Češi vyvinuli nejmenší kovové nanomagnety na světě. Mohou změnit medicínu

Nejmenší kovové magnety na světě vyvinuli vědci z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého v Olomouci spolu s kolegy z Prahy a Singapuru. Na jejich přípravu využili grafen, který posloužil jako chemická past pro tvorbu a stabilizaci magnetických kovů o velikosti několika nanometrů.

Odborníci již testují jejich účinnost v lékařské diagnostice, uplatnění ale mohou najít třeba i v ekologii, elektronice či biotechnologiích. Společnou práci českých výzkumníků zveřejnil v těchto dnech prestižní časopis Nature Communications.

  • Grafen je supertenká forma uhlíku strukturou podobná grafitu, představující nejpevnější známý materiál na světě. Na výšku má pouze jeden atom a je průhledná, v důsledku této de facto 2D struktury má také některé zvláštní fyzikální vlastnosti.

Základem úspěchu se stala právě kombinace nanočástic železa, niklu či kobaltu s chemicky upraveným grafenem. Grafen si lze představit jako jedinou vrstvu atomů uhlíku, která je pevnější než ocel, zcela propouští procházející světlo a vede elektrický proud lépe než měď.

„Pokud tento materiál chemicky upravíme, můžeme významně ovlivnit jeho elektrické, optické i magnetické vlastnosti. Tentokrát jsme využili vhodné funkční skupiny k jakémusi uvěznění malých kovových nanočástic mezi listy grafenu, a tím zabránili jejich oxidaci na dosud běžně využívané, ale méně magnetické oxidy kovů. Získali jsme tak novou třídu na vzduchu stabilních a velmi silných magnetů,“ popsal vedoucí projektu a ředitel RCPTM Radek Zbořil.

O nanočástice čistých kovů se vědecká komunita zajímá po desetiletí zejména kvůli schopnosti vykazovat takzvaný superparamagnetismus. „Tento jev je vlastní velmi malým magnetickým částicím, které vykazují silnou a rychlou odezvu, pokud jsou vystaveny účinkům vnějšího magnetického pole. Zatímco u nanočástic oxidů kovů byl tento fenomén dobře popsán, u čistých kovových částic, které vykazují mnohem silnější magnetismus, byl pouze teoreticky předpovězen. Takto malé kovy jsou totiž mimořádně reaktivní a za běžných podmínek na vzduchu shoří,“ říká Jiří Tuček z RCPTM, jeden z předních českých fyziků v oblasti magnetismu.

Pokud plně pochopíme podstatu tohoto jevu, může to znamenat zásadní přelom ve fyzice a chemii pevných látek.
Radek Zbořil
ředitel RCPTM

Jak tedy dokázali Češi překonat tuto experimentální výzvu? „Metoda přípravy je poměrně jednoduchá – vyžaduje práci ve vodíkové atmosféře a využití kyslíkových funkčních skupin, které pevnou vazbou propojí grafen a nanomagnet. Technologie dovoluje připravit širokou škálu takto malých a stabilních kovových magnetů. Navíc je lze vyrobit jednorázově ve velkých množstvích. Právě dostatečná produkce bývá hlavním problémem uplatnění mnoha slibných technologií na bázi grafenu,“ vysvětluje Zdeněk Sofer z pražské VŠCHT, který stál u vývoje syntetických postupů.

Nahrávám video

Praktické využití nanotechnologie změní svět

  • Nanometr (značka nm) je délková jednotka, 10−9 neboli 1 miliardtina metru.

Český tým již prokázal účinnost kovových nanočástic v lékařské diagnostice. Jak ukázaly experimenty na myších modelech v brněnských laboratořích Ústavu přístrojové techniky AV ČR, kovové magnety slouží jako velmi perspektivní kontrastní látky při zobrazování magnetickou rezonancí.

Aplikační potenciál technologie je však mnohem širší. „Ukotvené magnetické nanočástice dovolují jednoduše manipulovat s grafenem a přitom neovlivňují jeho unikátní povrchové a fyzikálně-chemické vlastnosti. Kompozit tak může nalézt uplatnění jako citlivý elektrochemický senzor, ale i v elektronice nebo magnetooptických technologiích. Možnost snadného transportu v kombinaci s ukotvením chemických substancí na povrch grafenu nabízí prostor také v technologiích čištění vod, ale i při cíleném transportu léčiv nebo separaci důležitých biomolekul v biochemii a potravinářství,“ naznačil další z českých spoluautorů Martin Pumera, který působí na přední světové univerzitě v Singapuru.

Léky přímo na místo

Jedna z oblastí, od níž si vědci slibují v souvislosti s nanomateriály – a tedy i nanomagnety – nejvíce, je takzvaný cílený transport léčiv. Základní myšlenkou je doručení léčivé látky jen do nemocné části těla (klidně i jen do jediné buňky).

To jednak zamezuje negativnímu působení léčivých látek na zdravé buňky, současně to pomáhá při maximalizaci jejich léčivého účinku. Nanomagnety by v tom mohly jednou hrát klíčovou roli – především by mohly celou metodu velmi zrychlit a zřejmě i zlevnit.

Podívejte se na rozhovor s vedoucím projektu a ředitelem RCPTM Radkem Zbořilem:

Nahrávám video

Typickým případem, kde si vědci od cíleného transportu léčiv slibují nejvíce, je chemoterapie nádorových onemocnění. Právě tam totiž mají cytostatika velmi silné vedlejší toxické účinky na zdravé tkáně. Pacientovi je dnes možné podat jen omezené množství látek, během transportu na cílové místo jich spousta zmizí do „okolí“.  

Sama myšlenka „dodat lék přímo do buňky“ je sice stará více než 110 let, ale prakticky se s tímto druhem léčby experimentuje teprve v 21. století. Existují už dokonce tři druhy cíleného transportu léčiv:

  • přímé doručení léčiva na určené místo pomocí injekce, léčivá látka se uvolní teprve tam;
  • pasivní cílený transport neboli targeting, při němž se lék dostane na místo doručení díky své vnitřní vlastnosti: například velikosti částic nebo rozpustnosti v tucích;
  • aktivní cílený transport, kdy je lékový transportní systém vybaven směrovací částí, která jej doručí do požadovaného místa působení.

Proč už nejsou nanočástice všude?

Nanotechnologická řešení dopravy léků jsou sice velmi účinná, stále se však ještě objevuje mnoho problémů, které věda doposud úspěšně nevyřešila. Částice totiž vzhledem ke své velikosti mohou proniknout kamkoliv v lidském těle. Je tedy potřeba zabránit jim, aby se nedostávaly na místa, kam rozhodně nepatří. Další velkou otázkou je to, jak vysloužilé nanočástice ničit; největší praktickou překážkou je však doposud extrémní cena takové léčby.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

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 3 mminutami

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 1 hhodinou

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

Nižší počet případů tuberkulózy vede Estonsko k přehodnocení plošného očkování

Klesající výskyt tuberkulózy v Estonsku přiměl tamní ministerstvo sociálních věcí k přípravě změny, která by nahradila plošné očkování novorozenců cílenou vakcinací dětí z rizikových skupin.
14. 8. 2026

Evropu sevřela už pátá letošní vlna veder. Opět za ni může tepelná kupole

Na západě a na jihu Evropy pokračuje vlna veder, teploty nad 35 stupňů Celsia ve čtvrtek pocítilo hlavně ve Francii, Itálii, Španělsku a Británii více než 135 milionů lidí. Přibližně u 340 milionů obyvatel Evropy s výjimkou Turecka a Ruska pak ve čtvrtek teploty překonaly třicet stupňů.
14. 8. 2026

Evropský pohled

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