A Magyar Tudományos Akadémia folyóirata. Alapítva: 1840
 

KEZDŐLAP    ARCHÍVUM    IMPRESSZUM    KERESÉS


 BEVEZETŐ

X

Horváth Róbert

tudományos főmunkatárs, Nanobioszenzorika Lendület Kutatócsoport, Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet,

MTA Energiatudományi Kutatóközpont

von007(kukac)almos.vein.hu

Vonderviszt Ferenc

egyetemi tanár, Pannon Egyetem Bio-Nanorendszerek Kutatólaboratórium

horvathr(kukac)mfa.kfki.hu

 

Az MBFT Kongresszusainak programjában 2013 óta szerepel külön szekcióként a bioszenzorika és a hozzá szorosan kapcsolódó, tőle elválaszthatatlan bio-nanotechnológia. Ezt a döntést a nemzetközi trendek követése mellett az indokolta, hogy a már tradicionálisan működő tudományos műhelyek mellett új kutatócsoportok is megjelentek. A biológiai és kémiai szenzorok növekvő jelentősége a biológiai alap- és alkalmazott kutatásokban, a robbanásszerű technológiai fejlődésben betöltött szerepük is fontos szempont volt. A szekció elnökei Horváth Róbert (MTA EK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet) és Vonderviszt Ferenc (Pannon Egyetem) voltak, a szekcióban Gyurcsányi Ervin Róbert meghívott előadó mellett Zimányi László, Szabó Tibor, Orgován Norbert és Nádor Judit mutatta be legújabb kutatási eredményeit. A szekció tematikájához kapcsolódóan több mint tíz poszter került bemutatásra.

A szekció meghívott előadásának megtartására Gyurcsányi Ervin Róbertet (BME Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék) kértük fel. Rendkívül inspiráló Kémiai érzékelés szintetikus receptorokkal és nanoszerkezetekkel című harmincperces előadása keretében ismertette legfontosabb kutatási eredményeit. Az általuk kifejlesztett eljárás lényege, hogy különféle membránokban ionsugár segítségével vagy kvarc mikropipetták elvékonyítása révén nanométeres átmérőjű vékony csatornákat, ún. nanopórusokat alakítanak ki. A nanopórusok két végére feszültségkülönbség kapcsolható, és mérhető a pórusokon átfolyó ionáram erőssége. Mivel a pórusok átmérője összemérhető a kimutatni kívánt biomolekulák méretével, a molekulák pórusok falán történő kitapadása jelentős mértékben modulálja az ionáramot, ezáltal akár egyedi molekulák bekötődésének kimutatása is lehetséges. A pórusok fala szintetikus receptorok (például DNS-aptamerek) segítségével módosítható, így elérhető, hogy komplex mintából (például vér) csak egy adott komponens kötődjön meg a felületen. Ezáltal rendkívül nagy érzékenységű jelölésmentes kémiai szenzorok állíthatóak elő. Gyurcsányi és munkatársai sikeresen alkalmazták a fenti elrendezéseket vírusok kimutatására is. Érdekes eredményképp az ionáram karakterisztika vizsgálatából meghatározható volt a vizsgált vírusok méreteloszlása is, ráadásul a dinamikus fényszóráson alapuló méretmeghatározásnál jóval nagyobb pontossággal.

A tudományos ülés következő előadója Zimányi László (MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Biofizikai Intézet) volt, aki harmincperces Fehérjékkel funkcionalizált porózus szilícium fotonikus kristályok előadása keretében ismertette mexikói és francia kutatókkal együttműködésben elért eredményeit. Kutatásaikban a mikroelektronikában és a mikrotechnológiában általánosan alkalmazott szilíciumot használták fel mint újszerű kémiai és biológiai érzékelők anyagát. A szilícium előnye, hogy nagy mennyiségben és

 

 

viszonylag költséghatékonyan állítható elő, megmunkálására és eszközökbe integrálására korunk legmodernebb iparágai épülnek. Nem utolsósorban a szilícium biokompatibilis anyag is, felülete kémiailag könnyen módosítható. Zimányi László és munkatársai kísérleteiben megfelelő marási technikák alkalmazásával mikro- és nanopórusos szilíciumot állítottak elő, jelentősen megnövelve ez által az előállított rétegek fajlagos felületét. Ezekbe a pórusokba fehérjéket juttattak be (funkcionalizálás). Ötletes optikai és elektrokémiai elrendezéseikkel a pórusos rétegben törésmutató-, illetve vezetőképesség-változásokat idéznek elő, így a bekötött molekulák mennyisége, változásaik nagy pontossággal detektálhatóak.

A következő előadás kiválóan demonstrálta, hogy a molekuláris szintű biológiai kutatások eredményei alkalmazásra találhatnak akár az anyagtudományban és az energetikában is. Szabó Tibor (Szegedi Tudományegyetem Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet) Bio-nanokompozitok alkalmazása érzékenyített napelemekben című húszperces előadásában beszámolt kísérleteikről, melyekben növényekből vagy baktériumokból kinyert fotoszintetikus reakciócentrum fehérjéket nanoszerkezetekhez rögzítettek. Számos eredmény igazolja, hogy az így rögzített komplexek aktivitásuk jelentős részét megőrizték, alkalmasak maradtak a fény energiájának befogására. Egyik érdekes kísérletükben konkrétan bíborbaktériumból kinyert reakciócentrumokból és szén nanocsövekből hoztak létre nanokompozitokat speciális molekuláris keresztkötők alkalmazásával. A kompozitok felhasználásával sikeresen mértek fotoáram-termelődést megvilágítás alatt. Fontos előny, hogy a reakciócentrum fehérje száraz körülmények között is megőrzi aktivitását, így az újszerű kompozitréteg elektrolitokat nem tartalmazó napcellákba is építhető. Szabó Tibor és kollégái sikeresen állítottak elő napcellákat vezető polimerek felhasználásával, amelyek száraz körülmények között is működtek, fény hatására fotoáramot generáltak. Véleménye szerint a biológiai komponensek alkalmazása költségcsökkentő, és csökkentheti az elhasznált napelemek veszélyeshulladék-tartalmát is.

A szekció befejező előadásait Orgován Norbert és Nádor Judit, a Nanobioszenzorika Lendület Csoport tagjai tartották, akik Élő sejtek adhéziójának monitorozása nagy áteresztőképességú jelölésmentes optikai bioszenzorral, illetve Biológiai objektumok titán-dioxid nanorészecskés bevonaton történő kitapadásának vizsgálata nagyérzékenységű in situ Kretschmann-ellipszometria alkalmazásával címmel mutatták be eredményeiket. A kutatócsoport összesen négy előadással és négy poszterrel képviseltette magát a konferencián (két előadás a Modern Biofizikai Módszerek szekcióban került prezentálásra), amelyek a következő cikkben kerülnek bemutatásra.