VÝZKUM A VÝVOJ
Obr.: Obrázek ilustruje, jak se vzorek, který je umístěn na kulatém kovovém disku, zavádí do přístroje nanoSIMS (Foto: Anna-Lena Lundqvist, Chalmers).
„ Jsem nesmírně potěšen, že se nám podařilo v buňkách zobrazit léčivé látky. Jakmile se léčivo dostane do buňky, může se s ním stát mnoho věcí. Nyní, když můžeme poprvé provádět po- zorování na této úrovni, můžeme získat zásadní informace, které nám pomohou navrhnout léky na nemoci, které dosud nebylo možné léčit, “ říká Michael Kurczy, hlavní vědecký pracovník společ- nosti AstraZeneca . Za vývoj jsou zodpovědní vědci z Chalmersovy technické univerzity a Univerzity v Göteborgu ve spolupráci se společnostmi AstraZeneca, BioVen- tureHub AstraZeneca a CAMECA. Pokud jde o přípravu a měření vzorků, bylo dosaženo výsled- ků, které by bez této spolupráce nebyly možné. „ Je to skvělá příležitost pro výzkumné pracov- níky, zejména pro ty mladé, pracovat na rozhraní akademické sféry, průmyslu a inženýrství. Syner- gie mezi přímým vhledem vývojářů do potřeb a problémů průmyslu a odbornými znalostmi a nápady výzkumníků na jejich řešení nám umož- nila představit nové, cenné nástroje, které pove- dou k výraznému zlepšení procesů vývoje léků, a tím i kvality života lidí, “ říká Thi Ngoc Nhu Phan, odborná asistentka na univerzitě v Göteborgu. » www.chalmers.se
umožňují analyzovat a kvantifikovat biologická léčiva, jako jsou peptidy a oligonukleotidy, v lid- ských buňkách se značnou spolehlivostí. Nová metoda je založena na přístroji NanoSIMS (nanoscale secondary ion mass spectrometry) vyvinutém společností CAMECA , který dokáže měřit a zobrazovat molekuly ve vysokém rozli- šení v nanoměřítku a který je od roku 2015 k dis- pozici v infrastruktuře pro chemické zobrazování. Tento přístroj byl široce přijat vědeckou komuni- tou pro výzkum, ale dosud nebyl použit pro vývoj léčivých přípravků. „ S naší technikou lze na projektu týkajícím se léčiv získat výsledky přibližně do čtyř týdnů a existují dobré možnosti, jak tuto dobu ještě zkrá- tit, “ říká Per Malmberg. Význam pro neuspokojené lékařské potřeby Dosud vědci pracovali metodikou NanoSIMS s kultivovanými buňkami, ale tuto techniku lze použít i ke zkoumání tkání. V dlouhodobém hori- zontu by mohla být použita také ke zkoumání toho, co se děje v jednotlivých buňkách v or- gánu, kde by mělo léčivo působit. To by mohlo poskytnout klíč k hlubšímu pochopení například neurodegenerativních onemocnění, jako je ALS nebo Parkinsonova choroba, a také rakoviny.
Díky komplexním znalostem lidského genomu mohou vědci navrhovat účinnější léky, které v nitru buňky působí na specifické cíle. Vzhledem k tomuto vývoji je také nutné, aby vývojáři léků zvážili, jak se jejich molekuly chovají uvnitř buňky. Nová metoda, kterou vyvinuli partneři v rámci infrastruktury pro chemické zobrazování, je po- psána v nedávno vydané bílé knize. Zahrnuje vylepšenou špičkovou technologii a znalosti, jež
ČEŠTÍ VÝZKUMNÍCI CHTĚJÍ K VÝROBĚ BETONU VYUŽÍT ODPADY, PIVOVARSKÉ MLÁTO I PEŘÍ
Na zemi postupně ubývají základní zdroje suro- vin a energie. Výzkumníci proto intenzivně hle- dají další možnosti, jak nahradit jejich nedo- statek. Češi se nyní zaměřili na výrobu betonu z pevných odpadů, které vznikají například při těžbě uhlí, v metalurgii, a také na popílky a další odpady. Nabízí se k tomu využít mikroorga- nismy, které jsou schopny v přítomnosti močo- viny, kterou metabolizují, srážet kalcit. Pro jejich kultivaci se v laboratoři běžně používají finančně náročná komerční růstová média. Čeští výzkumníci nyní testují a opti- malizují růst těchto bakterií na médiích obsa- hujících hydrolyzáty připravené z odpadních materiálů potravinářského průmyslu, jako jsou pivovarské mláto, peří nebo zbytky po separaci kuřecího masa. Společensky velmi významný projekt řeší tým vědců z Ústavu chemických procesů AV (ÚCHP), Vysoké školy chemicko-technologické (VŠCHT) a Českého vysokého učení technic- kého v Praze (ČVUT). Mimo jiné se zabývají také přípravou biocementu z odpadového materiálu ze stavebnictví. Spolupracují na tom s nimi i další výzkumné subjekty, které se spolu s vybranými firmami sdružily v konsorciu s názvem Národní centrum kompetence (NCK) BIOCIRKL. Finanční podporu na tento projekt poskytuje v rámci programu Národní centra kompetence (NCK) Technologická agentura ČR (TA ČR). Výsledek velmi naděj- ného výzkumu má být známý do roku 2025. „ Vzhledem k množství vytěžených neobnovitel- ných surovin, spotřeby energie a podílu na emisích skleníkových plynů je stavebnictví odvětvím, kde má prosazování principů oběhového hospodářství
Obr.: Mikrobiální precipitace kalcitu probíhala po dobu 60 dní pomocí bakterie Sporosarcina pasteurii DSM 33: zrno drceného betonu kom- pletně obalené ve formujících se krystalech kal- citu (shluky oválných útvarů – nejmenší útvary velikosti do 200 nm se shlukují do útvarů vel- kých několik µm, ze kterých poté vznikají krys- taly kalcitu) a krystalech aragonitu (podlouhlé krystaly velikosti do 2 µm), veškerý materiál na obrázku se skládá z CaCO 3 . Zvětšení 50 000x.
významný vliv na životní prostředí, “ upozornila Olga Šolcová z ÚCHP. Například výroba portlandského cementu, což je hlavní součást betonu, se podílí sedmi až deseti procenty na celkových světových emisích CO 2 , které se navíc generují při výrobní teplotě 1 450 °C. Na jednu tunu portlandského cementu připadá 0,62–0,97 tuny CO 2 . Při těžbě surovin potřebných k výrobě ce- mentu dochází i k znehodnocení půdy, ztrátě biodiverzity a dalším negativním dopadům na celý ekosystém. Stavební průmysl tak čelí mno- ha náročným výzvám spojeným se snížením energetické náročnosti produkce betonu, zátěže životního prostředí při těžbě přírodních surovin a s generováním velkého množství odpadu. Z něho největší část (45 až 65 %) přitom končí na skládkách. „ Nový přístup, který umožňuje snížit uhlíkovou stopu a zároveň recyklovat stavební materiál, spočívá ve využití činnosti ureolytických bakterií, produkujících ureázu, které se nejčastěji využí- vají pro mikrobiálně indukované srážení kalcitu (MICP). Enzym ureáza hydrolyzuje močovinu za vzniku amoniaku a kyseliny uhličité. V přítom- nosti vápníku je výslednou sloučeninou kalcit, “ vysvětlila Kateřina Demnerová z VŠCHT. „ Takto lze recyklovat pevné odpady, které vznikají například při těžbě uhlí, v metalurgii, popílky, a to včetně odpadů vzniklých ve stavebnictví především při demolici budov, “ dodala. Během srážení kalcitu přeměňují bakterie zdroj vápníku na nerozpustný CaCO 3 a vzni- kající mikrokrystaly se postupně zvětšují, sni- žují porozitu a zpevňují vzniklý biocementový kompozitní materiál. „ Pro kultivaci bakterií
jsou vhodná komerční nutriční média, která ale svou cenou značně zvyšují finanční nároky celého procesu biocementace, “ vysvětlila Hana Stiborová z VŠCHT. Jednou z možností, jak snížit ekonomické a energetické náklady při výrobě biocementu, je právě využití odpadních surovin například z potravinářských technolo- gií, které mohou úplně nebo částečně nahradit kultivační média určená pro růst mikroorga- nismů. Zavedení této technologie do praxe by tak mohlo výrazně pomoci k dosažení klima- ticky neutrálního oběhového hospodářství. Ing. Olga ŠOLCOVÁ, DSc., Ústav chemických procesů AV ČR, solcova@icpf.cas.cz
50
CHEMAGAZÍN • 5 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online