Pondělí 22. července 2024
ikona hodiny13. 11. 2021 07:01

Rakety, rakovina, IoT. Chemici hlásí hodně zajímavý objev

Onkologicky nemocným pacientům vysvítá další šance na účinnější léčbu. Vědcům z Pardubic a Řeže u Prahy se podařilo připravit kladně nabité karborany. Tedy látku, která může vylepšit tzv. protonovou terapii. Chemici mluví o velkém průlomu. O látku s těmito vlastnostmi se prý snažili desítky let. Prapočátek jejího vzniku sahá k vývoji raketových paliv. A pokračovat může masivním rozvojem internetu věcí.

Daniel Mrázek autor

Foto: Shutterstock.com Nová, lepší léčba nádorů na obzoru? Foto: Shutterstock.com

Náš reportér zachytil vědce přímo při práci. Zvuková reportáž nás tak zavede do laboratoří, kde unikátní látka vznikla a dále se zkoumá.

„Sen borových chemiků se stal skutečností,“ žasne Drahomír Hnyk z Ústavu anorganické chemie Akademie věd ČR. „Do dnešního dne byly známy pouze sloučeniny boru s vodíkem a uhlíkem, které byly buďto neutrální nebo záporně nabité. Ale my jsme připravili první kationtové, tedy kladně nabité částice,“ přidává se Aleš Růžička z Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice a vysvětluje, že kladný náboj má u karboranů zásadní vliv na jejich vlastnosti.

Něco o nich vypovídá vybavení pardubické laboratoře, ve které kladně nabité karborany vznikly. „Tady pracujeme na lince vacuum inert, což je speciální aparatura pro práci pod inertní atmosférou. Většina sloučenin, se kterými tady pracujeme, není stálá na vzduchu, není odolná vůči vlhkosti a kyslíku. Takže musíme pracovat ve zcela uzavřených podmínkách na této aparatuře,“ ukazuje mi vybavení laboratoře Jan Vrána. Pokud by karborany zpracovávané v aparatuře přišly do kontaktu s běžným prostředím, mohly by shořet nebo explodovat. Pokud ale dostanou kladný náboj, stávají se mnohem stabilnějšími. „Jsou rozpustné ve vodě, můžete s nimi nakládat na vzduchu bez jakýchkoliv problémů a nemusíte se jich vůbec bát,“ doplňuje Růžička.

Foto: Daniel Mrázek Příprava karboranů v řežšké laboratoři Foto: Daniel Mrázek

Jako když někdo neunese výhru ve sportce

Že by karborany mohly získat kladný náboj, Drahomír Hnyk pomocí výpočtů předpověděl asi před deseti lety. Jak toho prakticky dosáhnout, ale vědci nevěděli. Úsměvné je, že na to přišli tak trochu omylem. Vědci se snažili dodat elektrony boranům, které byly na elektrony chudé. „Zcela paradoxně se nestalo to, co jsme čekali, ale ty elektronově chudé sloučeniny se po přijetí elektronové hustoty zreorganizovaly a staly se elektronově ještě chudšími, tedy kationtovými sloučeninami,“ popisuje Růžička a přirovnává to k situaci, kdy se člověk z nízkopříjmových skupin náhle dočká velkého bohatství, třeba když vyhraje ve sportce. „Protože mívá určité vztahy s rodinou nebo přáteli, které se s nabytým bohatstvím změní, a taková výhra jej většinou odrovná. Tohle je stejný model jako u těch našich sloučenin,“ dodává Růžička.

Bor se u nás do centra pozornosti vědců dostal v šedesátých letech dvacátého století, a to v areálu Ústavu jaderného výzkumu v Řeži u Prahy. Tenkrát šlo o tajný výzkum pro vojenské účely. „Založila se tu laboratoř anorganických syntéz, aby se tu zkoumala paliva do raket. Když už se tu zkoumalo atomové jádro, tak se k tomu přidala paliva do raket. Jenže se ukázalo, že vědci měli velké oči a že se bor do raket moc nehodí. Postupem času se tedy výzkum odtajnil a přešlo to do klasické škály základního výzkumu,“ vypráví Drahomír Hnyk z řežského ústavu. Právě tento ústav pardubickým vědcům dodal výchozí látky, ze které kladně nabité karborany vyvinuli.

Protonová léčba rakoviny

Aleš Růžička předpokládá, že kladně nabité karborany najdou využití při léčbě některých nádorů. „Ty sloučeniny mají od osmi do deseti atomů boru a každý ten atom boru může přijmout proton a vytvořit tři částice alfa záření. To ve výsledku je pěkná lavina alfa částic, která zabije všechno kolem sebe, hlavně tedy ty rakovinové buňky,“ vysvětluje.

Využití boru se už teď v zahraničí zkouší při tzv. protonové borové záchytové terapii (PBCT). Funguje zjednodušeně takto: boran se vpraví do rakovinové buňky, ta se ozáří protony a vznikne „léčebné“ radioaktivní záření alfa, které se uvolní zcela lokálně právě z boranu. „Tato jednoduchá a lokálně uskutečněná jaderná reakce zaručuje, že okolní tkáň není poškozena,“ vysvětluje výhody terapie Drahomír Hnyk. Doposud provedené průkopnické experimenty v oblasti PBCT ve spolupráci Ústavu anorganické chemie AV ČR a Protonového centra v Praze byly založeny na využívání záporně nabitých boranů. Zmíněné kladně nabité karborany ale nabízejí další potenciál pro zvýšení efektivnosti této velmi slibně se rozvíjející metody v léčbě zhoubných nádorů. „Tyto principiálně nové materiály mohou významně přispět tam, kde může být přechod do okolního prostředí pro kationty daleko snadnější – například přes buněčnou membránu pomocí tzv. iontových kanálů,“ říká Drahomír Hnyk. Nakolik je ale tento předpoklad správný, teprve ukážou další studie.

Foto: Shutterstock.com Kladně nabité karborany možná rozvinou internet věcí Foto: Shutterstock.com

Solární panely uvnitř budov

Dalším možným využitím kladně nabitých karboranů bude internet věcí (IoT). Rozvoj elektronických zařízení, která dokážou sama reagovat na vnější podněty a komunikovat mezi sebou, zatím naráží na to, že musí mít baterku nebo být připojena do elektrické sítě. Problém by mohly vyřešit fotovoltaické panely. Jenže ty křemíkové, které jsou dnes běžně dostupné, dokážou elektrickou energii vyrábět pouze venku. Uvnitř budov je světlo na výrobu elektřiny příliš slabé. A právě to je šance pro kladně nabité karborany. Díky nim takové vnitřní solární panely možná vzniknou.

Kdy to ale bude, si Aleš Růžička netroufá odhadovat. „Ten samotný výzkum trval neuvěřitelně krátkou dobu, v porovnání s tím, co se běžně děje. My jsme byli schopní opublikovat ty látky tři čtvrtě roku poté, co jsme přišli na to, že to ty kationty dělá. Kdyby to šlo takovým tempem, jako to šlo dosud, tak by to bylo geniální a mohli jsme se těšit na velké věci. Ale ďábel většinou tkví v detailech,“ uzavírá Růžička opatrně s tím, že teď se objevu musí ujmout někdo, kdo začne vyvíjet první prototypy velkých inteligentních zařízení, třeba ledniček nebo vysavačů. Teprve pak se zjistí, nakolik je objev řežských a pardubických vědců použitelný v praxi.

 

Podrobnější informace o kladně nabitých karboranech se dozvíte z naší zvukové reportáže.

Články autora Daniel Mrázek

Nejnovější články

Expertní pohled
Bude povolování staveb rychlejší, jednodušší a srozumitelnější?

Tento údaj vychází z referenčního projektu logistické haly, který...

Povolení na umístění a základní parametry stavby budou jednodušší. Všechna...

Od 1. července 2024 přechází ČR z místní na centrální celostátní podatelnu....

Zrychlí se tedy proces povolování staveb? Ano. Bude...

Aktuality
Vláda musí prevenci věnovat větší pozornost

Co vás vedlo k tomu, že jste se rozhodla...

Co je třeba změnit? Zaměstnavatelé by měli dobré...

Bude tedy součástí dialogu se státní správou i toto...

Máte v plánu i nové projekty? Především se domnívám, že...

Trendy
Vznikla CNAIP – Česká národní AI platforma

Většina zakládajících členů CNAIP se intenzivně věnuje rozvoji ekosystému umělé...

Česká národní AI platforma chce také šířit ve...

Více než polovina firem v Česku zatím umělou inteligenci...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Vláda musí prevenci věnovat větší pozornost

Co vás vedlo k tomu, že jste se rozhodla...

Co je třeba změnit? Zaměstnavatelé by měli dobré...

Bude tedy součástí dialogu se státní správou i toto...

Máte v plánu i nové projekty? Především se domnívám, že...

Aktuality
Hospodářská komora: Průmysl nesmí být omezován

Kvantitativní část Státní energetické koncepce i Politiky ochrany...

Státní energetická koncepce postrádá podle Komory důsledné vyhodnocení...

Aktuality
Strojírák letos ocení průmyslový design

„Cenou za průmyslový design chceme zvýšit povědomí o...

„Chceme také zmapovat úroveň průmyslového designu a motivovat...