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

AI může představovat existenční hrozbu, varoval komisař OSN

Umělá inteligence (AI) může pro lidstvo představovat existenční hrozbu, varoval podle tiskových agentur vysoký komisař OSN pro lidská práva Volker Türk v Ženevě a vyzval k okamžitému přijetí kroků ke snížení rizik.
před 12 hhodinami

Téměř dvacet kilo stříbra. V Dánsku našli největší vikinský poklad

Malé Thorovo kladivo Mjolnir, desítky mincí, náramky i stříbrné pruty. Přes sedm set stříbrných předmětů o váze 18,5 kilogramu obsahuje nově objevený poklad, který byl uložen do hliněné nádoby někdy v 9. století. Našel ho náhodou muž z městečka Rebild, když začal stavět novou terasu. Je téměř třikrát větší než dosud největší podobný nález v zemi.
před 13 hhodinami

Plzeňští archeologové poprvé zkoumají gulag v Kazachstánu. Trpěli tam i Češi

Plzeňští archeologové zahájili první archeologický výzkum bývalého gulagu, nápravného pracovního tábora, na území dnešního Kazachstánu. Navázali na prvotní průzkum pozůstatků táborů pro politické vězně ze 30. až 50. let 20. století, který tam provedli loni v říjnu. Takový výzkum dosud nebyl v žádné z postsovětských zemí možný. Vědci z filozofické fakulty práce provádějí ve spolupráci s organizací Gulag.cz, která se dokumentaci sovětských pracovních táborů věnuje už 15 let. Výzkum, který Kazachstán podporuje, navazuje na expedici z roku 2021.
před 15 hhodinami

VideoPlicní embolii je možné léčit efektivněji, ukázala česká studie

Odstraňování krevní sraženiny z plicních tepen katetry je v porovnání s klasickými léky proti srážení krve devětkrát efektivnější, ukázala průlomová studie českých lékařů, které se účastnilo jedenáct kardiocenter a zapojilo se přes 550 pacientů. Dávka léku je asi pětinová oproti běžnému podání, což snižuje riziko krvácení a zkracuje pobyt pacienta v nemocnici. Metoda bude součástí nových evropských doporučení pro léčbu plicní embolie, která vyjdou příští rok. Podle autorů studie to otevírá cestu ke změně léčby rizikovějších pacientů. Jen v Česku jsou to ročně až čtyři tisíce lidí.
před 17 hhodinami

Od kolapsu po soužití s AI. Vědci představili vize možné budoucnosti Česka

Následující řádky se mohou zdát jako čtyři vědeckofantastické povídky, ale jde o představy vědců, akademiků i zástupců tuzemské státní správy, kteří se pokoušejí představit si, jak rozdílnými cestami by se mohla ubírat budoucnost České republiky do konce 21. století.
6. 9. 2026

Američtí vědci možná poprvé zaznamenali podivnou temnou hmotu

Mezinárodní vědecký projekt možná našel první částice, které jsou původcem záhadné temné hmoty. Zachycený signál je ale natolik zvláštní, že možná fyzici zachytili něco ještě podivnějšího.
5. 9. 2026

V USA otestovali elektrické bezpilotní letadlo. Může být budoucností zásobování

Nad Louisianou v srpnu létalo nenápadné letadlo, které se od těch normálních lišilo hlavně kokpitem. Žádný nemělo, bylo totiž zcela bez pilota. Test byl úspěšný, měl by otevřít cestu ke schválení tohoto způsobu přepravy.
4. 9. 2026

Roj umělých inteligencí napadl německý web. Radily se tam, jak lépe podvádět a škodit

Skupina autonomních agentů OpenAI se letos na jaře vymkla kontrole, unikla z testovacího prostředí a ovládla německou webovou stránku. Proměnila ji v nástěnku pro komunikaci s dalšími agenty umělé inteligence (AI). Podle agentury Reuters to vyplývá z nově zveřejněné studie a z informací osob obeznámených se situací. Představitelé společnosti OpenAI se o incidentu dozvěděli už před několika týdny, ale drželi ho v tajnosti.
4. 9. 2026

Evropský pohled

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