Dr hab. Grzegorz Soboń wraz ze swoim zespołem od 2018 roku pracuje nad nowego typu laserami, będącymi tzw. optycznymi grzebieniami częstotliwości. W ramach projektu „Fiber-based mid-infrared frequency combs for laser spectroscopy and environmental monitoring”, finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, stworzyli właśnie prototyp ultrakompaktowego lasera - poinformowała uczelnia w komunikacie.

Jest to tzw. laser femtosekundowy, który - jak wyjaśnił dr Soboń - można stosować w obrazowaniu tkanek biologicznych „Znajdzie on zastosowanie m.in. w obrazowaniu in vivo siatkówki oka, umożliwiając tym samym stworzenie narzędzi do zaawansowanej i wczesnej diagnostyki chorób oczu” – tłumaczył.

Twórcy prototypu wskazują, że ma on unikatowe parametry, nieosiągalne przez inne systemy dostępne obecnie na rynku. Laser generuje ultrakrótkie impulsy o czasie trwania 60 fs i długości fali 780 nm tj. z pogranicza pasma widzialnego i podczerwieni. Umożliwia także przestrajanie częstotliwości powtarzania impulsów, co jest kluczowe do zastosowań w mikroskopii wielofotonowej, gdyż pozwala dostosować częstotliwość impulsów do konkretnych fluoroforów.

„Pokazaliśmy, że zwiększenie odstępu między impulsami, przy zachowaniu ich czasu trwania, pozwala zwiększyć intensywność sygnału fluorescencyjnego mierzonej próbki. Jest to istotne w przypadku badań tkanek wrażliwych na uszkodzenie, takich jak ludzkie oko, dla których nie można zastosować dużej mocy optycznej” – tłumaczył dr Soboń.

Naukowcom PWr zależało też na maksymalnym uproszczeniu konstrukcji lasera. Stworzony przez nich prototyp nie wymaga żadnego justowania ani kalibracji, może być obsługiwany przez personel medyczny, lekarzy, biologów. „Jest to laser światłowodowy, tzn. światło jest +uwięzione+ we włóknach optycznych i opuszcza je dopiero na samym końcu układu, przed mikroskopem dwufotonowym” – wyjaśnił naukowiec. Dodał, że dzięki prostej konstrukcji, urządzenie to jest także dużo tańsze w produkcji niż konkurencyjny laser tytanowo-szafirowy.

Dzięki współpracy z grupą prof. Macieja Wojtkowskiego, pioniera w dziedzinie optycznej tomografii koherencyjnej oka z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk, wrocławski laser został zintegrowany z dwufotonowym mikroskopem fluorescencyjnym zbudowanym w IChF PAN.

„Zastosowaliśmy laser do obrazowania wybranych tkanek biologicznych ex vivo, takich jak wątroba żaby, skóra szczura czy wybranych roślin” – mówił dr Soboń i podkreślił, iż parametry promieniowania generowanego przez laser również spełniają wymagania bezpieczeństwa pod kątem zastosowania u ludzi.

Główną konstruktorką lasera jest dr inż. Dorota Stachowiak z Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki, natomiast badania nad mikroskopią fluorescencyjną zostały przeprowadzone przez dr. inż. Jakuba Bogusławskiego, który doktorat uzyskał na PWr, a obecnie pracuje w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. W zespole pracują też Aleksander Głuszek i Zbigniew Łaszczysz.

Publikacja wrocławskich naukowców, w której opisują konstrukcję lasera oraz jego zastosowanie w mikroskopii, ukazała się w renomowanym czasopiśmie naukowym Biomedical Optics Express. (PAP)

Autorka: Agata Tomczyńska