Ewch i’r prif gynnwys
Paola Borri

Yr Athro Paola Borri

Users
Ar gael fel goruchwyliwr ôl-raddedig

Timau a rolau for Paola Borri

  • Pennaeth Is-adran Biowyddorau Moleciwlaidd

    Ysgol y Biowyddorau

Trosolwyg

Mae gweithgareddau ymchwil yn fy ngrŵp yn cwmpasu maes bioffotoneg ar y rhyngwyneb rhwng gwyddorau bywyd a ffisegol. Mewn cydweithrediad â'r Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, mae fy ngwaith ymchwil yn cynnwys:

  • datblygu microsgopau amlffoton y genhedlaeth nesaf yn seiliedig ar Coherent Raman Scattering (CRS) ar gyfer astudiaethau di-label mewn celloedd byw a meinweoedd
  • Datblygu technegau microsgopeg optegol newydd ar gyfer delweddu ac olrhain nanoronynnau bach sengl yn rhydd cefndir y tu mewn i gelloedd
  • datblygu biosynwyryddion optegol ar gyfer canfod biomoleciwlau sensitif gan ddefnyddio synhwyro plasmonig gyda nanoronynnau metelaidd neu geudodau ffotonig
  • datblygu dulliau microsgopeg difodiant optegol meintiol a chyferbyniad cam ar gyfer dadansoddiad morffometrig sensitif o bio-nanoronynnau sengl

Newyddion

Gweler ein huchafbwyntiau ymchwil a gyhoeddwyd yn ddiweddar:

Gweler hefyd ein gwefan MUSIQ am ddiweddariad ar yr ymchwil o fewn y consortiwm hwn o'r UE.

Oes gennych chi ddiddordeb mewn ymuno â'm labordy fel myfyriwr ôl-raddedig hunan-ariannu neu ôl-ddoethurwriaeth/  cymrawd? Cysylltwch â mi drwy e-bost.

Cyhoeddiad

2026

2025

2024

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

Adrannau llyfrau

Cynadleddau

Erthyglau

Monograffau

Patentau

Ymchwil

Prosiectau

Microsgopeg Gwasgaru Raman Coherent ar gyfer delweddu heb label o gelloedd a meinweoedd byw

Mae microsgopeg optegol yn offeryn anhepgor ar gyfer bioleg celloedd. Mae gwahanol ddulliau microsgopeg ar gael ar hyn o bryd ac ymdrech barhaus i ddatblygu technegau newydd gyda gwell sensitifrwydd, detholusrwydd a datrysiad gofodol. Mater pwysig mewn microsgopeg diweddar yw'r gallu i gynnal astudiaethau anfewnwthiol gan osgoi'r angen am chwiliedydd fflwroleuol sy'n dueddol o ffotocannu ac sy'n gallu tarfu ar strwythur a swyddogaeth y gelloedd.

Ar y cyd â'r Athro Wolfgang Langbein yn yr Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, rydym wedi datblygu ystod o ficrosgopau amlffoton laser cartref yn seiliedig ar Coherent Raman Scattering (CRS), gan alluogi microsgopeg cemegol benodol cyflym o gelloedd a meinweoedd byw. Mae microsgop CRS ail genhedlaeth wedi'i leoli yn Ysgol y Biowyddorau wedi'i adeiladu'n benodol i berfformio microsgopeg CRS cydberthynas amlfoddol, fflworoleuedd dau ffoton (TPF) ac ail genhedlaeth harmonig (SHG) ar gyfer cymwysiadau mewn bioleg celloedd. Mae'r system hon yn galluogi caffael CRS hypersbectrol sydd wedi arwain at ddatblygu offeryn dadansoddi delweddau meintiol i wahaniaethu rhwng cyfansoddiad cydrannau cemegol ac adfer eu crynodiad a'u dosbarthiad gofodol.

Gyda'r offer hyn, rydym wedi penderfynu ar y defnydd o lipidau bôn-gelloedd dynol sefydlog a byw sy'n deillio o adipose sy'n gwahaniaethu'n cyn-adipocytes, y cynnwys lipid a'r dosbarthiad gofodol mewn oocytes mamalaidd byw ac embryonau cynnar, wedi dangos platfform cynnwys uchel trwybwn uchel ar gyfer sgriniau cyffuriau, a mesur masau meintiol o lipidau, proteinau a DNA yn ystod rhannu celloedd. Rydym hefyd wedi dangos y gellir defnyddio CRS i ddelweddu nanodiemwntau sengl nad ydynt yn fflworoleuol mewn celloedd am y tro cyntaf (gweler Cyhoeddiadau).

Delweddu Cymysgu Pedair Ton Cyseiniol gyda nanoronynnau aur

Mae delweddu ac olrhain nanoronynnau sengl gan ddefnyddio microsgopeg optegol yn dechnegau pwerus gyda llawer o gymwysiadau mewn bioleg, cemeg a gwyddorau deunyddiau. Mae dulliau cymhwysol i gyflawni cyferbyniad yn seiliedig ar fflworoleuedd yn bennaf, gyda therfynau sylfaenol yn y fflwcs ffoton a allyrrir yn deillio o'r oes cyflwr cyffrous yn ogystal â ffotocannu.

Rydym wedi datblygu techneg newydd, yn seiliedig ar interferometreg cymysgu pedair ton (FWM), lle mae nanoronynnau aur sengl nad ydynt yn fflworoleuol (AuNPs) yn cael eu delweddu heb gefndir hyd yn oed y tu mewn i amgylcheddau cellog heterogenaidd iawn, oherwydd eu hymateb plasmonig aflinol penodol, ac mae eu safle yn cael ei bennu gyda manwl gywirdeb nanometrig mewn 3D. Mae'r dechneg hefyd yn unigryw sensitif i anghymesureddau gronynnau o eliptigrwydd 0.5% yn unig, sy'n cyfateb i un haen atomig o aur, yn ogystal â chyfeiriadedd gronynnau a chirality.

Gyda'r dechneg hon, rydym yn ymchwilio i nifer o gyfuniadau AuNP-ligand-fluorophore a'u cyfanrwydd y tu mewn i gelloedd, gan ddefnyddio AuNPs mor fach â 5nm mewn radiws a delweddu fflworoleuedd FWM / confocal cydberthynol. Mae'r dechneg yn agor y posibilrwydd i lefel ddigynsail o ddealltwriaeth o dynged mewngellog AuNPs bach sengl a'u masnachu o fewn pensaernïaethau 3D cymhleth y tu mewn i gelloedd byw (gweler Cyhoeddiadau).

Diddordebau ymchwil eraill

  • Microsgopeg difodiant optegol meintiol o nano-wrthrychau unigol
  • Dynameg gydlynol cyflym iawn o ddeunyddiau a dyfeisiau dot cwantwm lled-ddargludyddion
  • Biosynhwyro optegol trwy fanteisio ar gyseiniau plasmonig neu geudodau ffotonig 
  • Trosglwyddo Ynni Cyseiniant Förster wedi'i ddatrys gan amser (TR FRET) fel chwiliedydd o ryngweithiadau biomoleciwlaidd

Mae ein labordy Bioffotoneg yn siarad am gyfleuster yr Hwb Ymchwil Biodelweddu

Grantiau

  • Ymddiriedolaeth Wellcome, BBSRC, EPSRC, MRC, Ymddiriedolaeth Leverhulme, UE, y Weinyddiaeth Amddiffyn - Dstl, DTI

Aelodau'r grŵp

  • Iestyn Pope, Gweithiwr Proffesiynol Technegol Ymchwil (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • David Regan, Cydymaith Ymchwil (Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Caerdydd)
  • Lukas Payne, Cydymaith Ymchwil (Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Caerdydd)
  • Freya Turley, Myfyrwraig PhD (Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Caerdydd)
  • Emily Lewis, myfyrwraig PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Amit Nilabh, Myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Tess Harrison, myfyrwraig PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Adam Cutts, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Matthew De Guzman, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Lurui Wan, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Emma Bopp, myfyrwraig MPhil  (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • John McLarnon, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Martyna Wezyk, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Alex Moger, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Jonathan Osano, myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Ali Alnahdi, Myfyriwr PhD (Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Caerdydd)
  • Myfyriwr PhD Linus Hassleberg (Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth, Caerdydd)
  • Nathan Evans myfyriwr PhD (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)
  • Myfyriwr PhD Krishna Kerai (Ysgol y Biowyddorau, Caerdydd)

Cydweithwyr

Addysgu

Module Lead of 4th-year Intergated Masters module "Advanced Research Methods"

Bywgraffiad

Fe wnes i fy is-radd mewn Ffiseg ym Mhrifysgol Florence (yr Eidal) ac yna derbyniais y Laurea (MSc cyfatebol) summa cum laude a'r radd PhD mewn Ffiseg yn 1993 a 1997 yn y drefn honno. Rhwng 1997 a 1999 roeddwn yn Athro Ymchwil Cynorthwyol ym Mhrifysgol Dechnegol Denmarc (Kgs.Lyngby, Denmarc).

Rhwng 1999 a 2004 gweithiais fel Uwch Wyddonydd a Chymrawd Marie Curie yr UE (2001-2003) yn Adran Ffiseg Prifysgol Dortmund yn yr Almaen lle derbyniais y radd Habilitation mewn Ffiseg (Venia Legendi) yn 2003. Yn ystod y cyfnod hwn, ymchwiliais i briodweddau optegol aflinol nanostructures lled-ddargludyddion, megis ffynhonnau cwantwm InGaAs a dotiau cwantwm. Yn benodol, datblygais dechneg newydd ar gyfer sbectrosgopeg laser cydlynol tra-chyflym y nanostructures hyn.

O fis Medi 2004 symudais i Brifysgol Caerdydd fel Uwch Ddarlithydd. Ar Awst 1af 2007 cefais fy nyrchafu yn Ddarllenydd ac ar Awst 1af 2011 i Gadair Bersonol.

Ers mis Ionawr 2021 rwyf wedi bod yn Olygydd Cyswllt Llythyrau Ffiseg Gymhwysol (Sefydliad Cyhoeddiadau Ffiseg America). Rwy'n aelod rheolaidd o'r panel ar gyfer Cyfarfodydd Blaenoriaethu Gwyddorau Ffisegol EPSRC a galwadau ALERT BBSRC. Ym mis Hydref 2021 rwyf wedi gwasanaethu fel aelod panel ar gyfer Sefydliad Gwyddoniaeth Iwerddon (SFI), yn yr adolygiad 8 mlynedd o Ganolfan Integreiddio Ffotonig Iwerddon (IPIC).

Anrhydeddau a dyfarniadau

In 2015 I received the Royal Society Wolfson Research Merit Award. Jointly funded by the Wolfson Foundation and the Department for Business, Innovation and Skills (BIS), the scheme aims to provide universities with additional support to enable them to attract science talent from overseas and retain respected UK scientists of outstanding achievement and potential.

I received the Marie Curie Excellence Award from the European Commission during the official award ceremony at the Ecole Polytechnique Federale de Lausanne on the 16th November 2006.

Marie Curie Excellence Awards (EXA) aim to give public recognition to outstanding past achievements of scientists who have reached a level of exceptional excellence in their given field. Up to five prizes of 50 000 Euros each are awarded every year.

Aelodaethau proffesiynol

In 2010-2015 I was an EPSRC Leadership Fellow.

Since 2014 I am Fellow of the Learned Society of Wales.

Meysydd goruchwyliaeth

I am interested in supervising PhD students in these research areas:

  • nonlinear laser micro-spectroscopy
  • label-free vibrational microscopy of living cells and tissues
  • imaging and tracking single nanoparticles in living systems
  • lipid membrane biophysics

Project Example:

Title: Shedding new light on single protein-lipid membrane interactions

The interaction between proteins and lipid membranes is a fundamental process underpinning key functions in cell biology and the maintenance of life. Membrane proteins account for approximately 27% of the entire human proteome, and membrane receptors make up the largest group of drug targets in humans since they play a critical role in both infection and immunity [1]. Membranes are also the target for protein toxins produced by pathogens to attack cells from the outside and introduce perforations. Beyond their impact to human disease, toxins are of great interest in biotechnology, to control e.g. insect pests of agriculture [2]. Moreover, the challenge of antimicrobial resistance has ignited strong interest in antimicrobial peptides (AMPs) which form membrane-spanning pores as part of their bactericidal activity [3].

Despite the widespread importance of such systems, many key questions are still unanswered, including how do proteins remodel and diffuse within membranes in space and time? Where do they partition, depending on the heterogeneous lipid membrane chemical composition and curvature? How is the protein function modulated by the lipid environment at the atomic, molecular and long-range meso-scale? How is the lipid membrane local composition and curvature affected by the protein (an interplay often overlooked).

A major roadblock in achieving this understanding is the lack of suitable techniques capable of measuring single protein-lipid membrane interactions at the nanoscale with sub-millisecond time resolution, while keeping the system under observation in its intact natural state and without introducing structural-functional artefacts. Optical microscopy is a promising non-destructive and non-contact technique. However, to achieve the required sensitivity and specificity, presently it relies on tagging proteins and/or lipids, typically with fluorophores, which raises the question if the observed behaviour is real or artefactual [4].

The aim of this project is to contribute to the development and application of novel label-free optical imaging techniques to quantify the diffusion and partitioning of single proteins in physiologically relevant lipid membranes.

[1] https://doi.org/10.1038/nrd3478

[2] https://doi.org/10.3390/toxins6123296

[3] https://doi.org/10.3389/fcimb.2016.00194

[4] http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.251

Research Environment:  You will be exposed to a vibrant multi-disciplinary environment at the physics/life science interface.  You will join a well-funded academic team, with an outstanding track record of student supervision and publication output. The supervisory team offers a unique combination of expertise, with strong track records in developing novel optical microscopy techniques applied to life sciences. You will be immersed in a collaborative environment with expertise in the biology of lipid membranes and pore forming proteins, endocytosis and intracellular trafficking.

Training and Development Opportunities: You will be trained in a variety of relevant techniques including advanced optical microscopy methods, fabrication of synthetic lipid membranes, and mammalian cell culture. You will develop the transferable skills of data analysis, communication and dissemination. The resulting skillset will boost your future employability both in academia and in industry. The supervisory team has strong links with companies, including microscope manufactures and image analysis software developers. Within this studentship, opportunities for visits/internships at these companies will arise. Global mobility opportunities will include visiting collaborating partner groups overseas, and participation to national/international conferences. The project will generate new knowledge and data that will be published in high quality journals.

Goruchwyliaeth gyfredol

Adam Cutts

Adam Cutts

Jonathan Osano

Jonathan Osano

Alex Moger

Alex Moger

News articles

Mae ymchwil arloesol un gwyddonydd o Brifysgol Caerdydd yn cael ei defnyddio'n sail i waith dawns cyfoes

Bioffiseg yn ysbrydoli dawns gyfoes newydd

06 November 2019

Mae ymchwil arloesol un gwyddonydd o Brifysgol Caerdydd yn cael ei defnyddio'n sail i waith dawns cyfoes

Contact Details

Email [email protected]
Telephone +44 29208 79356
Campuses Adeilad Syr Martin Evans, Ystafell Cardiff School of Biosciences, The Sir Martin Evans Building, Museum Avenue, Cardiff, CF10 3AX, Rhodfa'r Amgueddfa, Caerdydd, CF10 3AX