Vědci navrhují využít uhlíkové tečky při screeningu rakoviny plic

Vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) ve spolupráci s kolegy z City University of Hong Kong odhalili mechanismus zhášení fluorescence uhlíkových teček při fázovém přechodu voda-led. Na základě tohoto objevu následně navrhli metodu, která má potenciál stát se levným a neinvazivním diagnostickým nástrojem pro screening rakoviny plic v rané fázi.

“Fluorescence, emitovaná z molekulárního fluoroforu přítomného na povrchu uhlíkové tečky, je zhášena při přechodu kapalné vody do pevné fáze zejména vlivem výrazného zvýšení relativní permitivity prostředí,“ uvedl Ph.D. student fyzikální chemie a jeden z autorů článku Lukáš Zdražil. Objevené chování lze ovšem změnit. “Přídavkem nízkomolekulárních alkoholů, jakými je například metanol, etanol nebo isopropanol, vykazuje uhlíková tečka fluorescenci i v pevné fázi,“ objasnil Zdražil.

Porozumění tomuto chování umožňuje využít uhlíkové tečky jako neinvazivní přepínací sensor výše zmíněného fázového přechodu a přítomnosti malých koncentrací nízkomolekulárních alkoholů ve vodě. A právě druhá z uvedených aplikací je zajímavá pro diagnostiku rakoviny plic v raném stádiu.

“Přítomnost nízkomolekulárních alkoholů v dechu je považována za jeden z markerů rakoviny plic. Proto jsme studii zakončili pilotním experimentem s kondenzátem vydechovaného vzduchu. Ten u zdravého jedince neobsahuje žádné nízkomolekulární alkoholy a v našem pojetí se tedy chová jako led, který zháší fluorescenci uhlíkových teček. Pokud ale přidáme do kondenzátu vydechovaného vzduchu zdravého jedince malé množství isopropanolu, dojde k jeho nahromadění na povrchu teček a fluorescence zůstane zachována. Metoda tak představuje slibnou cestu k levné a neinvazivní diagnostice rakoviny plic,“ vysvětluje další z autorů studie Sergii Kalytchuk z RCPTM.

Výsledky publikoval časopis Americké chemické společnosti ACS Nano v článku nazvaném Carbon Dots Detect Water-to-Ice Phase Transition and Act as Alcohol Sensors via Fluorescence Turn-Off/On Mechanism.  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c09781

25. 3. 2021