Nápady a objevy

8. června 2015

Ivana Márová: Čas jde vždy pouze jedním směrem

Technologický "Oskar" | Autor: Kateřina Tušarová

Promenády na červeném koberci rozhodně nevyhledává. Výsledkem mé práce jsou především studenti, říká profesorka Ivana Márová z Fakulty chemické VUT v Brně. Žena, jejíž tým je podepsaný pod patentem biotechnologie Hydal, díky které se Čína neutopí v hektolitrech použitého fritovacího oleje. Právě jejím přičiněním se také může Česká republika například chlubit svým prvním technologickým Oskarem za nejlepší evropskou inovaci, kterého letos získala právě za Hydal. O tom, kterým směrem se ubírá další výzkum v této oblasti, ale i o tom, jaké to je být matkou „na znamení“, je následující rozhovor.

Nepoužitelný fritovací olej se za pomocí bakterií přemění na užitečný bioplast  neboli biopolymer PHA. To je v kostce technologie Hydal. Kde se zrodil původní nápad, v kuchyni, nebo v laboratoři?
S tímto tématem jsem začínala už v rámci své dizertační práce. V ní mi ale ještě nešlo o polymer samotný, ale o cestu k němu. Výchozím materiálem pro polymer jsou látky vlastní i lidskému tělu, jsou tzv. biokompatibilní a dají se využít například v diagnostických soupravách pro stanovení některých metabolitů u cukrovky. Tehdy jsme na Katedře biochemie Přírodovědecké fakulty MU v Brně pracovali s bakteriemi produkujícími PHA a charakterizovali enzymy, které vedou ke vzniku polymeru. Ale pak jsem se věnovala deset let klinickému výzkumu na úplně jiné téma. Když jsem potom nastoupila na Fakultu chemickou VUT v Brně, hledali jsme nová témata pro diplomové práce. A mne napadlo zkusit využít poznatky o vzniku PHA z hlediska biotechnologie a materiálové chemie. Měla jsem štěstí na velmi nadaného studenta, který po obhájení diplomové práce na téma PHA nastoupil na doktorát a odjel na stáž do zahraničí. Tam ho zaujala reklama na autobusu inzerující přeměnu jedlého oleje. Přesně podle rčení „náhoda přeje mysli připravené“ napadlo studenta zkusit kultivovat některé bakterie na oleji. Ony ty bakterie mají totiž velmi zvláštní požadavky na stravu a jedí i některé ropné uhlovodíky, mastné kyseliny, cukry a neobvyklé substráty. Takže vidíte, ani kuchyň, ani laboratoř, vědecký mozek myslí trochu jinak, i když náhoda a štěstí určitě nejsou na škodu. Pokud se týká Hydalu, tady bylo těch šťastných momentů opravdu hodně.

Například?
Náš partner NAFIGATE Corporation, a. s., se objevil v nejlepší možnou dobu, kdy my už měli skoro dotažený nápad, vhodný pro komerční využití. A zatímco jsme dokončovali technologii, oni nám šli naproti s marketingem a jejím transferem do praxe. Pro nás bylo dobře, že jsme byli schopni stačit s vývojem tempu, který průmyslová praxe vyžadovala, a technologie se skutečně mohla na trhu uplatnit.

Nyní už se v Číně staví továrny, v nichž se hektolitry fritovacího oleje přemění na bioplast neškodící životnímu prostředí. Jak dlouhá tedy byla cesta od nápadu až sem?
Pěstovali jsme bakterie, hledali vhodné metody, studovali – celý ten proces trval zhruba sedm let, což je poměrně krátká doba. Vlastně ještě přesněji: od chvíle, kdy jsme navázali kontakt se společností NAFIGATE Corporation, byl patent přijatý za necelé tři roky. Ale bylo to možné jen proto, že jsme za sebou už měli důkladnou přípravu v laboratoři i poloprovozní zkoušky. Technologii jsme postupně optimalizovali tak, aby byla jednoduchá na realizaci, energeticky přijatelná atd., nicméně výrobní „továrnou“ je bakterie, tedy živý tvor. Samotný olej se na polymer nepřemění, potřebujete k tomu bakterie, ta zase vyžaduje potravu a podmínky pro přežití… Musíte umět odhadnout chování toho mikroorganismu a současně mít fantazii, abyste si dokázali představit, jak ovlivnit jeho životní cyklus tak, aby přežil, a přinutit jej, aby současně vyprodukoval největší možné množství polymeru. A umí to výborně, v buňkách umí nahromadit až 8090 % polymeru v sušině. Musím opakovat: Hydal přišel na svět díky řadě šťastných náhod.

Můžete trochu představit tu kouzelnou bakterii? Pro laika je to vše trochu sci-fi…
Jde o normální, běžně se vyskytující půdní bakterii, která není lidským patogenem, je pro člověka zcela neškodná. My sice používáme sbírkový kmen, ale i ten se do sbírek dostal z přírody. Jde o kmen, který se v průmyslu využívá nejčastěji, protože jeho produktivita je velmi vysoká. Již jsem zmínila, že umí akumulovat velké množství polymeru. Z celkového množství oleje, který bakterie zkrmí, vytvoří až 70 procent polymeru – těch zbývajících 30 procent potřebuje ke svému přežití, něco jíst přece musí. Řečeno stručně, nejde o žádný div, ale jen o efektivní využití živého organismu. Celý ten „zázrak“ dělá ta bakterie, a my, abychom mohli využít jejích schopností, pro ni musíme vytvořit správné podmínky.

Na čem pracujete dál?
Hledáme další vhodné odpady jako potravu pro bakterie produkující PHA. Pokoušíme se vyvíjet další aplikace polymeru, a to jak z oblasti velkokapacitních technologií, tak nanotechnologií.

Pokud správně rozumím, bioplasty by se mohly používat v nejrůznějších oblastech?
Z těch velkých technologií má zahraniční partner zájem o výrobu mulčovacích fólií pro zemědělství, které by se časem samy na poli rozpadly. Tomu se věnuje jedna skupina na FCH VUT v Brně. Pravděpodobně také lze očekávat výrobu jednorázového plastového nádobí pro rychlá občerstvení. V našich laboratořích (Laboratoř biotechnologie a biomateriálů), které spadají současně pod Centrum materiálového výzkumu a pod Ústav chemie potravin a biotechnologií, se snažíme zkombinovat polymer se specializovanými aplikacemi, jinými slovy zkusit z něj udělat například inteligentní obaly pro potraviny, které by prostřednictvím sond samy upozorňovaly na možnou kontaminaci obsahu, přístup kyslíku nebo nežádoucí vlhkost. Nebo připravit nanovlákenné filtry pro čištění vody a jiných kapalin, zkusit hledat jeho využití jako nanočástic v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu. To vše testujeme i v rámci studentských prací.

Můžete to upřesnit?
Samotný polymer funguje jako UV filtr. Dovedeme si tak představit, že by se přímo na kůži aplikoval nějaký gel s jeho nanočásticemi obsahující další molekuly přírodních látek pohlcujících UV záření, jako je třeba beta-karoten. Další patenty chystáme na zvláknění PHA, což je poměrně obtížné, ale polymer PHA v nanovlákenné formě by mohl mít velké uplatnění v řadě oblastí.

Jaké jsou ty léčebné možnosti?
Polymer je mastný jako kůže, takže prostup nějakých látek povrchem těla se tím usnadňuje. Pokud by se tak do nanovlákenného materiálu zabudovaly nějaké aktivní látky, například protiplísňové, hojivé, protibakeriální nebo nějaké vitamíny, bylo by možné ho využívat ke krytí ran, jako pleťové masky, obklady. To máme v plánu pro nejbližší období, například na PHA  nanočástice s UV filtrem už máme užitný vzor. Hydrofobních vlastností polymeru hodláme využít pro výrobu filtrů pro vodu a další kapaliny. Filtr z tohoto materiálu je nerozpustný, je schopen zachytit až 90 procent škodlivých bakterií z vody a po použití se navíc sám rozloží. Jen stěží lze nyní odhadnout přínos něčeho podobného například v rozvojových zemích…

Autor: Kateřina Tušarová

Jak dlouho by trvalo, než by se rozložila zmiňovaná velkokapacitní fólie?
Ověřujeme i to. Fólie by zdegradovala zhruba do tří měsíců. U nanovlákenných materiálů se rozklad počítá na dny.

Obraťme trochu list. Když jsem se chystala na rozhovor, marně jsem googlovala ve snaze vyhledat o vás nějaké podrobnosti. Není škoda, že se víc „neprodáváte“, jako vzor pro studenty, jako příklad, že i žena může dělat špičkovou vědu?
Ne nadarmo se říká, že dobré zboží se chválí samo. Upřímně řečeno, máme samozřejmě radost, že se práce podařila, ale nemůžeme se zastavit a „oslavovat“, musíme pořád hledat něco nového. Pracuji na vysoké škole jako vyučující a studenti jsou pořád tím nejdůležitějším výstupem. Těší nás, že mají o práci v našich laboratořích zájem, že si nás najdou. Každý další nadaný student je nejen velká radost, ale i naděje na pokračování… Za důležitější, než studentům demonstrovat nějaké úspěchy, považuji vysvětlit a umožnit jim na vlastní kůži si vyzkoušet, že za výsledky je hlavně hodně práce.

Jak jste to zvládala s rodinným životem? Neměla byste vědeckou kariéru jednodušší jako muž?
Jednodušší to muži mají určitě, ve všech oborech. Protože žena musí zastat i péči o rodinu, což je dáno přírodou. Nemluví ze mne žádné feministické sklony a s rolemi mužů a žen jsem ztotožněná, ale platí, že žena musí odvést více práce. Mně doma děti říkaly, že jsem „maminka od 20 do 5 na znamení“. Teď už jsou velké, ale někdy bylo velmi těžké rozhodnout se, jestli něco dodělat v laboratoři, nebo se věnovat dětem, které vyrůstají. Čas jde bohužel vždy pouze jedním směrem.

Užila jste si aspoň předávání „technologického Oskara“ v Londýně jako malou satisfakci a uznání?
Jistě by to byl úžasný zážitek, ale bohužel jsem tam nebyla. Bylo by to náročné časově i finančně a dala jsem přednost jiným povinnostem. Nicméně ocenění nás samozřejmě těší, je to na hranici zázraku nebo nějakého filmu, na který se díváte a máte pocit, že není o vás. Děkujeme našemu partnerovi, že měl sílu a schopnost dojít s naším společným výsledkem až sem. (jih)

Vstoupit do fotogalerie

TémataFakulta chemická Centrum materiálového výzkumu věda a výzkum ocenění zaměstnanci

Související články:
Betony bez cementu? Stavět lze i tak
I sprchový kout může měnit barvu, a ještě šetřit energii
Chemici z VUT chtějí vyrobit unikátní kosti. Z hořčíku
"Technologický oscar" pro biotechnologii Hydal, která vznikla na VUT v Brně
Je libo rajskou jahodu? Dnes vaří chemici