Supergevoelige fluorescentiedetectie in een biochip door een combinatie van optisch ontwerp met vrije vorm en computationele beeldvorming (FWOTM1039)

Om dodelijke ziekten in een vroeg stadium te kunnen detecteren, is
er nood aan eensupergevoelige detectie van biomarkers die
aanwezig zijn met lage concentratie in een klein volume.
Fluorescentiemicroscopie is hiervoor één van de meest gekozen
methoden omwille van haar superieure detectie van specifieke
moleculen zoals antilichamen en DNA. De ontwikkeling van een
goedkope, wegwerpbare en gevoelige fluorescentie-gebaseerde
biochip is cruciaal voor point-of-care diagnostiek. Vrije vorm optica
met zijn ongekende flexibele vorm heeft het potentieel om twee
uitdagingen vergeleken met huidige biochip-detectie op te lossen: (1)
full-field, snapshot, confocale beeldvorming zonder nood aan uiterst
nauwkeurig scannen en (2) een compact ontwerp van de biochip die
goedkoop en nauwkeurig kan gerepliceerd worden. Ik zal een unieke
vrije vorm optische ontwerpmethode ontwikkelen voor fluorescentiegebaseerde biochips en soortgelijke toepassingen, om de vereiste
beeldvorming en nodige detectiegevoeligheid te halen, die beter is
dan state-of-the-art. Een draagbare en eenvoudigere biochiplezer zal
ontwikkeld worden om samen met computationele
beeldvormingstechnieken het bekomen beeld te verbeteren, samen
met een op maat gemaakte point spread functie voor een optimaal
neuraal netwerk. De demonstrator met goedkope vrije vorm optische
biochips en vereenvoudigde biochiplezer zal, indien succesvol, een
revolutie teweeg brengen in het supergevoelig detecteren waar
confocale scanning nodig is.

Trefwoorden:Vrije vorm optische ontwerpmethode, fluorescentiemicroscopie op een biochip, computationele beeldvorming

Disciplines:Modellering en simulatie, Biomedische instrumentatie, Biomedische beeldverwerking, Klassieke en fysieke optica, Fotonica, opto-elektronica en optische communicatie