LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.
Autor
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
ÚOCHB AV ČR je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie.
Tagy
Článek
Věda a výzkum
Video
LinkedIn Logo

Jedinečný molekulární CODE aneb Paramagnetické kódování molekul

St, 15.6.2022
| Originální článek z: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
Princip molekulárního kódování vytvořený Miloslavem Poláškem a jeho týmem z ÚOCHB AV ČR představuje novou metodu na pomezí světa chemie a moderních technologií.
Video placeholder
  • Foto: ÚOCHB/Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek & Jan Kretschmer, skupina Koordinační chemie v ÚOCHB
  • Video: IOCB Prague/Miloslav Polášek, Tomáš Belloň: Paramagnetické kódování molekul

S bezkontaktními RFID čipy se dnes běžně setkáváme v řadě výrobků, ale lze podobnou technologii realizovat na molekulární úrovni? Odpověď zní: ano. Princip molekulárního kódování vytvořený Miloslavem Poláškem a jeho týmem z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR představuje novou metodu na pomezí světa chemie a moderních technologií. Článek o paramagnetickém kódování molekul zveřejnil prestižní vědecký časopis Nature Communications.

Molekuly jako RFID čipy

Nový princip molekulárního kódování a prototyp takového molekulárního systému nejdříve představoval pouze sci-fi nápad. Po pěti letech vývoje se podařilo vytvořit molekuly s těmi správnými vlastnostmi, do jejichž struktury lze zabudovat ionty vzácných kovových prvků, tzv. lanthanoidů. Tyto prvky mají speciální paramagnetické vlastnosti, kterými lze ladit odezvu molekuly v magnetickém poli. Tato odezva může sloužit jako nosič digitální informace a lze ji přečíst prostřednictvím nukleární magnetické rezonance v radiofrekvenčním spektru analogicky k RFID čipům. Navíc je možné tyto molekulární konstrukce dál spojovat a kombinovat, a tím vytvářet složitější, ale přesto stále čitelný signál nesoucí komplexnější digitální informaci.

ÚOCHB/Tomáš David: Vědci pomocí sady molekul obsahujících dva různé lanthanoidy zakódovali obraz slova CODE, který následně přečetli pomocí magnetické rezonance (umělecké zpracování)ÚOCHB/Tomáš David: Vědci pomocí sady molekul obsahujících dva různé lanthanoidy zakódovali obraz slova CODE, který následně přečetli pomocí magnetické rezonance (umělecké zpracování)

„S šesti prvky bychom dokázali označit unikátními kódy např. všechny eurobankovky v oběhu. Když si uvědomíme, že těch využitelných prvků je celkem 12, dostáváme do ruky nástroj s obrovským potenciálem.“

— Miloslav Polášek, vedoucí skupiny Koordinační chemie v ÚOCHB

*„V našem článku pro Nature Communications jsme představili nejjednodušší možný systém dvou spojených molekul a do nich jsme vložili různé kombinace atomů dvou vybraných lanthanoidů, dysprosia a holmia. Ukázali jsme, že i s takovým primitivním systémem lze vytvořit čtyři jedinečné signály a z nich sestavit patnáct různých digitálních kódů,*“ říká Miloslav Polášek, vedoucí skupiny Koordinační chemie v ÚOCHB.

„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 unikátními kódy např. všechny eurobankovky v oběhu. Když si uvědomíme, že těch využitelných prvků je celkem 12, dostáváme do ruky nástroj s obrovským potenciálem.“

ÚOCHB/Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek & Jan Kretschmer, skupina Koordinační chemie v ÚOCHBÚOCHB/Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek & Jan Kretschmer, skupina Koordinační chemie v ÚOCHB

Lanthanoidy v molekulární kleci

Klíčovou roli hrají molekulární konstrukce, do nichž je možné zabudovat atomy lanthanoidů na přesně definovaná místa. „V naší skupině pracujeme s chelátory, což jsou molekuly, které umí vázat ionty kovů a uzavřít je do sebe jako do klece. My jsme tyto molekulární klece s uzavřeným kovem propojili prostřednictvím aminokyseliny. Navíc jsme k nim připojili další část, která v magnetickém poli funguje jako vysílač, jehož frekvence se odvíjí od toho, jaké kovové ionty se v daném řetězci vyskytují, a v jakém pořadí,“ vysvětluje člen týmu Jan Kretschmer z ÚOCHB a student Přírodovědecké fakulty UK.

O použití molekul jako nosičů informací se nezajímá pouze Miloslav Polášek a jeho tým. Jiní vědci zatím primárně hledali cesty inspirované biologií a využívající například DNA. Výhodou DNA je totiž schopnost pojmout obrovské množství informací v jedné molekule. Naopak velkou nevýhodou je její komplikované čtení, které vyžaduje odebrání a zásah do vzorku, kdy navíc hrozí kontaminace jinou DNA z okolního prostředí. Zásadní předností paramagneticky kódovaných molekul je možnost vzdáleného přečtení informace. Proces čtení lze libovolně opakovat a nedochází při něm k poškození nebo spotřebování molekul, uložení informace je tak trvalé.

„Když jsme článek představující naši metodu poslali do časopisu poprvé, doporučil nám jeden z recenzentů, abychom na konkrétním příkladu prokázali její fungování. Vzali jsme to jako výzvu a udělali jsme dva experimenty. V prvním jsme použili naši sadu molekul k zakódování obrazu, do nějž bylo vepsáno slovo ‚CODE‘, které jsme přečetli pomocí magnetické rezonance ve spolupráci s týmem Daniela Jiráka z IKEM. Ve druhém experimentu jsme trochu jinou metodou zakódovali slovo ‚Lanthanide‘ v digitálním kódu,“ dodává Miloslav Polášek.

ÚOCHB/Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek & Jan Kretschmer, skupina Koordinační chemie v ÚOCHBÚOCHB/Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek & Jan Kretschmer, skupina Koordinační chemie v ÚOCHB

Perspektivy

Stávající molekulární systém využívá 4 různých lanthanoidů a je spolehlivě schopen 16bitového kódování. Optimalizovaný systém využívající i zbylé lanthanoidy však v principu umožní 64bitové kódování či vyšší, což představuje příležitosti pro využití v mnoha oblastech. Je tak v principu možné 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.

Kromě vědců z ÚOCHB a Přírodovědecké fakulty UK se na výzkumu podíleli rovněž výzkumníci z Institutu klinické a experimentální medicíny a Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Finančně jej podpořila Grantová agentura České republiky (projekt č. 17-22834Y).

ÚOCHB/Tomáš David, Tomáš Belloň: Slovo LANTHANIDE v molekulárním digitálním kódu vytvořeném s pomocí čtyř různých lanthanoidůÚOCHB/Tomáš David, Tomáš Belloň: Slovo LANTHANIDE v molekulárním digitálním kódu vytvořeném s pomocí čtyř různých lanthanoidů

Původní článek

Kretschmer, J.; David, T.; Dračínský, M.; Socha, O.; Jirak, D.; Vít, M.; Jurok, R.; Kuchař, M.; Císařová, I.; Polasek, M. Paramagnetic encoding of molecules. Nat Commun 2022, 13, 3179. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30811-9

Miloslav Polášek, Ph.D. je vedoucím skupiny Koordinační chemie v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Ve svém výzkumu se dlouhodobě zabývá sloučeninami tzv. lanthanoidů, prvků vzácných zemin, a jejich použitím v medicíně a v dalších průmyslových oblastech. V předchozích letech se týmu Dr. Poláška podařilo vyvinout novou metodu výroby radioaktivního izotopu lutecia 177 pro léčbu rakoviny. Patentovaná metoda byla licencována americké společnosti SHINE Technologies, která ji využívá pro výrobu lutecia 177 v průmyslovém měřítku.

ÚOCHB/Tomáš Belloň: Vědecká skupina Miloslava Poláška Koordinační chemieÚOCHB/Tomáš Belloň: Vědecká skupina Miloslava Poláška Koordinační chemie

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
LinkedIn Logo
 

Mohlo by Vás zajímat

Analyzing 193 Veterinary Drug Residues in Livestock and Poultry Meat

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted LC-MS/MS detection of lipid impurities in lipid nanoparticles

Aplikace
| N/A | KNAUER
Instrumentace
HPLC, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
KNAUER, SCIEX
Zaměření
Farmaceutická analýza, Lipidomika

Choosing Appropriate Pore Size Columns for Size Exclusion Chromatography of Oligonucleotides

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
GPC/SEC, Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Polysorbate Degradation Analysis with the AdvanceBio Surfactant Profiling HPLC Column

Příručky
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Simultaneous Analysis of Synthetic Colorants, Including Red No. 3, Using an Organic Silica Hybrid Core-Shell Column

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony, HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals
Článek | Produkt

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals

S radostí Vám můžeme oznámit, že společnost Altium International s.r.o. byla uznána jako autorizovaný platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals.
Altium International
tag
share
more
Chemie ve službách památkové péče
Článek | Věda a výzkum

Chemie ve službách památkové péče

Každá stavba má svůj příběh. Chemická analýza odhaluje skryté změny ve stavebních materiálech a pomáhá odborníkům citlivě a kvalitně obnovovat památky.
Watrex Praha
tag
share
more
EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody
Článek | Akademie

EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody

Správné vzorkování a volba vzorkovnic jsou klíčové pro přesné a spolehlivé analýzy. Mají zásadní vliv na kvalitu dat, rozhodování i efektivitu celého procesu.
ALS Czech Republic
tag
share
more
Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)
Článek | Akademie

Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)

Dnešní článek navazuje na předchozí díly a zaměřuje se na klíčový pojem retenčního faktoru (k), který pomáhá definovat, co znamená „adekvátní retence“ při vývoji chromatografické metody.
SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Analyzing 193 Veterinary Drug Residues in Livestock and Poultry Meat

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted LC-MS/MS detection of lipid impurities in lipid nanoparticles

Aplikace
| N/A | KNAUER
Instrumentace
HPLC, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
KNAUER, SCIEX
Zaměření
Farmaceutická analýza, Lipidomika

Choosing Appropriate Pore Size Columns for Size Exclusion Chromatography of Oligonucleotides

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
GPC/SEC, Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Polysorbate Degradation Analysis with the AdvanceBio Surfactant Profiling HPLC Column

Příručky
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Simultaneous Analysis of Synthetic Colorants, Including Red No. 3, Using an Organic Silica Hybrid Core-Shell Column

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony, HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals
Článek | Produkt

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals

S radostí Vám můžeme oznámit, že společnost Altium International s.r.o. byla uznána jako autorizovaný platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals.
Altium International
tag
share
more
Chemie ve službách památkové péče
Článek | Věda a výzkum

Chemie ve službách památkové péče

Každá stavba má svůj příběh. Chemická analýza odhaluje skryté změny ve stavebních materiálech a pomáhá odborníkům citlivě a kvalitně obnovovat památky.
Watrex Praha
tag
share
more
EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody
Článek | Akademie

EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody

Správné vzorkování a volba vzorkovnic jsou klíčové pro přesné a spolehlivé analýzy. Mají zásadní vliv na kvalitu dat, rozhodování i efektivitu celého procesu.
ALS Czech Republic
tag
share
more
Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)
Článek | Akademie

Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)

Dnešní článek navazuje na předchozí díly a zaměřuje se na klíčový pojem retenčního faktoru (k), který pomáhá definovat, co znamená „adekvátní retence“ při vývoji chromatografické metody.
SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Analyzing 193 Veterinary Drug Residues in Livestock and Poultry Meat

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted LC-MS/MS detection of lipid impurities in lipid nanoparticles

Aplikace
| N/A | KNAUER
Instrumentace
HPLC, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
KNAUER, SCIEX
Zaměření
Farmaceutická analýza, Lipidomika

Choosing Appropriate Pore Size Columns for Size Exclusion Chromatography of Oligonucleotides

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
GPC/SEC, Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Polysorbate Degradation Analysis with the AdvanceBio Surfactant Profiling HPLC Column

Příručky
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Simultaneous Analysis of Synthetic Colorants, Including Red No. 3, Using an Organic Silica Hybrid Core-Shell Column

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony, HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals
Článek | Produkt

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals

S radostí Vám můžeme oznámit, že společnost Altium International s.r.o. byla uznána jako autorizovaný platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals.
Altium International
tag
share
more
Chemie ve službách památkové péče
Článek | Věda a výzkum

Chemie ve službách památkové péče

Každá stavba má svůj příběh. Chemická analýza odhaluje skryté změny ve stavebních materiálech a pomáhá odborníkům citlivě a kvalitně obnovovat památky.
Watrex Praha
tag
share
more
EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody
Článek | Akademie

EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody

Správné vzorkování a volba vzorkovnic jsou klíčové pro přesné a spolehlivé analýzy. Mají zásadní vliv na kvalitu dat, rozhodování i efektivitu celého procesu.
ALS Czech Republic
tag
share
more
Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)
Článek | Akademie

Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)

Dnešní článek navazuje na předchozí díly a zaměřuje se na klíčový pojem retenčního faktoru (k), který pomáhá definovat, co znamená „adekvátní retence“ při vývoji chromatografické metody.
SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Analyzing 193 Veterinary Drug Residues in Livestock and Poultry Meat

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted LC-MS/MS detection of lipid impurities in lipid nanoparticles

Aplikace
| N/A | KNAUER
Instrumentace
HPLC, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
KNAUER, SCIEX
Zaměření
Farmaceutická analýza, Lipidomika

Choosing Appropriate Pore Size Columns for Size Exclusion Chromatography of Oligonucleotides

Aplikace
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
GPC/SEC, Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Polysorbate Degradation Analysis with the AdvanceBio Surfactant Profiling HPLC Column

Příručky
| 2025 | Agilent Technologies
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

Simultaneous Analysis of Synthetic Colorants, Including Red No. 3, Using an Organic Silica Hybrid Core-Shell Column

Aplikace
| 2025 | Shimadzu
Instrumentace
Spotřební materiál, LC kolony, HPLC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Potraviny a zemědělství
 

Podobné články

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals
Článek | Produkt

Altium International jako platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals

S radostí Vám můžeme oznámit, že společnost Altium International s.r.o. byla uznána jako autorizovaný platinový partner společnosti Honeywell Research Chemicals.
Altium International
tag
share
more
Chemie ve službách památkové péče
Článek | Věda a výzkum

Chemie ve službách památkové péče

Každá stavba má svůj příběh. Chemická analýza odhaluje skryté změny ve stavebních materiálech a pomáhá odborníkům citlivě a kvalitně obnovovat památky.
Watrex Praha
tag
share
more
EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody
Článek | Akademie

EnviroMail™20/Evropa: Vzorkovnice a odběr vzorků jako základ spolehlivých analýz vody

Správné vzorkování a volba vzorkovnic jsou klíčové pro přesné a spolehlivé analýzy. Mají zásadní vliv na kvalitu dat, rozhodování i efektivitu celého procesu.
ALS Czech Republic
tag
share
more
Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)
Článek | Akademie

Shimadzu HPLC Blog: Retenční faktor (k)

Dnešní článek navazuje na předchozí díly a zaměřuje se na klíčový pojem retenčního faktoru (k), který pomáhá definovat, co znamená „adekvátní retence“ při vývoji chromatografické metody.
SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka
tag
share
more
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.