Hledání rakoviny urychlí kmitající elektrony. Brněnský objev funguje jako lakmusový papírek

Pacient přijde v budoucnu k doktorovi a kápne kapku krve na speciální nanofotonický čip. Má-li pacient v krvi tzv. nádorové markery, které upozorní na rané stádium rakoviny, změní se okamžitě optické spektrum, tedy barva světla, a tak je možné zjistit, zda pacient netrpí touto nemocí. I takhle může brzy vypadat diagnostika díky využití nanofotoniky. Tato vědní disciplína se snaží pomocí malých nanostruktur ovlivňovat chování světla a nachází využití v optice, medicíně i elektrotechnice.

„Funguje to podobně jako známý lakmusový papírek, který pomocí barvy ukazuje pH roztoku, například vody v bazénu. Obdobně se na povrch nanofotonického čipu vloží speciální částice, které jsou nejčastěji ze stříbra nebo zlata a které mají schopnost přitahovat určité DNA. Když se pak tyto molekuly DNA na nanočástici zachytí, změní barvu světla, které na něj dopadá. Nevýhodou těchto biosenzorů je, že zatím je nutné mít pro každý druh DNA speciální povrch nanofotonického čipu,“ uvedl Petr Dvořák, který působí na Fakultě strojního inženýrství a ve výzkumném vědeckém centru CEITEC VUT.

Snímek různě velkých stříbrných nanodisků na skleněném substrátu
Zdroj: VUT

Naopak výhodou této diagnostiky je, že umožní okamžitě detekovat příslušné genetické markery, a to i ve skutečně velmi malých koncentracích. „Podobným způsobem lze diagnostikovat molekuly DNA dítěte už v těle matky. Takže již ve velmi raném stádiu plodu můžeme poznat například genetické nemoci či vývojové vady,“ doplnil jeho kolega Filip Ligmajer. Ve světě už existují funkční prototypy těchto zařízení, konkrétně jde o spektrometry se zmíněným čipem, které jsou z fyzikálního hlediska plně funkční. Čeká je ale ještě rozsáhlé lékařské testování, než bude možné podobný produkt uvést na trh.

Nanočočky z Brna

„U nás v laboratoři máme připravené funkční povrchy jednotlivých čipů i spektrometry na měření, ale vše funguje v laboratorní podobě, takže to není jeden mobilní přístroj. Momentálně zkoumáme konkrétní látky, aby je mohly přístroje detekovat, respektive řešíme, jak zesílit jejich optický signál natolik, abychom jejich přítomnost ve vzorku zachytili,“ popsal práci brněnských fyziků Dvořák.

Podobnou strukturu i materiál jako u nanofotonických čipů vědci nově využili při návrhu takzvané nanočočky. Pracovníci z Ústavu fyzikálního inženýrství VUT totiž nedávno představili novou koncepci miniaturní čočky, která má tloušťku jen okolo 30 nanometrů a najde tak využití v optické mikroskopii nebo například v optoelektronice, kde umožní zmenšování moderních čoček fotoaparátů do chytrých telefonů. Navíc fyzikové z brněnské techniky zjistili, jak lépe měřit její vlastnosti pomocí třírozměrné holografické mikroskopie, jež umožňuje zobrazovat objekty až na úrovni virů ve 3D. Informovali o tom i v prestižním americkém časopise ACS Photonics.

Testy na holografickém mikroskopu

„Nový návrh na konstrukci nanočočky nám dává možnost přesně měřit reakce rakovinných buněk na vnější podněty, například aplikaci různých potenciálních léčiv. Můžeme také lépe využít vlastnosti nanočočky a zmenšit i samotné optické mikroskopy, díky nimž vzorky pozorujeme. Vše jsme testovali na unikátním holografickém mikroskopu, který byl vyvinutý vědeckou skupinou profesora Radima Chmelíka a díky kterému můžeme pozorovat živé buňky i bez kontrastních látek, tedy v jejich přirozeném prostředí,“ dodal Dvořák.

Unikátní Konfokální holografický mikroskop využitý pro zpracování 3D zobrazování vyvinutého vědeckou skupinou prof. Radima Chmelíka ve spolupráci s firmou Tescan
Zdroj: VUT

Bezprostředně po otištění vědeckého článku se o spolupráci s brněnskými fyziky začali zajímat odborníci z německé univerzity v Bonnu. Třírozměrná holografická mikroskopie by jim totiž mohla výrazně usnadnit výzkum nanočoček pro budoucí aplikace v telekomunikačních technologiích. V současné době již probíhají první zkušební experimenty, které by měly potvrdit unikátní vlastnosti nového typu nanočočky.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
před 20 hhodinami

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
před 22 hhodinami

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
včera v 10:07

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
9. 2. 2026

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
9. 2. 2026Aktualizováno9. 2. 2026

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
9. 2. 2026

Moravští archeologové vypráví příběh jednoho lovce. Dočkali se světového uznání

Mezinárodní vědecká organizace PLOS vydala seznam nejdůležitějších studií uplynulého roku v oboru lidské evoluce. Zařadila mezi ně i výzkum českých archeologů vedený Dominikem Chlachulou. Mladý brněnský vědec popsal zcela jedinečný nález: sadu nástrojů jednoho lovce z doby ledové, současníka Štorchových Lovců mamutů. Jiný takový objev z této doby archeologie nemá, je celosvětově jedinečný a pomáhá vyprávět příběh lidí, kteří sídlili před desítkami tisíc let pod Pálavou a vytvořili i slavnou Věstonickou Venuši.
9. 2. 2026

Nové riziko pro ohrožené gorily: agresivní paraziti od lidmi chovaných vepřů

Za vážnými záněty žaludku ohrožených horských goril je zvýšený výskyt hlístice rodu Hyostrongylus. Paraziti běžní u hospodářských zvířat tak mohou za určitých podmínek představovat riziko i pro volně žijící živočichy. Zjistil to mezinárodní tým vědců, jehož členy byli i zástupci Ústavu biologie obratlovců Akademie věd ČR (ÚBO). Svá zjištění publikovali v časopise Journal of Applied Ecology.
9. 2. 2026
Načítání...