Víte, kde se v České republice zkoumají kvantové tečky? Je to v laboratoři bioanalýzy a zobrazování na Mendelově univerzitě v Brně. Tým doktorky Vaculovičové  jimi značkuje nemocné buňky v živé tkáni i rostlinách.

Kvantové tečky, anglicky quantum dots (QDs), jsou nanokrystaly o velikosti několika jednotek až desítek nanometrů, vyrobené většinou z polovodičových materiálů. Nanokrystal je jen o málo větší než molekula. Důležitým parametrem jsou právě jeho rozměry, protože se zjistilo, že se s jejich změnou mění fyzikálně-chemické vlastnosti.  To se týká zejména fluorescence, je tak možné kvantovou tečku pomocí rozměrů cíleně naladit na určitou vyzařovanou barvu. Menší kvantové tečky budou zářit modře, větší se zabarví do červené části spektra. Nejznámějším využitím jsou televizní obrazovky s kvantovými tečkami nebo lasery.

Kvantové tečky v diagnostice onemocnění

Kromě uplatnění v elektronice lze kvantové tečky využít také v biochemických zobrazovacích metodách, kde slouží jako značky. Jde o zviditelnění takzvaných molekul zájmu. Mezi takové aplikace v bioanalytické chemii patří například specifické značení DNA, protilátek, enzymů, nebo také specifických tkání organismu a značení mikroskopických preparátů. Vedle laboratorní diagnostiky ve zkumavce (in vitro) je možné kvantové tečky použít také pro zobrazování živých organismů (in vivo), s výhledem využití v humánní  medicíně pro diagnostiku nádorových onemocnění nebo také jako kontrastní látky využívané při operačním zákroku. Další atraktivní disciplínou, kde se kvantové tečky uplatňují, je využití jejich fluorescenčních vlastností  k vizualizaci transportu léčiv. Velkou výhodou kvantových teček je možnost tzv. multiplexování. Tato technika umožňuje zobrazit během jednoho vyšetření několik typů kvantových teček emitujících při různých vlnových délkách, které jsou cílené na různé typy onemocnění nebo buněčných struktur.

Cílená doprava léčiv rostlin

Na Mendelově univerzitě se k pozorování kvantových teček na úrovni buněk používá fluorescenční mikroskopie. Technologie, která týmu doktorky Markéty Vaculovičové v laboratoři bioanalýzy umožňuje vizualizaci kvantových teček u celé řady nižších i vyšších organismů, je tzv. fluorescenční in vivo imager. Je tak možné spolehlivě odhalit a označit nádorové tkáně. V současnosti má velký potenciál také fluorescenční zobrazování nanočástic v rostlinách. Brněnští biotechnologové jsou schopni sledovat v čase jejich prostup rostlinou od kořenového systému až po listy. „Díky této technologii lze vyvíjet nové systémy pro cílenou dopravu léčiv rostlin, pesticidů, fungicidů. Pomocí kvantových teček ale také budeme moci vyhodnocovat zatěžování životního prostředí jinými nanočásticemi“, říká Markéta Vaculovičová a dodává: „Dochází k němu totiž ve velké míře např. při používání aerosolů ale i různých dalších materiálů v průmyslu nebo v medicíně“.

Sledování prostupu kvantových teček listem slunečnice během 24 h

Vizualizace prostupu QDs mladou rostlinou slunečnice
přes kořenový systém, in vivo imaging