Pracujete na vývoji tzv. chemických robotů - můžete přiblížit, o co jde?
Představte si je jako jednobuněčné organismy - částice o velikosti několika mikrometrů, které v sobě ukrývají několik rezervoárů. V nich se uchovávají chemické látky, které spolu ve správný okamžik začnou reagovat.
Jak přesně budou tito roboti fungovat a k čemu mají sloužit?
Budou pracovat v "hejnu" podobně jako mravenci nebo včely. Mohli by se uplatnit především při cíleném uvolňování aktivních látek, hlavně léčiv. Roboti je mohou například doručit přímo k nádoru, aniž se kontaminují zdravé části těla. Také mohou vyrábět látky, které jsou nestabilní a nelze je dlouho skladovat. Chceme, aby pracovali jako takové minitovárničky nebo minilaboratoře, ve kterých se aktivní látky syntetizují až na místě určení.
Jaké jsou další možnosti?
Vedle medicíny mohou chemičtí roboti najít využití například v účinnějších a šetrnějších čisticích a hygienických prostředcích, kde se aktivní látka vyrobí až na místě ve chvíli, kdy se částice dotknou nečistoty. Uvažujeme také o jejich využití v zemědělství, kde by mohly sloužit k doručování hnojiva přímo do rostlin. Další aplikací je opačný proces, kdy chceme z prostředí získat a akumulovat nějakou látku - třeba při dekontaminaci znečištěného prostředí nebo při těžbě málo koncentrovaných surovin. Poslední možností jsou tzv. distribuované senzory. Robot může proplout prostředím - ať už v lidském těle, nebo jinde, a chemickými změnami ve svém nitru zaznamenat, jaká teplota či koncentrace určité látky tam panuje.
V jaké fázi je nyní vývoj chemických robotů?
Probíhá druhý rok z pětiletého projektu. Zatím máme základní stavební kameny, ze kterých se tělo chemických robotů skládá, a nyní je testujeme - zkoumáme, jak se chovají v proudu tekutiny, při kontaktu s různými povrchy a podobně. Cílem projektu je demonstrovat funkčnost robotů a postupně se budeme přesouvat ze základního výzkumu do oblasti jednotlivých aplikací.
Čím se tito roboti liší od nanočástic, které se v posledních letech začínají využívat k cílenému doručování léků?
Nanočástice jsou pasivními nosiči, kdežto chemičtí roboti mají složitější strukturu a lék se v nich přímo vyrábí. Pokud jde o předponu nano, já se jí záměrně vyhýbám. Jednotlivé součásti, ze kterých jsou roboti složeni, mají rozměry na úrovni desítek nebo stovek nanometrů (miliontin milimetru – pozn. ev), takže by se daly klasifikovat jako nanotechnologie.
Ale já to nemám rád, protože je tento pojem v poslední době zneužíván. Koloidní chemie se vždycky zabývala částicemi na nanoúrovni. Ale když dnes píšete grant a v názvu máte koloidní chemii, skončí pod stolem. Kdežto když napíšete "nano", máte šanci na úspěch. Myslím, že to (používání termínu "nano" i v situacích, kdy se jedná o tradiční obory) většina kolegů nedělá proto, aby svému výzkumu dali novou tvář nebo ho učinili atraktivnější, ale čistě z nutnosti. Boj o granty je takový, že musejí využít všechny možnosti.
OSOBNOSTFrantišek Štěpánek Narodil se v roce 1974 v Praze Po studiu chemického inženýrství na VŠCHT v Praze získal stipendium francouzské vlády, v rámci něhož absolvoval v roce 2000 postgraduální studium společně na VŠCHT a Univerzitě Pierra a Marie Curiových v Paříži Poté působil dva roky jako výzkumník ve firmě Unilever ve Velké Británii v letech 2002 až 2008 přednášel a vedl výzkumný tým na Imperial College v Londýně v roce 2008 získal jako první Čech grant Evropské výzkumné rady na projekt CHOBOTIX v hodnotě 1,64 milionu eur, jehož cílem je vyvinout tzv. chemické roboty díky grantu založil Laboratoř chemické robotiky při Fakultě chemicko-inženýrské na pražské VŠCHT, kde vede patnáctičlenný výzkumný tým Je autorem více než 60 odborných článků Je ženatý, má čtyři děti |
Po absolvování doktorátu jsem pracoval ve vývojovém středisku firmy Unilever na aplikacích pro prací a čisticí prostředky. Jejich aktivní složky - detergenty, ale i parfémy a další látky se musí vylučovat postupně, takže je potřeba jejich částice strukturovat.
Po dvou letech jsem získal místo na Imperial College a vybudoval jsem výzkumnou skupinu, která se zabývala především aplikacemi ve farmacii. Je to podobné jako u spotřební chemie - aktivní složka musí být stabilní po několik měsíců nebo i let během skladování, ale zároveň se musí začít danou rychlostí vylučovat, když se dostane do vodného prostředí, třeba do žaludku. Takže jsem se zabýval procesy typu granulace, potahování částic různými vrstvami a podobně. Postupně se ukázalo, že je potřeba vytvořit částice, které by byly trochu chytřejší - to vedlo ke konceptu chemických robotů.
Co vás přimělo vrátit se z průmyslu do akademického prostředí?
Nevím jak ve Velké Británii, ale v Česku jsou výzkumníci v soukromém sektoru výrazně lépe placeni...
V Británii ten rozdíl není tak velký, i když samozřejmě platy v univerzitní sféře jsou obecně nižší než v průmyslu nebo aplikovaném výzkumu. Ale jednak Imperial College má docela dobré jméno, takže když byla příležitost získat tam pozici, zajímalo mě to. Kromě toho se tím pro mě spolupráce s průmyslem neuzavřela, naopak je žádoucí a tamní univerzity podporují, aby měl člověk ve svém portfoliu nejen projekty financované z grantových agentur, ale také určité procento projektů financovaných průmyslem, které jsou čistě aplikační. Kontakty mi samozřejmě zůstaly, takže ve spolupráci s průmyslovou sférou pokračuji i nyní, ať jako konzultant, nebo na různých projektech.
Po osmi letech jste se rozhodl vrátit se do Česka - co vás k tomu motivovalo?
Kombinace profesních a osobních faktorů. S manželkou jsme nikdy neplánovali zůstat v zahraničí definitivně, chtěli jsme se dřív nebo později vrátit. Impulsem bylo, že nejstarší z našich čtyř dětí dospělo do věku, kdy by v Británii šlo na střední školu a bylo by složité ji později přerušovat. Zároveň vznikl 7. rámcový program evropského výzkumu a možnost žádat o granty - nejen v rámci velkých konsorcií, ale také individuálně u nově vzniklé Evropské výzkumné rady (ERC). To mi umožnilo přesunout se zpět do Prahy a zároveň udržet kontinuitu ve svém výzkumném programu.
S projektem CHOBOTIX na vývoj chemických robotů jste u Evropské výzkumné rady uspěl jako jediný Čech. Ucházet se o grant v rámci mezinárodního konsorcia vás nelákalo?
Musím se přiznat, že se mi do toho moc nechtělo, protože ve velkých mezinárodních projektech, kde figuruje deset a víc partnerů z celé Evropy, člověk trochu ztratí svoji identitu a prostředky se rozmělní. Nakonec si pak stejně každý pracuje na svém výzkumu, i když se na začátku napíše velkolepý záměr, jak budou všichni spolupracovat. Na grantu ERC se mi líbilo, že se řeší na jednom pracovišti pod vedením jednoho výzkumníka, který má velkou zodpovědnost, ale zároveň plnou kontrolu nad projektem. Zároveň je tu možnost přenositelnosti, takže pokud bych chtěl během trvání grantu z jakéhokoliv důvodu změnit instituci, projekt si přenesu s sebou.
Ale šel jste trochu proti proudu - většina nadprůměrných vědců, kteří dostanou šanci uplatnit se v zahraničí, tam už zůstane.
Asi ano. Pokud někdo po ukončení studia nastoupí jako asistent na univerzitu nebo na pracoviště Akademie věd, je logické, že se snaží vyjíždět na střednědobé či dlouhodobější pobyty v rámci různých stáží. A je pravda, že pokud se dobře uvede, často pak dostane nabídku a zůstane tam.
Já jsem si tuhle potřebu zahraniční zkušenosti "odbyl" tím, že jsem část svého postgraduálního studia absolvoval ve Francii, pokračoval jsem jako postdoktorand ve Velké Británii a první fázi své akademické kariéry jsem prožil na Imperial College. Takže jsem získal zkušenosti i možnost srovnávání a do Česka jsem se vracel už v pozici, kdy jsem si nemusel budovat jméno a laboratoř od nuly. Kromě toho jsem po prvotních kontaktech s vedením VŠCHT cítil zájem, aby tady člověka mého typu měli, a vytvořili podmínky, které mi budou vyhovovat. Asi bych nešel někam, kde bych předem necítil podporu.
Byla VŠCHT jasná volba, nebo jste vybíral mezi více ústavy, kde laboratoř chemické robotiky založíte?
Samozřejmě jsem zvažoval více pracovišť, ale VŠCHT byla první volba z toho důvodu, že jsem zde studoval, takže jsem měl určité osobní vazby a určitý pocit... nechci říct dluhu, ale rád splatím to, co jsem získal, když jsem tu studoval. Kromě toho jsem se chtěl vrátit primárně do Prahy, protože odtud pocházím.
Jak byste porovnal vědecké prostředí u nás a v zahraničí?
Prvním rozdílem je velikost trhu nebo komunity, která si jako svoji profesi vybrala akademickou dráhu v oblasti výzkumu a vývoje. Ve Velké Británii je kateder chemicko-inženýrských, které stojí za zmínku, řekněme patnáct, u nás jsou dvě plus Ústav chemických procesů AV ČR.
Aby fungovalo konkurenční prostředí a princip peer-review článků, nezávislé hodnocení žádostí o granty a podobně, je potřeba, aby byla překonána kritická masa v dané oblasti. A myslím, že Česká republika je buď přesně na hranici, nebo v některých oblastech pod hranicí té kritické masy. Což není nutně nevýhoda, ale znamená to, že není možné anonymně podat žádost o grant, aniž by se žadatel a hodnotitel osobně znali. Vztahy v naší komunitě jsou sice korektní, ale jsou zkrátka jiné než ve Spojených státech, Velké Británii nebo větších západoevropských zemích.
A další rozdíly..?
Pokud jde o postgraduální studium, v Česku je většinou chápáno tak, že se na něj přihlásí studenti, kteří vidí jako svoji pravděpodobnou budoucnost akademickou dráhu. Ve Velké Británii je to prostě další stupeň vzdělávání, ze kterého většina lidí odchází ne do akademické sféry, ale do průmyslu, do byznysu, ale mají vyšší úroveň vzdělání než je magisterský titul. Je to sice akademický titul, který se získává na základě výzkumu, ale jeho jediným cílem není vychovat vědce nebo výzkumníka. A tomu je trochu uzpůsobeno i to, jak studenty vedeme a jaké dovednosti se v nich snažíme vybudovat.
Jak byste porovnal model financování vědy u nás a ve Velké Británii?
Určitě je velký rozdíl v absolutní výši prostředků, které do vědy putují. Britská grantová agentura je sice významným sponzorem vědy a výzkumu, ale zdaleka ne tak dominantním, jako je u nás Grantová agentura ČR. V Británii má každý portfolio projektů, na kterých pracuje, a má je financované z různých zdrojů. Něco je z grantové agentury, ale existuje tam i řada nadací, které financují nejen medicínský výzkum, ale také inženýrský výzkum obecně.
Dále tam velice dobře funguje spolupráce mezi průmyslem a univerzitami. Situace, kdy je projekt stoprocentně financován z vnitřních zdrojů univerzity, jsou v menšině. Vlastně jedinou takovou situací jsou tzv. start-up granty, kdy nově najatý člověk dostane od univerzity určitý balík peněz do začátků, než dostane nějaké vnější granty.
Naproti tomu u nás pozoruji, že tzv. výzkumné záměry, které v univerzitním prostředí fungují, jsou pro některé lidi významným, ne-li jediným zdrojem financí. Což je nebezpečné v situaci, kdy má dojít ke změnám ve struktuře financování. Potom se lidé, kteří jsou na tomto jediném zdroji příliš závislí, přirozeně cítí ohroženi.
Jak vlastně vypadá váš běžný pracovní den? Máte čas na bádání, nebo se věnujete spíš administrativě, shánění peněz a kontaktů?
Záleží na tom, co myslíme bádáním. Samotná fyzická práce - míchat roztoky, dávat je do zkumavek a sledovat, co z toho vznikne, to je samozřejmě na studentech a postdoktorandech, kteří pracují v laboratoři. Nicméně já podstatnou část svého času trávím tím, že s nimi mluvím o výsledcích, o tom, co dělat dál, jak interpretovat mezivýsledky, jak řešit zádrhele, na které narazí. Jinak se snažím vyhradit si čas na sledování literatury. Literární rešerše jsou sice také součástí práce studentů, ale chci mít jistotu, že nic důležitého neopomeneme a klíčové články si sám detailně přečtu, abych si byl jistý, že neduplikujeme něco, co už udělal někdo jiný, ani se nepouštíme cestou, která se později ukáže jako nepraktická. Abychom třeba nesyntetizovali polymer, který má při rozkladu vedlejší toxické produkty...
Dost času věnuji také vědeckým publikacím, jejich sepisování a opravování. Studenti většinou dodají hrubá data, popíšou metodologii, návrh výsledků a diskuse, ale já to musím korigovat a dodat takový ten nadhled. Pak mám nějaké pedagogické povinnosti a v neposlední řadě také povinnosti organizační, které se týkají obsluhy běžících grantů, psaní průběžných zpráv, ale i zajištění kontinuity, takže psaní žádostí o nové granty. A samozřejmě hodně cestuji – na konference a na přednášky na jiných univerzitách, kromě toho mi na Imperial College dobíhají nějaké projekty, takže tak dvakrát do měsíce musím zkontrolovat studenty a vyřídit věci, které se nedají řešit telefonicky nebo e-mailem.
Už jste zmínil, že máte čtyři děti. Vědí vůbec při vašem pracovním vytížení, jak vypadáte?
To ano, víkendy se snažím rezervovat pro rodinu. Je pravda, že v prvních letech na Imperial College bývaly časy, kdy jsem pracoval o víkendech nebo přes noc. Ale už jsem se dostal do stádia, kdy člověk přehodnotí priority a přece jen má ve svém oboru trochu jméno, takže není nutné, aby to s prací tolik přeháněl.
Máte čas i na koníčky?
Jsem zvyklý sportovat, výkonnostně jsem se věnoval triatlonu, takže se občas zúčastním nějakého závodu. Občas si střihnu i jiný sport, ale spíš jen tak pro zábavu, než že bych trhal rekordy. Vedle toho v zimě jezdíme s celou rodinou na běžky. A doma mě baví vařit.
