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

VideoVirtuální výcvik vojáků i robotičtí hlídači. Experti z ČVUT představili novinky

Roboti jako hlídači míst důležitých pro fungování státu nebo virtuální realita jako cvičiště pro vojáky. Špičkové bezpečnostní technologie jsou klíčovou součástí moderní obrany. To nejnovější z tuzemské vědy představili experti z ČVUT. Roboty lze podle vedoucího laboratoře výpočetní robotiky Jana Faigla z ČVUT nasadit všude tam, kam nechceme vysílat lidi. Samotná fyzická schránka není to hlavní – vědci pracují na mozku, tedy softwaru, který stroje pohání. Podle Faigla je důležité, aby se robot dokázal venku pohybovat bez dostupnosti satelitní navigace. To mu může umožnit řada senzorů.
před 18 hhodinami

Tohle je první mapa čichu. Vytvořili ji na Harvardu

Lidský čich je nejméně prozkoumaný smysl. Má sice pro poznávání světa nejmenší význam, ale přesto jeho poruchy mohou přinášet řadu zdravotních problémů. Pomoci by mohla první čichová mapa, která propojila nos a mozek.
před 20 hhodinami

Velartovi museli o Černobylu mlčet, doporučovali alespoň sprchu a sušené mléko

Čtrnáct řádků, šedesát šest slov – tolik věnovala československá média oznámení o jaderné katastrofě v Černobylu. Rudé právo vydalo první zmínku o havárii v úterý 29. dubna 1986, až tři dny po incidentu. Už od pondělí se nicméně díky zprávám ze zahraničí mezi lidmi objevovaly informace o uniklé radiaci a nebezpečí. V komplikované situaci byli čeští odborníci – tušili nebezpečí, mluvit o něm ale nesměli.
před 21 hhodinami

Američtí vojáci se už nemusí očkovat proti chřipce. Vojenští lékaři vidí rizika

Každoroční očkování proti chřipce již pro americké vojáky není povinné, uvedl minulý týden americký ministr obrany Pete Hegseth ve videu zveřejněném na sociálních sítích. Tento krok poté kritizovala řada odborníků.
1. 5. 2026

Změny klimatu a extrémní počasí zdražují potraviny i pojištění, píše Bloomberg

Extrémní výkyvy počasí v důsledku změn klimatu, například v podobě vln veder a sucha, devastují produkci potravin, poškozují kritickou infrastrukturu a vedou k prudkému nárůstu cen pojistného, uvedla v analýze agentura Bloomberg. Ekonomové a centrální bankéři varují, že cenové šoky nemusejí být jen dočasné, ale že se stávají trvalou hrozbou pro stabilitu trhu.
30. 4. 2026

V Černobylu je nejhůř zamořený Červený les. Po invazi si tam ale Rusové udělali zákopy

O zkušenostech s Černobylem, kde před čtyřiceti lety došlo k jaderné havárii, vypráví muž, který má toto místo prochozené křížem krážem. Andrej Pastorek se dostal i do míst, která okupovali ruští vojáci při invazi na Ukrajinu.
30. 4. 2026

Česko zasáhlo sucho, situace se jen tak nezlepší. Na Slovensku je ještě hůř

Kvůli nedostatku srážek a stále vyšším teplotám se ve střední Evropě prohlubuje půdní sucho. Na některých místech už odborníci varují před závažnými dopady na zemědělství.
29. 4. 2026

Štíři mají klepeta vyztužená železem. Jako by je vyrobil špičkový kovář, říká studie

Organismy na Zemi umí využívat zdroje ze svého okolí, včetně prvků, jako je železo, mangan nebo zinek. Konkrétně štíři si z nich staví své zbraně. Vědci teď poprvé detailně popsali, jak to tito tvorové dělají.
29. 4. 2026
Načítání...