Ukládání dat do molekul. Čeští vědci vymysleli metodu, která by mohla označit buňky i bankovky
Ukládání dat přímo do molekuly - průlomovou metodu na pomezí světa chemie a moderních technologií - vyvinuli vědci z Akademie věd. Objev, který umožní vývoj neviditelného čipu, zveřejnil prestižní vědecký časopis Nature Communications. Metoda by v budoucnu mohla sloužit ke značení buněk při výzkumech, ale i k označování bankovek nebo léčiv.
Princip molekulárního kódování, který podle expertů v počátcích představoval spíše nápad ze žánru sci-fi, vytvořil tým z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd vedený Miloslavem Poláškem. Pět let jim trvalo vytvořit molekuly se správnými vlastnostmi. Tedy takové, do jejichž struktury lze zabudovat ionty vzácných kovových prvků – takzvaných lanthanoidů. Tyto prvky mají speciální paramagnetické vlastnosti, kterými lze ladit odezvu molekuly v magnetickém poli.
„Když do jedné molekuly umíme umístit na přesně definovaná místa dva různé kovy, vznikají různé kombinace, z nichž každá poskytuje jedinečný signál. Díky těmto signálům se dají písmena zobrazit pomocí magnetické rezonance,“ vysvětlil Českému rozhlasu princip objevu Miloslav Polášek.
Podle něj je možné vytvořit miliardy kódů a téměř bezrozměrné molekuly by tak mohly fungovat jako neviditelné bezkontaktní čipy.
„S šesti prvky bychom dokázali označit unikátními kódy například všechny eurobankovky v oběhu. Když si uvědomíme, že těch využitelných prvků je celkem 12, dostáváme do ruky nástroj s obrovským potenciálem,“ vysvětlil přínos Polášek.
V článku pro Nature Communications podle něj čeští vědci představili nejjednodušší možný systém dvou spojených molekul, do kterých vložili různé kombinace atomů dvou vybraných lanthanoidů.
„Ukázali jsme, že i s takovým primitivním systémem lze vytvořit čtyři jedinečné signály a z nich sestavit 15 různých digitálních kódů. Na první pohled to není mnoho, ale počet kódů prudce vzrůstá s počtem použitých prvků. Třeba čtyři prvky poskytnou 65 535 kódů a už s pouhými šesti bychom dokázali označit například všechny eurobankovky v oběhu. Když si uvědomíme, že těch využitelných prvků je celkem 12, dostáváme do ruky nástroj s obrovským potenciálem,“ zdůraznil v tiskové zprávě vědec.
V chemii, farmacii, telemedicíně a dalších sektorech
Předností paramagneticky kódovaných molekul je podle českých vědců možnost vzdáleného přečtení informace. Proces čtení lze podle nich navíc libovolně opakovat a nedochází při něm k poškození nebo spotřebování molekul. Uložení informace je tak trvalé.
Podle vědců je možné v principu značkovat mikroskopické objekty, jako třeba buňky, nebo makroskopické objekty, jako léky či bankovky.
Tým Miloslava Poláška v nejbližších letech plánuje aplikace nejen pro chemii a farmacii, ale také telemedicínu a další sektory zaměřené na vývoj inovativních technologií.
