Előadó: Szipőcs Róbert (SZFI)
Az előadás témája: 20 MHz ismétlési frekvenciájú, szub-ps-os Ti-zafír lézer valós idejű, in vivo szövettani vizsgálatokhoz
Az előadás időpontja: 2021. március 30., 10 óra
Helyszín: videokonferencia, Microsoft Teams, https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ace423c05cd1543ab9f9905886590ad69%40thread.tacv2/1616670295597?context=%7b%22Tid%22%3a%224d7ddeef-14ff-4911-8c11-401c69384d77%22%2c%22Oid%22%3a%22969d2d4a-5ba8-43f1-bd69-93f0998b025f%22%7d
Összefoglaló:
Előadásomban összefoglalom a kutatócsoportommal az ultrarövid impulzusú (szub-ps-os) szilárdtest- és optikai szállézerek fejlesztése és nemlineáris mikroszkópiás alkalmazása területén az utóbbi 2-3 évben elért fontosabb eredményeinket. Először ismertetem a 2015-ben Wigner SZFI alkalmazott kutatási díjjal elismert Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) lézer- és képalkotórendszer fejlesztése területén elért legújabb eredményeinket, amelyek a következők voltak: a.) a fehérjék és zsírok 3D térbeli eloszlásának párhuzamos mérésén alapuló, hematoxilin és az eozin (H&E) szövettani festésnek megfelelő, festékjelölés mentes, kétcsatornás (DVRF-CARS) képalkotó rendszer kifejlesztése, b.) ennek kvázi-valós idejű megvalósítását lehetővé tevő, egycsatornás ún. IF-CARS változatát, c.) illetve egy új, 20 MHz-es ismétlési frekvenciájú, szub-ps-os Ti-zafír lézeren alapuló, valós idejű hematoxilin és az eozin (H&E) szövettani festésnek megfelelő szövettani képet előállító, párhuzamos két-csatornás detektáláson alapuló változatát.
A ~0.6 ps - ~ 1 ps közötti időtartományban impulzusokat előállító, 20 MHz-es ismétlési frekvenciájú Ti-zafír nagy előnye a korábban alkalmazott, ~150 fs-os impulzusokat ~80 MHz-es ismétlési frekvenciájú lézerekhez képest, hogy spektrális sávszélessége a molekuláris rezgések spektrumához jobban illeszkedő 1-2 nm-es tartományba esik, így jelentősen javul a CARS képalkotás kémiai szelektivitása úgy, hogy közben a nemlineáris jel erősssége nem csökken, hiszen a kisebb ismétlési frekvenciáknak köszönhetően a impulzusok csúcsintenitása lényegében nem változik. További nem elhanyagolható szempont, hogy a 20 MHz-es lézer optikai gerjesztéséhez elegendő egy ~ 2W átlagteljesítményű, 532 nm-es pumpa lézer, míg a 80 MHz-es lézereknél ez minimálisan ~ 6W-ot igényelt, ennek jelentős többletköltségeivel.
A szub-ps-os, ~20 MHz-es lézerünk előnyösen használható optikai szálátviteli rendszert tartalmazó nemlineáris mikroszkópiás rendszerekben is, hiszen jelentősen kisebb spektrális sávszélessége következtében sokkal kisebb mértékben érzékeny az optikai szál diszperziójára, ami 2-3 méteres optikai szálak esetében már nagyon jelentős érték lehet. 2017-ben szintén Wigner SZFI Alkalmazott Kutatási Díjjal elismert, egy ~2 MHz ismétlési frekvenciájú, ~0.5 ps-os impulzusokat előállító Yb-szál erősítő rendszert lézeres fényforrásként tartalmazó, kézben tartható nemlineáris mikroszkópunk egyik hátrányos tulajdonsága az volt, hogy az 1030 nm-es középhullámhosszú lézerimpulzusok már nem, vagy nagyon kis hatásfokkal tudták gerjeszteni a bőrben található természetes fluorofórokat, így igazából csak a kollagén által előállított SHG jelek segítségével tudtunk festékjelölés mentes, in vivo szövettani képeket bőrmintáinkon előállítani. Ez orvosi diagnosztikai szempontból (pl. a tumor határok pontos beazonosítása során) kevésnek bizonyult, ezért szükségessé vált a korábban említett, 1-2 nm-es sávszélességgel rendelkező, tipikusan 800 nm környékén működtett, szub-ps-os Ti-zafír lézer szálcsatolt változatának alkalmazása erre a célra.
Előadásom befejező részében bemutatok néhány, bőrgyógyász és agykutató kollégáimmal közösen elvégzett nemlineáris mikroszkópiás szövettani mérést, amit a most röviden ismertett, általunk kifejlesztett és megépített lézer- és képalkotó rendszerekkel végeztünk el többek között humán és patkány agyszeleteken, illetve ex vivo humán és in vivo egérbőr mintákon.
