Průlomové zařízení s otevřeným zdrojovým kódem vyvinuté evropskými výzkumníky slibuje revoluci v zobrazování fluorescence a elektroluminiscence a demokratizuje přístup k nejmodernějším technikám v různých vědeckých oborech. Tento nový luminiscenční makroskop, popsaný v Optics Express, nabízí flexibilní a cenově dostupné řešení namísto drahých nastavení laboratorního typu, které jsou často vyžadovány pro pokročilou světelnou mikroskopii.
Toto inovativní zařízení, podporované projektem DREAM, hladce kombinuje cenovou dostupnost s přesností a všestranností. Na rozdíl od tradičních zobrazovacích zařízení omezených pevnými optickými konstrukcemi umožňuje tento „makroskop“ výzkumníkům programovat složité sekvence osvětlení a přesně řídit více vlnových délek, což umožňuje vysokorychlostní zobrazování a analýzu časového rozlišení. Důležité je, že je schopen zpracovat širokou škálu typů vzorků, od jemných rostlinných tkání až po komplexní optoelektronická zařízení.
Snížení bariér pro fluorescenční zobrazování
Luminiscenční zobrazování se stalo v moderní vědě nepostradatelným a odhaluje skryté fungování molekul a živých organismů, které jsou očím neviditelné. Implementace složitých světelných protokolů však často vyžaduje specializované znalosti v oblasti optiky, elektroniky a vývoje softwaru – což je pro mnoho výzkumníků překážka.
„Naším cílem bylo odstranit tuto bariéru,“ vysvětlil Dr. Ian Coghill z École Normale Supérieure v Paříži, spoluautor studie. “Vytvořili jsme systém, který může kdokoli snadno replikovat, aniž by potřeboval speciální školení.”
Vědecký tým učinil revoluční krok poskytnutím zcela otevřeného přístupu ke všem nezbytným zdrojům: kompletním CAD souborům, podrobným montážním pokynům, kalibračním protokolům a uživatelsky přívětivým ovládacím utilitám Pythonu. Pomocí široce dostupných komponent, z nichž většina je vytištěna 3D, lze celý systém sestavit za méně než 25 000 EUR – zlomek nákladů na srovnatelné komerční instalace. To výrazně snižuje finanční bariéru vstupu a umožňuje malým laboratořím a interdisciplinárním skupinám provádět výzkum, který byl dříve dostupný pouze velkým institucím s rozsáhlými zdroji.
Všestranný nástroj pro širokou škálu aplikací
Modulární konstrukce makroskopu umožňuje širokou škálu zdrojů osvětlení od ultrafialového až po blízké infračervené vlnové délky (405–740 nm) a umožňuje synchronizované zobrazování rychlostí až 100 snímků za sekundu. Výzkumníci mohou upravit sekvence modulace světla – pomocí sinusových, pulsních vzorů nebo vlastních návrhů – a přesně zkoumat dynamické chování fotoaktivních systémů.
Vědci již prokázali jeho široké použití v různých oblastech:
-
Fyziologie rostlin: Monitorování příjmu herbicidů rostlinami Arabidopsis a měření fotosyntetické aktivity pomocí dynamických fluorescenčních technik.
-
Proteinová fotofyzika: Rozlišení mezi různými typy reverzibilně fotosenzitivních fluorescenčních proteinů na základě jejich jedinečných „kinetických otisků prstů“ pomocí pokročilých zobrazovacích technik, jako je RIOM (Rectified Imaging on Optical Modulation).
-
Optoelektronická zařízení: Mapování frekvenčně závislé elektroluminiscence v solárních článcích a LED, vrhá světlo na procesy přenosu náboje a rekombinace v těchto zařízeních.
„Tyto příklady pouze poškrábou povrch toho, co je možné,“ říká Dr. Ludovic Julien, hlavní autor a koordinátor projektu DREAM. „Kombinací otevřeného hardwarového modulu s programovatelným osvětlením se snažíme vybavit základní výzkum i praktické inovace v oblastech, jako je botanika, optoelektronika a obnovitelná energie.“
V souladu se svým otevřeným vědeckým etickým kodexem projekt DREAM zpřístupnil všechny soubory sestavení, analytické skripty a experimentální data volně na Zenodo. Výzkumníci povzbuzují vědeckou komunitu k přizpůsobení, úpravě a rozšíření této platformy.
„Toto je víc než jen prototyp,“ zdůrazňuje Dr. Coghill. “Toto je open source odrazový můstek pro každého, kdo chce prozkoumat fascinující svět dynamické fotofyziky.”
