VU GMC ir FTMC mokslininkai sukūrė pirmąjį Lietuvoje mikroskopą, leidžiantį tyrinėti pavienes molekules

Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) bei FTMC mokslininkų komanda – Mohammadas Nouras Alsamsamas, Aurimas Kopūstas ir Meda Jurevičiūtė, vadovaujami doc. dr. Marijono Tutkaus, – sukūrė ypač aukštos skiriamosios gebos optinį fluorescencinį mikroskopą „miEye“. Mokslininkų žiniomis, tai pirmasis Lietuvoje tokio tipo mikroskopas, kasdien naudojamas moksliniams tyrimams.

Įprastais šviesiniais mikroskopais galima stebėti ląsteles ir daugelį jų struktūrų, tačiau pavienėms molekulėms tyrinėti jų skiriamosios gebos nepakanka.

„Ši unikali mikroskopijos sistema leidžia itin dideliu jautrumu tyrinėti biologinius procesus pavienių molekulių lygmeniu, įveikiant šviesos difrakcijos ribą. Taip galima atskleisti detales  vaizde, kurios įprastai būna paslėptos dėl difrakcijos fenomeno sukeliamo vaizdo optinio suliejimo“, – paaiškina doc. dr. M. Tutkus, dirbantis VU GMC Biotechnologijos institute bei FTMC Molekulinių darinių fizikos skyriuje (kaip ir dar du jo komandos nariai M. N. Alsamsamas ir A. Kopūstas).

Mikroskopo „miEye“ kūrimas prasidėjo 2020 m., doc. dr. M. Tutkui gavus Lietuvos mokslo tarybos (LMT) finansavimą mokslinių tyrimų projektui, kurio biudžetas siekė apie 200 tūkst. eurų. Kadangi komercinės mikroskopijos sistemos yra brangios, o jų įsigijimas būtų pareikalavęs viso projekto biudžeto, mokslininkai nusprendė įrangą konstruoti patys, remdamiesi Nyderlandų Vageningeno universitete sukurtu atvirojo kodo mikroskopijos projektu „miCube“.

Prie mikroskopo kūrimo reikšmingai prisidėjo M. N. Alsamsamas, kuris surinko mikroskopo sistemą ir sukūrė jos valdymo bei duomenų analizės programą. Kiti kolegos – A. Kopūstas ir M. Jurevičiūtė – ruošė tyrimų bandinius ir atliko sukurtos sistemos validaciją, siekdami įvertinti jos veikimą ir tinkamumą moksliniams tyrimams.

(Ant „miEye“ optinės platformos sumontuoti keturi „IO MatchBox“ lazeriniai moduliai. „Integrated Optics“ nuotr.)

Komanda ne tik pritaikė mikroskopo konstrukciją savo tyrimų poreikiams, bet ir sukūrė automatinio fokusavimo sistemą bei programinę įrangą „microEye“, skirtą prietaisui valdyti ir tyrimų duomenims analizuoti. 2022 m. šie technologiniai sprendimai buvo paskelbti tarptautiniame moksliniame žurnale „HardwareX“.

Vienas didžiausių iššūkių buvo sukurti pakankamai kompaktišką ir stabilią lazerių sistemą, kuri užtikrintų pavienių molekulių tyrimams reikalingą tikslumą. Mokslininkai pasirinko Lietuvos bendrovės „Integrated Optics“ gaminamus „MatchBox“ lazerius, leidusius vienoje sistemoje sutalpinti šešis skirtingus šviesos šaltinius.

„Galimybė tiesiogiai dirbti su lazerių gamintojais, operatyviai gauti jų pagalbą ir konsultacijas mums buvo itin svarbi. Tai padėjo sukurti šią unikalią sistemą turint ribotą biudžetą. Be to, konstruktyvus bendradarbiavimas su bendrove „Integrated Optics“ leidžia abiem pusėms atrasti naujas technologijų pritaikymo galimybes ir sprendimus“, – priduria doc. dr. M. Tutkus.

Mokslininkų sukurta sistema suteikia galimybę Lietuvoje atlikti pažangius pavienių molekulių ypač aukštos skiriamosios gebos tyrimus naudojant pačių sukonstruotą įrangą. Šiuo metu komanda toliau plėtoja mikroskopijos technologijas ir kuria antrąją lazerių sistemą.

VU GMC informacija. Išsamiau apie sukurtą mikroskopą – „Integrated Optics“ interneto svetainėje