English
Kooperace Akademie věd ČR s Tureckem patří k těm nejmladším; byla podepsána v červnu roku 2010 po předchozích jednáních s Velvyslanectvím Turecké republiky v Praze a Vědeckou a technologickou radou pro výzkum Turecka (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu – TÜBITAK). Protokol je uzavřen na dobu pěti let, a pokud jej žádná z obou institucí nevypoví, automaticky se prodlouží.
Vedoucí agentura pro řízení a financování výzkumu v Turecku TÜBITAK vznikla v roce 1963 s cílem propagovat vědu a technologie, koordinovat výzkum a podporovat turecké vědce. Samosprávnou instituci řídí Vědecká rada, jež sestává z význačných vědců z univerzit, průmyslu a výzkumných institucí.
Agentura zároveň vystupuje jako poradní orgán vlády v záležitostech týkajících se vědy a výzkumu a je sekretariátem Nejvyšší rady pro vědu a technologii (The Supreme Council for Science and Technology – SCST). Sestává z 15 výzkumných institucí, v nichž působí přes 1500 badatelů.
Spolupráce AV ČR s TÜBITAK se uskutečňuje zejména prostřednictvím dvouletých vědeckovýzkumných projektů. Protokol poskytuje i prostor výměnám v rozsahu čtyř týdnů ročně; mají sloužit k navázání kontaktů nebo umožnit účast na konferencích a seminářích. Při prvním výběrovém řízení v roce 2011 bylo přijato šest projektů, jejichž realizace začala na podzim téhož roku. V současnosti se tedy blíží k závěru a nastane hodnocení prvních výsledků.
Výzkumné projekty tentokrát představili zástupci čtyř ústavů Akademie věd.
Foto: Archiv ÚPT AV ČR
Zleva: Mehdi Aas z Koc University a Zdeněk Pilát z ÚPT při experimentu v laboratořích Koc University
Na projektu Vývoj laditelného mikrolaseru založeného na opticky deformovaných mikrokapénkách suspendovaných v mikrofluidním čipu spolupracují týmy prof. Pavla Zemánka z brněnského Ústavu přístrojové techniky AV ČR a prof. Alpera Kiraze z istanbulské Koc University.
Badatelské skupiny se soustředily na vývoj a charakterizaci mikrolaseru v podobě kapénky o průměru několika desítek mikrometrů (tj. zlomek průměru lidského vlasu) obsahující rozpuštěné fluorescenční barvivo. Takový zdroj koherentního světla je pozoruhodný nejen z hlediska fyzikálních a chemických dějů vedoucích ke generaci laserového záření, ale i z praktického hlediska jako flexibilní „mikrozdroj“ koherentního záření v mikrosvětě. Při experimentálních aktivitách se velmi dobře doplňují dlouhodobé zkušenosti tureckého partnera v oblasti generace a spektroskopie mikrokapének a českého partnera v oblasti optických mikromanipulačních technik a vytváření mikrofluidních čipů. Podařilo se dosáhnout generace vhodně obarvených mikrokapének v mikrofluidním čipu, jejich prostorového zachycení v laserových svazcích, stimulované emise po obvodu kapénky a následně i ladění vlnové délky emitovaného záření deformací tvaru kapénky laserovými svazky. Výsledky společného výzkumu byly publikovány v září 2013 – viz M. Aas, A. Jonáš, A. Kiraz, O. Brzobohatý, J. Ježek, Z. Pilát, P. Zemánek: Spectral tuning of lasing emission from optofluidic droplet microlasers using optical stretching, Optics Express 21, 21381–21394, 2013).
Fota: Archiv ÚPT AV ČR
Obrázek kapénky (tmavý objekt); světlé oblasti se shodují s rozptýleným světlem chytacích svazků dopadajících na kapénku zprava a zleva. Graf ukazuje emisní spektrum s výraznými maximy, která odpovídají modům kapénkového laseru.
Vědci z Biofyzikálního ústavu AV ČR vedeni doc. Miroslavem Fojtou spolupracovali s týmem prof. Arzum Erdem Gursan z katedry analytické chemie Farmaceutické fakulty EGE Univerzity v tureckém Izmiru na vývoji elektrochemických senzorů pro analýzu nukleotidových sekvencí.
Obě skupiny dlouhodobě spolupracují v oblasti elektrochemické analýzy nukleových kyselin. Elektrochemické přístupy se vzhledem k jejich jednoduchosti, citlivosti a relativní finanční nenáročnosti považují za nadějnou alternativu k současným metodám DNA diagnostiky, a to především pro potřeby její decentralizace. Stávající projekt chce využít zkušeností turecké laboratoře s přípravou jednoduchých a levných elektrochemických senzorů na jedno použití. Senzory jsou založeny na modifikaci tuh do „pentilek“ uhlíkovými nanotrubičkami a na zkušenostech brněnského týmu s aplikací elektrochemických metod při analýze reálných biologických vzorků. Jde zejména o nukleotidové sekvence a sekvenční polymorfismy (mutace) ve fragmentech genomové DNA amplifikovaných pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR). V průběhu několika třítýdenních výměnných stáží studentů z obou laboratoří se podařilo kombinací molekulárně biologických (PCR, separace fragmentů DNA na magnetických částicích) a biochemických metod (využití enzymových značek) a elektrochemické analýzy vyvinout a optimalizovat nové analytické postupy. Ty umožňují rychlou detekci specifických sekvencí DNA izolovaných z lidských buněčných kultur včetně rozpoznání záměny nukleotidů v určitých místech důležitých genů (například genu kódujícího nádorový supresor protein p53 a některé mitochondriální geny).
Foto: Archiv BFÚ AV ČR
Miroslav Fojta s týmem Arzum E. Gursan v její laboratoři na EGE University
Fota: Archiv ÚCHP AV ČR
Mikrofotografie nanovlákenné vrstvy oxidu titaničitého
Na projektu Syntéza a charakterizace kompozitních nanostrukturovaných polymerních materiálů spolupracují týmy, které vedou dr. Olga Šolcová z Ústavu chemických procesů AV ČR a prof. Sezai Saraç z Technické univerzity Istanbul. Skupina prof. Saraçe se zabývá přípravou nanovlákenných vrstev oxidu titaničitého z polymerních matric pomocí speciální metody (elektrospinning), které se v ÚCHP charakterizují a pro něž je navržena optimalizace jejich fotoelektrochemických vlastností. Tyto materiály (viz mikrofotografie) by mohly svou přesně definovanou strukturou nalézt vynikající uplatnění jako speciální senzory. Výsledky, které byly zpracovány do dvou publikací v recenzovaných impaktovaných časopisech, nalezly pozitivní ohlas na mezinárodních konferencích. Spolupráce se rychle rozvíjí a obě badatelské skupiny zjistily, že Česká republika a Turecko nejsou od sebe příliš daleko. Mimo pracovních aktivit badatelé při výměnných návštěvách, do nichž se zapojili převážně mladí vědečtí pracovníci a studenti, nezanedbali ani společenské aktivity a vzájemné představení kultury obou zemí. Jelikož dvouletý projekt není dostatečně dlouhý, pracovníci doufají, že budou mít příležitost ve spolupráci pokračovat – ať již v navazujícím bilaterárním projektu nebo v rámci projektů EU či NATO.
V projektu Mikrořasy bohaté na lipidy a karotenoidy jako potravní doplněk v akvakulturách ryb a měkkýšů (Microalgae Rich in Lipids and Carotenoids as Dietary Supplement in Fish and Mollusc Aquaculture) spolupracovali vědci a studenti z Laboratoře řasových biotechnologií Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni (řešitel doc. Jiří Masojídek) a Faculty of Marine Sciences and Technology, Çanakkale Onsekiz Mart University v Çanakkale (prof. Tolga Göksan).
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Laboratorní pokusy
Důležitou vlastností určitých kmenů mikrořas (skupiny Chlorophyta, Eustigmatophyta) je zvýšená produkce některých bioaktivních a cenných látek – karotenoidů, lipidů, polynenasycených mastných kyselin – za nepříznivých kultivačních podmínek, například nutričního stresu.
Cílem bylo vybrat kmeny mikrořas vhodné jako zdroje karotenoidů a lipidů, které by se daly využít coby doplněk krmiva v akvakulturách. V průběhu pokusů badatelé ověřovali vhodné podmínky kultivace či řízeného stresu různými fyziologickými postupy a měřením aktivity fotosyntézy mikrořas, především rychlou metodou měření fluorescence chlorofylu.
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Fluorimetry z Třeboně se v tureckém Çanakkale využily pro měření fotosyntézy mikrořas.
Spolupráce se uskutečnila formou společných pokusů výzkumných týmů na obou pracovištích, při nichž pracovníci využili různé kmeny mikrořas, rozdílné přístrojové vybavení a odlišná kultivační zařízení dostupná v jednotlivých laboratořích v Třeboni a Çanakkale.
Při laboratorních i venkovních pokusech testovali především kmeny sladkovodních mikrořas Chlorella a Trachydiscus. Rychle rostoucí zelené mikrořasy kmene Chlorella (Chlorophyceae) jsou důležité z hlediska vyššího obsahu karotenoidů (anti-oxidantů), které jsou významné pro výživu. Dále vědci zkoumali kulturu mikrořasy Trachydiscus minutus (Eustigmatophyceae – hnědé mikrořasy), která je pozoruhodná tím, že produkuje zvýšené množství lipidů a především polynenasycených mastných kyselin. Obě skupiny bioaktivních látek – karotenoidy i polynenasycené mastné kyseliny – v těle ukládají ryby a měkkýši a případně je transformují na jiné produkty, jež jsou významné pro výživu člověka.
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Opatovický mlýn, Třeboň
Mikrořasy kultivovali v laboratorních podmínkách ve skleněných nádobách o objemech 1–2 litrů za podmínek nutričního stresu (limitace růstu nedostatkem dusíku, fosforu nebo síry). Pro sérii venkovních pokusů napěstovali kulturu mikrořas Chlorella fusca, Chlorella vulgaris a Trachydiscus minutus ve větším objemu buď v plastikových vacích (40 litrů), nebo ve vertikálních plochých fotobioreaktorech (objem 100 litrů). Ta sloužila pro nasazení velkoobjemové venkovní kultivace v míchaných náhonech (raceway pond, objem 500–1000 litrů) ve venkovním foliovém skleníku (Dardanos Campus v Çanakkale) nebo v tenkovrstevných kaskádách o objemu 200–1000 litrů (Opatovický mlýn, Třeboň). Během několikadenních pokusů badatelé stanovili růstové a fyziologické proměnné – objem sušiny, obsah chlorofylu a karotenoidů pro růstové křivky, počet a vzhled buněk souběžně s měřením fotosyntetických aktivit pomocí fluorescence chlorofylu. Odebrané vzorky kultur také lyofilizovali; analýzu karotenoidů a polynenasycených mastných kyselin udělali v třeboňské laboratoři, kde je tato metodika zavedena a kde je k dispozici potřebné chromatografické zařízení (GC, HPLC).
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Laboratorní pokusyKultivační zařízení „raceway pond“ pro mikrořasy umístěné ve skleníku (Dardanos Campus v Çanakkale, Turecko)
Výsledky projektu mohou obě pracoviště využít z hlediska výzkumu fotosyntézy mikrořas a produkce bioaktivních látek v biomase. Z perspektivy praktické aplikace jsou důležité pro spolupráci s partnery v oblasti chovu ryb pro ornamentální účely a lidskou výživu. Výsledky práce chtějí vědci publikovat v konferenčních příspěvcích a recenzovaném článku.
Danuše PAZOURKOVÁ, Kancelář Akademie věd ČR,
Pavel ZEMÁNEK, Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i.,
Miroslav FOJTA, Biofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.,
Olga ŠOLCOVÁ, Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.,
Jiří MASOJÍDEK, Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.