Práce se zaměří na využití nanokrystalů modifikovaných lanthanoidy (photon upconverting nanoparticles, UCNP) pro značení biomolekul. UCNP emitují záření ve viditelné oblasti při excitaci infračerveným zářením (anti-Stokesova emise). Výhody zahrnují velký anti-Stokesův posun (vynikající odstínění excitujícího záření při detekci), velmi úzké emisní píky vhodné pro multiplexní formáty, zanedbatelná autofluorescence biologických vzorků, nízký rozptyl a výborná biopenetrace excitujícího záření a vysoká fotostabilita. Tyto vlastnosti předurčují UCNPs k aplikaci jako luminiscenční značky pro metody studia jednotlivých molekul, které umožní popsat dynamiku biomolekulárních interakcí, studium konformačních stavů a subpopulací biomolekul a v bioanalytických stanoveních dovolily dosáhnout nejnižšího limitu detekce až jednotlivých molekul. Mikroskopie využívající biomolekuly značené pomocí UCNP patří k nejcitlivějším postupům studia jednotlivých molekul. Náplní práce bude příprava proteinů (protilátky, streptavidin) a oligonukleotidů modifikovaných UCNP. Takto získané biokonjugáty budou charakterizovány především z hlediska specifických a nespecifických interakcí pomocí metod SPR, QCM, anizotropie fluorescence, gelové elektroforézy a mikrokalorimetrie. Výhody biokonjugátů budou ověřeny při fluoresceční mikroskopii a modelových imunochemických stanoveních. Výzkum bude koordinován v rámci COST Action CM1403 (The European upconversion network - from the design of photon-upconverting nanomaterials to biomedical applications). Oboustranná spolupráce bude vedena s několika evropskými laboratořemi (Prof. Yves Mély, Laboratory of Biophotonics and Pharmacology, University of Strasbourg; Dr. Hans-Heiner Gorris, Bioanalysis on the Micro- and Nanometer Scale, University of Regensburg; Dr. Artur Bednarkiewicz, Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences in Wrocław). Literatura: (1) Kusumi, A., Tsunoyama, T.A., Hirosawa, K.M., Kasai, R.S., Fujiwara, T.K. Tracking single molecules at work in living cells (2014) Nature Chemical Biology, 10 (7) 524 (2) Gorris, H.H., Walt, D.R. Analytical chemistry on the femtoliter scale (2010) Angewandte Chemie - International Edition, 49 (23) 3880 (3) Walt, D.R. Optical methods for single molecule detection and analysis (2013) Analytical Chemistry, 85 (3) 1258 (4) Gorris, H.H., Wolfbeis, O.S. Photon-upconverting nanoparticles for optical encoding and multiplexing of cells, biomolecules, and microspheres (2013) Angewandte Chemie - International Edition, 52 (13) 3584 (5) Hlaváček, A., Sedlmeier, A., Skládal, P., Gorris, H.H. Electrophoretic characterization and purification of silica-coated photon-upconverting nanoparticles and their bioconjugates (2014) ACS Applied Materials and Interfaces, 6 (9) 6930