Golffront-vormgeving met behulp van geïntegreerde fotonica voor beeldvorming diep in weefsel

Biomedische beeldvorming is een hoeksteen van wetenschappelijke ontdekkingen. Het vormt de basis voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën en farmacologische behandelingen. Ons begrip van de complexe cellulaire processen in levende systemen blijft echter gefragmenteerd, aangezien structurele en/of functionele beeldvorming van volledige, intacte levende objecten vandaag de dag een uitdaging blijft voor microscopietechnieken. De huidige benaderingen slagen er met name niet in om deze subcellulaire resolutie in vivo op grotere diepten te behouden vanwege de sterke verstrooiing van licht in weefsel. Dit vormt een belangrijke beperking voor het in beeld brengen van grote volumes met hoge resolutie. Recente ontwikkelingen in de biofotonica en beeldvormingstechnieken beloven een diepere penetratie met hoge resolutie te leveren door actief te compenseren voor weefselverstrooiing. De acceptatie van deze nieuwe hulpmiddelen in biomedische toepassingen blijft echter achter, deels omdat sleuteltechnologieën, zoals de beschikbare lichtmodulatoren, beperkte prestaties vertonen. Dit doctoraatsproject zal de bovenstaande uitdagingen aanpakken door krachtige fotonische geïntegreerde schakelingen (PIC) -chips te ontwikkelen, die op hoge snelheid aangepaste lichtpatronen kunnen projecteren. Dit werk bouwt voort op bestaande benaderingen bij imec rond optische bundelvorming. De nieuwe PIC's vormen de basis voor het bevorderen van in-vivo twee-fotonmicroscopie door de introductie van hogesnelheidsverstrooiingscompensatie. Het PhD-project zal worden ingebed in een internationale samenwerking met specialisten in verstrooiingscompensatiemicroscopie. Ook het co-ontwerp van de PIC's en de bijhorende microscoop zal het mogelijk maken om betere afwegingen op systeemniveau te bekomen. De techniek zal in eerste instantie gevalideerd worden op fantomen, en uiteindelijk op in-vitro en in-vivo weefsel in samenwerking met biologie-experts.