Publikováno: 2. 11. 2023

Fakulta elektrotechnická ČVUT (FEL) slavnostně otevřela Referenční laboratoř pro korelativní mikroskopii, která bude sloužit pro výzkumné účely i výuku. Nová laboratoř v hodnotě 20 milionů Kč spojuje v jeden celek technologie a přístroje, jejichž konfigurace je ojedinělá nejen v rámci České republiky, ale i Evropské unie. Z jejích možností budou těžit jak výzkumníci z katedry fyziky FEL ČVUT, pod kterou spadá, ale i studenti a studentky doktorského, magisterského i bakalářského stupně.

„Naše laboratoř je otevřená nejen pro akademiky z naší fakulty, ale v zásadě pro všechny studenty a studentky z ČVUT či jiných univerzit, kteří si budou potřebovat změřit vlastní vzorky a podpořit tak výsledky svého výzkumu v oblasti přírodních věd či zkoumání elektronických komponent. Pro studenty to je také skvělá příležitost seznámit se se špičkovými zařízeními současné mikroskopie. Nová laboratoř tak přispěje k tomu, aby se na pracovní trh dostávali vysoce specializovaní odborníci, po kterých je poptávka zejména ze strany firem působících v oblastech biomedicíny, nanomateriálů, elektronických součástek, polovodičů nebo baterií,“ uvádí prof. Bohuslav Rezek, vedoucí katedry fyziky FEL ČVUT, který tým laboratoře korelativní mikroskopie vede.

Studenti řeší, jak odhalit rezistentní bakterie a čím nahradit neúčinná antibiotika

V současné době již laboratoř vedle čtyř výzkumných a akademických pracovníků katedry využívají studentka doktorského studia Ing. Markéta Šlapal Bařinková a Bc. Daniel Vítek, student magisterského studia oboru Lékařská elektronika a bioinformatika na FEL ČVUT, kteří zde zpracovávají své projekty.

Markéta Šlapal Bařinková vyzdvihuje přínos nové laboratoře pro zkoumání interakce mezi bakteriemi a fotoaktivními nanočásticemi, což je téma, kterým se ve své doktorské práci zabývá.  „Elektronový mikroskop umožňuje nalezení jednotlivých bakterií a rozlišení jednotlivých složek vzorku na základě elektronového kontrastu. Mikroskop atomárních sil pak pomáhá charakterizovat změny ve 3D topografii. Možnost kdykoliv si připravit vzorky a podívat se na bakterie i jejich interakce s nanočásticemi v nanometrovém měřítku otevírá dveře pro získávání nových informací a provádění nových analýz relativně jednoduše,“ vysvětluje doktorandka z katedry fyziky. Její práce má za cíl přispět k odhalování bakterií rezistentních vůči působení antimikrobiálních látek, což je v současnosti jeden z nejintenzivněji zkoumaných problémů lékařské vědy.

S hledáním alternativ k současným léčivům souvisí i diplomová práce Daniela Vítka. Student v ní zkoumá elektrochemické biosenzory s nanodiamanty a zlatými nanočásticemi pro lepší detekci biomolekul a biomarkerů. „V dlouhodobém měřítku bychom chtěli dosáhnout zlepšení detekce zdravotního stavu a účinku léčiv za pomoci nanočástic,“ říká Daniel Vítek, který by si stejně jako Markéta Šlapal Bařinková svůj výzkum nedokázal představit bez přístrojového vybavení nové laboratoře. „V laboratoři za pomoci mých zkušenějších kolegů používám nový AFM mikroskop, který mi poskytuje cenné informace o topografii, morfologii či elektrochemických vlastnostech nanomateriálů a potvrzuje či vyvrací teorie, ke kterým jsem dospěl vlivem měření na jiných přístrojích. Zároveň jsou fotografie z mikroskopu velmi atraktivní pro plánované publikační výstupy,“ shrnuje student, který přiznává, že si vytvořil značnou zálibu v pozorování mikro a nano světa.

Laboratoř vznikla jako součást mezinárodního projektu, účastní se ho pět týmů z ČR a Koreje

Referenční laboratoř se bude zabývat demonstrací, testováním a dalším vývojem měření v režimu CPEM (Correlative Probe-Electron Microscopy). Tato metoda je vyvinuta firmou NenoVision a propojuje signál z mikroskopu atomárních sil (AFM) a rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM) do výsledného komplexního souboru dat a jeho obrazové vizualizace korelující vybrané morfologické, chemické, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti. Aplikace této metody sahají od přírodních věd po analýzu polovodičů a nanomateriálů.

Pro otevření laboratoře byla klíčová spolupráce s brněnskou firmou Nenovision. Ta stojí za vývojem specializovaného AFM modulu, který laboratoř získala v rámci spolupráce na společném projektu TACOM. Modul AFM byl vyvinut právě pro integraci do SEM, kde s pomocí pokročilého elektronického a softwarového řízení lze zkoumaný vzorek zobrazovat oběma přístroji zároveň. SEM mikroskop s vhodnými parametry byl dodán firmou Zeiss.

Referenční laboratoř vznikla na FEL v roce 2023 jako součást mezinárodního projektu TACOM podpořeného grantovou agenturou TAČR. Projekt byl zahájen v březnu loňského roku a účastní se ho celkem pět týmů z České republiky a Koreje. Zatímco korejská strana se soustředí především na vývoj tzv. AirSEM mikroskopu pro Life Sciences (rastrovacího elektronového mikroskopu pro zkoumání biologických vzorků mimo vakuum), česká strana intenzivně pracuje na výzkumu a vývoji korelativní SEM-AFM mikroskopie. Jedním z cílů projektu je posílení spolupráce ve výzkumu a průmyslovém vývoji mezi Českou republikou a Koreou, které má napomoci vývoji, propojení a širšímu komerčnímu uplatnění těchto metod.

V rámci projektu TACOM spolupracuje skupina prof. Bohuslava Rezka na katedře fyziky FEL ČVUT na výzkumu a vývoji nových metod korelativní mikroskopie. Referenční laboratoř slouží pro demonstraci a testování měření v režimu CPEM. Mimo tuto metodu se v laboratoři nacházejí i další přístroje pro korelativní měření, zejména mutifunkční optický mikroskop, který obsahuje Ramanův spektrometr, fotoluminiscenční spektrometr, mikroskop atomárních sil, Kelvinovskou mikroskopii, měření elektrické vodivosti a skenovací mikroskop v blízkém optickém poli. 

Ilustrační fotografie najdete zde. Zdroj: Petr Neugebauer, FEL ČVUT