• Nekoreguojami

Nekoreguojami

2024. 12. 17 -

FTMC bendradarbiavimas su Ukrainos tyrėjais: kuria ekonomišką optinį jutiklį

Tarptautiniame projekte dalyvaujanti lietuvių komanda iš FTMC: dokt. Ignas Bitinaitis, Dr. Edita Voitechovič, Dr. Alexandr Belosludtsev ir Tomas Rakickas. Nuotrauka iš asmeninio archyvo
Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC) vykdo bendrą projektą su Kyjivo Taraso Ševčenkos nacionaliniu universitetu. Lietuvos ir Ukrainos mokslininkai kartu kuria naują ekonomišką optinį jutiklį, skirtą betarpiniam (arba tiesioginiam) biomolekulių sąveikų stebėjimui.
 
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“.
 
 
(Ukrainiečių tyrėjų vizito metu. Iš kairės: dokt. Ignas Bitinaitis, dr. Liudmila Šmelova, dr. Edita Voitechovič ir dr. Alexandr Belosludtsev. Nuotrauka iš asmeninio archyvo)
 
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.
 
 
(Kyjivo Taraso Ševčenkos nacionaliniu universiteto prezentacija. Nuotrauka iš asmeninio archyvo)
 
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.
 
 
(Klasikinio ir patobulinto jutiklių veikimo palyginimas. Nuotraukos ir duomenys iš asmeninio archyvo)
 
Padėka: Projektas finansuojamas Lietuvos mokslo tarybos (LMTLT), sutarties Nr. S-LU-24-3, ir vykdomas bendradarbiaujant su Ukrainos švietimo ir mokslo ministerija (ŠMM).
Skaudzius Ambasada-46a3b7a36511ad9b1eeff6e3aceec77f.jpg
2024. 12. 14 - Tarptautinių partnerysčių stiprinimas: FTMC vadovas lankėsi Lietuvos ambasadoje Vokietijoje Susitikimo metu aptartos bendradarbiavimo galimybės tarp Lietuvos ir Vokietijos mokslininkų bei verslo atstovų.
laser_pro_en-868b7769afbaba927d718c97bf412c4f.png
2024. 12. 11 - Naujas ambicingas projektas: Čekijos ir Lietuvos lazeristai keis Europos aukštųjų technologijų pramonę Iniciatyvai LASER-PRO vadovauja Čekijos mokslinių tyrimų centras HiLASE bei Lietuvos atstovas FTMC. Prie projekto prisijungė ir partneriai iš Ukrainos.
LK 1-d7bbeb85c77d25e61d33988ea53a71cc.jpg
2024. 11. 28 - Stiprinsime bendradarbiavimą: FTMC apsilankė Kariuomenės vadas gen. R. Vaikšnoras Aptarti inovatyvūs sprendimai, naujausi tyrimai ir jų pritaikymo galimybės.
Branginame Laisvę (3) mini-88a511b92bcc9e94b6edb0d0108810dc.jpg
2024. 03. 11 - Po mikroskopu – Lietuvos ir Ukrainos simboliai: FTMC mokslininkai išreiškia palaikymą kovojančiai tautai Atliktas eksperimentas turi tiek praktinę, tiek – dar labiau – simbolinę prasmę.