Americký patent pro unikátní mikroskop z Brna

10.12.2013 TECH MAGAZÍN str. 45 Technologie /pk/

Vysokému učení technickému v Brně byl počátkem září udělen americký patent na multimodální holografický mikroskop. Aby byl vynález ochráněn na hlavních světových trzích, získala již univerzita český a evropský patent s pomocí Útvaru transferu technologií a v Číně a Japonsku o udělení patentu usiluje.

Na rozdíl od klasických aparátů umožňuje unikátní mikroskop pozorování živých buněk bez použití kontrastních látek, s nadsázkou řečeno, stačí si na ně posvítit obyčejnou žárovkou, nikoliv laserem. Na vývoji ojedinělého mikroskopu pracujíbrněnští vědci z VUT, nyní také pod hlavičkou centra CEITEC, již více než 10 let.

Nepotřebuje laserové osvětlení

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. 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 tak dá s nadsázkou svítit stolní lampičkou a obrázek je pořád dokonalý,“ vysvětlil proděkan Fakulty strojníhoinženýrství VUT v Brně a řešitel projektu profesor Radim Chmelík. „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,“ konstatuje profesor Chmelík.

Živé buňky „v přímém přenosu“

To, že nepotřebuje laserový světelný zdroj, 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 třeba 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 kromě kontrastního zviditelnění buňky rovněž kvantitativní fázový kontrast, takže 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 např. účinek některých léčebných přípravků nebo jiných chemikálií. Pozorované buňky jsou navíc zřetelné nejen v čirém médiu, ale i v roztocích s lipidy nebo zakalených jinými substancemi. Nyní se ještě výzkumníci 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.