Nanofotonika je vědní disciplína, která se snaží pomocí malých nanostruktur ovlivňovat chování světla. Nachází využití v optice, medicíně i elektrotechnice.

„Obdobně jako u lakmusového papírku 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 čipu,“ vysvětlil Petr Dvořák z Fakulty strojního inženýrství a výzkumného vědeckého centra CEITEC VUT.

Diagnostikovat molekuly dítěte už v těle matky

Výhodou diagnostiky je, že umožní okamžitě detekovat příslušné genetické markery, a to i ve velmi malých koncentracích.

„Podobným způsobem lze diagnostikovat molekuly DNA dítěte už v těle matky. Takže již ve velmi raném stadiu plodu můžeme poznat například genetické nemoci či vývojové vady,“ doplnil Dvořákův kolega Filip Ligmajer.

Snímek různě velkých stříbrných nanodisků na skleněném substrátu

Snímek různě velkých stříbrných nanodisků na skleněném substrátu

FOTO: VUT

Zatím nejde o jeden přenosný přístroj

Ve světě již existují prototypy, konkrétně jde o spektrometry se zmíněným čipem, které jsou z fyzikálního hlediska plně funkční. Čeká je ale ještě rozsáhlé lékařské testování, než je bude možné uvést na trh.

„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 dále Dvořák.

Přesně měřící nanočočka

Podobnou strukturu i materiál jako u nanofotonických čipů vědci nově využili při návrhu takzvané nanočočky. Fyzici z 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.

Unikátní Konfokální holografický mikroskop využitý pro zpracování 3D zobrazování vyvinutého vědeckou skupinou prof. Radima Chmelíka ve spolupráci s firmou Tescan.

Unikátní Konfokální holografický mikroskop využitý pro zpracování 3D zobrazování vyvinutý vědeckou skupinou prof. Radima Chmelíka ve spolupráci s firmou Tescan.

FOTO: VUT

„Nový návrh na konstrukci nanočočky 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, kterými vzorky pozorujeme. Vše jsme testovali na holografickém mikroskopu od týmu profesora Radima Chmelíka, díky kterému můžeme pozorovat živé buňky i bez kontrastních látek, tedy v jejich přirozeném prostředí,“ dodal Dvořák.