Nanokrystaly rychleji, levněji a efektivněji. Čeští vědci přišli s objevem, který usnadní diagnostiku rakoviny

10. listopad 2018
Pomocí magnetické rezonance s použitím nanodiamantů by mohli lékaři výrazně lépe diagnostikovat například rakovinové nádory

Kdyby lidské tělo bylo jedna jediná buňka, pak by takzvané nanokrystaly oproti němu byly velké jako špendlíková hlavička. Dosud se využívaly jen v základním výzkumu, protože vyrobit je bylo velmi složité, zdlouhavé a drahé. Tým českých vědců teď ale přišel na to, jak jejich výrobu výrazně urychlit a zlevnit. Nanokrystaly by tak mohly začít pomáhat například při odhalování nádorů.

„Nanokrystaly můžeme dopravit do buňky a následně pomocí optických metod, tedy pomocí světla, získávat informace o tom, co se děje uvnitř,“ popisuje mi Jan Havlík z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd, jeden z autorů článku o novém objevu, který nedávno vydal prestižní vědecký časopis Nature Communications.

Česká stopa v rozvoji krystalografie! Lukáš Palatinus přibližuje unikátní zobrazovací metodu

Mikroskop

Věděli jste, že rozměr jednoho nanokrystalu je menší než desetina mikromentru? A co všechno vlastně nevíme o krystalografii? K těm správným lidem, kteří dokáží laika do oboru zasvětit, určitě patří Lukáš Palatinus z Fyzikálního ústavu AV ČR. Právě on stojí v čele vědeckého týmu, který nedávno v prestižním časopise Science publikoval unikátní zobrazovací metodu. Ta může mít vliv na vývoj léčiv, lepších slitin pro letecký průmysl, a vůbec novou spolupráci mezi různými obory.

„Velmi zjednodušeně si to můžeme představit třeba tak, že na buňku posvítíme zeleným světlem a budeme snímat světlo, které z ní zase vyzařuje ven,“ pokračuje vědec.

„Pomocí složení barevného spektra pak můžeme zjistit například to, jaká je uvnitř teplota, jestli je prostřední buňky kyselé nebo zásadité anebo jestli se uvnitř nacházejí nějaké chemické látky. A umíme díky tomu také poznat, jestli je buňka v pořádku, nebo jestli v ní probíhá něco, co by nemělo, tedy jestli je nemocná.“

Rychleji než na cyklotronu

Aby měly nanokrystaly požadované vlastnosti, musely se až dosud ozařovat například ionty vodíku na cyklotronu. To je ale náročný, zdlouhavý a drahý proces. Čeští vědci proto teď pro výrobu nanokrystalů začali využívat jaderný reaktor.

Výzkumná laboratoř týmu Petra Cíglera, který pracuje na nové metodě výroby nanokrystalů

„Využíváme vysoké hustoty toku neutronů,“ vysvětluje Jan Kučka z Ústavu makromolekulární chemie. „Neutrony rozštěpí atomové jádro za vzniku iontů atomu helia a lithia. Ty pak způsobí v nanokrystalu totéž jako ozařování na cyklotronu.“

Tato metoda je oproti ozařování na cyklotronu řádově tisíckrát účinnější. „Podařilo se nám dojít z desítek až stovek miligramů k desítkám až stovkám gramů,“ dodává Jan Kučka.

Nové možnosti

Výrazně rychlejší a levnější výroba nanokrystalů zároveň umožňuje vědcům využívat tyto látky ke zcela novým účelům.

Rychlejší diagnostika rakoviny rovnou z krve. To slibuje projekt českých vědců z laboratoře DIANA

Václav Navrátil

Diagnóza zdravotních problémů by mohla být rychlejší a přesnější než dosud. Čeští molekulární biologové založili laboratoř DIANA Biotechnologies, která by měla do pěti let nabízet nové diagnostické soupravy. Díky patentované metodě vyvinuté na Ústavu organické chemie Akademie věd by mohli lékaři z krve odhalit třeba rakovinu nebo záněty dříve. A v budoucnu by díky této metodě mohly vznikat i nové léky. 

„Vzniká třeba možnost přenosu magnetizace nebo polarizace látek z nanokrystalů – konkrétně nanodiamantů, které používáme – na nějaké organické látky. To se dá využít například při magnetické rezonanci, když se vyšetřuje třeba přítomnost rakoviny v těle,“ vysvětluje vedoucí výzkumného týmu Petr Cígler z ÚOChB.

Jak si posvítit na nádor

„Buňky uvnitř nádoru mají trochu jinou hladinu kyslíku než okolní tkáně. To se dá využít tak, že se sledují hladiny některých molekul. A kdybychom je mohli s pomocí nanodiamantů udělat kontrastnější, aby byly pozorovatelné touto metodou, jednalo by se skutečně o průlom ve vyšetřování rakoviny, ale i některých jiných metabolických chorob.“

Výzkumná laboratoř týmu Petra Cíglera, který pracuje na nové metodě výroby nanokrystalů

Pomocí magnetická rezonance s použitím nanodiamantů by tedy mohli lékaři výrazně lépe diagnostikovat například rakovinové nádory. „Tato metoda by umožnila pozorovat, nejen kde probíhají chemické reakce, ale i kde probíhají jinak, než mají. To ze současné rezonance nepoznáme,“ upřesňuje Jan Havlík.

Výhodou nové metody výroby nanokrystalů je i její univerzálnost. Vědci tak nemusí vyrábět jen nanodiamanty, tedy krystaly uhlíku, ale i krystaly jiných látek.

Spustit audio
autoři: Vojtěch Koval, Anna Duchková|zdroj: Český rozhlas