Panevropská univerzita potvrzuje svou kvalitu
Advertorial
3. 5. 2024 13:23
Panevropská univerzita dosáhla dalšího významného historického milníku ve svém rozvoji. Stala se první soukromou univerzitou v České republice, která získala...
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.
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.
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.
