„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 fotografie z mikroskopu jsou 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 nachází 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.
Fotodokumentace: Petr Neugebauer, FEL ČVUT.
