Vědci liberecké univerzity stáli v USA u zrodu nové biosondy

Stále častěji hledají vědci na celém světě inspiraci v přírodě. Vycházejí z toho, že příroda vyřešila spoustu zajímavých jevů, které mohou lidé – pokud je nebudou ignorovat - využít ve svůj prospěch. Američany např. inspiroval motýlí sosák k vývoji ultrajemné biosondy v podobě přesně vyrobené příze z nanovláken pro nasávání a manipulaci velmi malého množství kapalin. Ke vzniku flexibilního a porózního umělého sosáku v podobě nanopříze významně přispěli i vědci Technické univerzity v Liberci David Lukáš a Petr Mikeš při svém pobytu na Clemson University, když se připojili k výzkumnému týmu Konstantina Korneva. „Motýlí sosák má úžasné vlastnosti – víme o něm, že dokáže rychle nasát malé množství kapaliny, a to je přesně to, co je potřeba například při manipulaci s nebezpečnými látkami, ale co by se v budoucnu mohlo využívat při diagnostice v medicíně při manipulaci a následné analýze cytoplazmatického obsahu jednotlivých buněk “ řekl prof. Lukáš. Vědci se snažili napodobit přírodní proces motýlího sání, při kterém motýli využívají dva druhy pórů: velmi malé, které umožňují lokální čerpání kapaliny a větší, které transportují kapalinu jako potrubí na delší vzdálenosti. Navrhli a zkonstruovali speciální zařízení pro elektrostatické zvlákňování, jehož podstatnou část tvoří rotující kolektor. Na něm se tvoří dlouhé rovnoběžné svazky porézních nanovláken z polyvinyliden- fluoridu (PVDF). Navíc bylo vyvinuto originální sběrné zařízení, které umožňuje sejmutí vláken z kolektoru i jejich zakroucení do přízového útvaru s předepsaným stupněm zákrutu. Zakrucování těchto nanovláken byla velká výzva, neboť vlákna jsou i po sejmutí z kolektoru neustále nabitá díky vlastnostem PVDF a vzájemně se odpuzují. Navíc manipulace s jednotlivými nanovlákny je velice obtížná a bylo nutné vyrobit reprodukovatelné vzorky. „Podle komentářů na naši publikaci, jsme první, komu se podařilo vyřešit reprodukovatelnost nanopřízí již od průměrů kolem 20 mikrometrů. Jsme schopni vyrobit opakovaně totožné vzorky,“ konstatoval profesor Lukáš. Takovéto nanopříze podle něj vykazují obrovskou flexibilitu. Každý kluk ví, že velikonoční pomlázka je ohebnější, když se plete z tenčích proutků. A jednotlivé proutky nanopříze mají stotisíckrát menší průměry než proutky na pomlázce. „Sonda byla vytvořena na základě pozorování vysoce efektivního nasávání kapalin pomocí motýlích sosáků. Řeší problém, jak přepravit nepatrné množství kapaliny a může být použita například pro nasávání a následné testování nebezpečných kapalných látek po použití sprejů, kdy lze sejmout skutečně jen velmi malé množství dané látky. Využití se osvědčilo i při nasávání buněčných kapalin, sběr kapek modelů jedovatých kapalin,“ uvedl Petr Mikeš. Pomocí této sondy opatřené speciálním kovovým hrotem z feromagnetického materiálu lze manipulovat s velmi malým množstvím kapalin a dokonce i nasávat cytoplazmatický obsah jednotlivých buněk. „To do budoucna umožní magnetické částice umístěné na hrotu sondy, jež jsou ovládány působením vnějšího magnetického pole. Umělý sosák může být díky obrovské flexibilitě využíván jako tak zvaný Nanofluidic Systém, tedy jako zařízení pro odběr a vzorkování kapalin, k nimž je obtížný přístup. Nanofluidic systémy jsou aplikovány zejména jako senzory, forenzní sondy a pro vzorky obsahující nebezpečné látky,“ objasnil dr. Mikeš. Revoluční na tomto objevu je podle něj především to, že materiál je feroelektrický, dá se opakovaně nabíjet, udrží si svůj náboj i desítky minut a umožňuje manipulaci v externím elektrickém poli. O významu tohoto objevu svědčí i to, že článek o něm zveřejnil prestižní odborný časopis NanoStructures. Informaci o článku přinesl 2. listopadu i přehledový magazín Britské královské společnosti pro chemii. Joshua Edel, expert na nanobiotechnologii z Imperial College v Londýně, článek komentuje takto: „Je to jedna z prvních výzkumných skupin, která vytvořila nanoporézní flexibilní sondu pracující jako umělý sosák. Byla prokázána i reprodukovatelnost výroby tenké nanopříze, proto nevidím žádný důvod, proč by tento systém neměl mít komerční uplatnění“. Jaroslava Kočárková