Schopnost detekovat velmi nízké koncentrace analytů má zásadní význam pro včasnou diagnostiku celé řady onemocnění. Například některé rakovinné biomarkery mohou být přítomny v extrémně malých množstvích, což vytváří požadavky na mimořádně citlivé detekční metody. Snaha dosáhnout co nejlepších limitů detekce vedla k vývoji různých formátů tzv. jednomolekulových (digitálních) stanovení. Jednou z možností je digitální ULISA (upconversion-linked immunosorbent assay) stanovení, které kombinuje specifitu protilátek se značkami na bázi foton-upkonverzních nanočástic (UCNPs). Díky schopnosti anti-Stokesovy luminiscence (absorpce dvou nebo více fotonů v infračervené oblasti vedoucí k vyzářením jednoho fotonu v oblasti viditelné) mohou být tyto nanočástice detekovány bez interferencí optického pozadí, což umožňuje jejich počítání pomocí optické mikroskopie. Konjugace UCNPs s vhodnými biorekogničními molekulami, např. protilátkami nebo streptavidinem, tak umožňuje vizualizaci a následné počítání jednotlivých molekul analytu.

Cílem této diplomové práce bude vývoj jednomolekulových imunostanovení využívajících značek založených na UCNPs. Dojde k vývoji a srovnání několika přístupů pro jednomolekulovou detekci, které budou založeny na počítání imunokomplexů (i) na povrchu jamek mikrotitrační destičky, (ii) na magnetických mikročásticích a (iii) volně v roztoku jako komplexy se dvěma UCNP značkami. Práce bude zahrnovat přípravu biokonjugátů, jejich charakterizaci (metody transmisní elektronové mikroskopie, dynamického rozptylu světla a analýzy trajektorie nanočástic) a vývoj a optimalizaci imunostanovení. Jako analyt bude zvolen klinicky relevantní biomarker, např. prostatický specifický antigen, karcinoembryonální antigen nebo protein p53. Nakonec bude praktický potenciál vyvinutých metod ověřen analýzou reálných vzorků, např. krevního séra.