Integrated photonic chip-based nanoscopy for pathology & the clinic

Målet med Nano2021-prosjektet er å utvikle avansert optisk mikroskopi ved bruk av fotonisk brikke for bruk i biovitenskap og i histopatologi. Den høye kontrasten, overlegne oppløsningen og det ikke-invasive aspektet gjør optisk mikroskopi uunnværlig teknologi. I løpet av 2022 demonstrerte teamet med suksess fotonisk brikkebasert multimodal superoppløsningsmikroskopi for histologiske undersøkelser av kryokonserverte vevssnitt. Dette arbeidet ble publisert i den vitenskapelige artikkelen. Den fotoniske brikkebelysningen muliggjør stort synsfelt og ved å bruke intensitetsfluktuasjoner og enkeltmolekyllokaliseringsalgoritmer ble superoppløsningsmikroskopi av histopatologiprøver demonstrert. Forskerteamet har også utviklet nye kvantitative kvantitative differensielle interferenskontrastmikroskopioppsett. En beskrivelse av oppfinnelsen er sendt for å beskytte oppfinnelsen. Det ble også gjort utviklingsarbeid for å forbedre faserekonstruksjonsalgoritmen for kvantitativ fasemikroskopi. I løpet av 2022 utviklet forskerteamet en etikettfri superior kontrastoptisk mikroskopimetode basert på fotonisk brikke for avbildning av biologiske objekter i nanoskala. Denne nye metoden ble laget som cELS og demonstrerte merkefri avbildning av ekstracellulære vesikler og liposomer. PI og forskerteamet er invitert til flere inviterte foredrag i seminarer og workshops, hvor forskningsresultatet av Nano2021 ble presentert. Postdoktoren som ble ansatt innenfor Nano2021 presenterte også foredrag knyttet til tverrfaglig forskning, mangfold og karriere innen fotonikk.

-

Present super resolution High-resolution microscopy (nanoscopy) uses a simple glass slide to hold the sample but a complex and expensive microscope (nanoscope) setup to illuminate the sample. We have recently proposed a paradigm shift in nanoscopy by replacing the glass slide with a nanoscale photonic integrated chip (PIC) capable of both holding and illuminating the sample. Thus, it substitutes the nanoscope with inexpensive standard microscope while supporting high-throughput super resolved imaging. As a consequence, pre-clinical research labs and clinical diagnostic labs can transform into super-resolved imaging facilities by simply retrofitting any standard fluorescence microscope with our novel PIC technology. Within the Nano-Chip proposal, we propose to enhance the penetration of our chip-based nanoscopy platform towards clinical application by addressing the key-pain points relevant for this market, i.e. a) high-throughput and b) development of multi-modality imaging platform. This is the foundation of our long-term vision: widespread usage of affordable, multi-modality and high-throughput chip-based nanoscopes. Nano-Chip actively involves stakeholder (Radiumhospitalet), where Nano-Chip platform will be user-tested for 1-year long pilot studies at Radiumhospitalet for the pathology applications. This proposal therefore meets the guidelines and principles for Nano2021 and Responsible Research Innovation. Nano-Chip offers a unique opportunity for Norway to gain an important advantage in developing a coherent research community around PIC-based nanoscopy. The chip-based nanoscopy is new research direction that was kick-started at UiT, Norway and is gaining international visibility and attracting significant interest from industries.