SIA APPLY īsteno pētniecības projektu Latvijas Atveseļošanas un noturības mehānisma plāna 5.1. reformu un investīciju virziena "Produktivitātes paaugstināšana caur investīciju apjoma palielināšanu P&A" 5.1.1.r. reformas "Inovāciju pārvaldība un privāto P&A investīciju motivācija" 5.1.1.2.i. investīcijas "Atbalsta instruments pētniecībai un internacionalizācijai" otrās kārtas īstenošanas noteikumu ietvaros.

Pētniecības projekta numurs un nosaukums: Nr.13 "Strukturētās gaismas moduļa izstrāde fluorescences mikroskopijai"
Projekts Nr. 5.1.1.2.i.0/2/24/A/CFLA/006

Pētniecības projekta īstenošanas laiks: 01.01.2025. - 30.06.2026.

Starpposma rezultāts 30.06.2025 un 31.12.2025.

Tradicionālā fluorescences mikroskopija, neskatoties uz plašo pielietojumu, saskaras ar fundamentālu ierobežojumu - difrakcijas robežu. Šī robeža nosaka minimālo attālumu starp diviem punktiem, kurus mikroskops spēj atšķirt. Difrakcijas ierobežojums ir atkarīgs no gaismas viļņa garuma un mikroskopa objektīva skaitliskās apertūras (NA).

Difrakcijas ierobežojuma formula: d = λ / (2 * NA)

kur:

• d ir difrakcijas ierobežojums (minimālais izšķiramais attālums)
• λ ir gaismas viļņa garums
• NA ir objektīva skaitliskā apertūra

No formulas redzams, ka jo īsāks ir gaismas viļņa garums, jo mazāks ir difrakcijas ierobežojums un labāka ir mikroskopa izšķirtspēja. Piemēram, ja izmanto zilu gaismu ar viļņa garumu 400 nm un objektīvu ar NA = 1.4, tad difrakcijas ierobežojums ir aptuveni 143 nm. Savukārt, ja izmanto sarkano gaismu ar viļņa garumu 700 nm un to pašu objektīvu, tad difrakcijas ierobežojums ir aptuveni 250 nm.

Šī projekta mērķis ir izstrādāt strukturētās gaismas (SIM) mikroskopa moduli fluorescences mikroskopijai, kas ļaus iegūt attēlus ar ievērojami uzlabotu izšķirtspēju, divkāršojot tradicionālās optiskās mikroskopijas difrakcijas robežu. SIM tehnoloģija ir īpaši nozīmīga dzīvības zinātņu pētījumos, kur tā nodrošina iespēju detalizētāk vizualizēt šūnu struktūras un procesus, kas ar tradicionālajām metodēm nav saskatāmi sava izmēra dēļ. Tradicionāli mikroskopija nodrošina izšķirtspēju līdz apmēram 500 nanometru slieksnim, kas atbilst E. coli. baktērijas izmēram.

Šis modulis būs vērtīgs instruments tādās jomās kā šūnu bioloģija, neirozinātne, mikrobioloģija un attīstības bioloģija, kur nepieciešama augstas izšķirtspējas attēlveidošana.

Projekta ietvaros tiks veikta esošās SIM tehnoloģijas analīze, izvēlēta piemērotākā metode un izstrādāts optiskais dizains. Pēc tam tiks izveidots moduļa prototips, integrējot to esošajā mikroskopā, un veikta tā testēšana. Projekta rezultātā tiks iegūts strādājošs TRL6 līmeņa SIM moduļa prototips, kas paplašinās mikroskopa pielietojuma iespējas un sniegs jaunas iespējas fluorescences mikroskopijas pētījumiem. Papildus zinātniskajai pētniecībai, šī tehnoloģija varētu tikt pielietota arī biotehnoloģijas un farmācijas nozarēs, piemēram, zāļu izstrādē un diagnostikā.

Plānotās aktivitātes:

1. Esošās SIM tehnoloģijas analīze un izvērtēšana (RP)
2. SIM moduļa dizaina izstrāde (RP)
3. SIM moduļa detalizētā dizaina izstrāde un simulācija (RP)
4. Moduļa prototipa izgatavošana (EI)
5. Integrācija, testēšana, programmatūras izstrāde un optimizācija (EI)

REZULTĀTS: Strukturētās gaismas (SIM) mikroskopa modulis