V již třetím díle webového seriálu představujeme další čtyři začínající vědkyně a vědce a jejich JUNIOR STAR projekty, které řeší od začátku letošního roku. O dalších letos podpořených projektech a jejich řešitelkách a řešitelích se můžete dozvědět v prvním a druhém díle seriálu.
Vysoce výběrové granty JUNIOR STAR jsou určeny pro vědce a vědkyně na začátku vědecké kariéry, kteří již působili v zahraničí, publikovali v odborných vědeckých časopisech a kteří dokončili doktorské studium před méně než osmi lety. Granty nabízí finanční podporu ve výši až 25 milionů korun v rámci pětileté doby řešení projektu. Hlavním cílem JUNIOR STAR grantů je umožnit začínajícím perspektivním vědcům a vědkyním založit si svou vlastní vědeckou skupinu a věnovat se vlastním výzkumným tématům.
Řízení a vizualizace delokalizace náboje v atomárním měřítku v molekulárních nanomodelech pohlcujících světlo
Bruno de la Torre, Ph.D., Český institut výzkumu a pokročilých technologií, Univerzita Palackého v Olomouci
„Pochopením elektronických a strukturálních vlastností nových ‚molekulárních komponentů‘ můžeme vyvinout prototypy molekulárních zařízení.“
Přenos náboje mezi organickými molekulami řídí mnoho přirozeně se vyskytujících jevů, jako je fotosyntéza, buněčné dýchání u živých organismů nebo například poškození a opravy DNA. Projekt JUNIOR STAR doktora de la Torreho zkoumá konkrétní aspekty fotosyntézy, v rámci níž rostliny a bakterie účinně přeměňují světlo na jiné formy energie. Tento proces je možný díky složitému fotosyntetickému aparátu zahrnujícímu řadu molekulárních struktur. Projekt si klade za cíl identifikovat kritické části tohoto procesu, které by v případě úplného pochopení mohly pomoci toto chování replikovat ve větším měřítku. Další z klíčových priorit projektu je pochopení pohybu nábojů v molekulách, který hraje v celém procesu zásadní roli.
Ačkoliv se výzkum zaměřuje především na objevy v atomárním měřítku, je možné, že výsledky projektu podnítí vývoj zařízení pro sběr světla na bázi organických komponent v nanometrickém měřítku. „Jakmile hlouběji porozumíme přenosu náboje a molekulárnímu chování, mohou naše zjištění přispět k návrhu nových technologií pro sběr energie, které budou napodobovat přírodní procesy na atomární úrovni,“ vysvětluje řešitel doktor de la Torre.
„Přímé aplikace nemusí být okamžitě zřejmé, i tak by ale náš výzkum mohl položit základy pro budoucí technologický pokrok. Vzhledem k tomu, že společnost stále více hledá čistší a ekologičtější řešení, představujeme si budoucnost, kdy se lidé budou snažit replikovat přírodní procesy pomocí nanotechnologií,“ dodává na závěr doktor de la Torre, který v České republice působí již od roku 2016.
Tvarované svazky pro novou éru elektronové mikroskopie a spektroskopie
Ing. Andrea Konečná, Ph.D., Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně
„Propojením elektronové mikroskopie s nanofotonikou navrhneme nové způsoby korekce vad elektronových mikroskopů.“
Elektronové mikroskopy nabízí vyšší rozlišovací schopnosti a umožňují docílení mnohem vyššího zvětšení než klasické světelné mikroskopy. Díky tomu je možné pozorovat i jednotlivé atomy. Stále však existuje potenciál tato komplikovaná zařízení vylepšit. „Podobně jako ve světelné optice, kde nejlepší objektivy skládáme z celé řady čoček, aby nedeformovaly výsledný obraz, i optika elektronového mikroskopu potřebuje soustavy čoček pro korekci obrazu a eliminaci vad, což je nákladné a složité z hlediska seřizování. Standardní elektronová optika navíc umožňuje dosáhnout pouze určitých omezených ‚tvarů‘ elektronového svazku,“ vysvětluje řešitelka projektu Andrea Konečná.
V rámci svého JUNIOR STAR projektu se doktorka Konečná zaměřuje na odstranění těchto vad. Bude vyvinuta metoda, která využije interakce elektronů se světlem a která díky upraveným ultrarychlým laserovým pulsům zaměřeným dovnitř elektronového mikroskopu umožní korekci vad jeho zobrazení.
„Korekce vad elektronových mikroskopů je extrémně důležitá, chceme-li dosáhnout co nejdetailnějšího zobrazování na úrovni jednotlivých atomů. Pokud by se podařilo ukázat, že díky interakci elektronů se světlem to jde udělat lépe nebo levněji, byla by to skvělá zpráva,“ dodává Andrea Konečná, která se k tématu propojení nanofotoniky s elektronovou mikroskopií a spektroskopií dostala během studií ve španělském San Sebastiánu a postdoktorské stáži v Barceloně.
Proměnlivé adaptační strategie mobilních pastevců v Mongolsku: Dynamika v komunitních historiích a vzorcích stěhování dokumentovaná orálními prameny
Mgr. Ondřej Srba, Ph.D., Filozofická fakulta, Masarykova univerzita
„Vytvoříme digitální databázi sezónních pohybů mobilních pastevců v Mongolsku za posledních sto let.“
Mongolští kočovníci, kteří žijí v souladu s přírodou a stěhují se se svými zvířaty podle ročního období, patří mezi jedny z posledních nomádských kultur na světě. Protože však již několik desetiletí je sezónní stěhování rodin omezeno obvykle na dvě až čtyři lokality ročně, někteří odborníci dávají před tradičními „kočovníky“ přednost označení „mobilní pastevci“. Krajina je v Mongolsku rozdělena mezi jednotlivé pastevecké rodiny, avšak toto dělení se v minulosti, ale i nadále dynamicky mění. Právě tyto změny se ve svém JUNIOR STAR projektu snaží doktor Srba zachytit před tím, než upadnou v zapomnění.
„Hlavním zdrojem informací a předmětem zkoumání jsou ústní sdělení mongolských kočovných pastevců ve vybraných částech Mongolska. Sdělení získáváme nejčastěji pomocí rozhovorů, ale snažíme se, aby byly co nejméně řízené a aby způsob sdělení byl co nejspontánnější,“ vysvětluje řešitel projektu Ondřej Srba.
Vědecký tým se snaží zjistit, kde a v jakých ročních obdobích v minulosti pastevci žili, čímž vytvoří databázi využití krajiny v časovém průřezu. Zkoumá také pasteveckou historii, tedy kolik generací svých předků si dotazovaní pamatují a zda ví, kde všude žili. Zaměřují se i na nejrůznější příběhy, vztahy k sousedním rodinám a autoritám nebo na proměňující se přírodní podmínky — vzpomínky na období sucha, zimní kalamity nebo vyhynulé či vymizelé živočišné druhy.
„Ústní sdělení ukazují mongolskou venkovskou společnost v její proměnlivosti a úzké vazbě jak na proměny přírody, tak i změny politického a administrativního kontextu. Umožňují posuzovat adaptační strategie, jakými jsou například vytváření nových narativů, změny pastvin či sdružování do kolektivů a které obyvatelé používají, aby se se změnami vyrovnali,“ dodává doktor Srba.
Vytvoření databáze pastevecké mobility v časovém průřezu, systematicky zpracované pro konkrétní regiony, přinese v budoucnu využití pro biology, botaniky a také environmentální odborníky. Dále je v plánu rozšířit již běžící spolupráci se správou místních chráněných krajinných oblastí.
Hybridní biokompatibilní nanokatalyzátory pro extracelulární bioorthogonální aktivaci proléčiv
doc. Mgr. Zbyněk Heger, Ph.D., Agronomická fakulta, Mendelova univerzita v Brně
„Vyvineme chytrý nanozym, který bude schopen aktivace proléčiv přímo na nádorové buňce.“
Zlatým grálem protinádorové terapie je léčba cílená přímo na nádorové buňky. V praxi je však použití těchto „cílených“ léčiv velmi komplikované a často také neefektivní. Cílem projektu JUNIOR STAR docenta Hegera je vyvinout a otestovat nanozymy, tedy nanomateriály schopné napodobovat aktivitu enzymů, které budou schopny syntetizovat léčiva přímo na membráně nádorových buněk. „Pro tyto účely plánujeme vytvořit chytré nanozymy na bázi proteinových klecí, které se budou schopny pohybovat v krevním řečišti s cílem vyhledávat nádorové buňky a vázat se na jejich povrch. Nanozymy budou následně díky své katalytické aktivitě schopny produkovat protinádorová léčiva z jejich netoxických forem, tzv. proléčiv,“ vysvětluje Zbyněk Heger.
Buňky umí přirozeně, prostřednictvím organel, přijímat nanočástice do svého vnitřního prostředí. Avšak právě tyto organely mohou léčiva dopravovaná pomocí nanočástic deaktivovat nebo je transportovat z buňky ven. Docent Heger se svým týmem vytvoří nanozymy, které by mohly dlouhodobě zůstat na povrchu nádorových buněk, aniž by se dostaly do vnitřního prostředí buněk a byly tak degradovány nebo inaktivovány.
„Naším hlavním výstupem bude multifunkční nanozym se schopností aktivace léčiv na povrchu buňky, což, doufáme, otevře nový směr nanomedicíny pro další týmy s jinými nápady a přístupy,“ dodává nakonec Zbyněk Heger, který na projektu spolu se svým mezioborovým týmem bude spolupracovat také s výzkumníky z Rakouska, Španělska nebo Číny.
