Világító molekulák a konyhában – egy felfedezés útja a közösségi tudományig

Világító molekulák a konyhában – egy felfedezés útja a közösségi tudományig

uni-miskolc.hu | Miskolci Egyetem – 2026. október 6.

Egy Miskolci Egyetemhez kötődő kutatócsoport olyan intelligens, fluoreszcens molekulacsalád fejlesztésén dolgozik, amely forradalmasíthatja az orvostudományt és a környezetvédelmet. A nemzetközi szabadalmakkal védett felfedezés apropóján a kutatók elindítottak egy hétköznapi embereket megszólító közösségi tudományos projektet, a „Project I-CAN”-t, amely látványos otthoni kísérletekkel igyekszik közelebb vinni az érdeklődőkhöz a laboratóriumok titkait.

De mitől lesz intelligens egy anyag? Hogyan segíthet a rákgyógyításban vagy a környezeti károk elhárításában? És miként válhat a kémiatudomány hétköznapi otthoni játékká? Többek között erről beszélgettünk a „világító molekulák” felfedezésében részt vett kutatóval, Dr. Nagy Miklóssal, a Miskolci Egyetem Kémiai Intézetének egyetemi tanárával, az I-CAN projekt szakmai vezetőjével.

Intelligens molekulák – láthatóvá tenni a láthatatlant

Sokak számára bizonyára magyarázatra szorul, miért nevezhető „intelligensnek” egy molekula. „A 21. századot az intelligens anyagok korának is nevezik. A korábban használt anyagok úgynevezett tömeganyagok voltak, amelyek egy célra voltak használhatók. Ma már viszont elvárás, hogy az anyagok multifunkcionálisak legyenek, és – akárcsak az élőlények – reagálni tudjanak a környezetük változásaira” – magyarázta Dr. Nagy Miklós. Példaként a kaméleont említette, amely alkalmazkodik, ha a környezetének háttérszíne változik, vagy egy egyszerűbb, hétköznapi tárgyat: a hőérzékeny bögrét, amelyen minta jelenik meg, ha forró kávét öntünk bele. „A mi kutatásunk központi üzenete, hogy egy sikeres magyar példán keresztül sikerült megmutatnunk: a modern kémia képes olyan intelligens molekulákat tervezni, amelyek aktívan reagálnak a környezetükre. Hasonló elven működnek egyébként az űrtechnológiában vagy a sebészetben használt alakemlékező anyagok is.”

A kutatócsoport által felfedezett molekulacsalád is így működik: a külső ingerekre, egészen pontosan a fényre, főleg az ultraibolya (UV)-fényre válaszol. „Ezeket az intelligens izocianidokat úgy érdemes elképzelni, mint parányi, molekuláris lámpásokat. Két nagyon fontos tulajdonságuk van: a fényük színe és az intenzitása” – fogalmazott a kutató. Kutatócsoportja az utóbbi években úttörő, világviszonylatban is egyedülálló eredményeket ért el egy intelligens, izociano-aminonaftalin (ICAN) alapú vegyületcsalád kifejlesztésében. „Képzeljen el egy olyan, bizonyos kémiai anyagok hatására a színüket megváltoztató, úgynevezett szolvatokróm vegyületcsaládot, ami úgy viselkedik, mint egy svájci bicska! A molekula szerkezetének apró, de célzott finomhangolásával egy hihetetlenül sokrétű, gyönyörűen szabályozható eszközt hoztunk létre. Sőt, ezek a molekulák több »rekordot« is tartanak: a mieink a legkisebb molekulatömegű világító jelzőmolekulák a világon, amelyekkel higanyt, illetve a vegyiparban gyakran használt oldószereket, mint a bőrön keresztül felszívódó dimetil-szulfoxidot, a DMSO-t, vagy akár a szennyvízben károsanyagként előforduló xilolt lehet kimutatni.”

Hogy miért lehet erre szükség? A fluoreszcencia az anyagtudományok egyik leglátványosabb, és a laikusok számára is legkönnyebben elmagyarázható ága. „A fluorofórok, vagyis ezek az apró, fluoreszcens molekulák – nevezhetjük őket »lámpásoknak« is – a környezetüktől függően változtatják a fényüket, ezzel pedig láthatóvá teszik a láthatatlan világot. Aki nézett már mikroszkópba, mondjuk biológia órán, és megnézett egy vékony hagymaszeletet, tudhatja, miről beszélek: festés nélkül szinte semmit sem látni, mert a hagymasejtek is átlátszóak. A mi »lámpásaink« viszont bejutnak a sejtbe, és »világító sejtfestékként« mutatják meg a belső működést” – mondta Dr. Nagy Miklós. A fluoreszcens fény ráadásul annyira érzékeny, hogy hihetetlenül kis mennyiségű festék is elegendő a vizsgálatokhoz. A molekulák nemcsak biológiai, hanem környezeti változásokat is jeleznek: azonnal megmutatják például a nehézfém-szennyezést a vizeinkben, vagy éppen az emberi szervezetre káros aromás vegyületek jelenlétét.

A kutató szerint világviszonylatban is egyedülálló, hogy vegyületeik ennyi mindenre jók egyszerre. Az orvostudományban, például a rákgyógyításban óriási potenciál van bennük. „Már publikáltunk is egy alkalmazást, a fotodinamikus terápiát (PDT), aminek az a lényege, hogy a festékmolekulát egyenesen a rákos sejtbe juttatjuk, majd célzottan, fénnyel megvilágítjuk. A molekula a fény energiáját felhasználva oxigéngyököket hoz létre, amelyek belülről robbantják szét a daganatos sejtet.” A molekuláknak egyedülálló antifungális, azaz gombaölő hatásuk is van. „Mivel a természetben alig fordulnak elő izocianid alapú molekulák, a gombák még nem alakítottak ki rezisztenciát ellenük, így a legmakacsabb fertőzéseket is gyógyíthatják a legyengült immunrendszerű betegeknél. Ez például egy újabb világjárványnál rengeteg ember életét mentheti meg” – hangsúlyozta.

Ugyanakkor a vegyületek kiválóak környezetvédelmi célokra, például higanymentesítésre is. A fosszilis tüzelőanyagok égetésével rengeteg mérgező higany kerül a természetbe. „A mi molekuláink színváltozással, gyorsan és környezetbarát módon jelzik a veszélyes fémek jelenlétét, és szinte »kihalásszák« ezt a szennyeződést a vízből és a levegőből.” Sőt, a vegyipar egyik legfontosabb alapanyagának számító aromás szénhidrogénkeverék, az úgynevezett BTX (benzol-toluol-xilol) frakciók pontos meghatározására is alkalmazhatók. Ezekből a sokrétű kutatásokból eddig két elfogadott és két benyújtott nemzetközi szabadalmuk van, legfontosabb molekuláik, az 1,5-ICAN és az 1,5-DIN pedig már angol nyelvű Wikipédia-oldallal is rendelkeznek.

I-CAN: a tudomány a laborból a nappaliba

A nem látható világ láthatóvá tétele kimondottan érdekes – de mit hasznosíthat ebből a hétköznapi ember, aki a szakkifejezések jelentésével és jelentőségével nincs tisztában? „A kutatásokkal sokszor az a baj, hogy az emberek nehezen látják, mi közük lehet hozzájuk a hétköznapokban. A kémiát eleve sokan elvontnak, száraznak tartják. A filmek elhitetik velünk, hogy a laboratórium egy varázsműhely, ahol minden gőzölög és színpompás, holott a valóságban az anyagok 90 százaléka »unalmas«, színtelen folyadék vagy fehér por. Ezt nehéz »eladni«. A fluoreszkáló anyagok viszont egyszerűen fantasztikusan néznek ki, és a színváltozások otthoni körülmények között is könnyen előcsalogathatók” – mondta a kutató. Pontosan ezért indították el az I-CAN projektet, amelynek a Citizen Science, vagyis a közösségi tudomány az alapja. Céljuk, hogy a tudományt kivigyék a laborokból az emberek nappalijába, és persze az is, hogy bemutassák a széles közönségnek, milyen izgalmas analitikai, biológiai és környezeti alkalmazásokkal bírnak az általuk fejlesztett aromás-izocianid vegyületek.

Erre utal a projekt angol elnevezése is. „A tudósok legbelül sokszor nagyra nőtt gyerekek, szeretünk játékos neveket adni a felfedezéseinknek” – mondta Dr. Nagy Miklós. Az „ICAN” valójában egy kémiai elnevezés (IzoCiano-Amino-Naftalin) rövidítése; magyarul ez nem igazán poén, angolul viszont az „I can” azt jelenti: képes vagyok rá. A projekt során olyan biztonságos, otthon is elvégezhető kísérleteket mutatnak be, amelyekhez nem kell más, csak a fluoreszkáló anyag és egy egyszerű UV-lámpa. „Tudta például, hogy a tonikban lévő kinin gyönyörűen, kékesen világít UV-fényben? George Gabriel Stokes már az 1850-es években felfedezte ezt a jelenséget. De fluoreszkálnak a szövegkiemelők, vagy a kalandfilmekből ismert világító rudak – utóbbiak egyébként az úgynevezett kemilumineszcencián alapulnak. Sőt, az egyik kedvenc otthoni trükkünk, hogy fluoreszcenciával le lehet buktatni a hamisított olívaolajat.”

Ebből a témából egy kifejezett „fluoreszcens online kihívást” is terveznek, a titkot azonban a kutató már most elárulta: „ha veszünk egy egyszerű, az emberi szem számára nagyrészt láthatatlan fényt kibocsátó, például a bankjegyek vizsgálatára használt 365 nanométeres UV-lámpát és megvilágítjuk vele a valódi, extra szűz olívaolajat, az a benne lévő klorofill és más növényi maradványok miatt sárgás-zöld színben kezd világítani. A finomított vagy hamisított olajból ezek az anyagok hiányoznak, így az teljesen sötét marad az UV-fény alatt.”

A közönség bevonására komoly közösségi média hálózatot építenek: lesz saját weboldaluk, de használják a Miskolci Egyetem YouTube-csatornáját, a Facebookot, a TikTokot és az Instagramot is. „Készítünk rövid, fél- vagy egyperces videókat a kísérletekről, és arra buzdítjuk az otthon lévőket: próbálják ki, vegyék fel videóra és küldjék vissza nekünk. Rendkívül egyszerű, biztonságos, de annál látványosabb kísérletekben lehet majd részt venni.”

A sikerélmény ereje – üzenet a jövő kémikusainak

Arra a kérdésre, hogy ő maga is így kezdte-e, Dr. Nagy Miklós elmondta: nagyjából az általános iskola 7. osztályában. „Gyerekként rengeteg tudományos ismeretterjesztő könyvet olvastam, az Ég és Föld, a Rejtelmes világ, vagy a Fantasztikus természetrajz óriási kedvenceim voltak. Amikor 7. osztályban bejött a kémia tantárgy, Hajdúnánáson volt egy fantasztikus tanárom, aki teljesen megszerettette velem ezt a világot. Onnantól folyamatosan versenyeztem, országos döntőkbe jutottam, majd egyenes út vezetett a debreceni Kossuth Lajos Tudományegyetem vegyész szakára.”

Kutatóként azért tartja fontosnak, hogy leegyszerűsítse és átadja ezt a tudást a fiataloknak, mert világszerte megcsappant az érdeklődés a STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), azaz a természettudományos és mérnöki tárgyak iránt. „Mindenki a divatosabb vagy látszólag jobban fizető szakmák felé fordul, jogász, közgazdász vagy influenszer akar lenni. Viszont a világot működtetni kell! Ha nincsenek mérnökök, nem lesz gáz, áram, tiszta ivóvíz, és nem lesz gyógyítás sem. Szükség van az utánpótlásra! A mai multimédiás zajban nehéz megfogni az emberek figyelmét, de a fluoreszcencia látványvilága kiváló eszköz arra, hogy a természettudományokra fogékony fiatalokat elérjük, és remélhetőleg bevonzzuk őket a képzésbe.”

A kémikusi pályán gondolkodó diákoknak saját példájából kiindulva a sikerélmény megszerzését tanácsolja. „A kutatás legnagyobb szépsége az, amikor rájössz, hogy olyasmit, mondjuk egy új molekulát vagy jelenséget fedeztél fel, amit előtted még senki a világon. Ez azonnali, pozitív visszajelzést ad. Mindig olyan szakmát kell választani, amit az ember igazán szeret csinálni, mert a sikerélmény az, ami hosszú távon éltet” – zárta gondolatait Dr. Nagy Miklós.

„Láthatóvá tenni a láthatatlant” podcast (18:11)

Az interjú a „Project I-CAN: Intelligens Fluoreszcens Molekulák – Látható Tudomány a Környezetvédelemért és Egészségügyi Diagnosztikáért (MEC_N 156757)” keretében készült.

Forrás: uni-miskolc.hu | Miskolci Egyetem