BiOmimetic fluorinated nanoProbes for multIscale Tumor detection by MRI and Advanced Raman techniques (OPTIMA)
Ente finanziatore
MUR - Ministero dell'Università e Ricerca
Programma di finanziamento
PRIN - Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (dal 2020)
Bando di riferimento
PRIN 2022
Anno di presentazione del progetto
2022
Anno di approvazione del progetto
2023
Acronimo del progetto
OPTIMA
Project ID / numero contratto
2022598YAX_003
Durata del progetto
24 mesi
Inizio del progetto
28/09/2023
Fine del progetto
28/02/2026
Progetto approvato - Contributo unità di ricerca del Dipartimento
€63.053,00
Sustainable Development Goals - Agenda 2030
Keyword
Nanoparticles
Colloidal and Interface chemistry
19F-MRI
Raman Spectroscopy
Biophysical Chemistry
Multimodal and multiscale imaging
Settore ERC
PE Mathematics, physical sciences, information and communication,engineering, universe and earth sciences
PE4 Physical and Analytical Chemical sciences: analytical chemistry, chemical theory, physical chemistry/chemical physics
PE4_3 Spectroscopic and spectrometric techniques
Stato del progetto
Approvato
Abstract
The OPTIMA project is dedicated to developing biomimetic Fluorinated Nanoparticles (FNP) as bimodal imaging probes for the multiscale detection of solid tumors. These nanoparticles are designed with a fluorine-rich core, enabling detection through both 19F-Magnetic Resonance Imaging (19F-MRI) and Raman spectroscopy. This innovative approach allows the same FNP to be visualized at different scales—whole-body in vivo imaging through 19F-MRI at the (sub)millimeter level and high-resolution analysis via ex vivo Raman imaging and in situ Raman spectroscopy up to the micrometer scale. A central goal of the project is to enhance the sensitivity of FNP for tumor detection by synthesizing novel branched fluorinated molecules that contain a higher number of 19F atoms, thereby intensifying both MRI and Raman signals. Additionally, biomimetic strategies will be employed to create cell membrane-coated FNP, significantly extending their in vivo circulation time and improving their tumor-targeting efficiency. Simultaneously, deep Raman technologies will be optimized to improve the detection of FNP within tissue. Specifically, techniques such as micro-Spatially Offset Raman Spectroscopy (micro-SORS) and Time-Domain Diffuse Raman Spectroscopy (TD-DRS) will be refined to ensure reliable nanoparticle detection in increasingly challenging conditions, ranging from whole excised organs or exposed tumors to in vivo transcutaneous imaging. To demonstrate the feasibility of this approach, a proof-of-concept study will be conducted using a subcutaneous murine model of breast cancer. The objective is to show that biomimetic FNP can successfully accumulate within tumors, allowing sequential noninvasive visualization through 19F-MRI and precise identification of tumor margins at a smaller scale using Raman techniques. With potential clinical applications in mind, the project also aims to highlight the usefulness of deep Raman technologies as a compact intraoperative tool to assist in surgical tumor resection. Beyond its primary focus on tumor imaging, the OPTIMA strategy has broader biomedical implications. This approach could be adapted for various applications, such as monitoring inflammation progression, tracking therapeutic cells, and studying cardiovascular disorders. Fluorinated materials represent a unique imaging target due to their dual bio-orthogonality—stemming from their chemical and biological inertness and the complete absence of endogenous organic fluorine. In addition to clinical translation, the project opens new avenues for developing fluorine-based Raman/MRI tags for multimodal labeling, supporting the study of biomolecule distribution and dynamics in cells and tissues. Ultimately, OPTIMA holds great promise for advancing biomedical imaging and fostering biotechnological innovations that could significantly impact life sciences and global public health.
I dati relativi ai progetti sottomessi (a titolo esemplificativo: nome ente finanziatore, titolo del progetto, nome del Principal Investigator, elenco dei partner ......) sono raccolti e organizzati in maniera aggregata all'interno del database "UPO Progetti". Tale database ha lo scopo di raccogliere tutti i dati relativi ai progetti di ricerca sottomessi per conto dell'Ateneo (sia che questi siano stati approvati o non approvati a seguito della sottomissione). Tali dati sono utilizzati con lo scopo di raccogliere statistiche aggregate, per l'ottimizzazione della gestione dei processi di sottomissione dei progetti e per la valutazione statistica dei progetti presentati dai ricercatori, al fine di comprendere a livello statistico quale sia il numero di progetti presentati e la percentuale di approvazione degli stessi, oltre che indagare sui fattori che non hanno consentito l'approvazione del progetto. La valutazione ha esclusiva finalità di tipo statistico e si basa sull'analisi di dati aggregati, non prevede alcun monitoraggio/ performance dei ricercatori in relazione al numero di progetti presentati o al tasso di approvazione/ non approvazione. Si precisa che i dati sono trattati rispettando ogni misura cautelativa della sicurezza e riservatezza. Se desidera ottenere maggiori informazioni in relazione alle analisi effettuate su tali dati, può rivolgersi alla Divisione Ricerca e Sviluppo o al DPO dell'Ateneo (dpo@uniupo.it)