Nanokuličky pro testování i výroba dezinfekce – RCPTM reaguje na Covid-19

Covid-19 mění naše životy, hodnoty a zvyklosti. Přetížený zdravotní systém v některých zemích,  sociální izolace a značné ekonomické důsledky pro mnoho firem a podnikatelů. To je realita tvrdého střetu s neviditelným nepřítelem z Wu-chanu. Nelze ale přehlédnout ani řadu pozitivních věcí, které
i v Česku pandemii doprovázejí. Od nevídané solidarity a pomoci mezi lidmi přes obětavost zdravotníků, policistů či hasičů v první linii až po spontánní spolupráci mezi vědci z různých oborů akademického i průmyslového sektoru. Ukazuje se nutnost změny vědeckých priorit, mimořádně rychlých řešení v krátké době, objevují se nové odborné výzvy. Na to vše reaguje také Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů (RCPTM).

Vědci z RCPTM se pod taktovkou Ústavu organické chemie a biochemie (ÚOChB) zapojili do vývoje protokolu, který umožní testování na SARS-Cov-2 bez závislosti na dodávkách komerčních chemikálií a testovacích sad ze zahraničí. Ty jsou totiž nedostupné a poptávka po nich mnohonásobně převyšuje nabídku. „Bez účinného a rychlého testování není možné  provádět tzv. chytrou karanténu. Byli bychom tak odkázáni na tupá, plošná karanténní opatření, která dusí ekonomiku a brání normálnímu společenskému životu. Klíčovým problémem kapacity testování je pak jeden důležitý krok celé složité procedury, a to izolace virové RNA, která je nezbytná pro citlivé stanovení přítomnosti viru ve vzorku odebraném z pacienta.  V naší laboratoři Pavel Šácha a jeho spolupracovníci proto vypracovali originální metodu izolace virové RNA, která byla úzkým hrdlem celého procesu. Využili při tom jako naprosto nezbytné komponenty magnetické nanokuličky z RCPTM,“ uvedl Jan Konvalinka z ÚOChB, který řídí vývoj jednotného protokolu testování.

Tým Radka Zbořila z RCPTM zúročil dlouholeté zkušenosti ve výzkumu magnetických nanomateriálů pro biomedicínské aplikace (např. Ulbrich K. et al. Chem. Rev. 2016; Sarigiannis Y. et al. Biomaterials 2016; Holá K. et al. Biotech. Adv. 2016) a v rekordně krátké době vyvinul nový typ magnetických sorbentů na bázi nanočástic oxidu železitého s tenkou křemennou slupkou. Tyto kuličky velmi efektivně vážou nukleové kyseliny (včetně virové RNA) a umožňují jejich přečištění a oddělení od ostatních složek  směsi působením magnetického pole.

„Jsme rádi, že můžeme pomoci v tomto ambiciózním projektu. V jednom syntetickém cyklu dokážeme připravit množství nanočástic použitelné pro zhruba 100 000 testů. Jsme tak schopni bez problémů zásobovat český a dokonce i zahraniční trh. Oceňuji skvělou zpětnou vazbu od kolegů z ÚOChB  a Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) při vyhodnocování účinnosti nanočástic,“ uvedl profesor Zbořil, podle nějž výbornou práci při optimalizaci syntézy odvedl kolega Ivo Medřík.

Úspěšné ověření technologie se uskutečnilo ve Státním zdravotním ústavu v Praze, vyvinuté magnetické sorbenty již testují nebo dokonce používají laboratoře v nemocnicích v Motole nebo Na Bulovce a akademická pracoviště v brněnském CEITECU, pražském BIOCEVu nebo olomouckém ÚMTM. „V současnosti se dává k dispozici všem testujícím laboratořím v České republice na nekomerčním základě a intenzivně se hledá komerční partner, který bude celé soupravy k izolaci RNA vyrábět a dodávat,“ doplnil Konvalinka, který oceňuje spolupráci vědeckých pracovišť.

Obdobně vyzdvihl sepětí vědců i koordinátor tuzemského testování v rámci projektu tzv. chytré karantény a ředitel ÚMTM Marián Hajdúch. „Koronaviru se nelze zbavit, bude se dál šířit, dokud nevznikne kolektivní imunita, nebo nebude vynalezena vakcína. Dostatečné testování je klíčové pro návrhy správných řešení a udržení šíření viru pod kontrolou. Je skvělé, že v této době dokážeme velmi rychle reagovat a využívat vlastní know-how. Ukazuje se obrovský vědecký potenciál spočívající ve spolupráci velkých výzkumných infrastruktur,“ sdělil Hajdúch.

Vědci z RCPTM se současně snaží zhodnotit i letité know-how v oblasti studia antimikrobiálních vlastností nanočástic stříbra. Stáli u pionýrských studií popisujících vysokou antibakteriální (Panáček A. et al. J. Phys. Chem. B 2006) a antifungální aktivitu (Panáček A. et al. Biomaterials 2009) nanočástic stříbra. Nanočástice stříbra jsou ale účinné i proti široké paletě virů. Také proto se stále častěji skloňují jako možný nástroj pro dlouhodobou dezinfekční a virucidní úpravu povrchů včetně filtrů nebo roušek, ale i plastových nebo kovových materiálů. Pro tyto účely testují pracovníci RCPTM patentovanou technologii umožňující nanočástice ukotvit na jakékoliv povrchy s využitím vhodných větvených polymerů s redukčními funkčními skupinami. Spolupracují při tom hned s několika průmyslovými partnery. „V těchto dnech jednáme se zástupci brněnské společnosti o licenční smlouvě k využití naší technologie,“ prozradila spoluautorka evropského a amerického patentu Jana Soukupová (J. Soukupová and R. Zboril, EP 3407715; US9505027B2).

RCPTM v boji s Covid-19 využívá od počátku pandemie nejen sofistikovaná vědecká řešení, ale také velké odhodlání a obětavost pracovníků včetně doktorandů. „Byli to právě doktorandi, kteří jako jedni z prvních zareagovali na nedostatek dezinfekce a pustili se do výroby. V první fázi jsme využili vlastních zásob a následně i pomoci kolegů z Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum,“ oceňuje zastupující ředitel RCPTM Michal Otyepka. V přípravnu dezinfekce se jedna z laboratoří RCPTM proměnila již v polovině března. Dezinfekční roztok odpovídající  doporučení Světové zdravotnické organizace následně získali například olomoucká Charita a Klokánek, Hospic na Svatém Kopečku, Lázně Slatinice, Dětský domov Šance, domy s pečovatelskou službou pro seniory a mnoho dalších zdravotnických či neziskových sociálních center. Zásilka putovala i pro zdravotníky v Litovli, která se kvůli obavám ze šíření koronaviru ocitla spolu s dalšími dvěma desítkami obcí na Olomoucku v uzavřené oblasti. O zkušenosti s mícháním dezinfekce se pracovníci RCPTM rozhodli podělit s ostatními. Výsledkem je nový web COVID 19 aneb Jak vyzrát nad pandemií https://covid.rcptm.com, kde zájemci najdou důležité informace zaměřené na prevenci onemocnění, především pak na hygienu rukou. Další zaměstnanci RCPTM pomáhají také s administrativou spojenou s testováním v ÚMTM. „Všem, kteří se podílí na zvládnutí současné krize, patří můj obrovský dík,“ dodal Otyepka.

Ruku k dílu se v RCPTM snaží přiložit každý. Například doktorand Lukáš Zdražil, který poslední týdny v laboratoři připravuje dezinfekční roztoky, neustává ani ve vědecké práci. „Část dne připravuji roztoky, poté pracuji na testování našich uhlíkových teček pro využití v solární energetice,“ přiblížil svoji práci mladý doktorand. Také o jeho výzkumu při vývoji tzv. solárních koncentrátorů, ale i nových grantech, zařízeních a výzkumných projektech RCPTM se dozvíte v tomto čísle našeho newsletteru. Příjemné čtení.