Ha kialszanak a parányi fények, veszély közeleg

Nanorészecske illusztrációja

Gyorsabban és hatékonyabban hathatnak a jövőben a gyógyszerek dr. Csapó Edit kémikus kutatási eredményeinek felhasználásával. A szakember olyan aranytartalmú anyagokat fejleszt, amelyek nemcsak a hatóanyagokat követik a véráramban, de szenzorként segíthetnek számos betegség korai felismerésében. Eredményét rangos díjjal ismerték el.

Az arany, mint jellegzetesen sárga nemesfém már az emberi történelem kezdete óta ismert, a köztudatban leginkább fizetőeszközként, illetve ékszeralapanyagként tartják számon. Azt már jóval kevesebben tudják, hogy az aranytartalmú készítmények egyes ízületi betegségek esetében is működőképes terápiás lehetőséget nyújtanak, a fogorvoslásban pedig nemesfémtermészetéből adódó reakcióképessége, nem allergén jellege, valamint viszonylag könnyű formálhatósága miatt jelentős a szerepe.

A nanotechnológia robbanásszerű fejlődésének, az emberi elme számára szinte felfoghatatlanul kicsiny szemcsék megjelenésének köszönhetően ugyanakkor új alkalmazási területek nyílnak meg az arany előtt. Segítségével olyan reakciók válnak láthatóvá, amik idáig rejtve maradtak a hagyományos mikroszkópos eljárások számára, vagy nem voltak tanulmányozhatóak kellő részletességgel.

Nanorészecske illusztrációja Forrás: Science Photo Library/LAGUNA DESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Laguna Design/Science Photo Libr

Ebben a munkában jelentős szerep jutott egy magyar kutatónak, dr. Csapó Editnek, a Szegedi Tudományegyetem ÁOK Orvosi Vegytani Intézetében működő, a Magyar Tudományos Akadémia által támogatott MTA-SZTE Biomimetikus Rendszerek Kutatócsoport tudományos főmunkatársának.

Tevékenységét a „L'Oréal és az UNESCO A nőkért és a tudományért" ösztöndíjjal ismerték el, ennek apropóján kérdeztük kutatásáról, illetve annak hasznosítási lehetőségeiről.

Dr. Csapó Edit portréja Forrás: L’Oréal

Arany, ami fénylik

A kutatónő mindig is nagy érdeklődéssel figyelte az alkalmazásközpontú nanotechnológiai fejlesztéseket, ezért is csatlakozott a Szegedi Tudományegyetem Kémiai Intézetének ezzel a témával foglalkozó, Dékány Imre akadémikus vezette csoportjához. Magyarországon a szegedi szakemberek voltak az elsők, akik nemesfém alapú nanoszerkezetek kutatásával kezdtek foglalkozni. Az idők során egy nagyon effektív együttműködés jött létre a kutatók között, amelynek gyümölcseit az új típusú arany, illetve ezüst nanostruktúrák kifejlesztése jelenti.

De miben is rejlik az aprócska aranyszemcse hatékonysága? Igazából az arany, de azon belül is a nanométeres mérettartományban sorolható aranytartalmú anyagok – amelyeket a szaknyelv arany nanorészecskéknek nevez – a tömbi fázishoz képest megnövekedett fajlagos felületük miatt rendkívül nagy reaktivitással rendelkeznek, így kiváló katalizátorként funkcionálnak különböző ipari alkalmazásokban. Emellett egyedülálló elektromos, mágneses és főként kiemelkedő optikai sajátságaik révén potenciális érzékelő rendszerek alapjait képezhetik.

A különleges anyagok már említett egyedi optikai tulajdonsága valójában az alak-, méret- és minőségfüggő, úgynevezett lokalizált felületi plazmon rezonancián alapszik

– tudtuk meg dr. Csapó Edittől.

Nanorészecskék művészi illusztrációja Forrás: Science Photo Library/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

Mi az a plazmon rezonancia?

A plazmon rezonancia lényege, hogy az anyagok felszínét szelektíven funkcionalizálják, azaz a matériák felületére valamilyen molekulát – például fehérjét, antitestet – kötnek; ennek nyomán egyfajta szenzorként fognak viselkedni - más molekulákkal, ionokkal kölcsönhatásba lépve optikai tulajdonságukban változás következik be (vagyis ha célvegyülettel találkoznak, akkor vagy jobban fognak világítani, vagy teljesen kialszanak).

A módosulás sok esetben fluoreszcens mikroszkóp vagy akár egyszerű UV-lámpa használatával is ellenőrizhető.

Több területen is alkalmazható lesz a fejlesztés

„Mi a csoportunkban olyan aranytartalmú szenzorok fejlesztésén dolgozunk, ahol a legfontosabb cél, hogy az érzékelők szelektíven, jól meghatározott molekulákat észleljenek" – magyarázta a kutatónő. Példának okáért egy adott betegség kialakulásában kulcsszerepet játszó molekulákra az aranyszemcsék fénye kialszik, míg a környező, ártalmatlan molekulák nem fognak ilyen változást előidézni a nanorészecskék állapotában.

E képesség egy agyi rendellenesség – Alzheimer-, Parkinson-kór – feltérképezésére vagy egy új gyógyszer hatásmechanizmusának nyomon követésére egyaránt alkalmazható.

Nem nehéz belátni, milyen előnyökkel járhat a diagnosztika területén a technológia felhasználása; nem csak az élő szervezetből, de akár vérből vagy más testfolyadékból nyert mintából is ki lehetne mutatni kóros elváltozásokat. Ha van egy olyan molekula, ami jelezheti egy daganatos megbetegedés vagy valamilyen központi idegrendszerre ható neurodegeneratív kór elindulását, és ez felhalmozódik, akkor lehetőség nyílik a kinyert mintából ennek gyors, és szelektív kimutatására.

Számos betegség létezik, amelynek háttere nem ismert, a forradalminak ígérkező szenzorok által ezek is jobban megismerhetővé válhatnak"

– ismertette a várható előnyöket a kutatónő.

Vérben cirkáló nanoszemcsék illusztrációja Forrás: Science Photo Library/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

Dr. Csapó Edit szerint fontos észben tartani, hogy a gyakorlati alkalmazhatóság még odébb van, jelenleg alapkutatásról beszélhetünk. A folyamatos fejlesztés alatt álló aranyszenzor egyelőre csupán laboratóriumi körülmények között tesztelhető, a tanulmányozott molekulákat a kutatók mesterségesen állítják elő, vagy kereskedelmi forgalomból szerzik be. A mérések során olyanfajta kísérleti körülményeket igyekeznek kialakítani, ami a lehető legprecízebben modellezi az emberi szervezetben uralkodó kémiai környezetet. „Például fiziológiás közegben dolgozunk vagy mesterségesen előállított agyvízben kísérletezünk" – mondta a kutatónő. Hozzátette: ahhoz, hogy a fejlesztett szenzor az emberi testben is hatékonyan működjön, mindenképpen további kutatásokra van szükség.

Nanorészecske számítógépes illusztrációja Forrás: Science Photo Library/LAGUNA DESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Laguna Design/Science Photo Libr

Mindemellett alapvető követelmény, hogy az érzékelők biztonságosak legyenek, ne váltsanak ki nem kívánt mellékhatásokat, és feladatuk végeztével teljesen kiürülhessenek a szervezetből.

A díj a nemzetközi kapcsolatok kiépítését is segítheti

Dr. Csapó Edit szerint a most elnyert ösztöndíj nagy segítséget jelenthet a kutatómunka promóciójában is. Azzal, hogy a kutatócsoport láthatóvá válik a szélesebb közönség és a tudományos élet képviselői előtt, lehetőség nyílik különféle együttműködések megvalósulására.

Ha ülünk a laborban és eldugjuk az eredményeinket, az nem vezet sehova, pontosan ezért kell nemcsak a hazai, hanem a nemzetközi kutatócsoportokkal is kapcsolatokat teremteni. Minél többen okoskodunk, annál gyümölcsözőbb a tudományos munka"

– vallja a kutatónő. Nem feltétlenül egy tökéletesen megegyező témát kutató tudósközösséget kell megtalálni, hiszen az egyes csapatok kiegészítik egymást. „Évek óta dolgozunk együtt olyan európai kutatókkal, akik szintén aranytartalmú nanoszemcséket tanulmányoznak, csak nem az optikai szenzorok fejlesztését, hanem a részecskék képződési kinetikáját vizsgálják. Ez nyilván segíti a mi kutatásainkat is, hiszen így elő fogjuk tudni állítani a kívánt anyagokat" – mondta dr. Csapó Edit.

Jelenleg egy lengyelországi intézet munkatársaival készülnek kooperálni, az ottani infrastruktúra segítségével egyebek mellett a szemcsék esetleges toxikusságát is elemezhetik majd.

Fluoreszcens mikroszkóppal teszik láthatóvá a nanoszemcséket (a kép illusztráció) Forrás: BSIP/NIBIB / BSIP/Nibib

Magyar szabadalom is kötődik a díjazott nevéhez

Dr. Csapó Edit és csoportja már szabadalommal is büszkélkedhet az élelmiszerbiztonsági fejlesztések terén. A program három évet ölelt fel, és főként uniós forrásokból valósult meg. „A pályázat indulásának idején nagyon felkapott volt a gabonanövények aflatoxinnal való szennyeződése (ez egy rákkeltő vegyület – a szerk.).

Akkor nem egy konkrét anyagot fejlesztettünk ki, hanem egy olyan mérési eljárást, amivel nagyon pici koncentrációjú – akár nanogrammos mennyiségű– mintából is ki lehet mutatni az aflatoxin-szennyeződést"

– mondta a kutatónő.

Aflatoxint termelő penészgomba illusztrációja Forrás: Science Photo Library/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Kateryna Kon/Science Photo Libra

A L'Oréal és az UNESCO díjáról

Az elmúlt 16 évben 45 magyar kutatónő részesült az ösztöndíjban. Az alapítók törekvése a díj megalapításakor az volt, hogy a tudománnyal foglalkozó hölgyeket minél többen megismerjék – támogatva ezzel karrierjüket. A külföldön már 20 éves hagyománnyal rendelkező program hazai változatára minden évben olyan tudós nők nyújthatják be pályázatukat, akik tudományos munkájukkal az élet- vagy az anyagtudományok valamely részterületének feltárásán fáradoznak, és magyar felsőoktatási kutatási intézményekben, illetve az MTA kutatóintézeteiben dolgoznak. A „L'Oréal–UNESCO A Nőkért és a Tudományért magyar ösztöndíj" egyedülálló a hazai közéletben: csak nőknek szól, magyar kutatónőket támogat és az ország bármely pontjáról lehet pályázni rá. A díj kapcsán alakultak már kutatócsoportok, díjazottaknak lettek díjazott tanítványaik és egy valódi női kutatói közösség alakult ki. A program védnöke a Magyar Tudományos Akadémia.