Nejen v lidském těle funguje jednoduchá úměra – do čím menších struktur se vědci pustí a zkoumají nebo ovlivňují jejich vlastnosti, tím dřív můžou vysledovat nemoc a případně rovnou zabránit jejímu rozvinutí. A tedy ještě daleko dřív, než se viditelně začne projevovat. Nové materiály a postupy umožňují dostat se stále na menší úroveň. Vědci z Univerzity Palackého přesně na takové projekty, směrované nejen na lidské tělo, získali významný grant. K dispozici mají téměř půl miliardy korun, peníze, jež mají pomoct změnit medicínu i průmysl.

Projekt má název, který zní jako ze sci-fi zápletky: Technologie za hranicí nanosvěta. „Naším cílem je vyvinout nanomateriály a technologie, které přispějí k řešení dvou současných společenských výzev, tedy získávání a ukládání obnovitelné energie a zlepšení kvality života,“ říká hlavní řešitel projektu Michal Otyepka z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN UP).

V případě medicínského uplatnění mají miniaturní přístroje, takzvaní nanoroboti, velcí zhruba jako tisícina lidského vlasu, v lidském těle odhalovat či likvidovat zárodky nemocí. V průmyslové výrobě pak má přístup „za“ nanosvětem, tedy atomární inženýrství, měnit vlastnosti různých materiálů. A tak třeba vylepšit výrobu i využití elektřiny a mnohých přístrojů.

„My všichni jsme svědky obrovského pokroku v mnoha odvětvích lidské činnosti, přesto je posun od nanotechnologií k atomárnímu inženýrství pro většinu z nás něčím z oblasti sci-fi. Ovšem kdo jiný než právě univerzitní pracoviště by měl hledat nová řešení problémů, s nimiž se lidstvo potýká,“ komentuje prorektor Univerzity Palackého Jiří Stavovčík.

„Ukazuje se, že nanotechnologie začínají být překonány a ustupují právě atomárnímu inženýrství,“ dodává průkopník metody Radek Zbořil z CATRIN. Peníze na pětiletý výzkum získala olomoucká univerzita v prestižní výzvě Špičkový výzkum operačního programu Jan Amos Komenský.

Partnery jsou Univerzita Karlova a CEITEC-VUT. Vědci se k atomárnímu inženýrství uchýlili s tím, že metoda umožňuje řídit vlastnosti látek až na úrovni atomů. Jsou schopni vnést jednotlivé atomy kovů do struktury různých materiálů. A kromě zmíněného můžou i objevit úplně nové možnosti uplatnění.

Nanoroboti v lidském těle

Zbořil dodává, že odborníci už teď vědí, že materiály vyvinuté v atomárním inženýrství dokážou zabíjet bakterie mnohem účinněji než mnohá antibiotika. „Přičemž bakterie si na tyto materiály neumějí vyvíjet rezistenci,“ doplňuje.

Nejde ale jen o látky, ale i o způsob, jak se do těla dostanou. Právě v tom mají obrovský význam nanoroboti. Už teď se pro medicínské účely testují. Vývoji nanobotů se badatelé věnují dvě desetiletí, od roku 2021 s tímto účelem funguje Centrum pro pokročilé funkční nanoroboty. V rámci grantu budou miniaturní robůtky vědci sestavovat, jak říkají, „atom za atomem“.

Mikroskopické stroje budou uvnitř těla schopny zaznamenat velice nízké hladiny takzvaných biomarkerů, tedy ukazatelů změn v organismu. „Což může výrazně zlepšit diagnostiku řady nemocí. Tito nanoroboti se budou navíc autonomně pohybovat v lidském těle a likvidovat zárodky chorob,“ upřesnil Martin Pumera z CEITEC-VUT.

Jenže věda financování takových projektů nemá přímočaré už kvůli tomu, jak je dokáže vnímat veřejnost. Právě nanoroboti získali negativní význam v rámci pandemie, kdy se podle dezinformací měli dostávat do těla s očkováním tak, aby lidem ubližovali, nebo snad díky nim podle odvážnějších teorií bylo možné lidi sledovat. Nový výzkum s vyvracením podobných konceptů rovnou počítá.

„Vedle odborníků na materiálový výzkum jsou v projektu zapojeni i zástupci společenských věd, kteří posoudí přijetí nových technologií ve společnosti. Současně navrhnou i strategie pro boj s takzvanými fake news, které by vnímání nových technologií mohly negativně ovlivnit,“ popisuje Otyepka.

V průmyslu má metoda atomárního inženýrství zajistit třeba u katalyzátorů až o řády vyšší výtěžnost reakcí a současně nahradit potřebu drahých nebo nedostupných surovin, jako je například zlato či platina. V energetice vědci dokážou mnohonásobně zvýšit účinnost získávání zeleného vodíku pomocí solárního rozkladu vody nebo amoniaku. Pomoct mají při zpracování ropy, zemního plynu nebo biomasy, výrobě paliv, polymerů, léčiv i při ochraně životního prostředí.

„Vedle těchto benefitů je ale třeba zdůraznit také zvyšování konkurenceschopnosti, kterou naši vědci svým bádáním získávají nejen ve svém oboru, ale svými výsledky ji pak přinášejí celé České republice,“ uvádí rektorka Univerzity Karlovy Milena Králíčková.

Rozpočet výzvy Špičkový výzkum, ze které projekt peníze získal, čítá dohromady 12,2 miliardy korun a podporu z ní získalo celkem 26 projektů. Ty mají posílit pozici České republiky v evropském výzkumném prostoru a zvýšit konkurenceschopnost tuzemských výzkumných týmů s evropskou i světovou špičkou.