Zvíťazil v rámci pilotného ročníka súťaže Falling Walls Lab Slovakia, a vyslúžil si miestenku na svetové finále tejto súťaže, ktoré sa uskutočnilo 8. novembra 2017 v Berlíne. Jeho inovatívny nápad umožňuje pomocou optiky Braggovho zväčšováka zobraziť vnútro drobných zvierat. Princíp pracuje vďaka štyrom plochým germániovým kryštálom, ktoré slúžia ako zrkadlá a odrážajú a zväčšujú obraz. Vďaka nim je ožarovanie vzorky efektívnejšie a znižuje pravdepodobnosť jej poškodenia.
Stanislav Hrivňak z Prírodovedeckej fakulty košickej Univerzity Pavla Jozefa Šafárika uspel so svojim projektom mikro-CT pre zobrazovanie vnútra malých zvierat alebo buniek. Podelil sa s nami so svojimi zážitkami a skúsenosťami z berlínskeho finále.
S. CIGÁŇOVÁ: Aké sú vaše dojmy z celosvetového finále Falling Walls Lab v Berlíne?
S. HRIVŇAK: Bolo to vynikajúce – miešanie toľkých rôznych kultúr a vedeckých tém, pričom každý rečník podal svoju prezentáciu mimoriadne zrozumiteľne… To z toho urobilo nezabudnuteľný zážitok, samozrejme umocnený osobnými diskusiami po súťaži.
S. C.: Čo vás najviac zaujalo, čo vás prekvapilo?
S. HRIVŇAK: Prekvapilo ma napr. to, aký sofistikovaný výskum sa uskutočňuje v mnohých rozvojových krajinách Afriky či Ázie. Bolo to veľmi povzbudzujúce vidieť, že rozdiely v rámci sveta sa pomaly ale isto stierajú.
S. C.: Čo najpodstatnejšie si odnášate zo samotnej konferencie?
S. HRIVŇAK: Okrem zážitkov a inšpirácie pokladám za podstatné, že som si odniesol aj mnohé kontakty na aktívnych mladých ľudí z celého sveta.
S. C.: Ako bol hodnotený váš projekt zobrazovania snímok drobných zvierat popri tak silnej konkurencii?
S. HRIVŇAK: Na celosvetovom kole sa neudeľoval konkrétny feedback pre každý projekt osobitne. Iba sa vyhlásili prvé tri miesta a tým to haslo. Avšak, podľa reakcií kolegov, s ktorými som o tom po súťaži debatoval, bol môj projekt veľmi zaujímavý. Treba však povedať, že v tak silnej konkurencii bol skutočne každý projekt zaujímavý, a teda som až tak nevynikal.
S. C.: Na čom všetkom ešte v rámci vášho projektu pracujte? Čo treba doriešiť, vylepšiť?
S. HRIVŇAK: Je treba ešte vyriešiť pár technických detailov ohľadom veľkosti a materiálu kryštálov, ako aj dokončiť softvérový balík.
S. C.: Ako vnímate ostatné predstavené projekty na Falling Walls Lab?
S. HRIVŇAK: Prezentované projekty mali skutočne vysokú úroveň. Ale najviac sa mi vryl do pamäti asi ten, kde študentka z Indie predstavovala nový vedecký spôsob ako sa navždy zbaviť komárov v našich obydliach pomocou ňou vyvinutej zmesi.
S. C.: Čo si myslíte vo všeobecnosti o súťaži Falling Walls Lab?
S. HRIVŇAK: Je to nesmierne dynamický formát, keďže celá prezentácia trvá 2,5 minúty + 30 sekúnd na rýchle otázky z publika. Núti to človeka povedať skutočne len tie najdôležitejšie fakty a vyfiltrovať menej podstatné technické detaily. Pri tom všetko musí rátať s tým, že v publiku sedí drvivá väčšina ľudí, ktorí sa nerozumejú danej problematike, čiže musí to byť polopatisticky podané, ale zároveň vedecky rigorózne. Takéto niečo som ešte na žiadnej súťaži či konferencii nezažil a je to skúsenosť na nezaplatenie.
S. C.: Odporúčate ostatným vedcom, start-upistom a inovátorom zapájať sa v ďalších ročníkoch Falling Walls Lab s ich projektmi?
S. HRIVŇAK: Na základe mojej predchádzajúcej odpovede určite áno. Platí, že nie je dôležité vyhrať, ale to, aby si vás niekto všimol. A ak to náhodou aj vyhráte, tak si vás všimne určite každý.
Projekt mikro-CT pre zobrazovanie vnútra malých zvierat alebo buniek Stanislava Hrivňaka vychádza z predpokladu, že existujúce prístroje zvané CT (computed tomography), dnes mohutne používané v nemocniciach, dokážu neuveriteľnú vec: zobraziť komplet 3D vnútro rôznych objektov (ľudí, materiálov, skamenelín) bez toho, aby sa daná vec rozrezala, vypitvala a takto sa vedci pozreli priamo do vnútra. „O aplikáciách hovoriť netreba – ľudské telo… Avšak, tieto ´klasické´ CT-čka majú svoje obmedzenie v rozlíšení. Vedia rozlíšiť dva objekty vtedy, ak sú od seba vzdialené zhruba milimeter. Niekedy však treba niečo lepšie… Treba ísť ďalej, niekedy je potreba zobrazovať objekty, ktoré sú menšie ako ľudské telo, napr. malé mikroorganizmy, embryá, hmyz… Poprípade aj v medicíne sú prípady, kedy je na včasnú diagnostiku potrebné urobiť zobrazenie veľmi malých objektov, aby sa zistilo, či je tam už nejaké prvotné štádium choroby… Na všetko toto je potrebné tzv. micro-CT,“ vysvetlil autor projektu.
Principiálne je to podľa neho to isté, vzorka sa ožaruje röntgenovým žiarením z rôznych uhlov a z toho sa potom počítačovo „vyráta“, ako vyzerá vnútro. „Akurát, že tá počítačová interpretácia nameraných obrázkov je už podstatne náročnejšia. Klasické CT-čka totižto fungujú tak, že využívajú rozličnú absorpciu (pohltenie) röntgenov rozličnými časťami ľudského tela, a tak to vidno ako tmavé a svetlé miesta a hranice medzi nimi. Pri micro-CT sú však objekty tak malé, že absorpcia je tam zanedbateľná, tým pádom nepoužiteľná. Avšak, robí sa trik, ktorý sa volá fázový kontrast – detektor sa posunie ďalej od vzorky a vďaka interferencii žiarenia vzniknú na detektore oscilácie, v ktorých je zakódovaná informácia o objekte.“
Pokračuje, že existuje mnoho rôznych techník, ako robiť micro-CT, ktoré sú známe už pár desaťročí, aj keď neustále sa vylepšujú. Každá technika je podľa neho optimalizovaná pre iný typ vzoriek (biologické, kovové,…), ale hlavne pre inú veľkosť vzoriek (a potrebné rozlíšenie). Podľa toho, či je niečo veľké 1 cm alebo 1 mm, tak sa použije iná metóda.
„Dostávame sa k Braggovmu zväčšováku – nášmu vynálezu. Je to jedna z mnohých micro-CT metód na zobrazovanie malých objektov, ktorá je optimalizovaná na objekty veľkosti od 100 mikrometrov do 1 mm. Samotná optika sa skladá zo 4 germániových kryštálov, ktorých zmysel je v tom, že zväčšujú röntgenový lúč, a tým pádom sa dajú použiť väčšie detektory. Väčšie detektory sú lepšie ako malé detektory, lebo sú lacnejšie, ale hlavne sú efektívnejšie – vedia zachytiť viac fotónov ako tie malé. Tým pádom hospodárne zaobchádzame s fotónmi (častice žiarenia) a menej fotónov je treba napáliť na vzorku, aby sa dala rovnako dobre zobraziť. A to je pri röntgenoch veľmi dôležité, lebo veľa fotónov môže poškodiť vzorku a to nechceme,“ uvádza predstaviteľ víťazného projektu slovenského kola súťaže Falling Walls Lab.
V projekte Braggovho zväčšováku nie je Stanislav Hrivňak sám, pracuje na ňom viacero ľudí zo Slovenska a Nemecka. „Moja časť práce spočívala najmä vo vybudovaní efektívneho matematického modelu pre šírenie sa vlnenia cez kryštály, ako aj rekonštrukčného algoritmu, ktorý by vedel dekódovať namerané oscilácie na detektore a vydolovať z toho kompletný 3D model vzorky.“ Dodal, že nie je teda vynálezca nápadu Braggovho zväčšováku (to je jeho školiteľ z Hamburgu), ale skôr „vynálezca“ softvéru pre efektívne vyhodnocovanie snímok.
Zhovárala sa: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Foto: Marián Zelenák, NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ