Nápady a objevy

22. ledna 2020

Metoda LIBS umí rychle odhalit změny složení materiálu. Odborníci z CEITEC VUT budou zkoumat její možné využití při diagnostice rakoviny

Vzorek měkké tkáně s rakovinou umístěný v interakční komoře určené pro analýzu metodou LIBS | Autor: archiv Pavla Pořízky
Využití spektroskopie laserem indukovaného mikroplazmatu (zkráceně LIBS) pro analýzu měkkých tkání nyní zkoumá rozsáhlý projekt Pavla Pořízky z laboratoře Laserové spektroskopie na CEITEC VUT. Kromě toho, že by chtěl hlouběji prozkoumat, co přesně se s měkkými tkáněmi děje při interakci s laserovým zářením, plánuje také tento způsob analýzy více zapojit v klinickém výzkumu. 

Na konci loňského roku získal Pavel Pořízka z výzkumné skupiny Charakterizace materiálů a pokročilé povlaky na CEITEC VUT finance od Grantové agentury ČR na základní výzkum v oblasti využití metody LIBS při analýze měkkých tkání. „Jde o poměrně široké téma. Mě zajímá spíše z fyzikálního hlediska, co se děje s měkkou tkání, když na ni dopadne svazek intenzivního laserového pulzu. Jak probíhá odpaření materiálu a přechod z měkké tkáně do plazmatu, jehož záření následně detekujeme. Jak se vyvíjí prostorové uspořádání plazmatu a jeho vlastnosti, jak můžeme zesílit detekovaný signál. Na projektu pracuje širší tým. Každý se věnuje určité části této komplexní problematiky,“ přiblížil Pořízka.

Spektroskopie laserem indukovaného mikroplazmatu, tedy LIBS, využívá skutečnosti, že každý prvek vyzařuje unikátní spektrum vlnových délek. „Částice v plazmatu do sebe naráží, excitují se a vyzařují charakteristické záření, které je jedinečné pro každý prvek. Zjednodušeně řečeno, každý prvek svítí v určitých barvách. My následně opticky analyzujeme záření ve spektrometru. Máme charakteristické čárové spektrum pro daný prvek. Díky tomu jsme schopni určit kvalitativní složení zkoumaného vzorku i množství konkrétních prvků v něm,“ přiblížil metodu Pořízka. Kromě toho, že je metoda rychlá a nabízí podle Pavla Pořízky dobrý poměr ceny a výkonu, může v budoucnu nabídnout nový pohled například na diagnostiku rakoviny měkké tkáně.

Z pohledu klinického výzkumu se zatím nejvíce zaměřili na možnosti využití LIBS při detekci rakoviny kůže. „Spolupracujeme s Fakultní nemocnicí v Hradci Králové, od které dostáváme vzorky kožního melanomu. V současnosti na straně nemocnice probíhá sběr vzorků. Na naší straně pak optimalizace systému LIBS pro samotné měření. Jsme tedy teprve na začátku studie proveditelnosti. Dále máme navázanou spolupráci s Akademií věd v Brně, která nám dodává vzorky myších orgánů. Tyto orgány slouží jako modelové vzorky pro optimalizaci systému, protože klinické vzorky jsou pro nás příliš cenné,“ dodal Pavel Pořízka.

Vzorek měkké tkáně s kožním melanomem | Autor: archiv Pavla Pořízky
U rakovinou napadených tkání dochází podle výzkumníků nejen ke změně tvaru buněk, ale i jejich chemického složení. „Spolupracujeme s Přírodovědeckou fakultou Masarykovy univerzity a Technickou univerzitou ve Vídni, kde jsou v analýze měkkých tkání velmi daleko. Ukázalo se, že pouze v oblastech, kde se nachází melanom, dostáváme zesílený signál například zinku,“ uvedl Pavel Pořízka. Kromě zinku jsou rakovinou napadené části kůže také více prokrvené a odborníci tak v daných tkáních nachází větší množství železa.

Podle Pavla Pořízky je vzdálenou vizí výzkumu propojení informací z LIBS se zpracováním obrazu pomocí neuronových sítí a takzvaná digitální histopatologie. „Jednou by to mohlo fungovat tak, že si patolog nahraje obrázek do počítače, software ho projde a označí místa, kde předpokládá nádor. Bude totiž umět segmentovat zdravou a maligní tkáň na základě různých kritérií," přiblížil Pořízka. Tím se patologovi usnadní práce. S pomocí informací ze softwaru lékař následně rozhodne, jestli se skutečně jedná o nádor a jakého typu. Zatím je to se zapojením spektroskopie spíše vzdálená vize a možné využití v budoucnu. My nechceme žádnou stávající metodu nahradit. Chceme přidat něco navíc. Tedy prvkové složení a jeho změnu, aby diagnostika byla komplexnější, což je i stávající trend ve vědě,“ uzavřel Pavel Pořízka.

(zep)

Témata

Související články:
Na CEITEC VUT mají už druhého vědce s ERC grantem. Petr Neugebauer se bude zabývat paramagnetickou rezonancí
Radim Chmelík: Uvidíme ještě zajímavé věci
Na CEITEC VUT vyvíjejí neprůstřelnou keramiku. Uplatnění najde v armádě
Na CEITEC VUT zkoumají střelná zranění. Nová metoda pomůže určit čas jejich vzniku
Inspiraci hledáme v přírodě, říká uznávaný vědec Josef Jančář