Cena za „kouzelné“ krystaly ****************************************************************************************** * Cena za „kouzelné“ krystaly ****************************************************************************************** Lidové noviny    Strana 20    Medicína & Věda Ke včasnému odhalení rakoviny i její léčbě mohou posloužit nanokrystaly, na jejichž vývoji Fučíková z Matematicko-fyzikální fakulty UK v Praze. Získala cenu Doctorandus soutěže Česk Mladá výzkumnice, která v listopadu nastoupila na stáž na švédské univerzitě KTH ve Stockh vývojem tzv. křemíkových nanokrystalů. V budoucnu se mohou uplatnit například ke sledování těle nebo k cílené léčbě některých druhů rakoviny.             Nabízí se využití i mimo medicínu, třeba ve výpočetní technice. „Možných aplik protože stačí jemná změna parametrů, a tento nanomateriál už funguje jinak,“ říká Anna Fuč             Křemíkové nanokrystaly mají velikost od jednoho až šesti nanometrů (nanometr j miliardtina metru), jejich povrch je pokrytý oxidem křemičitým a jádro tvoří čistý křemíko Jejich výroba pomocí elektrochemického leptání je zatím časově náročná a má poměrně malou se nyní Anna Fučíková se švédskými kolegy snaží vyvinout nové, efektivnější metody, které křemíkových nanokrystalů v praxi. Hrátky se světlem a smrtící návnada Hlavní předností křemíkových nanokrystalů je, že dokáž světlo. „To je opravdu důležitá vlastnost – znamená to, že krystal nabudíme světlem jedné emituje světlo jiné vlnové délky s odlišnou barvou,“ vysvětluje odbornice. Pohyb krystalů lze sledovat pomocí unikátní aparatury, kterou na MFF UK vyvinul docent Jan Valenta. Křemí díky tomu mohou sloužit například jako fluorescenční značka pro ranou diagnostiku nebo pro fyzikálně biologických jevů na úrovni jednotlivých proteinů a molekul. „Mohli bychom takto studovat jednu molekulu léku a její cestu v organismu a zjišťovat, kde přesně se uvolňuje, z možných aplikací Anna Fučíková. Nabízí se ale i jejich použití třeba při výrobě LED diod budoucnosti i v počítačích, kdy se signál bude posílat v rámci čipu opticky, nikoliv elekt             Tento směr vývoje je ale ještě v zárodcích, zatím se víc pozornosti věnuje vyu především v souvislosti s rakovinou. Rakovinové buňky totiž mají tendenci růst rychleji a okolí mnohem více živin než ostatní buňky. Když se do živného média přidají nanokrystaly, proteiny a aminokyselinami, takže buňka „vidí“ krásné sousto, nikoliv samotný nanokrystal. buňky „spolykají“ větší množství nanokrystalů než zdravé buňky.             „Až se nám podaří vyrobit více křemíkových nanokrystalů, můžeme na jejich povr speciální molekuly, které působí jako adresa u pošty. Tělo dostane signál, kam je má doruč cílovou adresou budou rakovinové buňky. Na vývoji těchto „adres“ pracuje na světě celá řad vysvětluje princip léčby Anna Fučíková. Tímto způsobem se podaří snadno dostat nanokrystal nádorových buněk.             Když se speciálně upravený křemíkový nanokrystal dostane do buňky, dokáže ji z tom, že pokud jsou na povrchu nanokrystalů určité chemické vazby, především uhlovodíkové, schopnost vytvořit při nabuzení specifickým světlem (světlem dodáme celému systému energii chemických reakcí) tzv. singletní kyslík a další volné radikály, které dokážou buňku zásad poškodit.             „Volné radikály reagují s okolními molekulami a proteiny, které tím pádem nemo fungovat. Nádorovou buňku tak zabijeme zevnitř a stane se z ní neškodný biologický materiá pohlcen okolními buňkami.             Jaký je další osud nanokrystalů v těle pacienta? „Jejich výhoda oproti jiným n spočívá v tom, že se časem rozloží na netoxické složky, které se běžně nachází v našem org tedy naprosto zdravotně nezávadné,“ ujišťuje Anna Fučíková. Zároveň v nadsázce připomíná, nacházejí například v pivě, které Češi konzumují po staletí.             Za jak dlouho se mohou nanokrystaly objevit v klinické praxi, to si odbornice odhadovat. „Toto je těžké posoudit, dokud nebudeme mít možnost masovější výroby. I poté, c vyrábět křemíkové nanokrystaly ve velkém a budeme je chtít použít v lidské medicíně, musí aprobací, která je stejná jako u jakéhokoli léku a může trvat klidně třeba až deset let. P výzkum by se mohly začít využívat prakticky hned, ale zatím nemáme dostatek materiálu,“ ří Na vědeckém trojmezí Výzkum křemíkových nanomateriálů a jejich chování v buňkách origináln propojuje fyziku, biologii amedicínu. Jak se k nim vědkyně dostala? „Už jako malá jsem měl ale postupně jsem zjistila, že se v ní dostávám do fáze, kdy pouze memoruji známá fakta – ještě neznala molekulární biologii a její krásu,“ nastiňuje Anna Fučíková své badatelské z poznala fyziku a zjistila, že to je obor, ve kterém mohu stále něco objevovat.“             Na Matematicko-fyzikální fakultě UK spolu s docentem Janem Valentou, který se optických vlastností nanočástic a který byl vedoucím její disertační práce, vymysleli téma fyziku na „nano“ úrovni s biologií. „Byl to pro nás oba tak trochu krok do neznáma. Neměli ani zdroj nanočástic, ani biologické znalosti, jen jsme měli oba chuť pracovat a zkoumat.“             Začala pracovat ve Fyzikálním ústavu AV ČR v oddělení tenkých vrstev a nanostr se mohla podílet na výrobě křemíkových nanokrystalů. S buněčnou biologií a prací v tkáňové se seznámila na letní škole Schola ludus v Nových Hradech. Kompletní studie toxikologie na uskutečnila ve spolupráci s Ústavem dědičných metabolických poruch 1. LF UK a VFN.             „Tým lidí, s nimiž jsem publikovala články, čítá víc než 30 lidí a řadu instit v zahraničí. Jen díky nim a jejich odvaze pustit se se mnou do nezvyklé spolupráce mohla v práce, která se pohybuje na pomezí několika vědeckých oborů. Pracovat na tomto trojrozhran a namáhavé, pokud je hlavním autorem jeden člověk, ale na druhou stranu to přináší mnoho n a různých pohledů na daný problém. A moc mě to baví, i když někdy chodím spát velice pozdě unavená,“ podotýká badatelka. Stačí zaklepat nebo zvednout telefon Stáž ve Švédsku je teprve v začátcích, proto se Anna pouštět do velkého srovnávání vědeckého prostředí. „Pokud jde ale obecně o zkušenosti s vě Česku a v zahraničí, u nás naštěstí stále funguje velká spolupráce mezi laboratořemi a ins vědkyně a svá slova ilustruje příkladem: „Pokud v zahraničí potřebují provádět měření, mus a vybudovat měřicí aparatura přímo v jejich laboratoři. V Česku dost často stačí zvednout zaklepat na dveře v jiné instituci,“ říká.             Na druhou stranu je podle jejích slov v České republice velice těžké dostat se i když je člověk šikovný a vědecky úspěšný. „V tom nás zahraničí předčí. Pokud jste opravd vám v zahraničí plnou podporu,“ dodává. Sama se do Švédska dostala poté, co odpověděla na Naturejobs.com a vyhrála výběrové řízení. Zatím podepsala roční smlouvu s možností prodlou rok. „Pak bych se chtěla navrátit na místo mladého odborného asistenta na Matematicko-fyzi uzavírá Anna Fučíková. *** Křemíkové nanokrystaly, na jejichž vývoji pracuje Anna Fučíková z MFF UK, mají unikátní vl nim mohou najít uplatnění v medicíně. Křemíkový nanokrystal Si jádro z čistého křemíkového krystalu SiO2 povrch pokrytý oxidem křemičitým Křemíkové na lidskými buňkami (červený roztok). Vnitřní struktura buněk je zcela nepoškozená jako u kon bez nanomateriálu (zelený roztok). Možné využití nanokrystalů Pokud nanokrystaly nabudíme světlem určité barvy, vyzařují svět Díky tomu je lze připojit jako fluorescenční značky k lékům a sledovat jejich pohyb v buňc Díky tomu, že mají velký povrch vůči svému objemu, mohou být vhodnými nositeli koncentrova Po speciální úpravě mohou sloužit přímo jako léky proti rakovině. Rakovinná buňka upravené pohltí, pak je nabudíme světlem určité vlnové délky (A) a z nanokrystalu se uvolní tzv. si (B), který buňku zahubí.