Nanosenzory pro biomedicínu

Jakým výzkumem se zabýváme?

Využití nanodiamantu v biomedicíně

Diamant má řadu atraktivních vlastností pro biomedicínské aplikace. Je extrémě tvrdý a chemicky inertní a díky tomu odolný k různým formám degradace. V čisté formě je diamant skvělý izolant, který je opticky transparentní pro široké spektrum elektromagnetického záření. Dopací diamantu lze získat polovodič. Při vysoké dopaci vykazuje diamant metalickou vodivost. Důležitou vlastností diamantu pro biomedicínské palikace je jeho snadné navázání specifických biomolekul. Diamant obecně vykazuje skvělou biokompatibilitu.

Zobrazování buněčných struktur pomocí nanodiamantových částic

Fluorescenční značky (markery) jsou nepostradatelným nástrojem v biologii a medicíně pro zobrazování buněk. Markery používané v současné době trpí řadou limitací, jako je vyhasínání luminiscence, nestabilita luminiscence a nezřídka také cytotoxicita. Nanodiamant je částice, která díky svým vlastnostem nabízí alternativu k současně používaným markerům.

Zabýváme se výzkumem luminiscenčních vlastností center dusík-vakance v nanodiamantových částicích a jejich využití pro biomedicínské aplikace jako jsou:

  • vysokorozlišovací zobrazování buněčných struktur, 
  • detekce raných stádií onkogenních transformací
  • systémy pro nosiče léčiv.

Biosenzorické aplikace na bázi nanostruktorovaných diamantových vrstev

Se vzrůstající rezistencí patogenních bakterií vůči antibiotikům se zvyšuje zájem o monitorování funkcionality bakteriálních membrán, jejichž narušení může být dosaženo interakcí mezi peptidy a lipidy. V našem výzkumu se zabýváme monitorováním narušení umělé buněčné lipidové membrány peptidy. K monitorování nainterakce mezi peptidy a lipidy využíváme bioelektronického prvku založeném na uměle vytvořené lipidové membráně na borem dopovaném nanokrystalickém diamantu.

Kontaktní osoba

Vladimíra Petráková vladimira.petrakova@fbmi.cvut.cz

S kým spolupracujeme?

Fyzikální ústav AV ČR v.v.i
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR v.v.i
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Hasselt University (Belgie)

Řešené projekty

Projekt EU COST (NanoTP)

LD11078 Nanofotonické zobrazování buněčných struktur v reálném čase pomocí nanodiamantových částic

Studentská grantová soutěž (SGS CVUT)

SGS11/170/OHK4/3T/17 Monitorování buněčných procesů pomocí nanodiamantů

Vybrané publikace

V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, J. Vacik, J. Kucka, J. Stursa, P. Cigler, M. Ledvina, A. Fiserova, P. Kneppo, M. Nesladek, Luminescence of Nanodiamond Driven by Atomic Functionalization: Towards Novel Detection Principles, 2011, accepted in Adv. Func. Mater, DOI: 10.1002/adfm.201101936. IF 8,49

V. Petráková, M. Nesládek, A. Taylor, F. Fendrych, P. Cígler, M. Ledvina, J. Vacík, J. Štursa, J. Kučka, Luminescence properties of engineered nitrogen vacancy centers in a close surface proximity, Phys Status Solidi A, 2011, 9, 208, 2051-2056, DOI: 10.1002/pssa.201100035. IF 1,47

V. Petrak, L. Grieten, A. Taylor, F. Fendrych, M. Ledvina, S. D. Janssens, K. Haenen, P. Wagner, M. Nesladek, Monitoring of peptide induced disruption of artificial lipid membrane constructed on boron-doped nanocrystallinediamond by electrochemical impedance spectroscopy Phys. Status Solidi A, 1–5 (2011) / DOI 10.1002/pssa.201100036. IF 1,47

V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, P. Cigler, M. Ledvina, J. Kucka, J. Stursa, J. Ralis, J. Vacik and M. Nesladek, On the mechanism of charge transfer between neutral and negatively charged nitrogen-vacancy color centers in diamond. MRS Proceedings, 2011, 1282, mrsf10-1282-a07-05 doi:10.1557/opl.2011.450

S. D. Janssens, P. Pobedinskas, J. Vacik, V. Petrakova, B. Ruttens, J. D’Haen, M. Nesladek, K. Haenen and P. Wagner, Separation of the intra- and intergranular magnetotransport properties in nanocrystalline diamond films on the metallic side of the metal-insulator transition, New. J. Phys., 2011, 13, 083008 doi: 10.1088/1367-2630/13/8/083008. IF 3,85

I. Kratochvilova, A. Kovalenko, F. Fendrych, V. Petrakova, S. Zalis, M. Nesladek, Tuning of nanodiamond particles' optical properties by structural defects and surface modifications: DFT modelling, J. Mater. Chem., 2011, 21 (45), 18248 – 18255. IF 5,1

A. Taylor, F. Fendrych, L. Fekete, J. Vlcek, V. Rezacova, V. Petrak, J. Krucky, M. Nesladek, M. Liehr, Novel high frequency pulsed MW-linear antenna plasma-chemistry: Routes towards large area, low pressure nanodiamond growth, Diam. Relat. Mater., 2011, 20, 4, 613-615. IF 1,825

F. Fendrych, A. Taylor, L. Peksa, I. Kratochvilova, J. Vlcek, V. Rezacova, V. Petrak, Z. Kluiber, L. Fekete, M. Liehr, M. Nesladek, Growth and characterization of nanodiamond layers prepared using the plasma-enhanced linear antennas microwave CVD system, J. Phys. D, 2010, 43, 37, 374018. IF 2.109

Popularizační článek:

V. Petráková, M. Nesládek, Luminiscenční nanodiamanty: Nový marker pro biomedicínu?, Vesmír, 2011, 4, 214