News & Events

 

Įprastai biomolekulės žymimos fluorescuojančiomis (švytinčiomis) medžiagomis – fermentais arba nanodalelėmis – kad sąveikos būtų užfiksuotos ir pastebėtos. Šios žyminčiosios medžiagos veikia kaip specialūs tarpininkai tarp įvykio (biomelulių sąveikos) ir registratoriaus (metodo, kaip įvykį pastebėti). Šie tarpininkai dažniausiai reikalauja papildomų kaštų ir laiko. Todėl vystoma technologija iš dalies atpigina jutiklius ir sumažina aplinkos teršimą, nes nenaudoja chemiškai aktyvių medžiagų (nanodalelių, dažų) analizėje.

 

Tikimasi, kad naujasis jutiklis bus labai svarbi priemonė sveikatos priežiūrai ir veterinarijai, leisianti įvertinti daugelio ligų biožymenų buvimą biologiniame bandinyje (kraujyje, seilėse, šlapime ir pan.), panaudojant tik vieną lustą. Šis jutiklis  taip pat potencialiai gali būti naudojamas prognozuojant transplantacijos suderinamumą tarp donorų ir recipientų organų.

 

Lapkričio 25–27 d. FTMC viešėjo Kyjivo Taraso Ševčenkos universiteto Teorinės fizikos katedros atstovė dr. Liudmila Šmelova, lazerio spinduliuotės sąveikos su medžiagų paviršiais specialistė. Mokslininkės vizitas – tai Lietuvos ir Ukrainos bendradarbiavimo mokslinių tyrimų ir technologijų srityje programos dalis, ir prisijungta prie projekto „Naujo ekonominio optinio jutiklio vystymas bežymeniam specifinių biomolekulinių sąveikų stebėjimui“.

 

 

 

Šis tarptautinis bendradarbiavimas pradėtas siekiant patobulinti vaizdinantį paviršiaus plazmonų rezonanso (PPR) metodą, skirtą biomolekulių sąveikai tirti. XX a. pabaigoje sukurtas PPR metodas garsėja savo tikslumu stebint biomolekulių sąveiką be papildomo specialaus žymėjimo, kaip, pavyzdžiui, aukšiau minėtais fluorescenciniais dažais, fermentais ar nanondalelėmis. Nors šis metodas tapo etalonu vaistų tyrimuose, PPR nustatymams tradiciškai reikia brangios didelių gabaritų įrangos ir kruopščiai sureguliuotų mikrofluidinių (skysčių valdymo pratekamose celėse) operacijų.

 

„Klasikiniuose PPR metoduose naudojami auksu dengti stiklo lustai, kurie yra brangūs ir sudėtingi naudojime, nes greitai užsiteršia, yra neatsparūs mechaniniams įbrėžimams, jau nekalbant apie jų jautrumo ypatybes stebint biomolekulių sąveikas.

 

Įvairios pasaulio laboratorijos tobulina šiuos lustus, o mūsų patobulinimas leido padaryti mechaniškai atsparesnį lustą, praplatinti jo detekcijos ribas, kas įgalino realiuoju laiku ir tuo pačiu metu stebėti reikšmingai skirtingas pagal aukštį lusto sritis tyrimo metu“, – sako FTMC Nanoinžinerijos skyriaus mokslininkė dr. Edita Voitechovič.

 

Skirtingai nuo paprasto PPR, vaizdinantysis PPR metodas pasižymi keliais privalumais, tokiais kaip:

 

1. PPR metodo pagrindinis matavimo aparatas yra elipsometras, kurio komponentai gali būti labai skirtingi ir skirtingai sudėlioti. FTMC darbe vaizdinančiajam PPR metodui naudojamas elipsometras, skirtingai nuo kitų, matuoja optinių komponentų kampų pozicijas vietoje šviesos srauto matavimo. Tai padeda sumažinti problemas, susijusias su šviesos šaltinio stabilumu ir detektoriaus netiesiškumu.

 

2. Tai leidžia atlikti tikslią kiekybinę molekulių, prikabintų prie lusto paviršiaus, analizę, o ne fiksuoti santykinius vienetus (ką daro klasikinis PPR) ar pilkos spalvos atspalvius, panašiai kaip įprastos optinės mikroskopijos atveju.

 

Šiuo metu vykdomo projekto uždaviniai yra skirti praplatinti esamos FTMC įrangos vaizdinančio PPR matavimams – nulinio elipsometro ribas, iš esmės tobulinant detekcijos jautrumą, skirtą biomolekulių sąveikos tyrimams, ir siekiant stebėti įvairaus dydžio molekules bei jų kompleksus tuo pačiu metu ant to paties lusto paviršiaus.

 

 

 

Minimame projekte dalyvaujančią Ukrainos komandą sudaro dr. Liudmila Šmelova, prof. Viktoras Rešetniakas, dr. Anatolijus Suprunas ir magistrantė Sofija Ivančiuk.  Jų užduotys – modeliuoti naujoviško lusto dangas optiniam jutikliui ir padėti apdoroti gautus rezultatus.

 

Lietuvos komandoje yra FTMC nariai: projekto vadovas, Lazerinių technologijų skyriaus mokslininkas dr. Alexandr Belosludtsev, doktorantas Ignas Bitinaitis ir Nanoinžinerijos skyriaus atstovai dr. Edita Voitechovič ir Tomas Rakickas. FTMC komandos darbai – teoriškai sumodeliuotų dangų optiniams jutikliams  gamyba ir praktinis pritaikymas bei jų testavimas, siekiant šią technologiją pritaikyti biomolekulių sąveikos tyrimams.

 

„Per pirmuosius projekto metus pasiekta keletas reikšmingų laimėjimų. Buvo pasiūlytos ir praktiškai įgyvendintos įvairios optinės dangos optinių jutiklių lustams. Šie naujieji jutikliai pasižymėjo gerokai geresnėmis mechaninėmis bei paviršiaus regeneracinėmis savybėmis, kaip minėjo Edita, ir platesniu biomolekulinių kompleksų detekcijos ruožu, palyginus su įprastinėmis auksu dengtomis stiklo plokštelėmis“, – pasakoja projekto vadovas, FTMC Lazerinių technologijų skyriaus mokslininkas dr. A. Belosludtsev.

 

Be to, lietuvių ir ukrainiečių mokslinės grupės rezultatai rodo, kad naujasis optinis jutiklis gali stebėti biomolekulių kompleksų storius iki 80 nanometrų, išlaikydamas tiesinę priklausomybę tarp atspindėtos nuo naujo lusto elipsometro lazerio šviesos parametrų ir baltymų kompleksų storio. Tai reikšminga pažanga kuriant bežymenius (kaip minėta, be švytinčių nanodalelių, dažų ir t. t.) baltymų mikrolustus.

 

Tokie mikrolustai ypač naudingi tiriant sudėtingus susirgimus, pavyzdžiui, lėtines ir medžiagų apykaitos ligas, kurios susijusios su daugiau nei dviejų baltyminių biožymenų pokyčiais.