FNP TEAM-TECH: BiOpTo

BiOpTo_logoBiOpTo: Tomograficzny mikroskop fazowy do zastosowań w biomedycynie

Tomograficzny mikroskop fazowy (TMF) jest, co do zasady, urządzeniem podobnym do szpitalnego tomografu komputerowego, z tą różnicą, że zamiast promieniowania rentgenowskiego wykorzystuje się promieniowanie laserowe, a zamiast badania trójwymiarowego rozkładu współczynnika absorpcji człowieka bada się trójwymiarowy rozkład współczynnika załamania wypreparowanych mikrostruktur biologicznych (np. skrawków tkanek). TMF pozwala na stworzenie trójwymiarowej, kolorowej mapy badanego obiektu, gdzie różne kolory symbolizują różną prędkość rozchodzenia się światła. Ponieważ dowiedzione zostało już, że w różnych mikrostrukturach biologicznych światło rozchodzi się z inną prędkością, technika ta jest obecnie głównym kandydatem na następcę klasycznej mikroskopii optycznej w biologii, medycynie i farmakologii. Umożliwia ona w szybki i automatyczny sposób ilościowe obrazowanie wycinków tkanek, komórek biologicznych (oraz ich struktur wewnętrznych, np. jądra komórkowego, jąderka, wakuoli itp.) i kolonii bakterii. Główną innowacyjnością TMF a zarazem przewagą nad klasycznymi technikami obrazowania jest fakt, że pomiar mikrostruktury biologicznej wykonuje się bez jej wcześniejszego barwienia markerami chemicznymi, co znacząco przyspiesza i upraszcza całą procedurę pomiarową. Dodatkowo, w przeciwieństwie do klasycznej mikroskopii optycznej, w wyniku przeprowadzenia pojedynczego pomiaru uzyskuje się informację o całej objętości próbki.

Obecnie rozkład współczynnika załamania nie jest jednak wielkością ustandaryzowaną w badaniach mikrostruktur biologicznych. Głównym powodem jest bardzo ograniczona dostępność TMF. Drugim powodem jest brak ilościowo określonej korelacji między wartościami współczynnika załamania a funkcjami biologicznymi badanej mikrostruktury.

Głównym celem projektu jest opracowanie, przetestowanie i przygotowanie do komercjalizacji nowatorskiego układu TMF. Realizacja tego celu będzie wiązała się z budową układu TMF a także opracowaniem rozwiązań programistycznych do jego obsługi. Aby cel ten mógł zostać osiągnięty, konieczna będzie realizacja następujących 4 naukowych celów pomocniczych:

  • Poprzez zastosowanie soczewek zmiennoogniskowych podjęta zostanie próba zwiększenia objętości pomiarowej TMF, co oznacza, że mierzone będą mogły być próbki grubsze. Jest to szczególnie istotne w histopatologii, gdzie obecnie tkanki do badania tnie się na skrawki o grubości 3-5 µm. Osiągnięcie tego celu otworzy drzwi do szeregu nowych zastosowań.
  • Dzięki nowatorskiej budowie TMF możliwe będzie obrazowanie dynamicznych procesów biologicznych zachodzących w czasie rzeczywistym, np. reakcji komórki biologicznej na podaną substancję chemiczną.
  • Opracowanie procedur do zwiększenia rozdzielczości pomiarowej, co pozwoli na precyzyjne obrazowanie struktur wewnętrznych komórki biologicznej.
  • Opracowanie metodyki pomiaru i interpretacji wyniku, która będzie pierwszym krokiem na drodze do stworzenie potrzebnych obecnie standardów w tomograficznej mikroskopii fazowej wykorzystanej do badania mikrostruktur biologicznych. Realizacja tego celu jest też konieczna do rozpropagowania techniki TMF w środowisku medycznym i biologicznym.

Jednym z głównych obszarów, gdzie tomograficzna mikroskopia fazowa znajdzie zastosowanie jest histopatologia. Pozwoli ona na odciążenie lekarzy histopatologów umożliwiając automatyzację pomiaru skrawka tkanki bez jego wcześniejszego barwienia co sprawi, że cały proces pomiarowy będzie szybszy, prostszy i tańszy.

Innym zastosowaniem opracowywanej techniki będzie farmakologia, gdzie jednym z głównych zadań jest opracowywanie nowych leków na liczne choroby cywilizacyjne (w tym choroby nowotworowe). TMF pozwoli na precyzyjny pomiar procesów dynamicznych zachodzących wewnątrz badanej komórki biologicznej pod wpływem podawanych substancji chemicznych czy ekspozycji na określone warunki fizyczne co znacząco przyczyni się do procesu tworzenia nowych terapii.

www.biophase.pl

baner eng nowy