Közel másfél éve adták át a Ludovika Campuson – az RRF-2.3.1-21-2022-00008 azonosító számú, „Víztudományi és Vízbiztonsági Nemzeti Laboratórium” (VVNL) című projekt keretében – azt a téremissziós pásztázó elektronmikroszkópot (SEM), mely máris jelentős előrelépést hozott a hazai tudományos kutatásokban. Ács Éva, a Nemzeti Közszolgálati Egyetem (NKE) Víztudományi Karának (VTK) kutatóprofesszora, a VVNL Hidrobiológiai Kutatócsoportjának vezetője a műszerrel folytatott munkáról, eredményekről, valamint a nemrég megvalósult és a tervezett fejlesztésekről is beszélt lapunk munkatársának.
Algák, lítium és parajdi só
Az elektronmikroszkópot elsősorban a VVNL két alprojektjének keretében algaminták vizsgálatára használják, mely során pontosították a faji összetételt. Ám érkezett két olyan megkeresés is, mely nem az algakutatáshoz kapcsolódik: az NKE Katonai Műszaki Doktori Iskolájának egyik munkatársa kérte egy összeégett lítium akkumulátor vizsgálatát, hogy kiderítsék, milyen elemeket tartalmaz. A másik vizsgálatot a Nemeskürty István Tanárképző Kar egyik munkatársa kezdeményezte, aki a parajdi sóbányából hozott mintákat elemeztetett.
Harminc éve a Duna nyomában
A Nemzetközi Duna-védelmi Bizottság hatévente rendez összehangolt gyűjtőexpedíciót a Dunán, mely során egyazon időben vizsgálják a folyót az eredettől a torkolatig, tehát teljes hosszúságában. Ez harminc évre visszanyúló kezdeményezés tehát, melynek kutatásai a vízminőségre irányulnak. Az expedícióban részt vevő országok más-más felajánlással csatlakoztak a programhoz, a magyar felajánlás a fitobentosz, tehát a rögzülten élő algák DNS-s vizsgálatát foglalja magába, ezzel párhuzamosan a szakemberek elektronmikroszkóppal tanulmányozzák a nagyon apró kovaalgákat. A program hosszú távú célja a vízminősítési vonalon a DNS-alapú fajazonosításra való átállás, mely sokkal hatékonyabb és gyorsabb a mikroszkópos meghatározásnál.
Betolakodók a Dunában
Korábban már hírül adtuk, hogy az elektronmikroszkóppal egy olyan kovaalgát is vizsgáltak, mely korábban nem fordult elő a Dunában, sőt Európában sem. A Discostella asterocostata planktonikus (azaz lebegve élő) kovaalga faj, melyet Ázsiából és Amerikából már több, mint négy évtizede ismernek, 2021-ben hirtelen több helyen is megjelent a Duna hazai szakaszán. A kutatások alapján az apró betolakodó elszaporodásának kedvez a globális felmelegedés, valamint az, hogy gyakoribbak a kisvizes időszakok. Tavaly nyár végén pedig egy olyan, ugyancsak planktonikus kovaalga (Thalassiosira incerta) jelent meg nagyobb mennyiségben a Duna dél-magyarországi szakaszán, amelyik korábban csak szórványosan fordult itt elő. Ez azért is érdekes, mert a faj a nagyobb sótartalmú, lassan áramló vizű körülményeket részesíti előnyben. Mivel éppen a Ráckevei–Soroksári–Dunát (RSD) is vizsgálták a szakemberek, azt is sikerült kideríteniük, hogy augusztusra ott teremtődtek meg azok a környezeti feltételek, amelyek kedveztek a faj elszaporodásának, azonban a Duna őszi alacsony vízállása, a meleg vízhőmérséklet, valamint a nagyobb növényi tápanyagkínálat szintén kedvezett annak, hogy a faj a főágban is tovább éljen.
Már az oktatásba is beépült
Nemcsak a kutatók, hanem a hallgatók is örülhetnek a műszernek. A környezetmérnök képzés algológiai gyakorlatán is alkalmazzák az elektronmikroszkópot. A szabad szemmel látható mintákat először megnézik üvegben, majd fénymikroszkóppal ezerötszázszoros nagyításban, végül elektronmikroszkóppal néhány tízezerszeres vagy százezerszeres ráközelítéssel mutatják be az algákat, persze a műszer képes akár egymilliószoros zoomolásra is. A Kutatók Éjszakáján külsős érdeklődőknek is lehetőségük nyílt a SEM-et megismerni, a Zoomolj rá című program keretében gyerekek és felnőttek nyertek betekintést egy új, sokkal részletgazdagabb mikroszkopikus világba.
Publikációk, doktori munka és konferencia
Több publikáció is született már vezető folyóiratokban (úgynevezett D1-es szaklapokban) az elektronmikroszkóppal folytatott munkák eredményéből, valamint már PhD-értekezés is kapcsolódik a berendezéssel végzett kutatáshoz. Ezenfelül konferencián is volt lehetőség bemutatkozni elektronmikroszkópos kutatási eredménnyel. Egy VTK-s kolléga nyerte el például a Magyar Hidrológiai Társaság Ifjúsági Napok című konferenciáján a „Legtartalmasabb előadás” díját.
„Kell egy kis áramszünet” – de nem a SEM-nek!
A SEM téremissziós elven működő katódja nagyon érzékeny és igen drága alkatrész. Tulajdonképpen ez bocsátja ki az elektronokat a vizsgálandó tárgyak felületére, majd a visszaverődésüket észleli a mikroszkóp detektora. A berendezés vákuumtérben dolgozik, ennek fenntartása folyamatos energiaellátást igényel. Azonban akadtak olyan esetek, amikor a környéken folytatott építkezési munkák áramszünetet okoztak, így a működésben lévő mikroszkóp energiaellátása megszűnt. Ez nem kis aggodalmat okozott a berendezés katódjának épsége szempontjából. Azóta viszont megérkezett a szünetmentes áramellátás, így nyugodtan folyhat a kutatás.
Csak óvatosan a mikroszkóppal!
Nemrég új funkcióval bővült a műszer, úgynevezett smart touch rendszert kapott, tehát érintőképernyője lett. Így nem kell külön gombokat használni, ha zoomolni szeretnénk. Ezzel a fejlesztéssel egy olyan felhasználóbarát felületet hoztak létre, mellyel lerövidül a betanulás ideje. Néhány órás felkészülés után olyan munkatárs is dolgozhat vele, aki eddig még nem kezelte a műszert. Ami nagyon fontos még, hogy elrejtették azokat a funkciókat, amelyekkel gondot lehet okozni a működtetés során. Enélkül ugyanis a hozzá nem értők nagyon könnyen tudnak akár többmilliós kárt is okozni a mikroszkópon, például azzal, ha beleütköztetik valamelyik detektort a tárgyasztalba. Még egy funkcióval bővült a gép: fotoautomatizálás során például ki lehet jelölni egy kis területet a mintán, majd az élesség beállítása után a gép elkészíti a képeket, berakja egy könyvtárba és akár össze is fűzi egy nagy képpé, a sok apró részletből.
Lehet még tovább fejlődni
A berendezés további fejlesztése a nanoműanyag-kutatás terén is jelentős előrelépést hozhatna. A legújabb vizsgálatok szerint mikro- és nanoműanyag-részecskék kimutathatók az emberi szervezetben, többek között vérmintákban és a placentában is. Kísérletes vizsgálatok arra utalnak, hogy ezek a részecskék sejtszintű kölcsönhatások révén gyulladásos folyamatokat és oxidatív stresszt válthatnak ki, ezért egyre nagyobb figyelmet kapnak a környezeti egészségkutatásban. Az elektronmikroszkóp Raman-spektroszkópiai modullal történő kiegészítése lehetővé tenné a nanoműanyag-részecskék morfológiai és kémiai azonosítását ugyanazon a mintaterületen. Ez a világszerte gyorsan terjedő, korszerű analitikai megközelítés új kutatási irányt nyithatna meg az egyetemen a nanoműanyag-szennyezés vizsgálatában. Egy ilyen rendszer Magyarországon úttörő lehetne, és a hazai környezettudományi kutatások, valamint orvosbiológiai vizsgálatok számára is új lehetőségeket teremtene.
