Téma

28. června 2017

Lidé si často myslí, že jsme šílení vědci ze sci-fi filmů, říká světový odborník na nanotechnologie

V červnu zavítal Paul Weiss i na brněnský CEITEC | Autor: Tomáš Baše

Jeden z největších světových odborníků na oblast nanotechnologií a specialista Fulbrightovy nadace Paul S. Weiss zavítal na začátku června do České republiky na pozvání Ústavu anorganické chemie Akademie věd ČR. V rámci své přednášky na CEITEC VUT představil nejnovější poznatky ve studiu struktur a propojení nanočástic. Weiss, který v současnosti působí na Kalifornské univerzitě v Los Angeles a je šéfredaktorem významného časopisu ACS Nano, se následně zúčastnil také mezinárodní letní školy Physics at Nanoscale v Devíti Skalách. Ve vědě je podle něj nejdůležitější, aby spolu odborníci mluvili. Musí také umět svůj výzkum prezentovat. Běžná populace totiž často nerozlišuje mezi opravdovým výzkumem a hollywoodskými sci-fi filmy.

Nacházíme se ve věku nanotechnologií?
Ano, myslím si, že jsme na začátku tohoto věku. Ještě je před námi hodně práce a spousta neprobádaného. Což je na tom velmi vzrušující. Můžeme objevovat a pohybovat se v místech, na kterých ještě nikdo před námi nebyl. Snažíme se v tomto novém světě zorientovat a pochopit ho. Další z velmi zajímavých věcí, které to s sebou přineslo, je, že nám zcela selhává intuice. Objevujeme svět, který funguje na jiných principech. Najednou třeba nezáleží na gravitaci. Mnohem významnější silou je kapilarita. Snažíme se proto teprve pochopit, jaká jsou pravidla onoho světa a jak můžeme využít rozdílnosti mezi těmito pravidly a naší intuicí ve vlastní prospěch.

Znamená to tedy, že se bortí zažitá pravidla i v oblastech jako je biologie, chemie či medicína?
Spíše využíváme a rozšiřujeme dosavadní principy daných oborů. Díváme se na nanovědu z různých perspektiv. Navzájem jsme se totiž museli naučit jazyky jednotlivých oborů, ze kterých jsme vzešli. Začínal jsem jako chemik, ale spolupracoval jsem například s fyziky a neustále jsme se hádali o to, co a jak vlastně měřit. Byly to velmi užitečné hádky, protože jsme si postupně osvojili strategie toho druhého a přidali jsme je mezi vlastní nástroje. Naučilo mě to také poslouchat velmi pozorně, jaké problémy se snaží dané obory vyřešit. V naší laboratoři pak vyvíjíme zcela nové nástroje a způsoby, jak tyto problémy adresovat. Nanotechnologie jsou proto zcela unikátní oblast vědy už z toho důvodu, že se zde schází lidé ze všech možných oborů, učí se od sebe navzájem a kombinují dosavadní znalosti a přístupy.

Nikde jinde se to neděje?
Jsou obory, kde se předpokládá, že už by tento typ fungování měl být dávno osvojen. Například neurověda. Ale zdá se, že se to neděje. Jsme ústřední bod nejrůznějších iniciativ pro výzkum mozku a dalších medicínských projektů, protože jsme schopni mezioborově komunikovat a navzájem se respektovat. Ačkoliv se řada z těchto projektů de facto vůbec netýká oblasti nanotechnologií, byli jsme požádáni, abychom dali dohromady jednotlivé vědecké skupiny a celé projekty řídili.

Bude tedy po budoucích výzkumnících požadováno, aby měli spíše širší záběr než úzkou profilaci?
Nebude. Když má ale člověk větší přehled ve více oblastech, činí to jeho život i výzkum mnohem zajímavější. Ve své výzkumné skupině mám chemiky, biology, matematiky, fyziky, neurovědce, onkology, biomedicínské inženýry. Máme takovou babylonskou věž a musíme si navzájem pořád vysvětlovat, co děláme a proč. Neustále se tak učíme i z toho, jak na tyto otázky odpovídáme, a zjišťujeme, kde by se mohly naše dovednosti a znalosti křížit. Pro mě je to ohromná zábava. Ale ne každý to tak musí mít. Někdo může být chemik a dělat čistě chemii. Dopad jeho práce i to, kam může výzkum v rámci vlastní laboratoře posunout, je ale limitován.

Weiss se spolu se svou ženou, profesorkou psychiatrie, zúčastnil také letní školy nanotechnologií | Autor: Tomáš Baše

Přináší tedy nanotechnologický výzkum opravdu natolik nové poznatky? Nebo je to spíše právě o tom, že spolu začaly jednotlivé oblasti vědy mluvit?
Nastartování komunikace je určitě jedna z klíčových věcí. Pak je tu ale ještě druhý aspekt. Mým oblíbeným příkladem a inspirací jsou biotechnologie. Lidé v tomto oboru přesně věděli, co je potřeba. Věděli, že potřebují například rychlé a automatizované sekvenování DNA či automatizované sekvenování proteinů. Všechny tyto vynálezy spojuje jméno – Lee Hood. Jakmile měl Lee Hood vhodné nástroje, přesně věděl, na co je použít. Protože měl od začátku jasný důvod, proč takové nástroje potřebuje, okamžitě následovalo množství průlomových objevů. Jeho přístup založený na tom, že mám nápad a potřebuju přijít s konkrétním řešením, je mnohem silnější než vytvořit nástroj, a pak vymýšlet, na co ho vlastně budu používat. Snažím se tím řídit i v našem výzkumu. Člověk musí, stejně jako když hraje šachy, myslet o několik tahů napřed. Musí tedy už teď přemýšlet, co bude dělat, až bude mít daný nástroj v rukách.

Můžu už teď vidět v běžném životě výsledky Vaší práce a výzkumu?
Ano. Máme například dlouhodobý projekt s mou manželkou, která je profesorkou psychiatrie. Vymysleli jsme senzory pro rentgenování mozku, které mají uplatnění v mnoha oblastech. Snažíme se je dostat třeba na jednotky intenzivní péče, protože mohou pomoci se signalizací konkrétních poškození, která jsou velmi citlivá na čas a včasný zásah. Pokud budeme schopni včas detekovat některé problémy, můžeme jednat a ochránit funkčnost mozku, čímž se mnohdy zachrání dotyčnému život.

Po přednášce s Weissem přišla konzultovat řada doktorandů i zkušených výzkumníků | Autor: Tomáš Baše

Říkal jste, že jsme teprve na počátku věku nanotechnologií. Objevují se už teď nějaké etické otázky, kterým musí odborníci z tohoto odvětví čelit?
Shodou okolností jsem teď byl na Světovém vědeckém festivalu členem panelu, který se zaobíral otázkou bezpečnosti v oblasti nanotechnologií. Jedna z věcí, o kterou se už od začátku tato komunita snaží, je umět rozpoznat, které materiály jsou bezpečné. Donedávna se k nanomateriálům přistupovalo jako k novým chemikáliím. Tím ale nejsou. Vezměme si, že jsou tu nyní stovky tisíc nových nanomateriálů. Pokud bychom k nim měli přistupovat stejně, jako přistupujeme k novým chemickým látkám, na světě by nebylo ani dost peněz, ani dost zvířat, abychom je všechny otestovali. Takže musíme vymýšlet nové strategie, jak k testování přistoupit.

A jak se tedy testují?
Teď se volí takzvané hierarchické testování. Nedefinuje se samostatně každý materiál, ale vezmou se základní materiály, u kterých se následně testuje interakce s různými biologickými sítěmi. Pokud se v těchto studiích ukáže, že je daný materiál bezpečný, může se pustit na trh. Následně se definují skupiny materiálů, které jsou bezpečné pro uvolnění na trh. Z těch by si měli výzkumníci vybírat, když něco nového vymýšlejí. Výhodou pro náš obor je možnost vybrat si, co budeme vyvíjet, a kam budeme investovat. Můžeme tak snáze prosazovat a podporovat otestované a bezpečné materiály.

Nemají obecně lidé od nanotechnologií přehnaná a nereálná očekávání?
To je další z problémů nebo otázek, kterým musíme čelit. Jak lidem vysvětlit, co a proč vlastně děláme. Sídlíme blízko Hollywoodu, takže v podstatě soutěžíme s filmy a knihami z oblasti sci-fi. Lidé si tak často představují, že jsme šílení vědci pracující na robotech. Neustále se nás všichni ptají, jaký je katastrofický scénář našeho výzkumu. I lidé od Disneyho. Vždycky jim říkám, že největší výhodou naší práce je, že můžeme velmi silně interagovat s biologickými systémy. A největším rizikem je, že můžeme velmi silně interagovat s biologickými systémy. (směje se) Například virus je v podstatě nanočástice. Každý den se tak potkáváme s velkým množstvím nanočástic a měli bychom rozumět jejich fungování. Obecně je ale potřeba mluvit o tom, čeho se snažíme dosáhnout v oblasti medicíny, zemědělství či energetiky. A jak můžeme díky nanotechnologiím vytvořit bezpečnější svět, ve kterém budeme využívat méně technologií s větší efektivitou.

Když se díváte do budoucnosti, očekáváte nové objevy nebo pouze prohlubování stávajícího vědění?
Pořád se nám daří dělat nové objevy. I proto, že vyvíjíme nové nástroje, které nám otevírají dosud nemyslitelné oblasti. Myslím si ale, že stále neděláme tolik, kolik bychom mohli. I kvůli tomu, že například ve Spojených státech převažují především krátkodobé granty. V zemích jako Německo či Švýcarsko mají vědci sice dlouhodobější podporu, ale zase nemají tolik projektů, kde by se potkávali lidé z různých oblastí a navzájem se inspirovali. Vědci by měli společně hledat bílá místa v dosavadním poznání, protože jen tak můžeme činit stále nové objevy.

(zep)

TémataCEITEC VUT Nanotechnologie Akademie věd