Naší dlouhodobou misí je vytvářet a vyvíjet nové elektrodynamické a elektronické metody k terapeutickému a diagnostickému využití v biotechnologii a medicíně. Pro naplňování naší mise vyvíjíme výpočetní metody a pomocí nanotechnologií také experimentální nástroje k analýze aktivních i pasivních elektromagnetických vlastností biomateriálů od úrovně molekul až po úroveň tkáňovou.
Zabýváme se konkrétně analýzou elektromagnetických vlastností biologických proteinových nanostruktur se zaměřením na buněčná vlákna – mikrotubuly. Dalším předmětem našeho výzkumu jsou endogenní radiofrekvenční a optické elektromagnetické biosignály. Naše aktivity se zaměřují na experimentální a teoretickou práci spolu s vývojem experimentálních zařízení. Za využití nanofabrikačních metod vyvíjíme mikro a nanosenzory pro naše vysoce citlivé měřicí systémy k detekci elektromagnetických signálů molekul a buněk. Experimentální činnost je vykonávána souběžně s modelováním elektrodynamických procesů na buněčné a primárně supramolekulární úrovni.
Naprostá většina bílkovin váže ve své struktuře elektrický náboj, který je nezbytný pro jejich správnou funkci. Mechanické vibrace proteinů a struktur z nich tvořených proto vytvářejí oscilující elektrické pole v jejich blízkosti. V našem týmu vyvíjíme metody pro měření těchto velmi slabých polí a zkoumáme jejich roli v biologických procesech. Jako modelové struktury nám slouží mikrotubuly, polymerní vlákna buněčného skeletu, které mají vibrační frekvenci v oblasti radiových vln. Poznání těchto základních biofyzikálních fenoménů je důležité pro posouzení vlivu elektromagnetických polí, např. mobilních telefonů, na živé organismy. Výsledky našeho výzkumu mohou nalézt uplatnění i v medicíně. Více informací naleznete v našich článcích (články jsou v angličtině):
Optická ultra-slabá fotonová emise (autoluminiscence) je univerzální jev v metabolicky aktivních biologických systémech. Na rozdíl od specializované bioluminiscence, která slouží ke komunikačním účelům a je založena na aktivitě specifických enzymů, je autoluminiscence pravděpodobně vedlejším efektem buněčného dýchání a souvisí s reakcemi volných radikálů a reaktivních forem kyslíku. Její biologický význam není doposud uspokojivě popsán.
Intenzita emise je oproti bioluminiscenci o několik řádů slabší. Pro její detekci proto používáme citlivé fotonásobiče ve světlotěsných komorách. Naším cílem je porozumět mechanismům, kterými se tato emise řídí a kterými může být ovlivněna. Protože autoluminiscence nese informaci o metabolických procesech v buňce, zkoumáme její vztah k výsledkům biochemické analýzy buněčných procesů. Společně s vývojem robustních metod jejího měření tedy zkoumáme i možnosti využití této emise v lékařské diagnostice a jiných biochemických měřeních, např. v potravinářství. Více informací naleznete v našich článcích (články jsou v angličtině):
Existence elektromagnetické aktivity živých buněk v radio-frekvenční a mikrovlnné oblasti zůstává po několik dekád otevřenou otázkou, a proto se k ní pojí i jistá míra kontroverze. V našem týmu navazujeme na dlouhou tradici vývoje senzorů pro detekci elektromagnetických biosignálů a s použitím nejmodernější techniky hledáme konečnou odpověď na otázku, zda jsou buňky elektromagneticky aktivní v oblasti radiových vln. V teoretické rovině pak zkoumáme roli této hypotetické aktivity v buněčné fyziologii. Více informací naleznete v našich článcích (články jsou v angličtině):
Podívejte se na přednášku "Světlo živých organismů" - přednáší Ing. Michal Cifra, Ph.D.:
