Biofisica

Argomenti di ricerca
Spettroscopia e Microscopia con eccitazione non lineare della fluorescenza per applicazioni biomediche
Image
Biofisica

G. Chirico, M. Collini, L. D'Alfonso, L. Sironi

Development of new methods for optical non-linear microscopy to be applied to biophysics and medical physics in-vivo. In this field the Biophotonics group is developing two-photon excitation fluorescence imaging microscopy and second harmonic generation microscopy. One of the main application aims to the study of the motion of lymphocytes in lymph nodes in order to model the immune response of mice. This work is being carried out in collaboration with the Biotechnology group of our University.

Ottica adattiva per imaging in mezzi opachi e in-vivo

G. ChiricoM. BouzinM. Marini, L. Sironi

La creazione di immagini in mezzi opachi ha applicazioni che vanno dall’ingegneria all’elettronica e alla medicina e biotecnologie. Il fronte d’onda della luce viene fortemente modificato dalle disomogeneita’ del mezzo in cui propaga, su un ampio intervallo di frequenze spaziali. Per potere correggere questi effetti si può fare uso di vari elementi riflessivi o diffrattivi programmabili come specchi deformabili o spatial light modulators. Lo scopo delle tesi proposte è quello di accoppiare queste tecnologie, in parte mutuate dall’astronomia osservativa, a tecniche di microscopia ottica per lo studio di tessuti sia in vitro che in-vivo.

Referenze:
Pozzi et al.  J. of Biomedical Optics, 19(6), 067007 (2014) https://doi.org/10.1117/1.JBO.19.6.067007
 

Microfabbricazione laser di idrogel per applicazioni biomediche

G. Chirico, M. Collini, A.B. Zeynali, M. Marini

La fotopolimerizzazione può essere utilizzata per fabbricare idrogel per la coltura cellulare e l'ingegneria dei tessuti. In particolare sviluppiamo photoresists a base proteica per fabbricare, mediante laser o LED UV, microstrutture ad alto rapporto assiale (da 3 a 5) e di piccole dimensioni (da 30 μm a 50 μm). Utilizziamo sia sorgenti UV (385 nm) che laser pulsati nel vicino infrarosso (ampiezza dell'impulso di femtosecondi) per ottenere una scrittura ad alta risoluzione. Il laser viene scansionato sul resist per indurre la polimerizzazione o viene utilizzata una maschera davanti al LED UV. Questi metodi vengono utilizzati per fabbricare microstrutture che possono ospitare cellule per la coltura cellulare o essere impiantate in vivo per l'ingegneria dei tessuti.

Referenze:

  1. hdl:10281/365124
  2. hdl:10281/359864
  3. hdl:10281/332299
Metodi di Intelligenza Artificiale per la digital pathology o le scienze ambientali

L. Sironi, L. Presotto

La fisica dei sistemi complessi, dalla biofisica alla Fisica Ambientale, necessita l’analisi di una notevole mole di dati che dipendono da numerosi parametri. Sono perciò numerosi gli ambiti in cui metodi di Machine Learning e di Intelligenza artificiale possono essere usate vantaggiosamente per organizzare i dati ottenuti e per cercare di formulare dei modelli chimico-fisici. Oltre a questo, il tentativo di simulare numericamente sistemi complessi, come il sistema immunitario, deve passare attraverso l’uso di metodi di active learning. Le tesi offerte in questo ambito vanno dallo sviluppo di sistemi di correzione di immagini prese nell’intervallo ottico (UV-NIR) sia in microscopia di tessuti che in monitoraggio ambientale e di immagini X-ray o PET, allo sviluppo di metodi di active learning per l’analisi di simulazioni numeriche del sistema immunitario.

PhD fellowship on: “Quantum-inspired image scanning microscopy for biophysical applications”

The aim of the project is to integrate an array of SPAD detectors in a scanning image fluorescence microscope in order to increase the spatial resolution for non-linear microscopy of biological samples. The timing resolving power of the detectors will also allow to implement cross-correlation  methods to increase the signal-to-noise ratio on the images also by exploiting the antibunching effect on the different elements of the detector. The project will also take advantage of the collaboration with Fondazione Bruno Kessler in Trento and is funded by the NQSTI (National Quantum Science and Technology Institute) which has been recently established.

Contacts: Maddalena.Collini@unimib.it

Postdoc position on: “Simulation of immune-reaction to biomaterials”

Aim of the project: The objective of this project is to build a digital twin of the inflammatory response and fibrotic process in a foreign body reaction. With such a system validated, it will be possible to monitor continuously the evolution of the reaction by monitoring a limited set of parameters in only few timepoints.

Methodology: Different strategies will be compared: ordinary differential equations models and agent based models. Public database and literature searches will be performed to compile all relevant pathways and their reaction rates. Special care will be used to integrate mechano-transduction pathways together with the cytokines signaling related ones.

Requirements: degree in Physics or Biomedical Engineering and high motivation to work in an interdisciplinary environment; fluent English skills, both written and spoken; background in system biology; good programming skills in Matlab and Python. The candidate will work in a multidisciplinary environment between the Physics, Biotechnology and Experimental Medicine departments and introduced to an international collaboration with groups working on the same subject at the Tel Aviv University (IL) and at FORTH (Crete, GR).

Salary: 50 kEuro/year; duration of 2 years; starting date: September 2023. Location: Dept. of Physics, Università di Milano-Bicocca, Milano (I).

Project: European Union - NextGenerationEU through the Italian Ministry of University and Research under PNRR - M4C2-I1.3 Project PE_00000019 "HEAL ITALIA" to G.Chirico, Università di Milano-Bicocca. The views and opinions expressed are those of the authors only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Commission. Neither the European Union nor the European Commission can be held responsible for them.

Contacts: Giuseppe Chirico (Giuseppe.chirico@unimib.it), Luca Presotto (Luca.presotto@unimib.it)

PhD fellowship on: “Development of a setup and analysis methods for photo-thermal and photo-acoustic cells characterization”

The PhD proposal is funded by the Anthem (AdvaNced Technologies for Human-cEntered Medicine) project, which is aimed at the development of innovative sensors, digital-based advanced diagnostic, monitoring and therapeutics systems integrated with Artificial Intelligence methods to improve the territorial medicine approach. In particular, the PhD project goal is to implement a setup based on microfluidic channels coupled to photothermal and photoacoustic systems to detect different cell populations. Moreover, data/image analysis algorithms will be developed to detect and sort cells (healthy/infected) according to their different properties

Contacts: Laura.sironi@unimib.it