Unikátní mikroskop dokáže zobrazit živé buňky bez použití laseru

16.9. 2013 Scienceworld.cz

Americký patent byl dne 3. září 2013 udělen Vysokému učení technickému v Brně na multimodální holografický mikroskop.

S pomocí Útvaru transferu technologií VUT v Brně tuzemský a evropský patent univerzita již získala, v Číně a Japonsku o udělení patentu usiluje. Pak by měl být vynález ochráněn na hlavních světových trzích. Unikátní mikroskop na rozdíl od klasických aparátů umožňuje pozorování živých buněk bez použití kontrastních látek, a to si na ně, s nadsázkou řečeno, stačí posvítit obyčejnou žárovkou, a nikoliv laserem.

Na vývoji ojedinělého mikroskopu pracují brněnští vědci, nyní také pod hlavičkou centra CEITEC, již více než deset let. „Využili jsme starého, zatím nepoužívaného principu, jak zachytit trojrozměrnou strukturu objektu v bílém, nekoherentním světle např. žárovky, který v 60. letech navrhl Emmett Leith, jeden ze zakladatelů holografie. Upravit tento princip pro mikroskopii a dovést pro adaptaci v biologii však bylo velmi náročné,“ vysvětlil proděkan Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně a řešitel projektu profesor Radim Chmelík.

Na vývoji tohoto přístroje spolupracují vědci z VUT v Brně s firmou Tescan, a. s., které byla v roce 2011 prodána komerční licence.

V dosavadních typech komerčně dostupných mikroskopů, jimiž lze sledovat živé buňky, je nutné osvětlovat laserovou diodou nebo laserem. To však s sebou nese nežádoucí účinky a výsledný obrázek nemusí být zřetelný. „Laserové světlo se s mikroskopií nemá rádo, kazí se tím obraz a zviditelněný vzorek je v horším rozlišení a doprovázejí ho vlnky, proužky i další artefakty,“ upřesnil Chmelík. „Ideální je, když jako v klasickém mikroskopu můžete osvětlovat žárovkou, LED diodami nebo výbojkou, a právě to se nám podařilo. V našem holografickém mikroskopu se dá s nadsázkou svítit stolní lampičkou a obrázek je pořád dokonalý,“ dodal Chmelík.

To je však jen jedna z několika důležitých vlastností nového přístroje. Mikroskop, který by se na trhu mohl objevit do několika let, umožní biologům, potažmo lékařům, sledovat živé buňky, aniž by bylo nutné aplikovat kontrastní barviva. Ta totiž mohou sama o sobě chování a vlastnosti buněk ovlivňovat, mohou se vůči buňkám projevovat patogenně či dokonce toxicky. „Nemusí být pak jasné, zda například rakovinnou buňku ničí použité cytostatikum, nebo barvivo. Výhodou našeho mikroskopu je, že vzorek na sklíčku zůstává ve svém přirozeném prostředí a je tak patrné, co ovlivňuje aktivitu buněk, co působí jejich smrt či naopak, kdy jejich pohyb vzroste, což může například být signál o tom, že buňky budou v organismu metastázovat,“ podotkl Chmelík. Výstupem je pak kromě kontrastního zviditelnění buňky rovněž kvantitativní fázový kontrast, jinými slovy, odborníci dokáží pod tímto mikroskopem ze vzorku vyčíst, jaká je koncentrace hmoty dotyčné buňky v určitých místech a jak se sledovaná hmota přesouvá. I tyto pohyby mohou signalizovat například účinek některých léčebných přípravků nebo jiných chemikálií. A aby toho nebylo ještě málo, buňky jsou zřetelné nejen v čirém médiu, ale i v roztocích s lipidy nebo zakalených jinými substancemi. Nyní se ještě tým výzkumníků z VUT v Brně snaží mikroskop doladit tak, aby bylo možné sledovat i buňky ve vyšších vrstvách a vyvíjí i variantu pro odražené světlo, která by byla vhodná pro pozorování povrchu a jeho přesné měření v jednotkách nanometrů.