Biomedicínsky výskum účinkov elektromagnetického poľa na celulárnej a subcelulárnej úrovni

Riešitelia: Michal Teplan, Hoang Vu Viet

V oblasti vplyvu pulzných elektrických polí (PEF) na sub-bunkové štruktúry sme skúmali manipuláciu mikrotubulov (MT) pomocou PEF. V spolupráci s ÚFE AVČR sme pre snímky z „single molecule TIRF” mikroskopu vytvorili nové štatistické miery na meranie pohybu MT, ktoré sme nazvali „microtubule displacement index“ a „microtubule overlap rate“ (viď obrázok). Pomocou týchto mier sa nám podarilo ukázať vplyv PEF napätia na presun MT [1].

V nadväzujúcej práci [2] sme sa sústredili na niekoľko kľúčových operácií s farebným obrazom v rámci predspracovania, segmentácie a klasifikácie mikroskopických obrazov. Vyvinuli sme tiež inovatívny merací prístup na skúmanie účinkov MP na biologické štruktúry [3] založený na kontinuálnom snímaní impedančnou spektroskopiou. Do potenciálneho využitia vonkajších elektromagnetických polí spadajú aplikácie v diagnostike, terapii, ako aj v priemysle.

Zahraničný partner: Ing. Michal Cifra, PhD., Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, Praha, Česká republika

Súvisiace projekty: Riešené v rámci projektov MAD SAV-18-11, COST Action CA17115 a VEGA-2/0124/22.

 

Publikácie:

[1] HAVELKA, D. – ZHERNOV, I. – TEPLAN, Michal – LÁNSKÝ, Z. – CHAFAI, D.E. – CIFRA, M. Lab‑on‑chip microscope platform for electro‑manipulation of a dense microtubules network. In Scientific Reports, 2022, vol. 12, p. 2462. ISSN 2045-2322. (4.996 – IF2021) Q1

[2] BAJLA, Ivan – TEPLAN, Michal. Yeast cell detection in color microscopic images using ROC-optimized decoloring and segmentation. In IET Image Processing, 2022, vol. 16, no. 2, p. 606-621. ISSN 1751-9659. (1.773 – IF2021) Q2

[3] VU VIET, Hoang – TEPLAN, Michal. Impact of magnetic field on yeast cells monitored by impedance spectroscopy. In 2021 International Workshop on Impedance Spectroscopy (IWIS). – IEEE, 2022, p. 85-88. ISBN 978-1-6654-9472-4. Q4

 

Obrázok: Závislosť presunu mikrotubulov od napätia pulzu. Pri každom napätí bola aplikovaná séria 5 μs, N = 100 impulzov s frekvenciou 10 Hz. a) MT sú naviazané na povrch krycieho sklíčka prostredníctvom protilátok. (b) Schéma zorného poľa mikroskopu pokrývajúceho medzeru medzi elektródami, (c)– (i) snímky z mikroskopu TIRF ukazujú MT (červená) po ošetrení μs-PEF. Prerušované čiary predstavujú približnú polohu priemetu okrajov elektród do roviny obrazu. (j) Index presunu mikrotubulov a miera prekryvu mikrotubulov. Údaje na tomto obrázku boli zhromaždené postupne na rovnakom čipe, vzorke a zornom poli, počnúc 45 V, potom 85 V, 125 V, 170 V, 210 V, 255 V a 300 V; teda pozorované účinky boli kumulatívne.