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

Dospělí, kteří nikdy nevstoupili do manželství, mají dle studie vyšší riziko rakoviny

Dlouhodobé vztahy zřejmě fungují jako silný faktor, který pomáhá před rakovinou. Ve hře je celá řada různých faktorů, které se podílejí na této ochraně, popsali vědci v rozsáhlém výzkumu.
před 8 hhodinami

Artemis II se vrátila na Zemi. Přistání do oceánu proběhlo úspěšně

Mise Artemis II, při které první lidé od sedmdesátých let minulého století obletěli Měsíc, v noci na sobotu ukončila svou více než milion kilometrů dlouhou cestu. Čtveřice astronautů v kosmické lodi Orion proletěla atmosférou a dopadla do Tichého oceánu nedaleko západoamerického San Diega. Manažer programu Orion Howard Hu na tiskové konferenci uvedl, že tento den představuje začátek nové éry lidského průzkumu vesmíru.
včeraAktualizovánopřed 12 hhodinami

Vědci popsali šimpanzí „občanskou válku“ v Ugandě

V ugandském národním parku Kibale propukly mezi dvěma frakcemi šimpanzí skupiny Nogo boje, které vědci přirovnávají k občanské válce. Vyplývá to ze studie, která vyšla v odborném časopise Science.
včera v 14:51

Tučňák císařský se stal ohroženým druhem

Mezi ohrožené druhy se nyní počítá tučňák císařský, oznámila Mezinárodní unie ochrany přírody (IUCN). Posun z kategorie téměř ohrožených do kategorie ohrožených podle expertů odráží sílící dopady klimatické změny. Ta postihuje zejména druhy životně závislé na mořském ledu v Antarktidě, jehož ubývá.
včera v 11:44

TEST: Jak si umělé inteligence poradí s rozeznáním falešné fotografie?

Fotografie, ty pravé i falešné, se staly v současné době jednou z nejsilnějších zbraní informační a dezinformační války. Jak dobře je umí rozpoznat současné modely umělých inteligencí (AI), se pokusila ověřit vědecká redakce ČT24.
včera v 07:01

Kosmická loď Orion využila gravitační prak. Manévr sebral energii Zemi

Při popisu letu mise Artemis II k Měsíci a jejího návratu k Zemi se často píše o manévru takzvaného gravitačního praku, kterým si kosmická loď Orion pomohla k vyšší rychlosti a správné dráze. Jak ale tento manévr funguje a proč ho kosmické agentury tak často využívají?
9. 4. 2026

Země je křehká planeta, z těch pohledů běhal mráz po zádech, říkají astronauti

Křehkost planety Země v nezměrném vesmíru či krása úplného zatmění Slunce za odvrácenou stranou Měsíce patří k nejsilnějším dojmům, které popsali astronauti mise Artemis II novinářům dva dny před návratem na Zemi. Šéf mise Reid Wiseman za nejsilnější okamžik označil pojmenování měsíčního kráteru po své zesnulé ženě Carroll. Loď Orion se po obletu Měsíce vrací se spoustou zajímavých fotografií a příběhů, o něž se astronauti chtějí podělit s ostatními, řekl pilot Victor Glover.
9. 4. 2026

Vědci začali na poli u Olomouce testovat geneticky upravený ječmen

Dvě nové, geneticky upravené linie ječmene ve středu vědci vyseli na pokusném poli v okrajové části Olomouce, aby ověřili, jak se modifikace vlastností této obilniny projeví v běžných podmínkách mimo laboratoř. Výsledky pomohou při šlechtění plodin odolnějších vůči měnícímu se klimatu.
9. 4. 2026
Načítání...