Projekt OP VVV: NanoBio – Nanomateriály a jejich účinky na živé organismy

Projekt Posilování mezioborové spolupráce ve výzkumu nanomateriálů a při studiu jejich účinků na živé organismy 

Název projektu:

Posilování mezioborové spolupráce ve výzkumu nanomateriálů a při studiu jejich účinků na živé organismy

Realizátor:

Univerzita Pardubice

Doba realizace:

1. 3. 2018 – 28. 2. 2022

Projekt byl podpořen dotací ve výši 115 906 988 Kč, z toho příspěvek EU činí 98 520 939 Kč.

"Naše centrum zastřeší nejen vývoj nových materiálů a jejich detailní charakterizaci, ale poskytne také panel experimentálně ověřených metod pro testování vlivu nových typů nanomateriálů na lidský organismus.“

prof. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D., řešitelka projektu

Bylo by možné projekt Posilování mezioborové spolupráce ve výzkumu nanomateriálů a při studiu jejich účinků na živé organismy (NanoBio) ve zkratce představit?

Na realizaci výzkumných záměrů projektu se podílí dvě pracoviště Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice. Prvním z nich je Centrum materiálů a nanotechnologií, kde se tým Dr. Jana Macáka věnuje vývoji nových typů nanomateriálů (ENMs – Engineered Nanomaterials). Tento tým dosahuje excelentních výsledků, které rychle nacházejí své uplatnění v praxi. Druhým zapojeným pracovištěm je Katedra biologických a biochemických věd, kde působí dva projektové týmy. Tým prof. Zuzany Bílkové se dlouhodobě zabývá povrchovou modifikací a biofunkcionalizací nanomateriálů a komplementárně k tomu se tým doc. Tomáše Roušara soustředí na vývoj a validaci metod pro stanovení toxicity a biokompatibility takto upravených nanomateriálů.  

Výzkumné týmy těchto pracovišť úzce spolupracují s Lékařskou fakultou Univerzity Karlovy se sídlem v Hradci Králové a Fakultní nemocnicí Hradec Králové. Týmy koordinované prof. Zdeňkem Fialou zahrnují řadu odborníků z oblasti hygieny, patologické fyziologie, biologie, histologie, biofyziky a imunologie. Ve spolupráci všech těchto pracovišť chceme vytvořit a experimentálně ověřit panel testů s cílem co nejpřesněji určit míru toxicity/biokompatibility nově vyvinutých nanomateriálů na úrovni buněk, tkání i celých organismů. Validací těchto metod a expertním vyhodnocením získaných výsledků chceme výrobcům i uživatelům ENMs v Hradecko-pardubické aglomeraci poskytnout odborné i infrastrukturní zázemí pro charakterizaci nově vyvinutých ENMs s širokým aplikačním potenciálem.

Naše centrum tedy zastřeší nejen vývoj nových materiálů a jejich detailní charakterizaci, ale poskytne také panel experimentálně ověřených metod a metod pro testování vlivu nových typů nanomateriálů na lidský organismus oborově příbuzným firmám se sídlem v Hradecko-pardubické aglomeraci i v dalších regionech ČR. 

Projekt se zabývá testováním vlivu nanomateriálů na lidský organismus. Konkrétně se zaměřuje na tzv. aktivní nanomateriály. Můžete prosím vysvětlit, co si lze pod pojmem aktivní nanomateriály představit? Jaký vliv mohou například mít na lidský organismus?

Nanotechnologie slouží k vývoji a výrobě materiálů s rozměry v řádu nanometrů, které jsou dále charakterizovány vhodnými metodami. Takové nanomateriály mají unikátní vlastnosti, čehož se dnes využívá v mnoha odvětvích průmyslu, např. ve stavebnictví, ve strojírenství, ve zdravotnictví, v ochraně životního prostředí. Množství nanomateriálů uváděných na trh rok od roku stoupá a dopad tzv. „nanovýrobků“ na lidské zdraví není doposud dostatečně monitorován. Na trh jsou převážně uváděny materiály na bázi pasivních nanomateriálů, které zlepšují užitné vlastnosti finálních výrobků. V rámci projektu NanoBio se chceme zaměřit na tzv. aktivní nanomateriály (cílená léčiva, tkáňové systémy, implantáty, funkční indikátory), jejichž vlastnosti se během užívání mění.

Protože se jedná o aktivní nanomateriály, které nacházejí uplatnění převážně v biomedicíně a v biotechnologických procesech souvisejících mimo jiné s výrobou terapeutik, je nezbytné podrobně zmapovat vliv těchto nových materiálů na člověka. Zajímá nás nejen přímý vliv nanomateriálů na lidský organismus, tedy deklarované biologické a terapeutické účinky nanomateriálů, ale musíme také vědět, zda výroba těchto nanomateriálů v průmyslovém měřítku, jejich způsob použití a následně likvidace nebude pro lidský organismus toxická a nebude zatěžovat životní prostředí.

Cílem projektu je také po ověření účinků nové funkční materiály nabídnout firmám s odpovídajícím technickým zázemím pro jejich další testování a výrobu. V jaké oblasti vidíte jejich pravděpodobné využití?

V případě nových „aktivních“ nanomateriálů vyvinutých v rámci projektu NanoBio, u nichž se potvrdí účinnost, tedy biokompatibilita, chceme, aby našly uplatnění v reálné praxi. Naše nové nanomateriály směřují svým aplikačním potenciálem přednostně do biomedicíny (např. diagnostika in vivo a in vitro, terapie, vakcinace, genové terapie, tkáňové náhrady) a do biotechnologických procesů (např. nosiče pro izolaci a purifikaci bioaktivních látek nebo výroba bioterapeutik).

Probíhá spolupráce s firmami již v aktuální fázi projektu?

Ano, spolupráce dle plánu již probíhá. Příkladem může být například spolupráce s firmou PARDAM s.r.o. se sídlem v Roudnici nad Labem, která se týká testování biokompatibility unikátních nanovláken z různých anorganických materiálů vyvinutých ve spolupráci s výzkumným týmem pana Dr. Jana Macáka. Toto testování vedlo k získání jedinečných výsledků, které by měly být uveřejněny v prestižním odborném časopise koncem letošního roku.

Cílem projektu je dlouhodobá vzájemná spolupráce výzkumných a vzdělávacích institucí regionu s partnery z aplikační sféry, kteří tak budou moci využívat výsledky projektu pro zvýšení své konkurenceschopnosti v rámci ČR i Evropy. Předpokládáme, že již v průběhu řešení projektu budou uzavřena strategická partnerství se zástupci z aplikační sféry, kteří budou expertnímu týmu poskytovat zpětnou vazbu nejen při realizaci výzkumných záměrů projektu, ale i po jeho ukončení.

Dalo by se říct, jaké důležité změny již projekt na území Hradecko-pardubické aglomerace přinesl?

Mohu jednoznačně prohlásit, že výrazné změny již přinesl. Na první místo bych dala propojení vědeckých týmů zdánlivě nepříbuzných oborů, a to napříč vědecko-výzkumnými a vzdělávacími institucemi v Pardubickém a Královehradeckém kraji. Vzniklo tak unikátní  multioborové spojení, jež by mělo do budoucna pomáhat v našem regionu zakládat i rozvíjet významné podnikatelské záměry a propojit zajímavé vědecko-výzkumné projekty s podnikatelským prostředím. 

Na všech partnerských institucích vznikla nová, nebo inovovaná výzkumná pracoviště a laboratoře. Díky projektu se podařilo tato pracoviště vybavit mj. několika unikátními a vysoce citlivými přístroji, ke kterým by se vědečtí pracovníci s největší pravděpodobností nikdy nedostali a které mohou sloužit i pro analýzy poptané zájemci z podnikatelského prostředí.

Díky projektu se nám také podařilo udržet nebo získat nové mladé české i zahraniční výzkumníky, kteří tak mohou pokračovat ve svých vědecko-výzkumných aktivitách a ke svému odbornému i profesnímu růstu mohou využívat odborných znalostí a dovedností klíčových pracovníků projektu. Předpokládáme, že většina těchto mladých pracovníků zůstane po ukončení projektu v regionu buď jako vědecko-výzkumní pracovníci, nebo se stanou zaměstnanci firem, s nimiž jsme během projektu spolupráci již navázali a ve firmách, s nimiž spolupráci teprve navážeme.

Projekt se primárně soustředí na území Hradecko-pardubické aglomerace. Má také evropský (nebo mezinárodní) rozměr?

Jednoznačně. Tomu odpovídají i naše ambice týkající se publikace odborných článků v prestižních časopisech, prezentací výsledků projektu na mezinárodních odborných fórech v Evropě i ve Spojených státech amerických. První kontakty jsme již navázali se zástupci několika nadnárodních firem (např. Merck KGaA/EMD Millipore, ROCHE s.r.o., Diagnostics Division). Naším závazkem jsou i dvě mezinárodní patentové přihlášky, na jejichž textech se pracuje již nyní. Mezinárodní rozměr potvrzují i četná mezinárodní prestižní ocenění kolegy Dr. Macáka v oblasti vývoje a uplatnitelnosti nanomateriálů, ale také ocenění naší mladé vědkyně Dr. Zuzany Svobodové na mezinárodním soutěžním fóru Falling Walls Lab, a to za prezentaci o mikrofluidním multifunkčním systému pro testování kvality diagnostických protilátek. 

Je něco, co byste chtěla k projektu dodat?

Musím se přiznat, že práce na přípravě tohoto projektu, kde jsou partnery dvě univerzity, fakultní nemocnice, a kde jsme počítali s aktivním zapojením minimálně jedné nanotechnologické firmy z regionu, byla velice náročná. Trvalo nám téměř tři roky, než byla žádost připravena. Vlastní realizace projektu je také výzvou pro nás všechny, ať již z pohledu koordinace výzkumných aktivit partnerů, mnoha vědeckých týmů vzniklých napříč institucemi, tak i z pohledu administrace a plynulého čerpání finančních prostředků v celkové výši téměř 116 milionů Kč. Přesto považuji tento čas za účelně vynaložený a již nyní vidím, že projekt přináší konkrétní výsledky všem partnerům i oběma krajům Hradecko-pardubického regionu. 

Snímek nanotrubiček z oxidu titaničitého a jejich magneticky aktivní forma  

Projekt Univerzity Pardubice získal finanční prostředky z výzvy Předaplikační výzkum pro ITI. Cílem výzvy je podpořit výzkumné záměry v předaplikační fázi, které mají potenciál přispět ke zvýšení kvality života a k řešení velkých společenských témat. Smyslem výzvy je zvýšit potenciál pro využití výsledků výzkumu v praxi a následné navázání spolupráce s aplikační sférou.

Foto: Archiv projektu