Dnes jsme schopni pozorovat nepředstavitelně vzdálené končiny vesmíru, stejně jako tu nejjemnější strukturu látek. V druhém případě však platí zásadní rozdíl. Zatímco u vesmírné oblohy jsme pasivními diváky, nanosvět umíme modifikovat. Vznikají materiály nebývalých vlastností, hovoří se o možné revoluci v medicíně. A nejen to. Jednou z hlavních vlastností nanotechnologií totiž je, že se dotýkají všech exaktních vědeckých oborů. Ostatně právě interdisciplinární spolupráce vědců byla hlavním popudem k zahájení výstavby Středoevropského technologického institutu (CEITEC) v Brně. O nanosvětě hovořil v pořadu Před půlnocí z 26. srpna koordinátor výzkumného programu Pokročilé nanotechnologie a mikrotechnologie CEITEC Tomáš Šikola. Moderoval Jiří Hanák.
„Oráme pole v nanosvětě,“ říká Tomáš Šikola
Ovlivnily vás nějak vize vědeckofantastické literatury a filmů při výběru vašeho povolání?
Vůbec ne. Ani tento žánr moc rád nemám. Neodsuzuji ho, ale trochu se ho bojím. V mládí jsem totiž viděl jeden sovětský film o kosmonautech na Venuši. Sice si nepamatuji detaily, ale vím, že když jsem odcházel domů, byl jsem strašně vystrašený. A to mi zůstalo do teď.
Přesto, tehdejší představy světa po roce 2000 se dnes mohou zdát úsměvné. Vývoj je sice ohromný, ale proti dřívějším představám šel trochu jiným směrem?
Právě nanotechnologie byly před 10 lety něco neznámého, science fiction. Částečně za to mohl i „otec nanotechnologií“ Richard Feynman, který předpovídal aplikace sahající až k známým nanorobotům, kteří se budou pohybovat v našem krevním řečišti a opravovat naše orgány nebo budou schopni reprodukce. Skutečnost je mnohem střízlivější, a tak to jako vědci musíme brát. Postupnými kroky přicházíme k aplikacím, které sice nebudou pro širokou veřejnost takto chytlavé, nicméně budou užitečné.
Když mluvíte o nanostrukturách, evokuje to představu něčeho velmi malého, zmínil jste slavné nanoroboty. Jakým výzkumem se ale konkrétně zabýváte vy?
Podstatnou část našeho výzkumu představuje příprava a měření vlastností různých nanostruktur. Ty mají rozměry desítek nanometrů, to je tisícina šířky lidského vlasu. A naším úkolem je dovést tyto technologie k dokonalosti.
Takže výjimečností nanotechnologií je prostě to, že jsou malé?
Ano. Definovat, co je to nanostruktura, je obtížné. Je to malá struktura, která přináší nové vlastnosti, které velké objekty, jako třeba sklenice na tomto stole, nemají. A tyto nové vlastnosti se projevují u struktur od velikosti 100 nanometrů. Desítky nanometrů jsou tedy v pořádku a jednotky jsou ještě lepší.
Už nestačí „mini“ nebo „mikro“, dnes už je třeba používat „nano“. Je to podobné, jako když máte obchod. Už nestačí jen „obchod“, musí být „super“ nebo „hyper“.
Je to trochu reklamní značka, která dělá tuhle disciplínu přitažlivou. Souvisí to se science fiction, ale také se snahou mít něco unikátního. Moji kolegové říkají, že nanotechnologie jsou to, co jsme dělali před deseti dvaceti lety, akorát se tomu tak neříkalo. Stále jde o vědu, kdy se zabýváte atomy, molekulami, popřípadě shluky těchto malých částic.
Původní vidina hi-tech světa tedy vzala za své, přesto dnes díky technologiím využíváme věci, které si naši předci představit nedovedli. Jen nejsou na první pohled vidět?
Například dnešní izolanty, což je minimálně mikrotechnologický výrobek, mají nesrovnatelně lepší vlastnosti. Nebo například různé nátěry, po kterých voda stéká mnohem ochotněji než po běžných materiálech. Nebo existují takzvaná smart windows, která mění v závislosti na osvitu svoji propustnost, což je způsobují přidané nanokrystaly kovu.
Biochemik Emil Paleček je autorem objevu, že DNA je elektrochemicky aktivní. Před 50 lety tento objev nikoho nezajímal, ale dnes, kdy došlo k přečtení DNA, je to velmi využitelné. A týká se to i nanotechnologií. Sám Paleček mluví o malých přístrojích, které by i u praktického lékaře mohly přesně diagnostikovat problém na základě dědičné informace pacienta?
To je jedna z velmi perspektivních oblastí využití, kdy by nanotechnologie (zdánlivě materiální a strukturní objekty) sloužily i živé vědě. Tyto malé systémy se totiž dají skloubit s organickými částicemi a tak je lze využívat pro diagnostiku, ale i pro léčení.
Jedna z hlavních linií, která se dnes v tomto sleduje, je takzvaná cílená doprava léků. Často jsme otravováni vlastními léky, protože bereme velké dávky, ale pro samotné léčení se v organismu využije jen malá část. Takto by se nanotechnologie jako dopravce účinné látky otevřela a uvolnila účinnou látku až tam, kde má. Tělo by to samozřejmě snášelo lépe.
Při vašem výzkumu se tak dostáváte do okamžiku, kdy se velmi konkrétně potkává fyzika s biologií?
Hlavní atribut nanotechnologií je, že jsou interdisciplinární. Ke skutečně funkčním výsledkům je potřeba fyziků, chemiků, biologů nebo lékařů. Je to náročnější, ale tato tendence je ve světě jasná a v jejím duchu jde i CEITEC.
Spolupráce vypadá tak, že lékaři přijdou se zadáním, že potřebují to a to, a vy najdete řešení?
To by bylo ideální, ale funguje to i naopak. Například od podzimu startujeme společný projekt všech výzkumných programů institutu, v jehož rámci se budou zkoumat senzory, biosenzory, ale i modifikace povrchů prostřednictvím nanotechnologií. Takovéto modifikace jsou, jako bychom orali pole, až na to že v nanosvětě. Chceme zkoumat, jak se na takto modifikovaném povrchu daří růst bakteriím nebo tkáňovým kulturám. Pokud by rostly jedním směrem, jednou z možných aplikací by byla stimulace růstu nervových buněk. To by velmi pomohlo například při hojení nervu, který byl porušen během operace.
Vystudoval jste přírodovědeckou fakultu, ale hned po škole jste nešel do výzkumu, ale rovnou do praxe?
Bylo to trochu složitější. Po skončení studií jsem měl nabídku zůstat na škole jako asistent, udělat si doktorát, ale podmínkou bylo členství v komunistické straně. To byla laťka, kterou jsem nemohl přelézt. Tak jsem šel do brněnské Tesly, kde jsem se naštěstí dostal do týmu nadšeného fyzika, který tam přes ne úplně příznivé podmínky dělal výzkum. Asi po třech letech jsem se pak dostal na VUT v Brně, kde podmínka členství ve straně nebyla.
Jaké jsou dnešní podmínky pro vývoj ve firmách?
Mám přátele v brněnských firmách, které vyrábějí elektronové mikroskopy na světové úrovni. Jsou to vlastně i lidé, kteří dělali v té Tesle. Mám s nimi velmi úzké vztahy, naši studenti u nich dostávají stipendia a využívají jejich zařízení. Pro ně je to výhodné. Oni nemají dostatek kapacity na to, aby na svých zařízeních vyvíjeli aplikace, zato my naopak chuť a čas máme.
Podmínky jsou ale úplně jiné. Dělat dříve výzkum v podniku nebyla, alespoň pro lidi z akademického prostředí ne, žádná čest. Dnes je zájem ze strany studentů samozřejmě vyšší.
(redakčně kráceno)