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

V USA schválená mRNA vakcína může zásadně proměnit zvládání chřipky

Přes řadu sporů nakonec Spojené státy schválily první vakcínu proti chřipce, která je založená na technologii mRNA. Umožní reagovat rychleji na změny, jimiž tento virus prochází.
před 29 mminutami

Plejtváci se pozoruhodně zotavují z desítek let velrybolovu. Vyhráno ale není

Datum 19. února 1986 se zapsalo do dějin tím, že se lidstvo rozhodlo zachránit velryby. Mezinárodní velrybářská komise toho dne vyhlásila zákaz komerčního lovu velryb. Nová data jihoafrických vědců potvrzují, že populace dvou druhů plejtváků se díky tomu začínají obnovovat.
před 4 hhodinami

Větší dům v pravěku neznamenal větší bohatství, zjistili brněnští archeologové

Čím větší dům, tím bohatší člověk – tohle pravidlo je dnes akceptované prakticky automaticky. Jenže v minulosti to neplatilo, ukázal výzkum brněnských archeologů. V době neolitu rozměrnější dům neznamenal ani větší bohatství, ani vyšší společenské postavení. Archeologové v nové studii popsali, že velikost domů neodrážela sociální nerovnost, ale spíše různé praktické role nebo odlišnou organizaci práce.
před 5 hhodinami

Voda může chybět i ve veletocích, varuje bioklimatolog

Letošní extrémní sucho, které postihlo významnou část Evropy, podle bioklimatologa a ředitele Ústavu výzkumu globální změny AV ČR – CzechGlobe Miroslava Trnky ukázalo, že zásadní problémy mohou mít i tak velké a obvykle vodnaté řeky, jako je Dunaj. Letošní sucho v povodí Dunaje se už v poslední době projevilo i u jiných významných toků. V roce 2022 postihlo Rýn, loni Labe a už opakovaně se s ním potýkají v povodí Pádu.
před 6 hhodinami

Když oteplování nezpomalí, může Indie čelit fatálním horkům, varuje studie

Člověk má problémy s adaptací, už když teploty překročí 37 stupňů, tedy jeho běžnou tělesnou teplotu. V Indii už ale místy teploty překračují i 45 stupňů, což znamená, že v takovém vedru už lidé bez pomoci techniky nemohou přežívat. Vědci se teď podívali, jak by to dopadlo, kdyby se naplnily pesimistické scénáře klimatické změny.
včera v 10:00

Déšť stále nepřichází. Jak vypadá Česko bez vody, ukazují interaktivní mapy

Extrémní, výjimečné nebo výrazné sucho, tedy některý ze tří nejvyšších stupňů sucha, panuje v Česku na bezmála 90 procentech území. Hodnota platí pro hloubku do jednoho metru. Extrémní sucho je aktuálně na 60 procentech území.
15. 8. 2026

Vědci našli pod Krvavými vodopády v Antarktidě oázu pravěkého života

Život ukrytý pod ledovcem v Antarktidě má prastaré kořeny. Popsal to nový výzkum, který se pokoušel vysvětlit původ slavných Krvavých vodopádů.
15. 8. 2026

V Londýně nalezli mrtvého akademika Ardaye, který byl obviněn z plagiátorství

V Londýně v pátek nalezli tělo 41letého Jasona Ardaye, který minulý týden opustil profesorský post na Cambridgeské univerzitě kvůli obvinění z plagiátorství částí své disertace. S odvoláním na britská média to napsala agentura AFP. Někdejší nejmladší černošský profesor na této prestižní univerzitě byl nalezen v bezvědomí na adrese v londýnské čtvrti Battersea a prohlášen za mrtvého, upřesnil web Sky News.
14. 8. 2026Aktualizováno15. 8. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.