Rozvojem nanotechnologií se lidstvo posouvá dál k všeobecné prosperitě. Vědci přesto musí být opatrní a vyhnout se chybám. Nanotechnologie řadu věcí usnadňují a dovedou cíleně působit například na bakterie. Na druhou stranu tato oblast zatím není dostatečně prozkoumaná. Musíme zmapovat jejich životní cyklus v biosféře, abychom si díky malému ulehčení na jedné straně nezpůsobili velké potíže na straně druhé, říká Pavel Švec z Ústavu chemie a biochemie Mendelovy univerzity v Brně.
Foto: Trojúhelníkový tvar uprostřed obrázku je aplikovaný grafenoxid k řase Chalmydomonas reinhardtii. Tyto řasy jsou i v okolí grafenoxidu.
Pavel Švec nanomateriály mapuje za pomoci vysoce citlivého skenovacího elektronového mikroskopu (SEM), který je v permanenci prakticky nepřetržitě. „Tento mikroskop je nezbytným nástrojem právě pro sledování stability nanomateriálů v prostředí i při skladování, abychom měli jasnou představu zda-li, a jak se případně nanomateriály mění v čase v konkrétních podmínkách,“ uvedl Pavel Švec.
Vědci nanokompozity navzájem kombinují, aby dosáhli lepší účinnosti. „V případě kombinace selenu a telluru víme, že při určité koncentraci mají oba zmíněné prvky antibakteriální účinek. Různé bakterie, ale mohou být citlivé na různé prvkové složení nanomateriálů, takže po vytvoření nanokompozitu z těchto dvou prvků získáme nanomateriál, který má stejnou míru antimikrobiálního účinku, ale s menšími koncentracemi jednotlivých prvků. Jinak řečeno, s nižší koncentrací prvků v kompozitu dosáhneme stejného efektu, jako když použijeme prvky samostatně ovšem ve vyšších koncentracích. Takže je použití nanokompozitů ekonomičtější a ekologičtější,“ uvedl Švec s tím, že dalším příkladem může být využití různých vlastností nanomateriálů a spojit je do jednoho, který tím pádem bude vykazovat různé výhodné vlastnosti. To je například grafenoxid, který slouží jako nosič, jenž přilne na listy rostlin a na něm jsou pak navázány nanomateriály, které uvolňují živiny.
Vědci tak mohou například cíleně dopovat rostliny sírou. „Grafenoxid není pro rostlinu toxický a v čase je biodegradabilní, což předchází jeho akumulování v přírodě,“ uvedl Švec, podle kterého jde o celosvětový trend. Známé je například využití grafenoxidu pro nanovýživu rostlin. Brněnští vědci se mimo jiné zabývají toxicitou tohoto nanomateriálu na řasách. Zjistili, že podporuje růst řas. „Zároveň jsme zjistili, že míra toxicity stoupá s mírou redukce grafenoxidu,“ uvedla Zuzana Bytešníková, vedoucí Laboratoře syntézy a charakterizace nanomateriálů Ústavu chemie a biochemie.
Grafenoxid už dostal svoje uplatnění ve speciálním postřiku, který ochrání rostliny proti škodlivým bakteriím. Přípravky tohoto typu nejsou na trhu prakticky k dispozici, a pokud už jsou, tak je jejich účinnost násobně menší. Postřik je směsí nanočástic stříbra a mědi a grafenoxidu. Takto připravený kompozit ochrání rostliny proti škodlivým bakteriím. Výzkum trval deset let. „V tuto chvíli máme dokončené laboratorní a in planta pokusy s velmi dobrými výsledky a máme podanou žádost o český i mezinárodní patent. Aktuálně tedy čekáme na vyřízení těchto žádostí a následně bude univerzita hledat komerčního partnera,“ dodal Švec. Od výjimečných úspěchů tak brněnské vědce dělí už jen pár kroků. Moderní technologie lákají i mladé začínající vědce. S pokročilými technologiemi stejně jako s vysoce citlivými mikroskopy pracují na MENDELU studenti jak bakalářských, tak navazujících magisterských nebo doktorských typů studia.
Kontakt:
Ing. Pavel Švec, Ph.D.; Ústav chemie a biochemie AF; pavel.svec@mendelu.cz
Ing. Zuzana Bytešníková, Ph.D., zuzana.bytesnikova@mendelu.cz; Ústav chemie a biochemie AF