Pýcha Liberce, nanovlákna, proniká do medicíny. V budoucnu může léčit i rakovinu

Díky nanotechnologiím už liberečtí vědci vyvinuli nová čistidla pro domácnost, autokosmetiku či náplasti pro pacienty po operacích tlustého střeva. Aktuálně výzkumníci z liberecké technické univerzity hlásí další úspěch. Z nanovláken a mikrovláken se jim ve spolupráci s americkým centrem pro výzkum rakoviny podařilo vyvinout umělý lidský orgán, brzlík. Vědecký tým věří, že by po voperování mohl vrátit imunitu lidem s AIDS nebo s leukémií. Čímž to ale zdaleka nekončí. O budoucnosti, ale i současném využití nanovláken hovoří s Libereckými Zprávami profesor Miroslav Černík z Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace.


Kam se podle vás budou nanotechnologie ubírat?

Velká oblast je medicína. Už dnes se nanovlákna využívají pro lepší hojení ran. Vyrábí se z nich obvazový materiál. Časem může dojít k produkci nových tkání, nových orgánů. Koneckonců, naprostá většina lidského těla je tvořena vlákny, vláknitými strukturami. Za pomoci nanovláken budeme schopní vytvořit strukturu, na kterou se živé buňky chytají a rostou na ní. Což je cesta, jak do budoucna transplantovat orgány tím, že se tyto orgány budou nejprve mimo lidské tělo pěstovat.

U kterých orgánů to můžeme čekat nejdříve?

Klasicky u kůže, v našem případě u umělé kůže. U pěstování orgánů hovoříme o vzdálené budoucnosti, ale jak už jsem říkal, dnes je možné díky nanovláknům urychlit hojení. Měli jsme tady magisterský projekt jedné studentky na hojení tlustého střeva. Ve chvíli, kdy se tlusté střevo po operaci sešívá, dochází k části k úniku obsahu střev do dutiny břišní, za pomoci nanovláken můžeme zajistit, aby střevo srostlo lépe a méně rizikově.

To zní jako úplné sci-fi.

Ano. Je ale také třeba říci, že je medicína problematická z toho důvodu, že se týká lidského těla a všechna testování nanomateriálů jsou časově a finančně náročná. Do budoucna se proto asi bude nutné spojit s komerčním partnerem, který to bude schopen zaplatit.

Troufnete si odhadnout, kdy by nanotechnologie mohly tak zásadně proniknout do medicíny?

Už tam pronikají dnes. Ale například na nanoboty si ještě počkáme.

K čemu by mohl sloužit nanobot?

Jsou to miniaturní roboti, kteří by se aplikovali do krevního řečiště a opravovali například červené krvinky a buňky. Což jsou až utopistické představy, které budou reálné možná za padesát let. Dnes stojíme na prahu nanomedicíny. Je už možné počítat se zařazením jednoduchých nanotechnologií do léčby. Mám na mysli třeba postupné podávání léků přes kůži za využití nanostruktur. Zkouší se i využití nanočástic na bázi magnetitu k léčení nádorů. Nanočástice je možné do tumoru dopravit a posléze je za pomoci magnetického pole zvenku zahřát. A vypálit to místo podobně jako se to dělá pomocí ozařování. Nanomateriály ale mohou pomoci i při diagnostice. Existují různé struktury na bázi nano a jsou schopné obarvit rakovinové buňky a lépe je diagnostikovat. Je to v léčbě rakoviny další krok od metod jako jsou operace, ozařování nebo chemoterapie, které mají samozřejmě vedlejší účinky. Dnes už se prosazuje biologická a hormonální léčba, která je samozřejmě šetrnější. K dalšímu vylepšení léčby rakoviny mohou nanotechnologie výrazně pomoci, jde o novou strukturu léčby, kterou je možné využívat.

Nanomateriály čistí kontaminovanou vodu

Vraťme se zpět do současnosti. Četl jsem, že díky nanomateriálům čistíte vodu, což může být v době, kdy je čím dál větší sucho zásadní věc. Jak to funguje?

Narazil jste na téma, které náš ústav řeší prioritně. Máme zhruba osmdesát lidí, kteří se zabývají využitím nanotechnologií pro čištění vod. Moje osobní téma je čištění vod za pomoci nanočástic železa. Jsou to malé železné kuličky, které se zasáknou do podzemní vody. Putují tam na vzdálenost v řádu metrů z aplikačního vrtu. A je-li voda kontaminovaná třeba průmyslovou výrobou, hovořím například o těžkých kovech nebo rozpouštědlech, nanočástice železa jsou schopné s nimi reagovat, vysrážet je nebo je změnit v netoxické látky, čímž se podzemní voda vyčistí. Tuto technologii máme aplikovanou v mnoha lokalitách České republiky i v zahraničí. Další oblast je filtrace, kde nanovlákna nebo struktury, které nanovlákna obsahují, využíváme opět k čištění vod. Ať už jde o biologické čištění, to znamená zachytávání bakterií a virů. Bakterie jsou o velikosti mikrometrů, takže jsou daleko větší než viry, které jsou o velikostech osmdesát nebo sto nanometrů. Takže když je nanovlákenná síť dostatečně hustá, jsme schopní bakterie a viry chytit. Strukturu lze využít i tak, že na jejím povrchu vyroste biofilm, nechá se porůst biologickou hmotou, která je schopná reagovat s kontaminovanou vodou a čistit ji. Podobné filtry na bázi nanovláken se dají použít i pro čištění vzduchu, například do klimatizací nebo do vzduchotechniky.

Životnímu prostředí tedy nanotechnologie značně pomáhají.

Ano, velice výrazně. Je nutné si ale říct i ono „B“. Nanotechnologie jsou obecně brané z pohledu možného negativního ovlivnění zdraví člověka nebo přírody jako významný prvek. Znamená to, že musíme pracovat s takvzanou předběžnou opatrností. Než se podobný produkt dostane na trh, mělo by proběhnout studium jeho možných negativních vlivů jak na člověka, tak na přírodu. Dám příklad. Krémy, které se používají proti sluníčku obsahují oxid titaničitý. Dokud je ve velikosti běžných mikročástic, je to v pořádku. Pokud by se začal ve jménu zvýšení účinnosti opalovacího krému oxid zmenšovat do oblasti nano museli bychom řešit zásadní otázku. Dostatečně malé nanočástice jsou schopné pronikat do buněk. Může na ně oxid titaničitý z opalovacího krému negativně působit? Mohl by způsobit například zhoubné bujení? Než se podobný nový element dostane na trh, musí se prozkoumat a ověřit, že tyto negativní vlivy na kůži nemá. Vše musíme zkoumat z hlediska možné toxicity.

Jak vlastně došlo k tomu, že je zrovna Liberec v nanotechnologiích na špičce?

Před jedenácti lety profesor Jirsák a jeho tým vymyslel průmyslovou výrobu nanovláken, dostali několik ocenění, nechali udělat celosvětový patent...

Máte na mysli Nanospider.

Ano. Celosvětový patent pak firma Elmarco aplikovala. Od té doby se liberecká univerzita, nejprve fakulty textilní a strojní, později i náš ústav pro nanomateriály, věnuje aplikacím nanovláken. Před dvěma lety dostal kolektiv profesora Lukáše na brněnském veletrhu zlatou medaili za zvlákňování za pomoci střídavého pole místo pole stejnosměrného. Vlákna, která takto vznikají, mají jiné vlastnosti, proces je levnější. Událost z před jedenácti byla startovacím momentem k tomu, že se Liberec zapsal jako jakýsi lídr v oblasti nanotechnologií a nanovláken.

Je těžké si tuto špičkovou reputaci udržet?

Začínáme už na škole, kde se snažíme sehnat kvalitní studenty se zájmem o náš výzkum. Nabízíme jim už od bakalářského studia  možnost podílet se na našich projektech, aby se pro práci u nás nadchli. Máme přímo i obor nanomateriály, který mohou studovat. Současně musíme být v kontaktu se zahraničními pracovišti. Podáváme společné projekty, píšeme společné publikace, vyměňujeme si studenty k několikaměsíčním stážím. Snažíme se získat zahraniční odborníky, aby k nám přijeli, minimálně na přednášky. Je zkrátka nutné být v kontaktu se světem. Nemusí to být pouze svět západní, hodně spolupracujeme s Asií, s Indií, s Čínou, s Japonskem. Z těchto zemí k nám jezdí i doktorandi, protože i v těchto zemích je řada opravdu chytrých a pro věc zapálených lidí.

Co jsou nanotechnologie

„Historie nanotechnologií se váže k roku 1959 a k přednášce fyzika a nositele Nobelovy ceny Richarda Feynmanna. Jmenovala se Tam dole je spousta místa. Naznačil tím, že lidé budou v blízké budoucnosti schopní manipulovat na úrovni atomů a vytvářet struktury, které jsou větší než atomy, ale menší, než v té době známé jiné struktury. Naznačil, že lidé budou schopní ovlivňovat svět, chemické procesy a fyzikální procesy za pomoci těchto struktur,“ říká Miroslav Černík a pokračuje: „Ale, podíváme-li se, co vlastně nanotechnologie jsou, dojdeme k závěru, že jde o aplikaci známých fyzikálních zákonů. Díky dnešní technice, jako je například elektronová mikroskopie, jsme schopní sledovat tyto malé objekty. Jsem schopní je nejen pozorovat, ale také s nimi manipulovat a nově je pojmenovat. Dávám příklad požáru katedrály Notre-Dame v Paříži. Tam jsou všude vitráže. Barevná skla obsahují nanočástičky zlata a stříbra. Mají různou velikost a různou strukturu. Na základě jejich nanostruktury mají svou barvu a jsou schopné nechat procházet světlo v různých barevných odstínech. Už stavitelé Notre-Dame byli schopní vytvářet nanostruktury, aniž by o tom věděli. Obecně jde o objekty, které jsou větší než i složitější molekuly. Například DNA je typickým příkladem nanostruktury, její šroubovice má průměr jeden nebo dva nanometry. Druhý velikostní limit pro definici nanomateriálu je na úrovni prvních živých organismů, což jsou viry, které jsou řádově veliké osmdesát nanometrů.“

♥ Chci podpořit Liberecké Zprávy!
Bezpečné platby pro nás zajišťuje Gopay.cz

Celkem
Sdílení