3D-tiskanje znotraj živih celic

Dr. Maruša Mur je raziskovalka v Laboratoriju za biofotoniko, mehko fotoniko in kvantno optiko na Odseku za fiziko trdne snovi Instituta Jožef Stefan.

Predstavite nam instrument, ki ga najpogosteje ali najraje uporabljate pri delu.

Najraje uporabljam mikroskop. Naš ima precej dodatkov, tako da poleg običajnega mikroskopskega slikanja in slikanja fluorescenčno obarvanih vzorcev omogoča dolgoročno opazovanje živih celic, za kar potrebujemo posebno inkubatorsko komoro. Poleg tega je opremljen s sistemom za mikroinjiciranje, na mikroskop pa imamo speljane tudi številne laserske izvore in visokoločljivi spektrometer, kar uporabljamo denimo za preučevanje različnih mikrolaserjev – za vzbujanje laserske emisije in za zaznavanje spektra izsevane svetlobe.

Kako bi povprečno razgledanemu v največ sto besedah razložili, kaj raziskujete?

Ukvarjam se z mikrofotoniko v bioloških sistemih. Različne fotonske naprave, na primer mikrolaser, sklopimo z biološkim sistemom, torej vstavimo recimo v tkivo ali celico, nato pa prek njihove interakcije s svetlobo lahko razberemo določene informacije o dogajanju v biološkem sistemu. V zadnji raziskavi smo pokazali, da je mogoče strukture poljubnih oblik, tudi fotonske naprave, tridimenzionalno natisniti kar neposredno znotraj živih celic. Tako lahko znotraj celic ustvarimo mikrosenzorje ali pa strukture, ki s svojo obliko vplivajo na biološki ali mehanski odziv celic, kar bi bila v prihodnje lahko metoda za proučevanje celičnih procesov.

Zakaj imate radi znanost?

Ker je sistematična, strukturirana in preverljiva.

Kaj dobrega bi vaše delo lahko prineslo človeštvu?

Naša metoda 3D-tiskanja znotraj živih celic bi lahko postala širše uporabno orodje za preučevanje delovanja celic, bodisi s tiskanjem grafičnih označb, ki omogočajo dolgoročno spremljanje posameznih celic, bodisi s tiskanjem različnih struktur, ki delujejo kot mikrosenzorji in lahko zaznavajo določene spremembe znotraj celic. Tretja možnost uporabe je tiskanje struktur, ki v celici povzročijo ali preprečijo neki mehanski ali biološki odziv, kar nam omogoča preučevanje celičnih procesov.

Kdaj ste vedeli, da boste raziskovalka?

V osnovni in kasneje v srednji šoli me je zanimalo veliko različnih stvari in sem se videla v precej različnih poklicih. Za pot raziskovalke pa sem se odločila, ko sem se vpisovala na fakulteto in izbrala študij fizike.

Kaj zanimivega poleg raziskovanja še počnete?

Trenutno je moje največje veselje preživljanje prostega časa z družino, najraje v naravi. Na otroka se trudim prenesti ljubezen do narave in navdušenje nad znanostjo, glasbo in drugimi lepimi stvarmi, ki nam jih svet ponuja. Zdaj ima to prednost pred kakšnimi zanimivimi hobiji samo zame.

Kaj je ključna lastnost dobrega znanstvenika?

Kreativnost. Poleg tega pa so seveda izredno pomembne še druge, recimo radovednost, vztrajnost, natančnost, poštenost.

Katero bo najbolj prelomno odkritje ali spoznanje v znanosti, ki bo spremenilo tok zgodovine v času vašega življenja?

Trenutno se mi zdi umetna inteligenca eden ključnih tehnoloških napredkov, ki je že in še bo zatresel temelje sveta, kot smo ga poznali. V prihodnosti bi lahko svet precej spremenilo tudi pridobivanje elektrike iz fuzije. Po drugi strani pa si nekaterih odkritij, ki bodo morda že v bližnji prihodnosti najbolj spremenila svet, danes mogoče niti ne znamo zamisliti.

Bi odpotovali na Mars, če bi se vam ponudila priložnost?

Ne, to me niti najmanj ne mika. Že v Sloveniji, kaj šele na vsej Zemlji, je povsem dovolj čudovitih kotičkov, vrednih raziskovanja.

Na kateri vir energije bi stavili za prihodnost?

Od trenutnih na obnovljive vire v kombinaciji z jedrsko energijo, v prihodnosti pa na fuzijo.

S katerim znanstvenikom v vsej zgodovini človeštva bi šli na kavo?

Marsikdo bi bil zanimiv sogovornik. Mogoče bi izbrala kar Marie Curie, ki je velik navdih vsem ženskam v znanosti.

Katero knjigo, film, predavanje, spletno stran s področja znanosti priporočate bralcu?

Rada pogledam oddajo Ugriznimo znanost ali pa poslušam Frekvenco X na Valu 202.

Česa ne vemo o vašem področju, pa bi nas presenetilo?

V živih celicah je mogoče tridimenzionalno natisniti strukture v velikosti približno 10 μm, z resolucijo pod mikrometrom. 3D-tiskanje izvedemo tako, da v celico vbrizgamo kapljico fotoobčutljivega materiala. Ko ga osvetlimo z močno fokusiranim laserskim žarkom ustrezne valovne dolžine, v fokusu laserskega snopa material spolimerizira. S premikanjem žarka tako lahko »narišemo« strukturo poljubne oblike. Material, ki ga ne osvetlimo, se sčasoma raztopi v okolici in ga celica izloči. S tem postopkom smo natisnili številne različne strukture, od uklonskih mrežic, mikrolaserjev, grafičnih označb, ki omogočajo dolgoročno sledenje celicam, do logotipa Instituta Jožef Stefan in 10-mikrometrske figurice slončka. Veliko celic proces tiskanja preživi in jih lahko kasneje opazujemo, kako se s strukturo vred gibljejo po vzorcu in se celo delijo, pri čemer struktura preide v eno od hčerinskih celic.