Sviluppo e ottimizzazione di tecniche di bioimaging ad alta risoluzione spaziale basate su strategie di rilevamento innovative

La microscopia confocale e la microscopia a super-risoluzione, note anche come microscopia a scansione di immagini (ISM), sono due potenti strumenti per l'imaging ottico ad alta risoluzione, ampiamente utilizzati nella ricerca biomedica. Tuttavia, entrambe le tecniche sono soggette a limitazioni di diffrazione, che ne limitano la risoluzione spaziale. Questa tesi di dottorato introduce e sviluppa un nuovo algoritmo, denominato SPLIT (Separation of Photons by Lifetime Tuning), che supera queste limitazioni migliorando significativamente la risoluzione delle immagini ottenute sia con la microscopia confocale che con l'ISM. Nella microscopia confocale, l'algoritmo SPLIT viene applicato analizzando l'intensità in funzione della variazione del pinhole, un elemento chiave che governa la risoluzione dell'immagine. L'algoritmo SPLIT-Pinhole (SPLIT-PIN) sfrutta questa variabilità per rimuovere il segnale al di fuori delle immagini, aumentando la risoluzione e il contrasto. Per quanto riguarda la microscopia a scansione di immagini, l'algoritmo SPLIT-Image scanning microscope utilizza le informazioni derivate dalla distanza tra i rilevatori nell'array e il rilevatore centrale, migliorando ulteriormente la risoluzione dell'immagine. I risultati dimostrano che l'algoritmo SPLIT è in grado di superare il limite di diffrazione in entrambe le tecniche, aprendo nuove possibilità per lo studio dettagliato di strutture subcellulari e processi biologici complessi. La tesi è organizzata in quattro capitoli principali. Il primo capitolo fornisce un'introduzione alla microscopia a fluorescenza, delineando i principi fondamentali e le principali tecniche impiegate nel campo della microscopia. Il secondo capitolo si concentra sul miglioramento della risoluzione nella microscopia confocale, LEICA TCS SP8, attraverso l'applicazione dell'algoritmo SPLIT-PIN, descrivendone il funzionamento e analizzandone i risultati sperimentali. Il terzo capitolo esplora l'applicazione dell'algoritmo SPLIT-ISM per migliorare la risoluzione nella microscopia a scansione di immagini, in particolare la sua applicazione su due strumenti che sono l'LSM 880 ZEISS Airyscan e il GenoaInstruments PRISM, evidenziando le differenze e le somiglianze dei due sistemi di microscopia e riportando i risultati sul miglioramento della risoluzione. Infine, il quarto capitolo discute le applicazioni pratiche di queste tecniche avanzate nello studio della cromatina, dimostrando come l'aumento di risoluzione ottenuto possa contribuire alla comprensione dei meccanismi epigenetici e delle dinamiche della struttura della cromatina.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• DI FRANCO, ELISABETTA

Contributors dc:contributor

• LANZANO', LUCA

• Microscopy
• Fluorescence
• Chromatin
• Super-Resolution
• Resolution
• Algorithm
• SPLIT
• Microscopia
• Fluorescenza
• Cromatina
• Super-Risoluzione
• Risoluzione
• Algoritmo

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/658291

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/658291