Projekt GEFSEM, podpořený letos agenturou TAČR, má za cíl posun v mikroskopickém zkoumání materiálů pomocí inovovaného zařízení LiteScope, který vyvinula a vyrábí brněnská společnost NenoVision.

Kromě společnosti NenoVision, která je historicky první odnož dalšího účastníka projektu, výzkumného centra CEITEC VUT, se do něj zapojí i Fakulta informačních technologií Vysokého učení technického (VUT FIT) v Brně, Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Univerzity Palackého v Olomouci a Ústav fyziky materiálů (ÚFM) Akademie věd ČR.

„Od projektu si slibujeme vznik velmi silného konsorcia, které nám zásadním způsobem pomůže prorazit snašimi produkty na celosvětový trh. V současné době skoro žádná začínající firma v oblasti vědeckých přístrojů nemá kapacitu ani potřebné know-how, aby sama dokázala aplikačně oslovit zákazníky po celém světě. Je tedy logické, že se snažíme spolupracovat s univerzitními partnery, kteří nám dlouhodobě mohou pomoci vyvíjet vhodná řešení pro specifické oblasti výzkumu. Spolupráce je oboustranně výhodná. Partneři mohou jako jedni z prvních používat nové techniky měření a využít je pro hlubší pochopení zkoumaných jevů, vlastností materiálů a nových technik,“ uvedl hlavní řešitel projektu Jan Neuman z NenoVision. Ambicí všech zúčastněných je hlavně to, aby se Česká republika stala nejen centrem elektronové mikroskopie, ale také přelomových korelativních technik, které dovolují kombinovat informace z různých typů mikroskopů, např. z mikroskopu atomárních sil a skenovacího elektronového mikroskopu.

Mikroskop LiteScope, vyvinutý v roce 2016, umí jako jediný na světě propojit současně dvourozměrný obraz z elektronového mikroskopu a trojrozměrný obraz z mikroskopu atomárních sil s velkou přesností. Díky tomu má uplatnění při analýzách vzorků v oblasti nanotechnologií, ale o při analýze materiálů nebo výzkumu solárních článků. Cílem projektu GEFSEM je rozšířit zařízení o nové funkce.

„V rámci projektu je plánováno vyvíjet nové moduly, které jsou vysoce atraktivní pro stávající výzkum i na našem pracovišti. Hodně si slibujeme od silného konsorcia, které se podařilo v rámci projektu sestavit. Naše skupina se bude se podílet na vývoji a aplikačním testování pokročilých metod sondové mikroskopie. Integrací těchto technik do elektronového mikroskopu získáme unikátní experimentální sestavu k výzkumu a vývoji elektronických a optoelektronických součástek na bázi 2D materiálů,“ řekl Miroslav Kolíbal z CEITEC VUT.

Možnost zapojit se do interdisciplinárního výzkumu zaujala i výzkumníky zFakulty informačních technologií (FIT) VUT. „Naše výzkumná skupina se dlouhodobě zabývá zpracováním obrazu a počítačovým viděním. Obrázky z elektronového mikroskopu a dalších senzorů jsou pro nás trochu "exotické" a zajímá nás, co v nich budeme schopni vidět a rozpoznávat. Je zajímavé, jak zkušenosti z jednoho druhu obrazů mohou obohatit úplně jinou disciplínu,“ doplnil Adam Herout zFIT VUT.

Zdroj: nenovision.com

Ilustační obrázek: pexels.com

Příprava vzorků na testování je většinou zdlouhavá práce, vyžadující trpělivost a přesnost. Pokud máte 8 hodin pracovat s částicemi o velikosti makového zrnka, asi nebudete příliš nadšení. Pro zjednodušení takových činností vyvinuli výzkumníci Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH) ve spolupráci s firmou Stäubli Systems a Vědeckotechnickým parkem (VTP) Univerzity Palackého speciálního robota přezdívaného Popelka. Ten dokáže velmi přesně, pečlivě a vytrvale přenášet miniaturní semínka rostlin do destiček, zkumavek či květináčků, a výrazně tak urychlit přípravu experimentů.

„Manipulace se semínky často menšími než maková zrnka je poměrně složitá. Proto jsme přemýšleli o možnosti celý proces zautomatizovat. V minulosti jsme řešili automatizaci v jiném projektu, a tak nás napadlo postavit zařízení, které nám transfer semen zajistí. Stavěli jsme ho zhruba deset měsíců asi ve čtyřech lidech,“ uvedl hlavní řešitel projektu Proof-of-Concept (PoC) z nového programu TAČR GAMA Pavel Mazura.

Zařízení v sobě kombinuje automatizované přenášení a kontrolu semínek s přípravou potřebných gelů a kapalin, které obsahují hnojiva či testované látky. „Popelka tak vytvoří komplexní vzorek, který dříve musely ručně chystat laborantky. Umožňuje přípravu precizněji, ve velkém množství, rychleji a v případě potřeby i v nepřetržitém provozu. Celé zařízení je navíc umístěno v boxu s filtrací vzduchu a UV lampou, čímž je zajištěna sterilita prostředí,“ přiblížil další výhody molekulární biolog Mazura.

Zásadní podíl na vývoji zařízení měl analytický chemik Pavel Klimeš z CRH. „Pro mne bylo nejobtížnější proniknout do programování různých zařízení a jejich propojení do jednoho funkčního celku. Brali jsme to ale jako jakési naplnění naší vize, možnost proniknout do moderních technologií. Na druhé straně jsme mohli zúročit znalosti z našich oborů a Popelku si ušít na míru našim potřebám,“ doplnil Klimeš, který je spolupůvodcem vynálezu, u nějž už byl zahájen proces patentování. Ačkoliv je Popelka určena pro laboratoře provádějící fenotypizaci rostlin, je schopná přenášet i jiné malé objekty. Její využití je tedy rozmanitější, a to nejen ve výzkumné praxi. Zástupci CRH a VTP nyní budou hledat komerčního partnera, který by přístroj uplatnil samostatně nebo jako součást většího zařízení.

CRH, které sdružuje výzkumné týmy Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a olomouckých pracovišť Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR a Výzkumného ústavu rostlinné výroby, je národním koordinátorem pro rostlinnou fenotypizaci v rámci České sítě pro rostlinnou fenotypizaci (CzPPN – Czech Plant Phenotyping Network). Podle koordinátora CzPPN Lukáše Spíchala nové zařízení může výrazně zefektivnit celý výzkumný proces v tomto oboru. „Jsme schopni v automatickém režimu analyzovat růst rostlin pomocí neinvazivních senzorů, a to skutečně ve velkém množství. Kritickým bodem při přípravě rostlin je právě přenos semen, který s sebou nese vysoké nároky na manuální práci laborantů. Robot toto odstraní, a laborant se tak bude moci věnovat jiné činnosti,“ objasnil Spíchal, podle nějž je automatizace ve vědě nezbytná. I proto zvažuje užší spolupráci s univerzitami technického typu, které by mohly přispět k vývoji dalších přístrojů.

Pro projekt byla také velice důležitá spolupráce s firmou, která bezplatně poskytla k testování klíčové robotické rameno. „Jsme velice rádi, že se nám daří překonávat nedůvěru mezi akademickou a průmyslovou sférou a v projektu Popelka šlo o příkladnou spolupráci, která vedla ke skvělému výsledku. Jsme za ni velice rádi,“ doplnil ředitel VTP UP Roman Jurečka.

Spolupráci vyzdvihl i zástupce spolupracující firmy. „Společnost Stäubli Systems, s. r. o., si klade ve svých aktivitách v České republice za cíl podporovat vzdělávání a výzkum, a zvýšit tím i zájem studentů o technické obory jak na tradičních technických, tak i na netechnických univerzitách. Je ráda, že byla součástí tohoto úspěšného projektu a nabízí spolupráci i partnerům, kteří budou Popelku následně uvádět do praxe,“ sdělil marketingový specialista společnosti Jindřich Kára.

Zdroj: zurnal.upol.cz

Ilustrační obrázek: pixabay.com