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.
Toľko v skratke predstavenie projektu Stanislava Hrivňaka, pôsobiaceho na Prírodovedeckej fakulte košickej Univerzity Pavla Jozefa Šafárika, ktorý zvíťazil v rámci pilotného ročníka súťaže Falling Walls Lab Slovakia. Meno víťaza ohlásil predseda poroty prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc. zo Slovenskej akadémie vied. Zároveň zdôraznil, že všetky súťažné práce mali skvelé myšlienky, ktoré prinášali pozoruhodné riešenia.
Víťazný projekt slovenského kola – mikro-CT pre zobrazovanie vnútra malých zvierat alebo buniek Stanislava Hrivňaka má miestenku na svetové Falling Walls Lab finále, ktoré sa uskutoční 8. novembra 2017 v Berlíne.
„Existujú prístroje zvané CT (computed tomography) dnes mohutne používané v nemocniciach, ktoré dokážu neuveriteľnú vec: zobraziť komplet 3D vnútro rôznych objektov (ľudí, materiálov, skamenelín) bez toho, aby sme tú vec rozrezali, vypitvali a takto sa priamo pozreli 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,“ uvádza Stanislav Hrivňak.
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,“ vysvetľuje odborník.
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.
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.
„Ako víťaz Falling Walls Lab 2017 Slovakia budem s týmto projektom ako jediný reprezentovať Slovensko na celosvetovom kole, ktoré sa uskutoční 8. novembra v Berlíne,“ pripomenul Stanislav Hrivňak.
*********************************************
Na prezentáciu projektov zapojených do slovenského kola súťaže Falling Walls Lab, ktorá prebehla 29. septembra 2017 v Moyzesovej sieni Filozofickej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave, bolo celkovo vybraných 21 výskumných projektov. Osobne sa zúčastnilo 18 predstaviteľov. Traja súťažiaci sa ospravedlnili zo zdravotných dôvodov.
Medzi súťažnými projektmi dominovali najmä medicínske témy – napr. DNA; detekcia rakoviny; testosterón, prostata a mozog; diagnostika kondície mitochondrií; liečba nádoru či diagnostika včasného štádia rakoviny prsníka, no okrem medicíny súťažili aj nápady v oblasti matematiky či techniky a tiež návrhy riešenia rozmanitých, primárne celospoločenských otázok. Každý rečník dostal príležitosť prezentovať v anglickom jazyku svoj výskum, iniciatívu či podnikateľský model – v trojminútovom formáte pred odbornou porotou.
„Falling Walls Lab nie je nič menej než prestížna svetová platforma pre budúce prelomové inovácie vo vede a v spoločnosti. Naši mladí vedci a inovátori majú jedinečnú šancu priamo súťažiť s vedcami z celého sveta,“ povedal na otvorení prezident FWLS prof. RNDr. Peter Moczo, DrSc., prorektor UK v Bratislave pre vedecko-výskumnú činnosť a doktorandské štúdium.
Prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc. pripomenul, že išlo o vôbec prvý ročník súťaže Falling Walls Lab usporiadaný na Slovensku. Pevne verí, že sa podarí organizovať aj budúci, druhý ročník a dúfa, že vďaka skvelým projektom „padne ešte viac stien“.
Súťaž Falling Walls Lab Slovakia možno považovať za interdisciplinárny formát, podporujúci vedecké a podnikateľské inovácie. Poskytuje priestor na prezentáciu inovatívnych myšlienok a výskumných projektov študentov, doktorandov, mladých inovátorov a výskumníkov z najrozmanitejších vedných disciplín. Na pilotnom slovenskom ročníku sa tak mohli prezentovať so svojím nápadom, výsledkom, objavom či inováciou.
Slovenské kolo Falling Walls Lab zorganizovala Univerzita Komenského v Bratislave v spolupráci so Slovenskou akadémiou vied, Slovenskou organizáciou pre výskumné a vývojové aktivity, Slovenskou technickou univerzitou v Bratislave, Univerzitou Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Technickou univerzitou v Košiciach a Žilinskou univerzitou v Žiline.
Podujatie Falling Walls Lab sa doposiaľ konalo v 50 krajinách sveta. Víťaz každého z podujatí v jednotlivých krajinách získava miestenku na svetové Falling Walls Lab finále, ktoré sa uskutoční dňa 8. novembra 2017 v Berlíne, a lístok na prestížnu konferenciu Falling Walls Conference, konajúcu sa dňa 9. novembra 2017.
Do berlínskeho finále postupuje 100 účastníkov z celého sveta. Každý z nich dostane príležitosť prezentovať svoj výskum, iniciatívu či podnikateľský model v trojminútovom formáte pred špičkovou porotou zloženou z akademikov, vedcov a zástupcov biznisu. Traja víťazi získajú finančnú výhru a predovšetkým príležitosť zopakovať svoje prezentácie ďalší deň na hlavnom pódiu prestížnej Falling Walls Conference.
Informácie a foto poskytol: Martin Hrivňak z Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Úvodné foto: Marián Zelenák, NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ