Profesor Radek Zbořil patří k mladé generaci olomouckých vědců, kteří svými objevy a jejich aplikací v praxi dost možná ovlivní naše životy. Přírodovědecká fakulta UP a Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, jehož je profesor Zbořil ředitelem, patří v tomto směru k absolutní špičce tuzemské vědecké scény.
Pane profesore, vaše vědecká činnost se týká takzvaných nanomateriálů. Jak byste laikovi vysvětlil, oč se v případě nanomateriálů jedná?
Každý si určitě vybaví milimetrové krystaly kuchyňské soli, kterými si dochucujeme nedělní oběd. Zkuste si představit, že by se ze slánky sypaly krystalky milionkrát menší, které pouhým okem neuvidíte. To jen pro představu, v jakých rozměrech nanomateriály fungují.
Nanotechnologie ale nejsou jen o malých velikostech. Nepoměrně zajímavější jsou důsledky, které s dramatickým zmenšením objektů hmoty souvisí. Všichni například dobře víme, co se stane se železným hřebíkem, pokud ho necháme pár měsíců na vzduchu nebo ve vodě – jednoduše zrezaví. Pokud místo hřebíku vyrobíme železo ve formě nanočástic, v mžiku nám na vzduchu shoří pod rukama, a když ho hodíme do vody, spustí bouřlivou reakci, při které se vyvíjí vodík.
A právě o tom jsou nanotechnologie – o prudké změně vlastností, které nastávají při přechodu z mikrosvěta do nanosvěta. Krajním případem tohoto přechodu je vznik zcela nových forem hmoty. To je případ uhlíku, který všichni známe ve formě trojrozměrných struktur, jako jsou diamant a tuha. V nanosvětě ovšem existuje uhlík také ve formě jednorozměrných uhlíkových nanotrubiček či dvourozměrného grafenu, které jsou několikanásobně pevnější než ocel, vedou elektrický proud lépe než měď a vykazují spoustu dalších zcela mimořádných vlastností. Nanomateriály tak oproti svým chemicky totožným a větším sourozencům nabízí obrovské možnosti využití v širokém spektru oblastí od medicíny, biotechnologií až po ochranu životního prostředí.
Vy se ve svém výzkumu věnujete nanočásticím železa a jeho oxidů. Jaký může být praktický výstup těchto výzkumů?
Vhodným příkladem je určitě vývoj velkokapacitní technologie výroby už zmiňovaného nanoželeza. Nanočástice železa jsou extrémně reaktivní a dokáží redukovat desítky rozpuštěných toxických látek zejména v podzemních vodách a udělat z nich netoxické. Díky malému rozměru nanočástice „plavou“ v podzemní vodě a využívají svůj redukční efekt dlouhodobě a na velké vzdálenosti. Naše technologie byla úspěšně komercionalizována a nanočástice železa produkované touto metodou jsou dnes používány na řadě míst v České republice i Evropě pro odstranění chlorovaných uhlovodíků, nitrosloučenin, těžkých kovů či arsenu z podzemních vod.
Magnetické nanočástice oxidů železa jsou například využívány pro takzvaný řízený transport léčiv, kdy dokáží pomocí vnějšího magnetického pole přenést krevním řečištěm protinádorovou látku k nádoru a tady ji kontrolovaně uvolnit. Jedná se tedy o obrovskou výzvu z hlediska cílené protinádorové terapie, která by snížila vedlejší účinky spojené s dnes běžně používanou radioterapií a chemoterapií. Za zmínku určitě stojí také vývoj tenkých filmů oxidu železitého pro účely přímého solárního štěpení vody na vodík a kyslík. Ve speciálních solárních článcích slouží tenký film tvořený nanočásticemi oxidu železitého jako fotoanoda, jejíž vlastnosti zásadně ovlivňují výtěžnost přeměny sluneční energie na chemickou energii uchovatelnou ve formě vodíku. Na tomto celosvětově mimořádně aktuálním tématu spolupracujeme a výsledky publikujeme společně s věhlasnou skupinou profesora Grätzela na EPFL v Lausanne. Profesor Grätzel za objevy v oblasti solárních článků obdržel Millennium Technology Prize, což je nejvyšší světové technologické ocenění a byl také nominován na Nobelovu cenu.
PROF. RNDR. RADEK ZBOŘIL, PH.D.
- narodil se 21. 5. 1973
- 2000 – titul Ph.D.
- 2001–2002 – odborný asistent na Katedře anorganické chemie, UP v Olomouci
- 2001–2003 – odborný asistent na Katedře fyzikální chemie, UP v Olomouci
- 2006 – habilitace v oboru fyzikální chemie
- 2005–2010 – vědecký ředitel Centra výzkumu nanopráškových materiálů
- 2010 – profesor v oboru fyzikální chemie
- 2010 – Generální ředitel Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů
- autor desítek odborných článků, řešitel mnoha mezinárodních a národních grantových projektů, autor řady patentů
Jste autorem různých patentů. Můžete aspoň některý z nich přiblížit?
Zmíním metodu antimikrobiální úpravy povrchů materiálů pomocí nanočástic stříbra. Výhodou technologie je fakt, že stříbro je pevně vázané chemickou vazbou na povrchu substrátu, neuvolňuje se do prostředí a má dlouhodobý a vysoký antimikrobiální efekt. V laboratoři jsme prokázali použitelnost technologie pro antibakteriální úpravu chirurgických nití, dialyzačních jehel či katetrů. Metoda tak může výrazně snížit riziko infekcí a sepsí například u pacientů na urologických či kardiochirurgických odděleních.
Druhý příklad je určitě zajímavý pro každého z nás, když v létě naštvaně pozorujeme zelené vodní plochy plné sinic, které nás spolehlivě odradí od koupání. Již zmiňované nanočástice železa mají kromě schopnosti vyvazovat těžké kovy také schopnost „trhat“ buňky sinic a přitom navázat toxický mikrocystin, který sinice produkují. Nanoželezo umí navíc odstranit fosfor, který je klíčovou živinou pro sinice. Nanočástice tak mohou působit jako multifunkční zbraň v boji se sinicemi. Na výzkumu jsem spolupracoval s profesorem Maršálkem z Brna a výsledky jsme minulý měsíc publikovali v časopise Americké chemické společnosti Environmental Science & Technology. Letos bychom rádi optimalizovali a testovali patentovanou technologii v reálném měřítku na vybraných vodních plochách.
Podle všeho se výzkumu jak na přírodovědecké fakultě, tak ve vámi vedeném Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) velmi daří. Právě vy dlouhodobě spolupracujete s renomovanými špičkovými vědci ze zahraničí. Jakou pověst u nich máte?
Především, RCPTM má za sebou teprve necelý rok a půl života. Stále máme otevřeny desítky pracovních pozic zejména pro mladé talentované vědce. Většinu plánovaného instrumentálního vybavení budeme teprve pořizovat. Letos to bude například jeden z nejvýkonnějších elektronových mikroskopů ve střední Evropě, který díky svému rozlišení umožní pozorovat atomy ve strukturách nanočástic či studovat struktury biomolekul. Přestože jsme teprve v první třetině realizace centra, jen vloni jsme publikovali více než 120 článků v prestižních světových časopisech, patentovali několik materiálů a technologií, získali granty v celkové hodnotě stovek milionů korun, spolupracovali s více než 30 tuzemskými i zahraničními komerčními subjekty formou kontrahovaného výzkumu či servisních prací.
Na řadě těchto aktivit jsme spolupracovali s vědci ze špičkových zahraničních univerzit a ústavů včetně například Cornell University, University of Cambridge, University of Tokyo nebo Florida Institute of Technology. Jako ředitel centra jsem jen v loňském roce registroval přes sto zahraničních žádostí o pozici v RCPTM. Nyní už u nás aktivně působí řada kolegů z USA, Itálie, Řecka, Číny nebo Indie.
Čím to je, že se vědcům v Olomouci tak daří?
Věda je o invenci, nápadech, pracovitosti, trpělivosti, spolupráci. Primárně tedy o osobnostech a o lidech. V Olomouci se skutečně sešla silná generace vědců v produktivním věku, s velmi progresivní výzkumnou tematikou a díky úspěšné grantové politice přinesla na UP také množství velkých grantů. Ty umožnily získat špičkové technické vybavení a vytvořit silné vědecké týmy.
UP tak byla velmi úspěšná v Operačním programu EU Výzkum a vývoj pro inovace, v němž získala dotace v sumární výši přes dvě miliardy korun na vybudování tří vědeckých center. Kromě RCPTM je to Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum a BIOMEDREG – Ústav molekulární a translační medicíny. Společně s řediteli obou dalších center, profesorem Frébortem a docentem Hajdúchem, prosazujeme společnou filosofii, která spočívá v propojení špičkového základního a aplikovaného výzkumu, silné internacionalizaci centra a komercionalizaci jeho výstupů v úzké vazbě na průmyslové a podnikatelské subjekty. Upřímně si proto myslím, že tato centra mohou přinést v budoucnu obrovskou prestiž i finanční prostředky nejen UP, ale i městu, kraji a spolupracujícím podnikům.
Zmínil jste město a kraj. Jak hodnotíte úroveň podpory a spolupráce těchto subjektů s UP a vědeckými centry?
Myslím, že na úrovni města je spolupráce dobrá, nebo lépe řečeno, je vidět ochota tuto spolupráci prohlubovat a oboustranně z ní těžit. Nicméně, propagace aktivit UP i center by mohla být vyšší. Dokážu si například představit, že by se město profilovalo jako město biotechnologií, nanotechnologií a medicínských technologií. Jsem přesvědčen, že by to do Olomouce přilákalo další studenty, vědecké pracovníky a v neposlední řadě investory.
Je třeba vidět, že v roce 2014 bude v centrech působit téměř 400 výzkumníků, na jejichž vědeckou práci budou napojeny stovky studentů. Ti mohou nalézt uplatnění nejen v centrech, ale především ve firmách a podnicích regionu, které s centry spolupracují.
Pokud bych měl hodnotit spolupráci a podporu na úrovni kraje, tak musím konstatovat, že je prozatím téměř nulová a především, chybí ochota tuto spolupráci prohlubovat a rozvíjet. Mohu to hodnotit poměrně zasvěceně, neboť jsem se asi rok podílel na přípravě tzv. Regionální inovační strategie, kterou zpracovávala nezávislá společnost Berman Group. V rámci této komplexní studie byla univerzita logicky označena jako hlavní inovační lídr v kraji. Tomu ovšem vůbec neodpovídá její role a pozice v následně ustaveném sdružení, které bude odpovídat za implementaci této inovační strategie. Mám z toho pocit, že kraj chce především účelově přerozdělit peníze, zatímco podpora skutečně inovativních procesů a vazeb mezi akademickým a soukromým sektorem je vedlejší. Mrzí mě to o to víc, že Olomoucký kraj patří dlouhodobě k těm s nejvyšší nezaměstnaností.
Jste členem řady vědeckých společností, přednášíte ve světě, řídíte vědecké centrum, věnujete se výchově studentů. Dá se to vůbec skloubit s rodinným životem? Zůstává vám čas na koníčky či relaxaci?
Mým největším a celoživotním koníčkem je právě věda. Nicméně práce o nocích, víkendech či během dovolené skutečně patří k mému životu a už jsem si na to zvykl já i moje rodina. Samozřejmě, že bez relaxace to nejde. Od dětství jsem aktivně sportoval, takže i teď si najdu čas na fotbálek, tenis nebo badminton. Mám ale dvě malé dcery ve věku čtyř a sedmi let a snažím se trávit maximum volného času s nimi. Starší dcera se věnuje estetické skupinové gymnastice, ale je už prima partnerem pro společné lyžování nebo vyjížďku na kolečkových bruslích. Děti a sport mi tak dodávají energii do další práce. Nejsem totiž žádný domácí kutil a na zahrádce mě uvidíte, jen pokud se tam točí dobré pivo.