A BME együttműködésével valósulhat meg Magyarországon az emberi vér molekula-összetételének ultrarövid impulzusú lézertechnológián alapuló elemzése.

„Az alap- és alkalmazott kutatások egymástól elválaszthatatlanok, kéz a kézben járnak, egyik a másik nélkül nem életképes. Az alapkutatások jelentősége és tudományos értéke épp a kiszámíthatatlanságukban rejlik: bármelyik kezdeményezésből kinőhetnek olyan úttörő felfedezések, amelyek új alkalmazások irányába nyitnak kaput” – érvelt az alapkutatások jelentősége mellett Krausz Ferenc, a BME díszdoktora, a németországi Max Planck Kvantumoptikai Intézet igazgatója, a müncheni Ludwig-Maximilians Egyetem Kísérleti Fizika Tanszékének vezetője. Krausz Ferenc az ultrarövid impulzusú lézerek és az attoszekundumos fizika kutatásában elért úttörő munkásságáért Fizikai Wolf-díjban részesült.

„Megtiszteltetéssel és őszinte örömmel fogadtam ezt nem mindennapi kitüntetést, amely valójában nem egyéni érdemem, hanem egy csapatmunka elismerése. Büszke vagyok a kiváló eredményeket megvalósító kollégáimra. Ez a díj a személyek mellett az általunk kutatott szakterületnek is szól. A lézerkutatás, az attoszekundomos vizsgálatok csak egy pici szeletei a fizika tudományterületének, emiatt nagyon örömteli, hogy egy, a fizika minden területét képviselő zsűri úgy döntött, e terület komoly figyelmet érdemel, és jelentős potenciállal bír a jövőre nézve” – fogalmazott a közel 150 fős kutatói gárda vezetőjeként Krausz Ferenc.

Krausz Ferenc párhuzamosan két intézményben végezte egyetemi tanulmányait: villamosmérnöknek tanult a Műegyetemen, míg az elméleti fizika területét az ELTE-n ismerte meg. „Csodálatos szakmai előadások résztvevője voltam hallgatóként mindkét intézményben, kimagasló kutatók és tanáregyéniségek voltak az oktatóim, akik több generáció életét meghatározó szakmai eredményeket hagytak örökségül” – fogalmazott az érdeklődését és ezzel korai tudományos pályáját meghatározó mentorairól, többek között Marx Györgyről, aki az ELTE-n, illetve Simonyi Károlyról, aki a Műegyetemen oktatta Krausz Ferencet.

A díjazott szakember a BME Fizika Intézetében a lézerfizika területén folytatott kutatásokat, majd a PhD-tanulmányait már a Bécsi Műszaki Egyetemen fejezte be, ahol egy évtizedig előbb docensként, majd egyetemi tanárként dolgozott. 2003-ban kapott felkérést Max Planck Kvantumoptikai Intézet igazgatói pozíciójára, egy évvel később pedig a müncheni Ludwig-Maximilians Egyetem Kísérleti Fizika Tanszékének vezetésére.

Tudományos érdeklődése hamar a fény fizikai jelenségeinek mélyebb megismerése felé fordult. A térben és időben egyre kisebb méreteket ultrarövid időtartamú fényimpulzusok felhasználásával vizsgálta. Ifjú szakemberként együttműködött például a Wigner Fizikai Kutatóközpont (korábban Szilárdtestfizikai Kutatóintézet) lézerfizikusaival a femto-szekundumos lézertechnológia továbbfejlesztésében. Közvetve ennek az együttműködésnek is köszönhető, hogy a 2000-res évek elején a világon az első attoszekundumos fényimpulzusokat Krausz Ferenc csoportjának sikerült előállítani és megmérni. Ez az áttörés megnyitotta az utat az elektronok atomi léptékben folyó mozgásainak közvetlen, valós idejű megfigyeléséhez. „A fény és az elektronok kölcsönhatása számos fontos és eleddig még megválaszolatlan kérdés elé állítja a kutatókat. E fizikai jelenség alaposabb megismerése olyan új alkalmazási lehetőségek tárházát nyitja meg, amelyek az elkövetkezendő évtizedekben komoly hatással lehetnek az emberiség egészére” – nyilatkozta a téma jelentőségét hangsúlyozva a díjazott szakember. Krausz Ferenc az elektronok megfigyelésére egy olyan technikát dolgozott ki, amelyeket atom- és molekulafizikai, sőt időközben szilárdtestfizikai folyamatoknál is egyre szélesebb körben alkalmaznak. Következtetéseit olyan neves tudományos létesítményekben használják, mint a szegedi ELI-ALPS Kutatóintézet.

Krausz Ferenc és kutatócsoportja jelenleg a rövid időtartamú fényimpulzusok orvosi diagnosztikai lehetőségeit vizsgálja. Az elismert fizikus 4 évvel ezelőtt kezdeményezte a magyarországi Center for Molecular Fingerprinting (CMF, magyarul Molekuláris Ujjlenyomat Kutatóközpont) megalapítását. A CMF Palkovics László innovációs és technológiai miniszter és a magyar kormány támogatásának köszönhetően 2019 májusában jött létre az Innovációs és Technológiai Minisztériumhoz (ITM) fennhatósága alatt, emberi vérminták ultrarövid impulzusú infravörös lézerfénnyel történő analízisére. „A fényimpulzusok mozgásba hozzák a vérben található különböző molekulákat, amelyek ezáltal infravörös fényt bocsátanak ki. Egy még rövidebb lézerimpulzussal a molekulák által kibocsátott infravörös elektromos tér rezgéseit tapogatjuk le nagy érzékenységgel. Az így mért nagy információtartalmú jelből következtethetünk a vérminta összetételére és esetleges változásaira” – ecsetelte a diagnosztikai lehetőségek részleteit Krausz Ferenc. Hozzátette, a jelenleg ismert labordiagnosztikai módszerekkel költségbeli akadályok vagy technikai hiányosságok okán nem tudják megvizsgálni a vér valamennyi molekuláját, egy általános vérvizsgálat számos olyan paramétert nem vesz górcső alá, amely az átfogó és megbízható egészségügyi állapotfelméréshez szükséges lenne. A kutatócsoport reményei szerint az infravörös fénnyel történő molekuláris vérvizsgálattal lehetőség nyílhat súlyos betegségek (pl. daganatos elváltozások) előjeleit olyan korai stádiumban észlelni, amikor még semmilyen nyugtalanító tünet nem készteti arra az érintett személyt, hogy orvoshoz forduljon. Döntő jelentőségű lehet ez a képesség különösen azon betegségek esetében, amelyek tünetei gyakran csak előrehaladott, súlyos stádiumban jelentkeznek. A vér molekuláris összetétele elváltozásainak érzékeny detektálása a jövő megelőző egészségvédelmének alapkövévé válhat.

Krausz Ferenc elárulta, mesterséges intelligencia bevonásával szeretnék felderíteni, hogy a vérelemzések során létrejött infravörös molekuláris ujjlenyomatból milyen betegségekre következtethetnek az orvosok. „Nagyszámú mintára van szükségünk ahhoz, hogy az egyes kóros elváltozások okozta molekuláris eltéréseket dokumentáljuk. E céllal hoztuk létre a H4H Health for Hungary - Hungary for Health programot, amelyben 15.000 alany részvételével egy – első fázisban – 5 éven át tartó klinikai vizsgálatsorozatot tervezünk. A programban résztvevőknek évente többször is vért kell adniuk, az első pár alkalomból meghatározzuk mindenkinél a molekuláris ujjlenyomat személyre szabott normál (egészséges) tartományát, majd a kontrollvizsgálatok során nyomon követjük, hogy az ujjlenyomat e tartományban marad-e, vagy azt esetleg tartósan elhagyja” – részletezte az emberi életminőség javításához sokat ígérő lehetőségről Krausz Ferenc.

Krausz Ferenc beszámolt arról is, hogy a projekt megvalósításának egyik első lépéseként egy ideiglenes labort szeretnének kialakítani a lézeres kutatásokhoz szükséges vizsgálatokhoz és a vérminták elemzésére. Az átmeneti labor felállításáról jelenleg is zajlanak az intenzív egyeztetések a Műegyetem Kancellári Kabinetével. A CMF hosszú távú kutatóbázisa tervezetten a lágymányosi kampuszrészen, a műegyetemi „I” épület és az ELTE TTK létesítménye közötti üres telken valósulhat meg a következő években.

A díjazott kutató vezetői pozíciót tölt be kutatóintézetében és tanszékén, munkájának jelentős részét a kutatási feladatok teszik ki, az intézményi oktatástól emiatt már távolabb került. Mindemellett azonban fontosnak tartja, hogy kutatási eredményeiket, következtetéseiket és a jövővel kapcsolatos várakozásokat a nyilvánosság minél szélesebb körével megossza. „Egy kutatónak kötelessége és egyik legnagyobb kihívása, hogy érthetően és olyan formában fogalmazza meg az alap- vagy akár az alkalmazott kutatásokkal kapcsolatos eredményeit, hogy a hallgatóság különösebb szakmai háttér nélkül is megértse. A tudományos és technológiai kihívások mellett ez a feladat is motivál” – zárta a bme.hu-nak adott interjút Krausz Ferenc, a BME díszdoktora.

TZS-HA

Fotók forrása: Peter Seidel, Thorsten Naeser