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

Internet využívá v mobilu drtivá většina českých dětí. Hlavně kvůli zábavě

Každý den používá chytré telefony v současné době 92 procent mladých a dospívajících v Česku. Je v tom podle vědců z Masarykovy univerzity vidět značný generační rozdíl, protože stolní počítač nebo notebook jich denně zapíná oproti tomu jen necelá třetina, konkrétně 31 procent.
před 1 hhodinou

Viry jako zbraň proti nemocem rajčat. Čeští vědci chtějí nasadit bakteriofágy

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR) testují ochranu rajčat prostřednictvím takzvaných bakteriofágů, tedy virů, které jsou schopny ničit bakterie. Jejich cílem je najít šetrnější způsob ochrany před bakteriální tečkovitostí – chorobou, která výrazně ohrožuje výnosnost plodů. Podařilo se jim vyvinout funkční prototyp, který se nyní testuje v kontrolovaném prostředí.
před 6 hhodinami

El Niňo je tady. Meteorologové předpovídají, co přinese

Američtí meteorologové oficiálně potvrdili výskyt meteorologického jevu El Niňo, který přispívá k nárůstu teplot po celém světě a je spojen se suchem i povodněmi. Americký Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) uvedl, že podmínky pro El Niňo se vyvinuly v posledním měsíci, o čemž svědčí nadprůměrné teploty mořské hladiny ve středním a východním Pacifiku v oblasti rovníku.
před 8 hhodinami

Vědci našli velrybí pohřebiště. Obsahuje stovky těl starých i miliony let

Na dně Indického oceánu vědci objevili rozsáhlé pohřebiště velryb, které se táhne v délce asi 1200 kilometrů a ukrývá pozůstatky staré až 5,3 milionu let. Nález dle odborníků patří k nejvýznamnějším objevům svého druhu a může přinést nové informace o pravěké historii kytovců i o životě v jedné z nejméně prozkoumaných částí oceánu.
před 9 hhodinami

V USA začal první test genetického léku proti stárnutí. Má omladit lidské oko

Být stále mlád je snem řady lidí od nepaměti. Teď mají vědci poprvé v rukou technologie, které by to teoreticky mohly umožnit. Na začátku června dostal první lidský pacient genetický lék, který má omladit jeho oko.
před 10 hhodinami

Šimpanzi vnímají nespravedlnost. Silněji, když jsou u toho ostatní z tlupy

Vnímání spravedlnosti a nespravedlnosti je u šimpanzů podle nového výzkumu velmi silné. Prohlubuje ho nejen rozdíl v tom, jak nespravedlivému jednání jsou vystaveni, ale také to, jaké v tu chvíli mají publikum.
včera v 14:57

Google zodpovídá za obsah a pravdivost svých AI shrnutí, rozhodl německý soud

Soud v Bavorsku rozhodl, že Google je přímo zodpovědný za obsah a pravdivost souhrnů ve výsledcích vyhledávání, které společnost sestavuje pomocí umělé inteligence (AI) a předkládá uživatelům. Současně přikázal nejpoužívanějšímu vyhledávači světa, aby skrze tato AI shrnutí přestal poškozovat pověst dvou společností. Byly to právě ony, kdo se na soud obrátil.
včera v 12:09

Ve zmrzlých výkalech pravěkých syslů se v Kanadě našla mamutí DNA

Vědci objevili obrovský „poklad“ v podobě starověké DNA zvířat – včetně dnes již vyhynulých mamutů. Nalezli ho v exkrementech syslů, které se uchovaly v kanadském permafrostu, plyne z nové studie, píše agentura AFP.
včera v 11:30
Načítání...