Compagno di Salk
Le cellule comunicano attraverso lo spazio e il tempo. Questa comunicazione è mediata da una complessa serie di messaggeri tra cui ioni, piccole molecole e potenziali di membrana. Misurare questi segnali su scala microscopica è di fondamentale importanza per comprendere il loro ruolo nella funzione cerebrale e caratterizzare la loro interruzione nella malattia. Tuttavia, è difficile ottenere misurazioni accurate in ambienti biologici perché la maggior parte delle tecniche disturba le cellule o i tessuti studiati e non cattura il contesto spaziale.
Bowman sviluppa tecniche di microscopia per studiare la segnalazione in cellule e tessuti vivi. Sebbene la maggior parte dei microscopi operi su scale temporali della vita (da millisecondi a ore), non riescono a cogliere le dinamiche più veloci delle molecole sonda fluorescenti, come la durata dello stato eccitato in nanosecondi (il breve periodo di tempo in cui una molecola può esistere in uno stato eccitato a energia più elevata). .
Bowman utilizza tecniche ottiche della durata della fluorescenza e dei nanosecondi per migliorare la capacità degli scienziati di visualizzare la comunicazione cellulare viva. La durata della fluorescenza fornisce un percorso promettente per ottenere misurazioni biologiche accurate, mentre le tecniche ottiche dei nanosecondi possono essere utilizzate per acquisire la durata in modo più efficiente per misurazioni funzionali in cellule e tessuti vivi. Oltre alla funzione, il tempo dei nanosecondi fornisce una nuova dimensione di informazioni in microscopia che può essere utilizzata per svelare meglio la struttura e la composizione molecolare dei campioni biologici.
Bowman ha sviluppato nuove tecnologie per il gating rapido di immagini ad ampio campo, che consentono a un sensore fotografico standard, come quello di un telefono cellulare, di acquisire informazioni temporali nell'ordine dei nanosecondi, collegando sei ordini di grandezza su scala temporale.
Bowman ha utilizzato questa tecnologia per consentire la microscopia elettroottica a fluorescenza (EO-FLIM), che ha consentito misurazioni ad ampio campo della durata della fluorescenza con sensibilità a singola molecola.
Bowman ha dimostrato che EO-FLIM può essere utilizzato per registrare potenziali d'azione e potenziale di membrana neuronale in cellule e tessuti vivi a frequenze di fotogrammi kilohertz utilizzando un indicatore di tensione codificato geneticamente.
AB, Fisica, Università di Princeton
Dottorato di ricerca in fisica applicata, Università di Stanford