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

Rok plný selhání. Odborný žurnál zkritizoval ministra zdravotnictví Kennedyho

Jeden z nejprestižnějších zdravotních odborných časopisů světa, Lancet, vydal rozsáhlou kritiku amerického ministra zdravotnictví Roberta F. Kennedyho mladšího. List popsal změny, které Kennedy zavedl a které podle Lancetu poškodily americké zdravotnictví. Hovoří o roku plném selhání. Náprava prý bude trvat celé desítky let.
před 3 hhodinami

Mladé Evropanky kouří víc než jejich vrstevnice ve světě, varuje WHO

Evropské dívky ve věku 13 až 15 let mají nejvyšší míru užívání tabáku ve své věkové skupině na celém světě, informovala Světová zdravotnická organizace (WHO). Mladí Evropané vynikají také v konzumaci elektronických cigaret: užívá je nejméně každý sedmý mladistvý Evropan.
před 4 hhodinami

Vegetariáni méně trpí na časté rakoviny, prokázal rozsáhlý výzkum

Vegetariáni mají podstatně nižší riziko vzniku pěti typů rakoviny než lidé, kteří běžně konzumují maso, popsala nová studie, která se věnovala vlivu stravy na pravděpodobnost rozvoje rakovinného bujení. Opačnou situaci ale vědci zjistili u nejčastějšího druhu rakoviny jícnu.
před 6 hhodinami

Čeští přírodovědci popsali jednoho z nejmenších savců na Zemi

Nenápadný hmyzožravec o hmotnosti pouhých dvou až tří gramů se zařadil mezi nejmenší savce planety. Mezinárodní tým vedený vědci z Ústavu biologie obratlovců Akademie věd ČR (AV ČR) ho objevil v etiopských horách a popsal ho jako nový druh bělozubky – Crocidura stanleyi.
před 10 hhodinami

Animace ukazuje, jak válka zastavila dopravu Hormuzským průlivem

Hormuzský průliv je klíčová vodní cesta, kterou denně proudí asi pětina světové ropy. Je spojnicí mezi největšími producenty ropy v Perském zálivu s jejich zákazníky v ostatních částech světa – hlavně v Asii. Data ukazují, jak se od pátku do pondělí zpomalovala doprava touto dopravní tepnou, až se zastavila úplně. V sobotu zahájily USA a Izrael útok na Írán, ke kterému průliv přiléhá.
před 23 hhodinami

Ohnivé tornádo by mohlo pomoct oceánům od ropných skvrn. Vědci ho otestovali

Texaští vědci otestovali novou nadějnou metodu, jak se zbavit ropných skvrn, které je nutné co nejrychleji odstranit. Navrhují je likvidovat pomocí plamenných vírů.
včera v 16:36

Americká armáda údajně využila při útoku na Írán AI, od níž se přitom Trump distancoval

Americká média jako Wall Street Journal a Axios píší, že při bombardování Íránu využily americké jednotky umělou inteligenci společnosti Anthropic, která přitom vede s armádou spory.
včera v 15:08

Nelétaví papoušci téměř vyhynuli, jejich počet se podařilo zčtyřnásobit

O jediném nelétavém druhu papouška na světě se dříve předpokládalo, že je odsouzen k vyhubení. Kakapo soví je totiž příliš těžký, pomalý a naneštěstí pro něj i příliš chutný na to, aby přežil v blízkosti predátorů, které do jeho původního domova přinesli na svých lodích Evropané. K rozmnožování navíc přistupuje neobvykle lehkovážně, píše agentura AP. Novozélanďané ale vynakládají velké úsilí na jeho záchranu.
včera v 11:46
Načítání...