develop a shear-wave SBS
microscope system. Using the coherent nature of SBS, this new modality may measure shear modulus in a
broad range from 100 Pa to 1 MPa with subcellular resolution. The third specific aim is to combine the two
systems with a common sample stage allowing both longitudinal and shear moduli to be measured from each
microscopic volume. The combined microscope will provide unprecedented label-free, high-resolution access
to the full compliance or stiffness tensors of cells, tissues, and hydrogels. The successful development of
SBS microscopy will have a major impact on many areas that require mechanical characterization of
biomaterials, cells, organoids, tissue slices, and small living organisms at high spatial resolution.
抽象的
组织和生物材料内的细胞接收影响细胞形态和功能的机械信号。
这些表型变化反过来可以重塑细胞外环境,以了解这种复杂的情况。
相互作用,从根本上有必要测量细胞内和细胞内的机械性能
然而,由于缺乏合适的工具,这种测量非常困难。
该项目的目的是开发基于受激布里渊散射(SBS)的新型光学工具来测量
第一个具体目标是开发纵波 SBS。
使用脉冲方案实现亚毫秒级数据采集速度1000倍的显微镜系统
改进自发布里渊显微镜的第二个具体目标是开发剪切波 SBS。
利用 SBS 的相干性质,这种新模式可以测量剪切模量。
第三个具体目标是将两者结合起来,范围从 100 Pa 到 1 MPa。
具有公共样品台的系统允许测量每个样品台的纵向模量和剪切模量
组合显微镜将提供前所未有的无标记、高分辨率的访问。
细胞、组织和水凝胶的完全顺应性或刚度张量的成功开发。
SBS 显微镜将对许多需要机械表征的领域产生重大影响
高空间分辨率的生物材料、细胞、类器官、组织切片和小型活生物体。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Poster Session: Optical coherence elastography for In situ measurement of stiffness increase in posterior sclera after crosslinking.
海报会议:光学相干弹性成像用于原位测量交联后后巩膜硬度增加。
- DOI:
- 发表时间:2023-09-01
- 期刊:
- 影响因子:1.8
- 作者:Vinas;Feng, Xu;Li, Guoyang;Yun, Seok
- 通讯作者:Yun, Seok
In situ measurement of the stiffness increase in the posterior sclera after UV-riboflavin crosslinking by optical coherence elastography.
通过光学相干弹性成像对紫外核黄素交联后后巩膜的硬度增加进行原位测量。
- DOI:10.1364/boe.463600
- 发表时间:2022-08-11
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Maria Vinas;Xu Feng;Guo;S. Yun
- 通讯作者:S. Yun
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