Mgr. Anna Fučíková, Ph.D.

Mgr. Anna Fučíková, Ph.D.
http://www.www.nfneuron.cz/en/neuron-impuls/grantees/2015/anna-fucikova/
Doktorka Anna Fučíková se dlouhodobě zabývá zkoumáním polovodičových nanočástic a jejich
optických vlastností. Výsledky jejího bádání a dalšího rozvoje technologie by měly nalézt uplatnění
jako luminofory pro LED a solární články či jako fluorescenční značky v biologii a jinde.
Krystaly umožní sledovat pochody v buňce
Nanokrystaly, umělé vytvořené útvary o velikosti miliardtin metru, přinášejí nové
možnosti v lékařství a v technice. Biofyzička Anna Fučíková z Matematicko-fyzikální
fakulty UK v Praze pracuje na vývoji nanokrystalů, které by mohly sloužit jako nosiče léků.
Nyní dostala jeden milion korun od Nadačního fondu Neuron na další činnost.
Doposud se vyrábějí komerční nanokrystaly z kadmia a selenu, ale ty jsou jedovaté. Jak je
to možné?
Jejich toxicita se dříve podceňovala. Ale nyní už je známo, že se kadmium z nanokrystalů uvolňuje a
proniká do živého organizmu, kde se ukládá a dochází k akutní otravě. Výrobci proto kadmiové jádro
nanokrystalu zabalili do ochranné schránky. Ovšem živý organismus tuto obálku poměrně rychle
naruší a kadmium se opět uvolňuje. Nutno říct, že nyní je v Evropské unii používání těchto
nanokrystalů v lékařství už zakázáno. Mohou se využívat jenom v laboratořích pro testy na buňkách tj.
pro experimenty in vitro.
Váš tým jako první na světě vyvinul nový typ vrstvy pokrývající křemíkový nanokrystal.
Ovšem křemíkové nanokrystaly se vyrábějí běžně už několik let. Čím je tedy váš
nanokrystal jedinečný?
Když se podíváme na běžný křemíkový nanokrystal, uvidíme že emituje světlo v široké spektrální
oblasti, tj. může svítit například zeleně až žlutě. Naše nanokrystaly jsou ovšem monochromní, de facto
jsou dvacetkrát spektrálně užší než ostatní křemíkové nanokrystaly a překonávají v tomto parametru
všechny ostatní nanokrystaly.
K čemu je to užitečné?
Můžeme mnohem lépe pozorovat molekulu léku připojenou na nanokrystal a její cestu, například k
nádoru. Také lze studovat více událostí v buňce, protože můžeme použít více nanokrystalů, každý s
jinou barvou emise.
Jak se to dělá?
Na molekulu léku se naváže nanokrystal, když lék doputuje k cíli a oddělí se, změní tento proces
1
vlastnosti povrchu nanokrystalu, což posune barvu luminiscence. Na úzkém paprsku je taková změna
vidět, na širokém paprsku stěží.
A další možnosti využití?
Jednou z největších aplikací je využít nanokrystalů ke sledování pochodů uvnitř buněk. Odborník
připojí k nanokrystalu například protilátku, nebo léčivo a pak sleduje kam se v těle dostane. Když lépe
pochopíme, kam přesně, jaké množství a kudy doputují označené nanokrystaly, tak můžeme vybrat
například nejefektivnější léčivo, nebo jej na základě získaných znalostí změnit, aby lépe fungovalo. Při
použití nynějších postupů můžeme pozorovat maximálně asi tři jevy v buňce, s našimi nanočásticemi
může být těchto jevů až 30. Naše nanokrystaly by také mohly nahradit luminofory v zářivkách nebo
LED svítidlech. Současné luminofory totiž obsahují relativně drahé a strategicky důležité prvky
vzácných zemin. Nanokrystaly jsou vyrobeny z poměrně levných sloučenin běžných prvků a také s
nimi lze například lépe napodobit sluneční spektrum. Další perspektivní využití se nabízí v optickém
přenosu dat. Miniaturní zdroje světla by mohly rozšířit optické komunikace i na přenos dat mezi čipy
nebo dokonce uvnitř čipů a tak zvýšit rychlost a snížit zahřívání součástek.
Vraťme se ještě k využití křemíku v nanokrystalech. Tento prvek není pro lidské tělo
nebezpečný?
Už nějakou dobu se ví, že tělo dokáže křemíkové nanokrystaly velmi rychle rozložit na kyselinu
ortokřemičitou, která našemu tělu neškodí. Například tým profesora Leigh Canhama z Londýnské
univerzity vyrobil destičku složenou z nanokrystalů, vložil ji do oka živého zvířete a za pár dní se
destička zcela rozložila. Z rozkladu vzniklá kyselina ortokřemičitá, která je nejen neškodná, ale
dokonce je užitečná pro výstavbu kostí. Mimochodem tuto kyselinu a jiné křemíkové sloučeniny
obsahuje i pivo, a to se pije už několik staletí.
Během vaší stáže na Královské technice ve Stockholmu jste objevila postup, jak křemíkový
nanokrystal s úzkým paprskem vytvořit. Jak výzkum probíhal?
Šéf skupiny, profesor Linnros, mi dal úkol zavést výrobu křemíkových nanokrystalů na jejich
pracovišti, kde zatím neměli v tomto směru žádné zkušenosti a potřebné vybavení. Zpočátku jsem
tedy posuzovala různé metody výroby křemíkových nanokrystalů a zvolila jednu nejvhodnější. I tak
jsem musela se svým týmem technologii upravovat, protože nebyly k dispozici všechny potřebné
přístroje a prostředky byly omezené. Díky tomu jsme skoro náhodou objevili způsob, jak vytvořit
dokonale kulaté nanokrystaly s přesně definovanou povrchovou vrstvou. Chemie, která probíhá při
jejich vzniku, je nám už známa, ale fyzikální podstata a jevy zodpovědné za úzkou emisní čáru jsou
objasněné zatím jen částečně.
Tuto záhadu chcete nyní rozluštit?
Začátkem letošního roku jsem přijela ze Švédska. Nyní mám na Matematicko-fyzikální fakultě
Univerzity Karlovy už asi dva měsíce novou měřící aparaturu. Díky milionu korun od Nadačního fondu
Neuron můžu zahájit výzkum fyzikálních vlastností nového typu nanokrystalu a odhalit, proč je jeho
paprsek skoro desetkrát užší. Pro pokusy nakoupím například chemikálie, které jsou relativně drahé.
Také mohu zprovoznit technologii výroby těchto nanokrystalů na naší katedře. Moje předchozí
aparatura, pochopitelně, zůstala na švédské univerzitě.
A vaše další plány?
Věřím, že výzkum za peníze z Neuronu přinese výsledky, které mi pomůžou objasnit fyzikální procesy
zodpovědné za zúžení čáry a později snad tyto výsledky pomohou k získání evropského grantu pro
začínající vědce.
Text: Josef Matyáš
2
Napsali o ní:
●
●
●
●
●
●
●
●
Anna Fučíková hostem pořadu Snack (Rádio 1, 21. 9. 2016)
Na vysvědčení měla i čtyřky z češtiny, teď fyzička Anna Fučíková sbírá vědecké ceny (Ekonom, 4. 8.
2016)
Na střední školu se fyzička Anna Fučíková dostala jen na podmínku, loni na svůj výzkum získala
milion korun (ČRo Radiožurnál, 21. 2. 2016)
Anna Fučíková: Nanokrystaly na rozhraní věd (Matfyz.cz, 21. 12. 2015)
Být dyslektik není žádná prohra, ale výzva, říká mladá vědkyně (České noviny, 5. 12. 2015)
Na výzkum nanokrystalů i rakoviny dostanou badatelky milion. Žen ve vědě přibývá, říkají (iHNed.cz,
2. 12. 2015)
Další dvě ceny Neuron s vazbou na Fyzikální ústav AV ČR (FZÚ, 2. 12. 2015)
Principy nanotechnologií znali už středověcí skláři, až teď ale můžeme tyto materiály zkoumat
(Zet.cz, 24. 8. 2015)
3