Nanotechnologie je velmi mladý obor, ale již dnes je jasné, že významně ovlivní budoucnost lidstva snad ve všech směrech. Na podrobnosti včetně nemalé role Česka ve výzkumu a uplatnění nanotechnologií jsme se zeptali Jiřího Kůse, předsedy výkonné rady Asociace nanotechnologického průmyslu ČR. Můžeme se již dnes s nanotechnologií setkat v běžném životě? A kde konkrétně? Využití nanotechnologií a nanomateriálů je velmi rozsáhlé. Již v současnosti nalézají uplatnění v mnoha oblastech běžného života, jako je elektronika (procesory, displeje, paměťová média), zdravotnictví (regenerativní medicína, cílená doprava léčiv), strojírenství (supertvrdé povrchy s nízkým třením, samočisticí nepoškrabatelné laky), chemický průmysl (nanokompozitní materiály), kosmetický průmysl (UV filtry), optický průmysl (plochá nanooptika), automobilový průmysl (filtry, hydrofobní povrchy), kosmický průmysl (odolné povrchy satelitů), vojenský průmysl (nanosenzory), životní prostředí (biodegradace, filtrace vody). Kde se vlastně vzaly nanomateriály? Lidstvo je vytvořilo, nebo jen objevilo? Nanočástice kolem nás poletují miliony let, např. při sopečné činnosti se jich do vzduchu dostanou doslova tuny. Příroda využívá biotechnologické postupy na molekulární úrovni od objevení života na Zemi, který sama zakódovala do molekuly DNA. Nicméně nanotechnologie, jako vědecký a průmyslový obor, má za sebou relativně krátké období, jeho vznik se datuje do 70. let minulého století. Oproti tradičním oborům, jako třeba strojírenství, ale pracuje s něčím, co není vidět – manipuluje s atomy a molekulami. V laické veřejnosti proto vzbuzuje jisté obavy. Něco, co není vidět, nemůže mít člověk pod kontrolou. A můžete podle svého nejlepšího svědomí říci, zda ty obavy nejsou přece jen reálné? Pokud jsou nanomateriály pevně ukotvené do větších celků a neuvolňují se neřízeně do okolí, nemohou ohrozit ani životní prostředí ani zdraví. Je zajímavé, že právě naše země je v této oblasti velmi pokročilá. Nanotechnologické výrobky českých firem se využívají po celém světě. Patří sem fotokatalytické nátěry s nanočásticemi oxidu titanu, které čistí vzduch, textilní nanotkaniny v antialergických lůžkovinách a dýchacích maskách, nanovlákenné průmyslové filtry, nanočástice nulamocného železa na čištění odpadních vod, antibakteriální nanočástice stříbra a přípravky s nanočásticemi pro tzv. zušlechťování povrchů a vylepšování paliv do automobilů. To zní dobře. Ale zajímavé je, že jste první, od koho tohle slyším… Přesto tak. Česká republika je jedním ze světových inkubátorů tohoto oboru. Například prof. Oldřich Jirsák z TUL a jeho vědecký tým vyvinuli v roce 2004 jako první na světě stroj na průmyslovou výrobu nanovláken. V současné době působí v ČR, vedle výzkumných pracovišť zabývajících se nanotechnologiemi, několik desítek firem, které mají nanotechnologie jako svůj core business. Jedná se například o nanovlákenné filtry a membrány, antialergické lůžkoviny, funkční nátěry čistící vzduch, ochranu zboží a dokumentů před padělateli nanotečkou, čističky vody s nanofiltrací, nanovlákenné struktury pro regenerativní medicínu a další. České republice patří řada patentů z tohoto oboru. Máte ale pravdu, že informovanost české veřejnosti o nanotechnologiích je velmi malá a současně naše propagace v zahraničí je slabá a nekomplexní. Je důležité změnit to a ukázat všem doma i za hranicemi, co a kdo je v Česku nano. Spolupracují vzájemně subjekty, které se v Česku zabývají nanotechnologiemi? Dobrým příkladem spolupráce nanofirem i vědeckých pracovišť jsou projekty nanotechnologického klastru Nanoprogress. Jedná se o skutečné propojení aplikovaného výzkumu a komerčního prostředí s konkrétními výsledky. Jedním takovým příkladem je využití nanovláken pro kostní výplně, které má za sebou už preklinické testy. Využívají české subjekty nějaké dotace – ať už z domácích zdrojů nebo z EU? Některé z českých nanofirem využívají programy TA ČR, OPPIK i evropský Horizont 2020. Problém je ale relativní komplikovanost a vysoký podíl spolufinancování. Musíme si uvědomit, že velká většina nanotechnologických firem jsou malé a středí podniky s krátkou historií existence. Některé z nich jsou dokonce spíše ve fázi rozvíjejícího se start-upu. Dotace pro ně nejsou ideálním řešením. Více by pomohlo, kdyby se v České republice podpořil rozvoj fondů rizikového kapitálu, kterým se např. v USA převážně financují nové, slibné, ale současně rizikovější technologické projekty. Kde potkáme nanotechnologie v budoucnosti? Budou využity ve výrazně větší míře než nyní, nebo spíše půjde jen o rozvoj již objeveného? Očekávané hlavní oblasti rozvoje nanotechnologií v blízké budoucnosti můžeme rozdělit do pěti skupin, přičemž tu poslední z nich dejme do závorky jako symbol, že naprosto překračuje naši dosavadní zkušenost. První z nich je pervazivní nanosenzorika. To znamená třeba, že „chytré“ obaly potravin vám řeknou, že se objevily známky kažení. Nebo nanosenzory v konstrukci staveb budou sledovat namáhání materiálu a kritické hodnoty vlivu prostředí. Nebo že nanosenzory bude v blízké budoucnosti protkané celé oblečení, které má monitorovat naše zdraví i náladu. Další oblastí jsou chytré materiály. Velmi zjednodušeně řečeno: chytrý materiál umí prostě vedle základního účelu použití díky nanotechnologiím ještě něco navíc. Například superpevné metalické nanolepidlo, které nahradí svařování. Samostatnou kapitolou jsou nanotechnologické materiály ve spojení s 3D tiskem. Budoucí elektronika založená na grafenu se bude přímo tisknout na libovolné 3D tvary grafenovým inkoustem. Nanotechnologie také již brzy významně přispějí ke zvýšení účinnosti výroby energie z obnovitelných zdrojů a k vyřešení levného způsobu akumulace. Energie bude všude a prakticky zadarmo. Zatím jsme zvyklí na střešní fotovoltaické panely, u nichž zastánci tzv. jádra argumentují závislostí na slunečném počasí. Jenže například chytrá okna s nanostrukturou vyrobí elektřinu i pod mrakem. Také skladování energie může mít nejrůznější podoby. Od vláken bundy, která se změní v superkondenzátor a dobije nám mobil nebo tablet, až po český (!) vynález 3D baterie, která by měla srazit současné ceny baterií na třetinu. Neustále se hovoří o léčení – ať už lidí nebo zvířat – které by se v budoucnu mělo realizovat prostřednictvím nanotechnologií. Jaký je váš názor na tuto oblast? Nanotechnologie se jistě v budoucnosti prosadí v rámci opravy lidského těla a ve finále i přímého propojení člověka se strojem. Všechno směřuje k tomu, že se naplní vize špičkového technologa Googlu a futurologa Raye Kurzweila, který tvrdí, že inteligence strojů předežene člověka a dojde k trvalému propojení umělé inteligence s lidskými mozky. Říká tomu hybridní mysl. V lednu 2016 vědci z několika zemí otestovali bezpečný grafenový interface s neurony. Paralelně s tím se pracuje na kvantovém internetu. Některé atomy si totiž dokážou uchovat kvantovou informaci a elektroniku by mohla nahradit tzv. spinotronika. Tak jako neustále cítíme všechny části svého těla, bude hybridní mysl vnímat neustále celou internetovou síť. A možná se do této sítě jednou lidská mysl zcela přestěhuje a pak umělá inteligence nebude potřebovat biologické tělo. Jenže zatím tomu tak není a my fyzicky stárneme a ohrožují nás různé nemoci. Nanomedicína proto sleduje dva směry výzkumu. Jedním je cílená doprava léků a údržba orgánů, druhým je pak kompletní výroba náhradních částí lidského těla. Nanotechnologové vám dokážou vyrobit třeba náhradní ucho, navíc bude z vašich kmenových buněk, takže je tělo bez problému přijme. Jiná varianta je kombinace předešlého s tiskem výchozího tvaru orgánu přímo na 3D tiskárně. Jako třetí možnost se jeví vylepšení člověka kompletně syntetickým materiálem. Někdy ale postačí jen stávající orgán opravit. Ve Švýcarsku staví z nanočástic dálkově ovládané lékařské mikroboty – opraváře. Už mají první funkční prototyp. Explodující nanobubliny dokážou zničit buňky rakoviny. Na Vanderbilt University zase vyvinuli čip s nanofiltrem, který v umělé ledvině nahradí dialýzu. To je jen několik příkladů neuvěřitelných možností nanotechnologií v lékařství. Co se tedy dá od nanotechnologií očekávat ve vzdálenější budoucnosti? Z vašeho povídání mám dojem, že dnes už je vynalezeno úplně vše… Některé klíčové technologie, které v příštích 20 letech změní život lidí, ještě vůbec nebyly vynalezeny. V laboratořích nanotechnologů se však už teď objevují věci, jejichž důsledky je těžké domyslet. Například objev substance, která zásobuje energií buňky v těle a mohla by napájet i příští generaci superpočítačů. Přijdou živé biologické superpočítače bez potřeby zásuvky nebo baterie? Nebo třeba nedávno byla vytvořena technologie, která rozpozná molekulu DNA a bude na to stačit jen mobil a chytré „udělátko“ s čipem. A jaký vývoj v rámci českého i světového přístupu k nanotechnologiím předpokládáte již v několika nejbližších letech? Na čem konkrétně se u nás pracuje? Nanotechnologie prostupují všechny obory, je tedy těžké vybírat. Jeden z cílů, který se ale zdá být na dosah, je právě nalezení způsobu levného a bezpečného skladování elektrické energie, o němž už jsem se zmínil. Může to být baterie, palivový článek nebo třeba superkondenzátor. Česká republika má ve hře vynález Ing. Jana Procházky, 3D baterii HE3DA s nanovlákenným separátorem. První výrobní linku jsme spustili v Letňanech před koncem loňského roku. Věříme, že dokážeme předehnat Teslu – Elona Muska a další světové firmy a odstartovat z Čech skutečný světový boom elektromobility, přechod na obnovitelné zdroje a decentralizaci energetiky. Hana Janišová
