Detail projektu

Quantitative phase microscopy for 3D qualitative characterization of cancer cells

Období řešení: 01.01.2018 — 31.12.2020

O projektu

This project is focused on research of microscopic methods based on simultaneous quantitative phase imaging and mechanical stimulation to evaluate biomechanics of living cells. The proposed methods will allow quantitative cell imaging in dynamic studies of cellular morphology and cellular stiffness needed in cancer research. The imaging system will benefit from recent advancement in quantitative phase microscopy such as diffraction phase microscopy and digital off-axis holographic microscopy. The imaging system will be used during mechanical stimulation of cells in two setups utilizing: 1) ultrasound waves and 2) shear stress. The project includes research of new algorithms for processing of acquired image sequences. New imaging techniques will be compared to the traditional confocal fluorescence microscopy and atomic force microscopy. Further, the proposed methods will be experimentally evaluated and verified in prostate cancer cell experiments.

Popis česky
Projekt je zaměřen na výzkum mikroskopických metod založených na simultánním kvantitativním fázovém zobrazování a mechanické stimulaci živých buněk pro vyhodnocení jejich biomechanických vlastností. Navrhované metody umožní kvantitativní zobrazování buněk v dynamických studiích celulární morfologie a tuhosti potřebné v onkologickém výzkumu. Zobrazovací systém bude těžit z nejnovějších poznatků v kvantitativního fázového zobrazování, tj. difrakční fázové mikroskopii a digitální off-axis holografické mikroskopii. Zobrazovací systém bude použit během mechanické stimulace buněk realizované pomocí: 1) ultrazvukového vlnění a 2) smykového napětí. Projekt zahrnuje výzkum nových algoritmů pro zpracování zaznamenaných sekvencí obrazů. Nové zobrazovací techniky budou porovnány s tradiční konfokální mikroskopií a mikroskopií atomárních sil. Navrhované metody budou experimentálně vyhodnoceny a verifikovány v experimentech s nádorovými buňkami. Výsledky projektu přispějí k pochopení specifických zobrazovacích metodik využitelných v živých vědách.

Klíčová slova
diffraction phase microscopy;digital off-axis holographic microscopy;imaging;biomechanical stimulation;cell stiffness;cancer cell

Klíčová slova česky
difrakční fázová mikroskopie; laser; ultrazvukový trapping; nádorová buňka

Označení

GA18-24089S

Originální jazyk

angličtina

Řešitelé

Provazník Ivo, prof. Ing., Ph.D.
- hlavní řešitel (01.01.2018 - 31.12.2020)
Baiazitova Larisa
- spoluřešitel (01.01.2018 - 31.12.2020)
Čmiel Vratislav, Ing., Ph.D.
- spoluřešitel (01.01.2018 - 31.12.2020)
Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.
- spoluřešitel (01.01.2018 - 31.12.2020)

Útvary

Ústav biomedicínského inženýrství
- příjemce (30.03.2017 - nezadáno)

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty
- plně financující (2018-01-01 - 2018-12-31)

Výsledky

VIČAR, T.; GUMULEC, J.; BALVAN, J.; HRACHO, M.; KOLÁŘ, R. Label-free nuclear staining reconstruction in quantitative phase images using deep learning. In World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, June 3-8, 2018, Prague, Czech Republic. Springer, Singapore, 2018. p. 1-4. ISBN: 978-981-10-9034-9.
Detail

CALUORI, G.; PŘIBYL, J.; ČMIEL, V.; PEŠL, M.; POTOČŇÁK, T.; PROVAZNÍK, I.; SKLÁDAL, P.; ROTREKL, V. Simultaneous study of mechanobiology and calcium dynamics on hESC‐derived cardiomyocytes clusters. JOURNAL OF MOLECULAR RECOGNITION, 2018, vol. 2018, no. e2760, p. 1-10. ISSN: 0952-3499.
Detail

BAIAZITOVA, L.; SKOPALÍK, J.; CHMELÍK, J.; ZUMBERG, I.; ČMIEL, V.; POLÁKOVÁ, K.; PROVAZNÍK, I. The Effect of Rhodamine-Derived Superparamagnetic Maghemite Nanoparticles on the Motility of Human Mesenchymal Stem Cells and Mouse Embryonic Fibroblast Cells. MOLECULES, 2019, vol. 24, no. 7, p. 1192-1209. ISSN: 1420-3049.
Detail

MALINA, T.; POLÁKOVÁ, K.; SKOPALÍK, J.; MILOTOVÁ, V.; HOLÁ, K.; HAVRDOVÁ, M.; TOMÁNKOVÁ, K.; ČMIEL, V.; ŠEFC, L.; ZBOŘIL, R. Carbon dots for in vivo fluorescence imaging of adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells. CARBON, 2019, vol. 152, no. 2019, p. 434-443. ISSN: 0008-6223.
Detail

RAUDENSKÁ, M.; KRATOCHVÍLOVÁ, M.; VIČAR, T.; GUMULEC, J.; BALVAN, J.; POLANSKÁ, H.; PŘIBYL, J.; MASAŘÍK, M. Cisplatin enhances cell stiffness and decreases invasiveness rate in prostate cancer cells by actin accumulation. Scientific Reports, 2019, vol. 9, no. 1660, p. 0-11. ISSN: 2045-2322.
Detail

FOJTŮ, M.; BALVAN, J.; RAUDENSKÁ, M.; VIČAR, T.; BOUŠA, D.; SOFER, Z.; MASAŘÍK, M.; PUMERA, M. Black Phosphorus Cytotoxicity Assessments Pitfalls: Advantages and Disadvantages of Metabolic and Morphological Assays. CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL, 2019, vol. 25, no. 1, p. 349-360. ISSN: 0947-6539.
Detail

ROSLI, N.; FOJTŮ, M.; FISHER, A.; PUMERA, M. Graphene Oxide Nanoplatelets Potentiate Anticancer Effect of Cisplatin in Human Lung Cancer Cells. Langmuir, 2019, vol. 35, no. 8, p. 3176-3182. ISSN: 0743-7463.
Detail

VIČAR, T.; BALVAN, J.; JAROŠ, J.; JUG, F.; KOLÁŘ, R.; MASAŘÍK, M.; GUMULEC, J. Cell segmentation methods for label-free contrast microscopy: review and comprehensive comparison. BMC BIOINFORMATICS, 2019, vol. 20, no. 1, p. 1-25. ISSN: 1471-2105.
Detail