Departamento de Fisiopatología

HOSPITAL DE CLÍNICAS "Dr. Manuel Quintela" - FACULTAD DE MEDICINA - UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA

Unidad de Microscopia Avanzada y Bifotónica 2

 

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La UMAB está comprometida con el desarrollo de nuevos instrumentos y métodos en el campo de la biofotónica con el objetivo final de dar respuesta a preguntas y necesidades biomédicas de forma cuantitativa.
El desarrollo de instrumentación y métodos están motivados por los problemas biológicos y biomédicos que se abordan en la UMAB, y al mismo tiempo nuestras preguntas biológicas son impulsadas por los desarrollos tecnológicos y métodos de vanguardia de la UMAB.
Esta interacción virtuosa entre tecnología en el estado del arte y preguntas biomédicas son la sinergia clave que motiva nuestra investigación.
Dentro de la área de desarrollo nuestra unidad se enfoca en instrumentos de vanguardia para abrir nuevas fronteras en la investigación biomedica, en particular nos centramos en el desarrollo de tecnologías multifotonica, óptica no lineal, fibras ópticas y espectroscopia resuelta en el tiempo e hiperespectral.
Anualmente ofrecemos taller para difundir el uso de instrumentación, métodos y aplicaciones de herramientas biofotónicas avanzados.
En la UMBA utilizamos herramientas de espectroscopia en microscopia para estudiar dinámica de fluorescencia como FCS, FLIM, imágenes hiperespectrales, diagramas de fasores, microscopía no lineal (SHG y THG), multifotón, imágenes de tejido profundo, RICS, seguimiento orbital 3D , N&B, iMSD, pCF y 2DpCF, entre otros. Nuestra unidad tiene un alto compromiso de servicio por lo cual los usuarios podrán recibir una capacitación en el uso de instrumentos de alta tecnología y les enseñará sobre el análisis y procesamiento de los resultados.

 

MALACRIDA DEF 1 761x280 

Leonel Malacrida (PhD) 
Responsable/Head 

 

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Equipo/Team:

MSc. Ma José García (Estudiante de Doctorado ProInBio)

Ana Laura Suarez (Tec. Anatomía Patológica) 

 

 

1- Proyectos impulsados por el desarrollo de tecnología, métodos y aplicaciones en el campo de la Biofotónica/Techological Driven projects.

  1. Fluorescence Lifetime Assisted in vivo Detection of Skin Cancers with a Portable Point-of-Care Fiber Optical Device.”, financiación NIH P41-GM103540. PI's: Leonel Malacrida y Enrico Gratton. U$S 50000 
  2. Microscopia de dos fotones resuelta en el tiempo de vida en el Hospital Universitario: un microscopio en el estado de arte para responder preguntas en biomedicina.”, financiado por CSIC Equipamiento pesado 2018. PI's: Leonel Malacrida y Javier Hurtado. $U 38500000
  3. "Desarrollo de un dispositivo óptico para el diagnóstico rápido y portable de SARS-CoV2 con proteínas ingenierizadas", financiado por Fundación Manuel Pérez, Llamado especial Corona virus 2019. PIs: Leonel Malacrida y.Sergio Pantano (IPMON) U$S 30000

 

2- Proyectos biologicos "guiados por hipotesis"/ Biological Driven Projects.

  1. Una aproximación a las enfermedades neurodegenerativas mediante microscopía y espectroscopia de fluorescencia in vivo. Rol de la segregación de fases líquido-líquido en la fisio(pato)logía celular.”, financiado por FCE Mod II 2018-ANII. PI: Leonel Malacrida. $U 1000000
  2. Microscopia no-lineal y por tiempo de vida en modelos experimentales de lesión pulmonar: Evaluación de su utilidad diagnostica a través de aprendizaje automático”, financiado por CSIC I+D 2018. PI: Leonel Malacrida. $U 1000000

 

3- Proyectos de Extension o desarrollo institucional/Institutional and social projects.

  1. "Cooperación para el desarrollo de capacidades en microscopia avanzada con miras a cooperación para el desarrollo de capacidades en microscopia avanzada con miras a constituir la red latinoamericana de microscopía", Fianaciado por el Fondo conjunto de cooperacion Mexico-Uruguay (AMEXCID-AUCI). Responsables: Andres Kamaid (IPMON), Christopher Wood (UNAM), Leonel Malacrida (UdelaR). U$S100000

 

Microscopio "home-buit" de dos fotones con resultución de tiempo de vida y FCS. Bloque epifluorescente Nikon Ti-S, laser pulsado basado en fibra 780 nm (Calmar), 2 dectectores pesudo conteo de fotones (GaAsP Hamamatsu), FLIMBos 320 (ISS), platina motorizada x/y (ASI), lente electrico (Optotune), CO2 y temperatura controlada, mesa óptica con aislación pasiva (TMC) escaner glavanometrico x/y ultrarápido (Cambridge Technologies).

  • FLIM
  • FRET
  • Phasor plots
  • FCS (single point, line, circular, diffusion map)
  • RICS (crossRICS)
  • N&B (crossN&B)
  • pCF (pCOMB)
  • 2D y 2D Particle Tracking 
  • epifluorescence (camera based)

2- Instrumento basado en Fibras ópticas para medidas de tiempo de vida y espectral. Detector Hamamatsu de 2x2, A320 fastFLIMbox (ISS), Laser Diodo 370 nm modulado hasta 300MHz (ISS), Laser pulsado 355 nm (Markettech), Fibras opticas (ThorLabs).

 

3- Espectrometros de alta resolución y velocidad para diffuse optical spectroscopic imaging (DOSI) . HR4000 y 2x USB200 (Ocean Optics).

 

4- Computadora de alto rendimiento para procesamiento y análisis de imagenes. PC de escritorio procesador Intel Core i7-3779 CPU @ 3.40HGHz, 32Gb DDR3 RAM, 128GB SSD, Disco duro SATA 1Tb, tarjeta de video NVIDIA GeForce GT 640 DDR3 2Gb, dos monitores BenQ GL2450 26 pulgadas.

 

5- Software para análisis y procesamiento de imagenes comercial y de codigo abierto. SimFCS for images (G-Soft, Ilinois-USA), Fiji & ImageJ (NIH, Bethesda-USA), Icy (Pasteur Paris, France) and codigo y rutinas customizadas en MatLab (MathWorks).

 

 

1er WORKSHOP DE MICRSOCOPIA DE FLUORESCENCIA AVANZADA Y BIOFOTÓNICA.

25 al 28 de Noviembre de 2019. Unidad de Microscopia Avanzada y Bifotónica
Hospital de Clínicas -  Universidad de la República

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Organizador: Dr. Leonel Malacrida


Profesores Internacionales invitados:

Profesores invitados locales:

 

>>>>>    Programa, presentaciones y apoyos.


FOTO FINAL DE CURSO

Foto grupal 2019

2020
Barriers to diffusion in cells: visualization of membrane-less particles in the nucleus. 

Leonel Malacrida, Per Niklas Hedde, Belen Torrado, Enrico Gratton. The Biophysicist (2020) 1 (2): 9.

 

CAPRYDAA, an anthracene dye analog to LAURDAN: a comparative study using cuvette and microscopy

Vicente Castro-Castillo, Javier Gajardo, Catalina Sandoval-Altamirano, Enrico Gratton, Susana Sanchez, Leonel Malacrida*, German Gunther*
Journal of Materials Chemistry B. 2020 Jan 7;8(1):88-99. 
(* autor correspondiente)
 

2019

Determination of the metabolic index using the fluorescence lifetime of free and bound nicotinamide adenine dinucleotide using the phasor approach

S Ranjit#, L Malacrida#, M Stakic, E Gratton
J Biophotonics. 2019 Nov;12(11):e201900156.
(# primer autor en pie de igualdad)

 

The DIVER Microscope for Imaging in Scattering Media

A Dvornikov, L Malacrida, E Gratton
Methods and protocols 2 (2), 53. 2019

 

StarD5: an ER stress protein regulates plasma membrane and intracellular cholesterol homeostasis

Daniel Rodriguez-Agudo, Leonel Malacrida, Genta Kakiyama, Tavis Sparrer, Carolina Fortes, Michael Maceyka, Mark A Subler, Jolene J Windle, Enrico Gratton, William M Pandak, Gregorio Gil
Journal of lipid research 60 (6), 1087-1098. 2019

 

A novel nitroalkene‐α‐tocopherol analogue inhibits inflammation and ameliorates atherosclerosis in Apo E knockout mice

Jorge Rodriguez‐Duarte, Germán Galliussi, Rosina Dapueto, Jessica Rossello, Leonel Malacrida, Andrés Kamaid, Francisco J Schopfer, Carlos Escande, Gloria V López, Carlos Batthyány
British journal of pharmacology 176 (6), 757-772. 2019

 

2018

Differences between FLIM phasor analyses for data collected with the Becker and Hickl SPC830 card and with the FLIMbox card

S Ranjit#, L Malacrida#, E Gratton
Microscopy research and technique 81 (9), 980-989. 2018

(# primer autor en pie de igualdad)

 

Fit-free analysis of fluorescence lifetime imaging data using the phasor approach

S Ranjit#, L Malacrida#, DM Jameson, E Gratton
Nature protocols 13 (9), 1979. 2018

(# primer autor en pie de igualdad)

 

LAURDAN fluorescence and phasor plots reveal the effects of a H2O2 bolus in NIH-3T3 fibroblast membranes dynamics and hydration

L Malacrida*, E Gratton*
Free Radical Biology and Medicine 128, 144-156. 2018
(* autor correspondiente)
 
PTEN deficiency and AMPK activation promote nutrient scavenging and anabolism in prostate cancer cells
Seong M Kim, Tricia T Nguyen, Archna Ravi, Peter Kubiniok, Brendan T Finicle, Vaishali Jayashankar, Leonel Malacrida, Jue Hou, Jane Robertson, Dong Gao, Jonathan Chernoff, Michelle A Digman, Eric O Potma, Bruce J Tromberg, Pierre Thibault, Aimee L Edinger
Cancer discovery 8 (7), 866-883. 2018
 
Comparison between iMSD and 2D-pCF analysis for molecular motion studies on in vivo cells: The case of the epidermal growth factor receptor
L Malacrida, E Rao, E Gratton
Methods 140, 74-84. 2018
 
Visualization of barriers and obstacles to molecular diffusion in live cells by spatial pair-cross-correlation in two dimensions
L Malacrida, PN Hedde, S Ranjit, F Cardarelli, E Gratton
Biomedical optics express 9 (1), 303-321. 2018
 
Alteration in fluidity of cell plasma membrane in Huntington disease revealed by spectral phasor analysis
S Sameni, L Malacrida, Z Tan, MA Digman
Scientific reports 8 (1), 734. 2018
Ver corrección:
Publisher Correction: Alteration in Fluidity of Cell Plasma Membrane in Huntington Disease Revealed by Spectral Phasor Analysis
S Sameni et al. Sci Rep 8 (1), 6060.  PMID 29643420.
 

2017

sideSPIM–selective plane illumination based on a conventional inverted microscope

PN Hedde, L Malacrida, S Ahrar, A Siryaporn, E Gratton
Biomedical optics express 8 (9), 3918-3937. 2017

 

Spectral phasor analysis reveals altered membrane order and function of root hair cells in Arabidopsis dry2/sqe1-5 drought hypersensitive mutant

F Sena, M Sotelo-Silveira, S Astrada, MA Botella, L Malacrida, O Borsani
Plant physiology and biochemistry 119, 224-231. 2017

 

A multidimensional phasor approach reveals LAURDAN photophysics in NIH-3T3 cell membranes

L Malacrida, DM Jameson, E Gratton
Scientific reports 7 (1), 9215. 2017

 

2016

Spectral phasor analysis of LAURDAN fluorescence in live A549 lung cells to study the hydration and time evolution of intracellular lamellar body-like structures

L Malacrida*, S Astrada, A Briva, M Bollati-Fogolín, E Gratton, LA Bagatolli*
Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 1858 (11), 2625-2635. 2016

(* autor correspondiente)

 

Measurements of absolute concentrations of NADH in cells using the phasor FLIM method

N Ma, MA Digman, L Malacrida, E Gratton
Biomedical optics express 7 (7), 2441-2452. 2016
 

2015 y anteriores

Model-free methods to study membrane environmental probes: a comparison of the spectral phasor and generalized polarization approaches

L Malacrida, E Gratton, DM Jameson
Methods and applications in fluorescence 3 (4), 047001. 2015

Ver corrección:

Erratum: Model-free methods to study membrane environmental probes: a comparison of the spectral phasor and generalized polarization approaches (2015 Methods Appl. Fluoresc. 3 …

L Malacrida, E Gratton, DM Jameson
Methods and Applications in Fluorescence 4 (1), 019601
 
 

Journals cover

Cover MRT 2018

On the cover: The cover image is based on the Research Article Differences between FLIM phasor analyses for data collected with the Becker and Hickl SPC830 card and with the FLIMbox card by Suman Ranjit et al., DOI: https://doi.org/10.1002/jemt.23061.










 
 
 
AUGM Biofisica 2020Presentación en el ciclo de seminario ¿Quién es Quién en Biofísica AUGM? del grupo Biofísica de AUGM: "Descifrando el camino de proteínas en la célula in vivo a partir de la función de correlación de pares 2D y los mapas de comectividad"

Link aquí

 

 

 

 

Seminario IPMON 2020Presentacion en el ciclo de seminarios Institut Pasteur de Montevideo: "The DIVER microscope: a multiphoton instrument to deep dive within the scattering tissue." 

Link aquí

 

 

 

 

Webinario Biofisica 2020Presentacion en el ciclo de Webinarios de Biofísica en español Kognite: "Una nueva dimensión para la microscopía de fluorescencia hiperespectral y de tiempo de vida: el espacio de los gráficos de fasores". 

Link aquí

 

 

 

 Seminario IQB 2020Presentación en la celebración de los 30 años de la Licenciatura en Bioquímica y los 20 años del Instituto de Química Biológica, de la Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

Link aquí

 

 

 

 

 

Entrevista el Dr. Leonel Malacrida SobreCiencia, Radio Uruguay 1050 AM. 2019

El primer microscopio de dos fotones del país, comenzará a funcionar este año.

 

Entrevista el Dr. Leonel Malacrida SobreCiencia, Radio Uruguay 1050 AM. 2018

El Clínicas tendrá el primer microscopio de dos fotones del país

 

Se llama a interesad@s para unirse al equipo de trabajo del UMAB, los objetivos de investigación del grupo tiene un corte sustancial de transdisciplinariedad por lo cual se buscan candidatos con interés de trabajar en las fronteras de la Biología Celular/Molecular, Bioquímica, Biomedicina, Biofotónica y Bioingeniería.

Se contemplan la realización de tesis de grado, posgrado y/o estancias postdoctorales.

Los proyectos en curso son los siguientes:
 

1-Caracterización biofísica in vivo por herramientas de microscopia avanzada de fluorescencia de las separaciones de fase liquido-liquido y liquido-solida de FUS (Fused in Sarcoma, RNA binding protein) como responsable del desarrollo y progresión de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).

Se realizaran líneas neuronales con expresión estable de versiones fusionadas de FUS (así como mutaciones puntuales) a proteínas fluorescentes y se analizaran las características fisicoquímicas de las fases liquida-liquida y liquida-solida por sensores de relajación por entorno (actividad de agua con ACDAN) y viscosidad (rotor molecular TPAP). Además se estudiaran por microscopio bifotónica y de tiempo de vida la influencia del estado metabólico celular en la progresión de la segregación líquido-solido como mecanismo de la fisiopatología de la FUS.  

ProyectoUna aproximación a las enfermedades neurodegenerativas mediante microscopía y espectroscopia de fluorescencia in vivo. Rol de la segregación de fases líquido-líquido en la fisio(pato)logía celular.”, financiado por FCE 2018-ANII.

 

2-Desarrollo de nuevos métodos de diagnostico y caracterización de la Lesión pulmonar aguda por microscopia de dos fotones y resuelta en el tiempo de vida (FLIM).

Se relaciona con el uso de la autofluorescencia (NADH/FAD+) como indicador del metabolismo tisular, generación de segundo y tercer armónico, imagen en tejido con dispersión, etc. En un modelo experimental de ratones C57BL/6 con lesión pulmonar aguda por instilación pulmonar de lipopolisacarido bacteriano. Se pretende incorporar herramientas de inteligencia artificial (machine learning) al análisis y procesamiento de imágenes de FLIM.

Proyecto “Microscopia no-lineal y por tiempo de vida en modelos experimentales de lesión pulmonar: Evaluación de su utilidad diagnostica a través de aprendizaje automático”, financiado por CSIC I+D 2018

 

3- Desarrollo y aplicación un nuevo dispositivo basado en fibras ópticas para la caracterización in vivo del metabolismo tisular por la autofluorescencia.

El proyecto comprende el armado, puesta a punto y aplicación de este nuevo dispositivo de imagen con resolución de tiempo de vida e hiperespectral utilizando arreglo de detectores con conteo de fotones y laser UV pulsado/modulado. El instrumento tiene como objetivo ser utilizado en in vivo como sondas intra-vital, así como en la definición de márgenes en cirugía oncologica.

ProyectoFluorescence Lifetime Assisted in vivo Detection of Skin Cancers with a Portable Point-of-Care Fiber Optical Device.”, financiación NIH P41-GM103540

 

4-Ensamblado y puesta a punto de un microscopio de dos fotones con detección de conteo de fotones y resolución de tiempo de vida.

El primer microscopio bifotónico del Uruguay será ensamblado a partir de la adquisición de sus componentes (laser, glavo-scanner, detectores, FLIMbox card), por lo cual será un proyecto con un claro corte ingenieril y con la posibilidad de cubrir todos los aspectos que hacen al funcionamiento de un microscopio. Sumado a esto se instalara un sistema de detección de conteo de fotones y una tarjeta FLIMbox (dominio de la frecuencia) para poder obtener información de tiempo de vida de los fluoroforos. 

Proyecto: “Microscopia de dos fotones resuelta en el tiempo de vida en el Hospital Universitario: un microscopio en el estado de arte para responder preguntas en biomedicina.”, financiado por CSIC Equipamiento pesado 2018.

 

Aquellos interesad@s en alguno de estos proyectos, enviar CV resumido (4 pag max) y carta intención (1 pag max) a:

Dr. Leonel Malacrida

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