Ionty vznikající v elektrospreji jsou klíčem k moderní hmotnostní spektrometrii, ale jejich chování stále skrývá mnoho neznámých. Nový projekt podpořený Grantovou agenturou České republiky (GAČR) se zaměřuje na detailní studium těchto iontů a jejich potenciální využití mimo oblast analytické chemie – například pro inovativní modifikace povrchů. Jaké nové technologie může výzkum přinést a jak se tým vypořádává s nečekanými výzvami?
Jak byste v několika větách popsal laikovi, o čem váš projekt je a proč je důležitý?
Náš projekt studuje vznik a chování iontů v plynné fázi vytvořených takzvaným elektrosprejem. To je; zařízení, které před více než sto lety vynalezl v Minnesotě potomek českých rodičů fyzik John Zeleny. Elektrosprej našel mnohá uplatnění a za jeho použití jako zdroje iontů pro hmotnostní spektrometrii byla dokonce udělena Nobelova cena. My se ve skupině molekulární hmotnostní spektrometrie snažíme studovat chování a vlastnosti takto vzniklých iontů, a navíc vyvíjíme techniky, které umožní jejich využití pro originální modifikace povrchů. Proto se náš projekt jmenuje IonSurf (Ions and Surfaces).
Co vás inspirovalo k výběru tématu? Byla to konkrétní výzva, kterou jste chtěli řešit, nebo spíše přirozené pokračování vaší dosavadní práce?
Pro mě je to do značné míry návrat k začátku kariéry před dvaceti lety a k problémům, které jsem řešil už jako doktorand na University of Washington v Seattlu. Strávil jsem velkou část života v zahraničí ve firemním výzkumu. Teď po návratu do akademického prostředí mě zajímalo, jaké po tolika letech najdu ve svém původním oboru nevyřešené problémy. Byl jsem překvapen na obě strany. Tím, co všechno za tu dobu v mé oblasti zájmu vykonali různí chytří lidé, a naopak také věcmi, které zatím stále nikdo nezkoumal nebo nedokázal vyřešit.
Co je hlavním cílem vašeho výzkumu?
Zlepšit naše schopnosti pracovat s ionty v plynné fázi a nalézt jejich využití i mimo hmotnostní spektrometrii. Chceme se jednak pokusit zlepšit efektivitu práce s elektrosprejem, což by mělo vést k lepším limitům detekce v hmotnostní spektrometrii, a také se pokusit vyvinout metody pro modifikace povrchů desolvatovanými proteinovými ionty. Tedy být schopni dát povrchům proteinové vlastnosti, kterých nelze dosáhnout imobilizací pomocí klasické chemie v roztoku. Ale jsme analytičtí chemici, takže máme vždy na paměti využití pro různé nové formy detekce.
Co myslíte, že porotu zaujalo nejvíce?
Zahraniční oponenti oceňovali obtížnost a novost projektu. Na druhé straně je fér říct, že vzhledem k dlouhodobému podfinancování GAČRu je udělování grantů tak trochu loterie. Nikdo z nás, kteří jsme v poslední době s granty uspěli, by se kvůli tomu neměl cítit jako lepší vědec než jiní, kteří bohužel neuspěli. Faktor náhody je na GAČR prostě až moc velký. Takže si myslím, že jsem měl do určité míry prostě štěstí.
Přinese projekt nějaké konkrétní aplikace nebo technologie?
V projektu máme několik aplikací, které jsou možná víc „fiction“ než „science“. Jednou z nich je například imobilizace poměrně nově popsaného enzymu, hydrogenázy Huc, která je schopna získat elektrony z plynného vodíku, na vhodně zvolené nanomateriály a vytvoření molekulárního palivového článku.
V čem je váš projekt unikátní?
Netroufl bych si tvrdit, že je více unikátní než jiné projekty. Ale svým spojením analytické a materiálové chemie je snad docela zajímavý.
S kým na projektu spolupracujete?
Projekt je primárně zaměřen na spolupráci s taiwanským kolegou, který působí jako vedoucí katedry fyziky na National Dong Hwa University na Taiwanu a pracuje na podobných tématech. Některé nanomateriály plánujeme získat z Weizmanova institutu v Rehovotu a máme velkou podporu od kolegů z vesteckého Biocevu, zejména pokud jde o produkci proteinů a know-how v proteinové chemii. Zájem o jeden aspekt technologie, konkrétně o detekční pole pro obzvláště nebezpečné toxiny, má Vojenský zdravotní ústav.
Jaké překážky nebo výzvy očekáváte během realizace projektu? Máte už strategii, jak je překonat?
Je pravděpodobné, že experimenty nebudou fungovat tak, jak jsem předpokládal. Takže úplně všechno bude výzva. Člověk si ale musí pokládat otázky, na které nezná odpověď dopředu, jinak se nejedná o výzkum. Nelze obcházet těžké problémy. Kdysi jsem pracoval v jednom kalifornském start-up, kde nás institucionální investor donutil přijít na trh s přístrojem, který nebyl dotažen do konce. I když jsme za splnění termínu byli dobře odměněni finančními bonusy, do dneška mám špatný pocit. Stejné je to v základním výzkumu. Nedává smysl dělat lehké věci a pak výsledky poslat do nějakého predátorského časopisu a tvářit se, že je splněno. Nejlepší strategií na překonávání překážek je malý efektivní tým inteligentních spolupracovníků. Mám velice chytrou a schopnou kolegyni, společně vedeme magisterské a bakalářské studenty v naší laboratoři, a doufám, že brzy přibude i několik doktorandů.
Co vám dělá na projektu největší radost?
Možnost „hrát si s krabičkami“, jak mi kdysi někdo vtipný posměšně leč pravdivě definoval práci v oboru chemické instrumentace. Prostě svoboda dělat chemii.
Co by teoreticky mělo navazovat na váš výzkum až projekt skončí?
Doufám, že díky projektu budou moci hned tři talentovaní studenti vykonat v naší laboratoři doktorské studium. Předat maximální možnou část zkušeností je pro mě jednak velká výzva ale i cíl sám o sobě. Všichni moji spolupracovníci jsou výrazně mladší než já a myslím si, že by se jim líbilo, pokud by se nám podařilo něco uvést do praxe, třeba formou spin-off. To by byl vhodný cíl a pokračování. Bohužel v ČR tohle stále není jednoduché, dokonce ani když věci již fungují v laboratoři. A i od toho jsme zatím velmi daleko. Takže se nechám překvapit a budu připraven na všechno. Jak říká Bill Murray ve filmu Aloha: „The future isn’t just something that happens. It’s a brutal force, with a great sense of humor, that’ll steamroll you if you’re not watching.“