Počítače, jež dokážou dotvořit obraz v zorném poli mikroskopu a hlavně jej digitálně zaznamenat, a ještě jednou počítače, vedené lidskými znalostmi a údaji, které navrhují nové a přesnější optické soustavy, to vše posunulo optickou mikroskopii za poslední léta kvalitativně hodně dopředu. Bylo jich zapotřebí, neboť i biologické vědy pracují s poznatky, které otevřely pro medicínu neuvěřitelné, ale důležité detaily, a biologové stejně jako lékaři potřebovali nová technická zařízení, jimiž by bylo možné tyto poznatky pozorovat. Třeba v živých buňkách. Kdo navštíví webové stránky VUT, Ústavu fyzikálního inženýrství, samozřejmě narazí ihned na jeden z velmi ceněných výstupů jak VUT, tak i organizace CEITEC. Na stručný popis tzv. Multimodálního holografického mikroskopu. Ten byl na Ústavu fyzikálního inženýrství vyvinut a předán do výroby, nebo správně řečeno, společnost Tescan Orsay Holding, proslavená výrobou elektronových mikroskopů, se rozhodla podílet se na konečném aplikovaném vývoji a uvést jej do výroby společně s VUT v Brně.
Tento případ spolupráce mezi vědci VUT v Brně, Tescanem, ale i biology a techniky jiných oborů budí zaslouženou pozornost. Jak je možné, že se tak jednoduchý (zdánlivě) optický princip nevyužil již dříve? Je nutné říci, že na hledání lepších způsobů mikroskopie pracovalo v ČR několik institucí a například už konfokální mikroskop vyvinutý v Plzni byl velkým úspěchem optické mikroskopie. Jistě také nebývá obvyklé, aby se výsledek vědeckého bádání zhmotnil do realizace užitného výrobku, který čeká zřejmě dobrá budoucnost, tak rychle a spontánně.
O propojenosti základního a aplikovaného výzkumu jsme hovořili s prof. RNDr. Radimem Chmelíkem, Ph.D., z Ústavu fyzikálního inženýrství VUT, Fakulty strojního inženýrství.
Když na VUT v Brně vznikal Ústav fyzikálního inženýrství, existovala již tehdy představa, že se vědecká bádání budou realizovat ve formě výrobků, které převezme praxe, že se jich ujmou výrobci a zkomercializují je?
Ústav (dříve Katedra fyziky) od počátku realizoval své výzkumy ve spolupráci s průmyslem. Příkladem je práce prof. Lišky v oboru laserového měření a metrologie. Podobně k tradici ústavu patří spolupráce s Meoptou a později i s dalšími významnými firmami v oblasti hi-tech, jsou to např. FEI nebo Tescan. Takže zaměření na praxi a výrobu je pro ústav tradiční. V 90. letech jsme začali pracovat na digitální holografické mikroskopii, inspirováni mimo jiné publikacemi z počátku 70. let. Připravili jsme první přístroj, který však neměl na fakultě významné uplatnění, byl jasně předurčen pro biology. Proto jsme začali hledat uplatnění mezi uživateli, tedy biology, a také zkoumat možnosti jeho výroby. Tím se do projektu dostal i Tescan a vytvořil se celý systém spolupráce.
Takže vy jste v klidu a bez váhání přeskočili fázi diskusí a tápání o poslání vědy na vysokých školách a o spolupráci s průmyslem, která zde probíhala v 90. letech…
Šlo to velmi přirozeně, neboť kontakty s průmyslem zde už byly. Takže náš dotaz na společnost Tescan, zdali by měla zájem o náš mikroskop, už vycházel z této situace. Upřímně řečeno, hodně to usnadnilo další vývoj realizace mikroskopu.
Tím se váš ústav dost podobá Ústavu přístrojové techniky AV, který sídlí nedaleko VUT, kde se také díky tehdejšímu řediteli prof. Delongovi zaměřili na realizaci výrobku, elektronového mikroskopu, což bylo tehdy dost neobvyklé. Vy jste si také od počátku vytyčili, jako on, jasnou realizaci, vizi výrobku, nebo se zaměřujete na bádání v oboru a pak vycházíte z toho, co nové poznatky nabízejí?
Pokud se pohybujeme v oblasti základního výzkumu, tak partnery nehledáme. Teprve až se dostaneme do stadia řekněme aplikovaného výzkumu a vidíme inovační potenciál nápadu, pak hledáme další partnery.
To je obecný postup, ale když si vybíráte obor bádání základního výzkumu, myslíte již na reálné využití?
Já si myslím, že dnes jedno nejde bez druhého. Pokud se totiž zaměříte jen na to, že chcete přinést nějaký nový výrobek, a nevěnujete čas usilovné vědecké práci, nebude mít takový výrobek vysokou inovační hodnotu. Té dosáhnete jen po usilovné přípravě. Musíte mít určitou bázi základního výzkumu, přinášející publikace a vlastní vědecké výstupy a z ní následně vyplývající poznatky, které mohou vést k nějaké dobré aplikaci.
Pokud tomu tak není a pracoviště nemá svůj základní výzkum, pak musí vycházet z jiných publikovaných poznatků. To je dnes dost těžké, neboť mnohá pracoviště si poznatky slibující inovační potenciál ihned chrání patenty. Mně osobně chybí, pokud základní výzkum nemá aplikaci, ale to je hlavně můj vlastní pocit. Pracoval jsem také v AV ČR, a dokonce v ústavu, který jste jmenoval, a dělal jsem teoretickou a experimentální práci, ale chyběly mi právě aplikační výstupy. Tím naprosto nechci říci, že jsou podmínkou dobré práce v základním výzkumu. Já však preferuji obě stránky výzkumu. Pracuji v základním výzkumu a pak se s radostí dívám, když kolegové na jeho základě realizují novou optickou soustavu, což jim musím přenechat, neboť nejsem konstruktér. Na počátku všeho byl vlastně můj zájem o konfokální mikroskopii, velmi významnou techniku vhodnou pro trojrozměrné zobrazování. Jen se mi nelíbilo, že se u této mikroskopie nelze vyhnout rastrování. Pak jsme narazili na principy nekoherentní holografie a napadlo nás, že by se jich dalo využít pro mikroskopii podobnou konfokální, ovšem bez rastrovací soustavy. A tak nás snaha zbavit konfokální mikroskopy rastrovací soustavy přivedla až k holografické mikroskopii, která má mnohé další výhody pro biologická pozorování.
Tím jste dokázal, že vědeckou práci lze jen těžko plánovat, tedy co do zaměření, přesto je to v našich podmínkách financování nutné. Zde pracujete podle svého vědeckého plánu, veden intuicí, že v určitém jevu by mohl být potenciál realizace. A realizace před vás staví další výzvy...
Nějaká intuice tu jistě je, většinou postupně zjišťujete, co schází k dostatečnému poznání jevů. Například: máme mikroskop, víme, jak zobrazuje, ale nevíme přesně, jak jednoduše popsat interakci světla se vzorkem, který zobrazujeme. Takže nyní se vydáváme tímto směrem, abychom umožnili správně interpretovat digitálně rekonstruovaná zobrazení. Abychom získali co nejvíce informací o zkoumaném objektu. Zaměření výzkumu nelze předem přesně naplánovat, vypočítat ani odvodit. Takže na vaši otázku mohu odpovědět tak, že jde spíše o hledání toho, co dosud nevíme, ale také zkoumání toho, co vše lze z realizace získat. Proto jsem nesmírně rád, že do našeho týmu posléze přišli i biologové, kteří nám dávají velmi konkrétní požadavky: potřebovali bychom, aby mikroskop dokázal zobrazit to či ono. Kladou velmi přesné požadavky. To je fantastická zpětná vazba, na kterou je třeba reagovat.
Usnadňuje vám toto pojetí týmové práce hledání nových partnerů, kteří jsou pak ochotni realizovat vaše výstupy?
Určitě. Počátečních asi 5 let jsme byli tým čistě fyzikálně–inženýrský. Věděli jsme bezpečně, že náš mikroskop se využije v biologii, ale nebyl nikdo, kdo by prolomil bariéru bránící vstupu nové metody zobrazování do biologických oborů. Biologové v té době neznali tento typ zobrazování, nebyli schopni jej biologicky interpretovat, a tak ani využít. To vše se podstatně změnilo s příchodem biologů do našeho týmu. To oni především interpretují nové možnosti a význam získaného zobrazení svým kolegům.
Mluvíte o biologických vědách, ale je možné využití třeba v nanotechnologiích či jiných oborech?
Ano, na těchto možnostech již pracujeme. Vhodně navržené nanostruktury mají totiž velmi zajímavé optické vlastnosti, které se mohou rychle měnit na základě přítomnosti vytipovaných chemických nebo biologických látek. Změny optických vlastností nanostruktur lze pozorovat, a tím detekovat například toxické chemikálie nebo patogeny v těle pacienta. Na základě holografické mikroskopie bychom chtěli dostat nový typ detektorů, které by byly o řád citlivější než ty současné.
Přejděme k nepříjemným otázkám: finance. Jak je možné udržet rozpočtově základní výzkum, pak realizaci, prolínání privátní sféry do účetnictví vědecké práce takového týmu či dokonce více týmů?
Základní i aplikovaný výzkum financujeme především přes grantový systém. Současná fáze realizace prototypů mikroskopu je založena na projektu MPO.
A tento systém provázanosti různých grantů a projektů vám vyhovuje nebo je to stresující, zdržuje to, nebo dokonce brzdí realizaci?
Finanční a organizační provázanost je v tomto projektu opravdu velká, CEITEC například zaplatil podstatnou část vybavení Laboratoře experimentální biofotoniky, v níž zkoumáme biologické aplikace, FSI VUT přispěla zase prostorami pro tuto laboratoř v budově, Tescan se podílí na jejím chodu, výzkum je hrazen z různých grantů. Nevýhody tento systém samozřejmě má a vyplývají právě z projektového financování výzkumu. Projekty podané agenturám mají trvání zpravidla tři roky a je značná nejistota při získávání dalších projektových prostředků pro navazující výzkum.
Pokud má mít tým jistotu, že bude moci v práci pokračovat, je třeba připravovat a podávat dosti velký počet projektových přihlášek, a to přirozeně spotřebuje významnou část jeho kapacity. I přes maximální snahu celkem samozřejmě nastávají období, kdy je spíše nedostatek finančních prostředků, jindy zase nedostatek lidí. Vidíte nějaké řešení, jak tuto situaci odstranit? Myslím si, že úspěšné týmy by zasloužily větší institucionální podporu, která by zaručila dlouhodobou perspektivu alespoň jejich klíčovým výzkumníkům. Další řešení je v jiných finančních zdrojích mimo dosavadní systém. Vím, že například VUT intenzivně pracuje na systému větší podpory projektů ze strany průmyslu, další prostředky dostávají týmy za své výsledky. Ale tyto posledně jmenované peníze jsou – vzhledem k inflaci současného systému financování vědy – nedostatečné k tomu, aby se týmy udržely v případě, že je zklame projektové financování.
Představoval jste si takto optimální financování vědy na vysoké škole a vůbec systém práce vysokoškolského vědeckého pracovníka?
Vy sám jistě přednášíte, vaši kolegové taktéž, sháníte peníze, vědecky pracujete. Není to tříštění času a soustředění? Přednáším s radostí, neboť vidět studenty, kteří se navíc včleňují do kolektivu, kteří chtějí vědecky pracovat, nejenom doktorandy, ale už i bakaláře oboru Fyzikální inženýrství a nanotechnologie na našem ústavu, to je opravdu optimistické. Studenti doktorského studia dnes dělají významnou část výzkumu a zapojují se dokonce i nadaní bakaláři. Jestli je to optimum? Pokud by ubylo nesmírně časově náročné byrokracie, která zahrnuje i sepisování projektů a další papírování, byl by systém práce, tak jak je nastaven, vcelku vyhovující. Myslím si, že i samo projektové financování by bylo možné podstatně zjednodušit. Hodnocení projektu by mělo především sledovat, zda za přidělenou finanční podporu vznikly přiměřené výsledky.
Dalším problémem jsou veřejné zakázky. Při nákupu přístrojů se samozřejmě musíme řídit zákonem o veřejných zakázkách, ale při vědecké práci často na začátku roku přesně neodhadnete, co se bude kupovat už ve druhém pololetí. Příklad: je třeba experimentálně ověřit nějaké zařízení a na základě tohoto ověření teprve nakupovat další komponenty. To ale podle zákona o veřejných zakázkách nelze udělat jednoduše, my musíme koupit celý balík komponent daného typu najednou, abychom nedělili zakázku. V tomto by měl zákon o veřejných zakázkách brát větší ohled na vědeckou práci, zkoumání, aby nám umožnil experimentální ověření toho, co potřebujeme. Jenže logika výběrových řízení je spíše slučovat nákupy do větších objemů. Což ovšem není vždy nejefektivnější cesta. To se samozřejmě netýká velkých investic, tam se definují potřeby snadno. Nicméně z toho vidíte, že pro financování vědecké práce by bylo třeba většího pochopení při návrhu příslušných zákonů.
Myslíte si, že vaše technika holografické mikroskopie má možnosti dalšího rozvoje, tedy nemyslím pouze nové obory, o nichž jsme hovořili, ale jako princip?
Rozhodně, neboť medicína i biologie potřebuje sledovat činnost a životní funkce živých buněk, pokud možno v podmínkách blízkých situaci in vivo, dokonce přímo ve tkáních. Holografická mikroskopie poskytuje bezprostřední diagnostiku, která může zachovat životní prostředí a stav buněk blízký přirozené situaci. A tato technika je na vzestupu, počet biologických aplikací se zvyšuje. Na tomto vývoji bychom se rádi také podíleli a současně hledali i další možnosti využití.
To vám budeme upřímně přát.
/bal/