Linear and nonlinear optical microscopy for advanced applications: the role of a spectroscopist in bioimaging

Questa tesi presenta l'utilizzo di varie tecniche di imaging per lo studio di campioni biologici con diversi scopi. Grazie alla collaborazione con gruppi nazionali e internazionali, la microscopia a fluorescenza confocale, la microscopia a due fotoni e la microspettroscopia Raman sono state utilizzate per caratterizzare nuovi fluorofori per lo studio dei mitocondri, formulazioni farmaceutiche e l'esposizione degli animali alle microplastiche. Ogni tecnica di imaging è stata utilizzata in base alle sue proprietà specifiche. In particolare, la microscopia a fluorescenza confocale è stata impiegata per visualizzare cellule vive; la microscopia a due fotoni è stata utilizzata per studiare il comportamento delle formulazioni farmaceutiche in campioni biologici spessi; e la microspettroscopia Raman è stata impiegata per rilevare e identificare le microplastiche presenti nelle placente e nei feti di gatto. Inoltre, l'opportunità di collaborare con due aziende ha ulteriormente arricchito la mia esperienza. In particolare, un periodo di formazione presso Elvesys (Parigi, Francia) mi ha permesso di acquisire nuove conoscenze e competenze nell'applicazione bio-ingegneristica di dispositivi microfluidici, mentre una collaborazione con una compagnia farmaceutica internazionale è stata fondamentale per esplorare il potenziale della microscopia a due fotoni per la caratterizzazione delle formulazioni farmaceutiche. In qualità di spettroscopisti, abbiamo prestato molta attenzione all'acquisizione di spettri di emissione, eccitazione e Raman, nonché di immagini iperspettrali, per integrare le informazioni ottenute dalle singole immagini. Infatti, dagli spettri siamo stati in grado di identificare inequivocabilmente i composti presenti nei campioni biologici e di sfruttare le proprietà spettroscopiche dei coloranti per ottenere informazioni cruciali riguardo la polarità degli ambienti e l'interazione delle formulazioni coi tessuti biologici.