Diamantové částice jsou vysoce účinná abraziva pro broušení a leštění povrchů. Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, Českého vysokého učení technického, Ústavu jaderné fyziky AV ČR a Fyzikálního ústavu AV ČR společně s kolegy z Belgie a Německa vyvinuli metodu, která pro tyto tzv. nanodiamanty otevírá novou oblast aplikací. Z málo aktivních částic lze nyní připravit vysoce jasné fluorescenční nanosondy, jimiž lze například monitorovat patologické změny v buňkách. Práce byla v těchto dnech publikována v prestižním vědeckém časopisu Nanoscale (abstrakt zde) a vybrána na jeho titulní stranu.
Diamantové nanočástice mají unikátní vlastnosti, které je odlišují od jiných barviv: nelze je
vybělit světlem, což u naprosté většiny podobných materiálů představuje kritický problém pro jejich
aplikace. Pro výzkum rakoviny, buněčného metabolizmu i architektury buněk jsou potřeba
mikroskopické metody umožňující sledovat buňku po velmi dlouhý čas při intenzivním osvětlení.
Jednou z takových metod je tzv. konfokální mikroskopie, při níž jsou objekty obarvené
fluorescenčními barvivy pozorovány s vysokým rozlišením v laserovém svazku. Fluorescenční
barviva vykazují zvláštní chování: v odraženém a průchozím světle mají rozdílné barvy. Jednou
z velkých nedostatků této i podobných metod je rychlá degradace barviv působením intenzivního
světla. Vývoj nových látek vysoce odolných proti degradaci světlem tak představuje jeden
z klíčových problémů, jejichž překonání může posunout limity metod a zlepšit tak porozumění
buněčným procesům.
Čeští vědci ve spolupráci s kolegy ze dvou zahraničních pracovišť vypracovali novou
metodu přípravy vysoce jasných fluorescenčních nanočástic na bázi diamantu. Ačkoliv diamant sám o
sobě nefluoreskuje, lze jej proměnit ve fluorescenční částice vytvořením zvláštních poruch
v krystalu, tzv. center dusík-vakance. Ty mají ve srovnání s jinými molekulami mimořádné
vlastnosti: představují zatím jediný materiál, jehož barevnost je pomocí světla nezničitelná.
Hledaným klíčem k vysoce jasným částicím bylo nalezení účinnějšího postupu k vytvoření těchto
center uvnitř nanokrystalů. Diamantové nanočástice tak mohou získat dostatečnou jasnost. Nový
postup spočívá v ozáření nanodiamantů ve svazku protonů v částicovém urychlovači cyklotronu,
ve správném teplotním režimu jejich zpracování a specifickém typu chemického zpracování jejich
povrchu.
„Naše výsledky otevírají cestu k novým nanomateriálům, které mohou být použity jako
značky pro dlouhodobé stopování procesů v buňkách. Jasnost částic, které jsme dosáhli,
představuje nečekaný skok ve výzkumu podobných sond,“říká Dr. Petr Cígler, vedoucí Laboratoře
syntetické nanochemie ÚOCHB AV ČR.
Pohled do krystalové mřížky diamantové nanočástice obsahující unikátní fluorescenční poruchu,
která je nezničitelná působením světla.
Grafika: Jiří Markalous.
Citace: Havlik J., Petrakova V., Rehor I, Petrak V., Gulka M., Stursa J., Kucka J., Ralis
J., Rendler T., Lee S.-Y., Reuter R., Wrachtrup J., Ledvina M., Nesladek M, Cigler P.: Boosting
Nanodiamond Fluorescence: Towards Development of Brighter Probes.
Nanoscale, 2013, DOI: 10.1039/C2NR32778C.
Kontakt: Petr Cígler - email: cigler@uochb.cas.cz; Irena Krumlová (PR), tel.: 220 183 205,
mobil: 731 447 861,
krumlova@uochb.cas.cz
Připravily: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR a Odbor mediální komunikace Kanceláře AV
ČR
14 Jan 2013
