Multimodální holografický mikroskop, přístroj, který umožňuje pozorování živých buněk bez použití kontrastních látek a bez nutnosti svítit laserem, patří k nejvýznamnějším vynálezům vědců v celé historii Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně. Na jeho vývoji pracoval tým vedený profesorem Radimem Chmelíkem více než patnáct let a navazující experimenty pokračují dosud. Unikátní mikroskop, který získal český, americký, japonský, euroasijský, evropský i čínský patent, dává naději pro budoucí využití při individualizaci léčby rakoviny.

„První kroky lze datovat někdy do poloviny 90. let, kdy jsme začínali s digitální holografií a dělali první pokusy, jak by šla využít v mikroskopii. Významnější skok nastal okolo roku 2003, kdy jsme sestrojili první prototyp holografického mikroskopu. Ten se už dal postavit na stůl, bylo možné do něj vložit vzorek, vše fungovalo, jak jsme předpokládali. Jen pro potřeby biologie, jak se vzápětí ukázalo, bylo nutné přístroj otočit vzhůru nohama,“ vzpomíná na počátky výzkumu profesor Chmelík.

V dřívějších typech komerčně dostupných holografických mikroskopů, jimiž lze sledovat živé buňky a měřit jejich buněčnou hmotu a její dynamiku, je nutné preparát osvětlovat laserovou diodou nebo laserem, což s sebou nese nežádoucí účinky a výsledný obrázek nemusí být zřetelný, má horší rozlišení, a objevují se v něm vlnky, proužky a další artefakty. To snižuje přesnost měření. „Ideální je, když stejně jako v klasickém mikroskopu můžete osvětlovat žárovkou, LED diodami nebo výbojkou. Není snadné postavit holografický systém s takovým osvětlením, ale právě to se nám podařilo. V našem holografickém mikroskopu se dá s nadsázkou svítit stolní lampičkou a obrázek je pořád dokonalý,“ doplnil profesor Chmelík.

Mikroskop navíc umožňuje sledovat a měřit vlastnosti a dynamiku živých buněk, aniž by bylo nutné aplikovat kontrastní barviva. Ta totiž mohou chování a vlastnosti buněk ovlivňovat, mohou se vůči buňkám projevovat patogenně či dokonce toxicky. Potom nemusí být jasné, zda například rakovinovou buňku ničí použité cytostatikum, nebo barvivo.

Mikroskop je primárně určen pro biologický výzkum, zejména v oblasti buněčné biologie, ale nachází uplatnění v širším spektru oborů, jako je zdravotnictví, farmakologie, biotechnologie, mikrotechnologie, nanotechnologie, mikrooptika, atd. Společně s lékaři z Fakultní nemocnice u svaté Anny v Brně již byly provedeny experimenty, které dávají naději pro budoucí využití mikroskopu při individualizaci léčby rakoviny.

Nyní ještě tým výzkumníků pracuje na úpravách mikroskopu a postupů pro zpracování obrazu tak, aby bylo možné sledovat i buňky ve vyšších vrstvách, a vyvinul novou sestavu mikroskopu určenou pro světlo odražené vzorkem, která je vhodná pro pozorování povrchů a jejich přesné měření v jednotkách nanometrů. Tato sestava pro holografickou mikroskopii poskytuje také unikátní výsledky při přesném zkoumání účinku a inspekci nanostrukturních metapovrchů, které jsou intenzivně zkoumány jako základ optických prvků budoucnosti. Vzhledem k očekávanému uplatnění bude i tato sestava mezinárodně patentově chráněna.

Za jedinečný holografický mikroskop získal tým také cenu Česká hlava, Cenu Wernera von Siemense nebo Cenu města Brna. Spolupráce vědců kolem Radima Chmelíka se specialisty z brněnské firmy Tescan umožnila dokončit komerční verzi mikroskopu. Ten je v současnosti nabízen pod označením Q-Phase společností Telight (telightco.com), která se specializuje na inovativní světelnou mikroskopii a dále spolupracuje s týmem Radima Chmelíka.

Společný projekt FSI a firmy TESCAN zvítězil také v soutěži „Nejlepší spolupráce roku 2013 mezi firmami a výzkumnou sférou“, kterou pořádá Sdružení pro zahraniční investice – AFI, Americká obchodní komora ČR (AmCham) a Technologická agentura ČR (TAČR).