Státní vyznamenání Davida Lukáše. Připomeňte si milníky výzkumu nanovláken v Liberci

„Akademik tělem i duší,” tak sám sebe charakterizuje profesor David Lukáš, emeritní rektor TUL a dnes vedoucí oddělení bioinženýrství na Katedře chemie Fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické. Na počátku tisíciletí stál tento rodák z Liberce u světového objevu průmyslové výroby nanovláken. Za celoživotní vynikající práci jej v sobotu prezident Petr Pavel ocenil medailí Za zásluhy I. stupně v oblasti vědy.

V Česku tolik známé spojení Liberce, Technické univerzity v Liberci a nanovláken není samo sebou. Pramení z textilní tradice města, průmyslové i vědeckovýzkumné. A právě na Katedře netkaných textilií tehdy ještě Vysoké školy strojní a textilní odstartovala profesní dráha profesora Davida Lukáše. „Na katedře působily výjimečné osobnosti české vědy. Klíčovou roli v rozhodnutí věnovat se nanomateriálům sehrál bezesporu profesor Oldřich Jirsák. Jeho zkušenosti jak z akademické, tak z průmyslové sféry přinesly našemu výzkumu rozhodující přidanou hodnotu i směr,” vzpomíná David Lukáš.

Sám měl v týmu na starosti především fyzikální analýzu procesu tvorby nanovláken. Inspiraci hledal v letitých odborných článcích, neboť jak zdůrazňuje: „Nanovlákna jsou popsána již od osmdesátých let devatenáctého století. Dlouhou dobu však pro ně lidstvo nenacházelo využití. Z velké části proto, že jejich výroba byla možná pouze v laboratorních podmínkách a chyběla mikroskopická technika pro jejich pozorování.”

Jak z několika mála gramů za hodinu udělat množství zajímavé pro průmyslové podniky? Odpověď na tuto otázku proslavila před dvaceti lety tým libereckých vědců vedených profesorem Oldřichem Jirsákem a umožnila světu produkovat nanovlákna ve velkých objemech pomocí elektrostatického zvlákňování stejnosměrným proudem. „Projevuje se tak, že na zvlákňovací elektrodě vytváří takzvanou nanovlákennou vlečku, mechanicky spojitý proud nanovláken. Tu lze zachytit na klasické nitě nebo další textilní útvary,” vysvětluje David Lukáš a zmiňuje další dva kolegy, bez kterých by k přelomovému objevu nedošlo, docenta Pavla Pokorného z Katedry netkaných textilií a nanovlákenných materiálů Fakulty Textilní TUL a Lubomíra Kočiše z EGU HV Laboratory.

Nanovlákna v době pandemie

Obrovské pozornosti se nanovlákenným materiálům dostalo na jaře roku 2020 během první vlny koronavirové pandemie. A byl u toho opět David Lukáš. Kolegy z Technické univerzity v Liberci přesvědčil, že je v jejich silách spustit výrobu ochranných pomůcek pro potřeby zdravotnického personálu univerzity. Velmi záhy se však ukázalo, že nedostatkem trpí celé Česko. Rozjel se smělý projekt.

V prostorách Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL vznikla v rekordním čase infrastruktura potřebná pro pokrytí celého výrobního procesu. Pilotní linka, kterou zkonstruoval, sestavil a provozoval tým profesora Jaroslava Berana z Katedry textilních a jednoúčelových strojů Fakulty strojní TUL, produkovala tolik potřebný filtrační materiál složený z nosiče z netkané textilie a funkční nanovlákenné vrstvy. Dobrovolníci z řad studentů a zaměstnanců z celé univerzity se střídali u přípravy polymerního roztoku, řezaček filtrů a šicích strojů.

„Původně jsme z nanovlákenného materiálu kompletovali hotové roušky. Záhy jsme však zjistili, že efektivnější je se omezit na výrobu filtrů a přidružit k ní výrobu textilních roušek s kapsou,” říká David Lukáš. Třemi tisícovkami roušek denně začala univerzita postupně v koordinaci s krajským krizovým štábem zásobovat Krajskou nemocnici a Liberecký kraj. Ten se postaral o distribuci do dalších potřebných organizací.

Medicína budoucnosti

Dnes je profesor David Lukáš vedoucím oddělení bioinženýrství na Katedře chemie Fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické TUL. V letošním roce se svým týmem získal prestižní grant Grantové agentury České republiky „Interakce prokaryotických a eukaryotických buněk s nanovlákny s různou morfologií a strukturou”.

„Za cíl jsme si stanovili navrhnout funkční nanomateriály pro zdravotnické aplikace odpuzující bakterie, plísně, kvasinky a další patogeny. Při hledání řešení se inspirujeme hmyzí říší,” usmívá se David Lukáš a popisuje princip, kterého si v odborných článcích všimla jeho kolegyně z Katedry chemie docentka Eva Kuželová Košťáková. „Těla některých druhů hmyzu, například vážek, jsou pokryta miniaturními kužely mechanicky odpuzujícími bakterie. Speciální struktury s podobnou funkcí se nyní snažíme vytvářet na našich nanovláknech,” upřesňuje David Lukáš. Výzkum řeší liberečtí vědci ve spolupráci s týmem mikrobioložky, profesorky Kateřiny Demnerové z Ústavu biochemie a mikrobiologie VŠCHT.

Vedle neutuchající vědeckovýzkumné činnosti je David Lukáš, spolu se zmiňovanou docentkou Evou Kuželovou Košťákovou, duchovním otcem bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu Bioinženýrství, který na Technické univerzitě v Liberci vychovává především mladé materiálově orientované vědeckovýzkumné pracovníky. Nabízí kombinaci znalostí z oborů biologie, chemie, fyziky, nejen teorii, ale i laboratorní praxi nebo používání výkonných analytických metod. „Obor je to perspektivní, nic, co by za deset, dvacet let vyznělo do ztracena. Lidské zdraví a snaha vyvíjet čím dál tím dokonalejší medicínské technologie tu budou vždy,” říká David Lukáš a spokojeně dodává, že se studijní program postupně daří plnit kvalitními zájemci o studium.

Kniha Nanovlákna: Pro snazší orientaci zájemců o studium oboru nanomateriálů vypracoval kolektiv autorů pod vedením Davida Lukáše obsáhlou publikaci nabízející mnoho úhlů pohledu na téma nanovláken. David Lukáš ostatně ve své dlouholeté praxi dlouhodobě podporuje multioborovost jako jednu z klíčových předností kvalitního výzkumu. „Kniha nabízí jak pohledy bioložky, materiálové inženýrky nebo fyzika, tak pohledy strojního inženýra, ekonoma či dokonce etika. Do jejího obsahu jsem otisknul řadu svých zkušeností z tuzemského prostředí i ze stáží na Cornell University a Clemson University v USA," uzavírá David Lukáš. Kniha vyšla letos v létě v nakladatelství Academia a k dostání je na pultech českých knihkupectví.