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

Čína obkličuje druhou největší poušť světa zelenou zdí. Už zachytává oxid uhličitý

Číně se daří zalesňovat jednu ze svých největších pouští. Okraje Taklamakanu pomalu zarůstají stromy a keři, které už jsou místy tak husté, že pohlcují ze vzduchu oxid uhličitý. Konkrétní dopady popsala nová studie.
před 2 hhodinami

„Pouč se z toho.“ Archeologové popsali drzý vzkaz na starověkém projektilu

Olověná střela nalezená v ruinách římského města na území dnešního Izraele nese na svém povrchu vzkaz pro člověka, kterého měla zabít. Objev popsal mezinárodní vědecký tým, který místo zkoumal.
před 3 hhodinami

Klima se vychyluje z rovnováhy, varuje Světová meteorologická organizace

Podle Světové meteorologické organizace (WMO) je klima Země více v nerovnováze než kdykoli v zaznamenané historii. Koncentrace skleníkových plynů totiž způsobují oteplování atmosféry a oceánů a tání ledu. K těmto rychlým a rozsáhlým změnám došlo během několika desítek let, jejich škodlivé dopady ale bude lidstvo cítit po stovky, a možná i tisíce let, uvedla agentura v nově zveřejněné zprávě.
před 5 hhodinami

V Íránu se šíří houbový patogen odolávající léčbě. Zkoumá ho vědkyně z Prahy

V Íránu existují místa, odkud se šíří houbové patogeny, které napadají i lidi. A proti některých druhům přestávají fungovat standardní léčiva. Vzhledem k turistice a migraci existuje riziko, že se rozšíří i do Evropy – a právě na tyto scénáře se připravují včasným výzkumem čeští vědci, popsala v rozhovoru mikrobioložka Adéla Wennrich.
před 8 hhodinami

Psychologové popsali nový druh deprese. Nastává po úspěšném konci videohry

Dokončit videohru může vypadat jako velmi příjemný zážitek a odměna za spoustu času, které člověk nad počítačem nebo konzolí stráví. Jenže podle polské studie se u hráčů dostavují i emoce opačné, které připomínají deprese.
včera v 09:01

Změny klimatu ohrožují antické památky. Snažíme se poučit z minulosti, říká řecká vědkyně

Místo, kde ve starověku probíhaly olympijské hry, je v současné době ohrožené rovnou několika způsoby, na něž má vliv klimatická změna. Podle řecké historičky Sophie Zoumbakiové se dá poučit z toho, co se tam dělo v průběhu uplynulých tří tisíc let. Klíčoví jsou podle ní přitom vždy lidé, řekla v rozhovoru pro Českou televizi.
21. 3. 2026

Hradby Pompejí zřejmě poškodila palba z těžkého antického kulometu polybolu

Italští archeologové detailně prozkoumali díry v severní části pompejských hradeb. Zjistili, že je nezpůsobily katapulty ani ruční zbraně, ale mechanický samostříl schopný automaticky odpalovat více střel po sobě.
20. 3. 2026

USA zažívají vlnu veder. V Arizoně naměřili 43 stupňů

Západ Spojených států se potýká s vlnou veder, v Kalifornii a Arizoně padají teplotní rekordy. Arizonská obec Martinez Lake ve čtvrtek naměřila 43 stupňů Celsia, což je ve Spojených státech nový březnový rekord, uvedla podle stanice NBC News Národní meteorologická služba (NWS).
20. 3. 2026
Načítání...