Hlavně, ať nápady neleží v šuplíku. Lucie Ligasová posouvá český nanovýzkum vpřed

Místo trendy džín si jako desetiletá k narozeninám přála mikroskop a vždy chtěla věcem přijít na kloub. Lucie Ligasová se na dráhu vědy a výzkumu definitivně vydala po setkání s profesorem Davidem Lukášem, jednou z ikon libereckého nanovýzkumu. Na jeho přednášce jí učaroval generátor, který chrlil chomáče jinak okem neviditelných vláken. Zrodilo se tak celoživotní poslání. Dnes zastává Lucie manažerskou pozici a pomáhá firmám sdruženým v klastru Nanoprogress uvádět poznatky českého nanovýzkumu do praxe. Chybí jí práce v laboratoři? Jaká byla její cesta a jaké to je, dělat svět více a více nano?

Lucii už odmalička vedli k vědě a výzkumu. Vždy jí to táhlo za tátou do dílny a její nejoblíbenější knížky pojednávaly o vědeckých experimentech, chemických a fyzikálních zkoumáních a meteorologických úkazech spíše než o pohádkových světech, do kterých se v četbě přenášeli její vrstevníci. Zajímalo ji, jak technické věci fungují a jak jim porozumět. „Když jsem přemýšlela, co dál po základní škole, moje kroky směřovaly na SPŠ oděvní, což se trochu od vědy odchyluje. I když záleží, jak se to vezme. Moje nejoblíbenější předměty byly konstrukce oděvů nebo textilní stroje. Bavilo mě ty mašiny rozebírat a zkoumat,” otevírá Lucie svůj příběh. Po střední škole vystudovala na prostějovské pobočce Technické univerzity v Liberci bakaláře v oboru Oděvní technologie a také zde potkala vědce, který se výrazně podepsal na jejím dalším směřování.

Může za to Wimshurstův generátor

„Jednoho dne nás v Prostějově navštívil profesor David Lukáš a hostoval zde přednášku o nanovláknech. Přivezl s sebou i upravený Wimshurstův generátor, kolovrátek, na kterém jsme mohli vidět, jak pomocí mechanických a elektrických sil vznikají nanovlákna. Fascinovalo mě, že něco tak přelomového může vznikat na tak jednoduchém zařízení.”

Bylo to krátce po objevu průmyslové výroby nanovláken na Technické univerzitě v Liberci. Psal se rok 2005 a výklad profesora Lukáše padnul na úrodnou půdu. Lucie se rozhodla právě pro tuto dosud neprobádanou oblast. Když si volila navazující inženýrské studium, obor Nanomateriály ještě neexistoval. Na katedře netkaných textilií FT TUL už se ale v některých předmětech o nanovláknech přednášelo. „Se zápalem jsem naslouchala fyzice polymerů, kterou tehdy přednášel profesor Lukáš osobně a když přišel na řadu doktorát, byla volba školitele jasná,” vypráví Lucie.

Studium vyžadovalo prokousat se stovkami článků a odbornou literaturou, ale jádrem byla práce se zvlákňovacími a jinými stroji obnášející nespočet experimentů. „Vrátila jsem se v čase do doby, kdy jsem na střední rozebírala textilní stroje a opět si to užívala. Bylo to nesmírně důležité období pro rozvoj nově vznikajícího oboru. Bez těch experimentů bychom dnes nebyli tam, kde jsme.”

Dizertačka o koaxiálech, nanovlákenném „závinu”

V rámci své disertační práce dostala Lucie za úkol připravit vlákna ve vlákně neboli koaxiální struktury. Pro výrobu nanovláken je potřeba polymerní roztok a elektrody. Ty jsou napojené k vysokému napětí a dávkovací mechanismus vynáší roztok k jejich ústí, kde se nanovlákna působením elektrických sil dlouží. „Pro výrobu koaxiálních vláken jsem musela připravit precizní elektrody, které umožňovaly použít zvláknitelný polymer jako tzv. plášťový (tvořící obal dvousložkového vlákna). S jeho pomocí se do jádra vlákna dařilo vynést cokoliv dalšího. Léčivo, lipozomy, růstové faktory nebo magnetické částice. Lze si to představit jako takový závin s náplní,” popisuje s úsměvem vědkyně.

S kolegy se Lucii podařilo vytvořit multioborový tým a skloubit znalosti z materiálového inženýrství, strojařiny, polymerní a fyzikální chemie a biomedicíny. Zkoumali jednak samotná vlákna, polymerní roztoky, které ovlivňují proces zvlákňování, ale především technologii vedoucí k výrobě cílených nanovlákenných struktur. „Byla obrovská výhoda mít kolem sebe takový tým. Dokázali jsme navrhnout elektrody, sestrojit je, otestovat a případně znovu vylepšit, abychom dosáhli přesně toho, co bylo naším stanoveným cílem.”

Postupem času dokázal tým vyvinout elektrody vhodné pro přípravu nanovláken obsahujících lipozomy, růstové faktory, částice železa nebo hydroxyapatitu. Podařilo se zvýšit výkonnost experimentálních výrobních zařízení nebo usměrnit při výrobě vlákna tak, aby došlo k jejich cílenému ukládání například ve formě osové orientace.

Největší odměna? Něco zhmotnit!

V současné chvíli vědce nejvíce zajímá, jak využít nanovlákna v průmyslových odvětvích. V době, kdy Lucie absolvovala doktorát na TULce, byla stěžejním cílem oblast medicíny. „Do nanovláken jsme se snažili dostat léčivo nebo růstové faktory a připravit tak systém, který pomocí řízeného dávkování dokáže z jádra uvolňovat léčivou složku. Vytvořit koaxialitu, vlákno ve vlákně, byla celkem potíž. O to víc mě těšily momenty, kdy jsme teorii dokázali přenést do reality a vytěžit z ní něco hmotného,” vypráví Lucie.

S principem řízeného dávkování se lze setkat i v kosmetickém průmyslu. I zde dnes nanovlákna nacházejí své uplatnění. „Díky pandemii COVID-19 se pak nanovlákenné textilie staly populární pro svou schopnost záchytu různých částic, konkrétně koronavirů,” zmiňuje Lucie notoricky známý příběh nanoroušek a dodává: „V dnešní době je to s perspektivou užití tak padesát na padesát. Polovina aplikací míří do medicíny a polovina do průmyslu, např. do oblasti filtrace a čištění vzduchu či vod.”

Z laborky za počítač? Ne tak docela

Dva roky nazpět nastoupila Lucie na plný úvazek do klastrové organizace Nanoprogress. Do té doby vědecko-výzkumnou pracovnici čekaly v klastru nové výzvy. Nejprve se ujala přípravy mezinárodních projektů a později obsadila pozici manažerky pro odborné řízení projektů, kterou zastává dodnes. „Velmi úzce komunikuji s týmem, který odpovídá za chod provozoven. Řešíme společně vědecko-výzkumné projekty, takže i když teď více času trávím u počítače než v laboratoři, vědě se nevzdaluji. Pořád mě fascinuje,” popisuje Lucie, jak rozhodně s novou pozicí nepověsila bílý plášť na hřebík.

Klastrová organizace Nanoprogress podporuje vědu a výzkum tím, že snímá administrativní zátěž ze zad inovativních podniků. Ty totiž často nemají prostor se věnovat papírování, které je nezbytně nutné pro přípravu projektů. „Bereme si to na sebe. Tím pádem podniky můžou dál nerušeně vyvíjet a převádět nové poznatky do praxe. Hlavní pro nás je, aby nápady vědců nezůstávaly ležet v šuplících,” komentuje Lucie jednu z funkcí klastru a dodává, že krom toho dokáží nabídnout i infrastrukturu. Nanoprogress má několik provozoven vybavených špičkovou technikou, jednu z nich právě v Liberci. Členové klastru mohou zařízení, technologie a stroje využívat, případně mohou konzultovat přímo s odbornými pracovníky klastru.

Prošlapávat nové cesty

V letošním roce se Lucie se svým týmem pustila do hledání nových cest, kterými by se nanotechnologie mohly ubírat. Cílem je stále dostat poznatky vědců do běžné praxe. Ať už do zdravotnictví, kosmetiky, filtračních zařízení pro čištění vzduchu a vody nebo do dalších oblastí. Nejdále je Nanoprogress v oblasti filtrace a zdravotnictví. Velké úskalí ale spočívá v tom, jak dlouho trvá produkty na trh dostat, především v oblasti zdravotnictví. „Je to finančně i časově hodně náročné. Vyžaduje to spoustu schvalování a klinických testů. S vývojem jsme opravdu daleko, ale tohle nás brzdí,” popisuje Lucie.

Ruku v ruce s pracovními úkoly se však začala připravovat i na svou novou životní roli, kterou se již brzy stane mateřství. Své milované nanotechnologie však opustit neplánuje. „Doma v tom mám velkou podporu. Společně s manželem se snažíme věci naplánovat tak, abych mohla rozdělit svůj čas odpovídajícím způsobem mezi rodinu a práci. Pevně věřím, že se nám vše podaří úspěšně skloubit. Má práce zůstává stále mou vášní,” uzavírá Lucie výhledem do blízké budoucnosti.