Medicína
Výzkum posouvá možnosti měření cukru a detekce nádorů
Jan Komeda, ještě jako student bakalářského studia na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze (FEL ČVUT), se stal hlavním autorem článku publikovaného v prestižním mezinárodním časopise Applied Surface Science Advances (Elsevier, Q1). Studie přináší nové poznatky o využití grafenu dopovaného borem pro detekci glukózy a posouvá možnosti vývoje citlivějších senzorů pro neinvazivní měření hladiny cukru v krvi. Tyto senzory mají navíc potenciál využití i při detekci nádorových markerů nebo monitorování metabolitů v biologických vzorcích.
Práce s názvem Vhodný borem dopovaný grafenový substrát pro zesílení Ramanova signálu glukózy byla provedena týmem z katedry řídicí techniky Fakulty elektrotechnické České technické univerzity v Praze pod vedením dr. Antonia Cammaraty a prof. Tomáše Polcara. Výzkum využívá kvantově mechanické simulace k odhalení toho, jak koncentrace a distribuce atomů boru v grafenu ovlivňují zesílení Ramanova signálu molekul glukózy.
„Vyšší koncentrace boru v grafenu zvyšují citlivost měření a umožňují lepší detekci i velmi malého množství glukózy. Zároveň se ukázalo, že klíčová je také orientace molekuly vůči povrchu materiálu,“ shrnuje autor, který práci realizoval v rámci své bakalářské práce na FEL ČVUT. Výsledek má vysokou vědeckou kvalitu a ukazuje, že i student bakalářského studia může dosáhnout úrovně mezinárodní publikace.
Po absolvování FEL ČVUT pokračuje autor výzkumu v magisterském studiu Computational Science and Engineering na Technické univerzitě v Mnichově (TUM), kde se zaměřuje na vývoj softwaru pro vědecké simulace. Cílem studie bylo navrhnout optimální materiál pro zesílení Ramanova signálu při detekci glukózy. Metoda SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) umožňuje analýzu chemických látek i ve velmi malých koncentracích, a proto může být použita pro neinvazivní měření hladiny cukru v krvi.
Princip je přenositelný i na jiné molekuly, nejen na glukózu. Senzor by v budoucnu mohl pomoci nejen diabetikům, ale také například při detekci nádorových markerů nebo monitorování metabolitů v biologických vzorcích. Materiál – grafen dopovaný borem – má navíc výhodu nízkých nákladů, jednoduché výroby a vysoké stability, což z něj činí slibného kandidáta pro budoucí senzory pro použití v medicíně i průmyslu.
Dr. Cammarata připravuje také návrh nového magisterského programu - návrh materiálů, který by na podobný výzkum přímo navazoval. Program má spojit výpočetní a experimentální přístupy k návrhu materiálů – od atomární úrovně až po praktické aplikace.
Uvedený výzkum ukazuje, jak Fakulta elektrotechnická ČVUT poskytuje svým studentům výjimečné příležitosti k zapojení se do výzkumu – od přístupu k moderním výpočetním nástrojům a kapacitám až po vedení, které je podporuje v jejich nezávislém profesním růstu.
Studie byla publikována v mezinárodním časopise Applied Surface Science Advances (Elsevier), který je jedním z předních titulů v oblasti fyziky a chemie povrchů, nanostruktur a materiálového inženýrství. Více na https://www.cvut.cz/
Dle TZ
