Podrobnosti: Vytvořeno 17. prosinec 2008; Napsal Roman Peter

Partnerem a podporou TUL v dalším vývoji této technologie se stala společnost Elmarco, která získala licenci na výrobu a prodej Nanospideru. O nanovláknech – materiálu, který má přinést revoluci v materiálech 21. století, a jeho výrobě hovořil majitel společnosti Elmarco Ladislav Mareš.

Co je nanotechnologie

Nanotechnologie je rozvíjející se obor výzkumu a vývoje zaměřený na řízení struktury materiálů v nanorozměrech (0,1 - 100 nm, tzn. biliontiny metru alespoň v jednom rozměru), tedy pracující na úrovni atomů a molekul. Jako první člověk přišel s myšlenkou možnosti budování nanosystémů v roce 1960 americký fyzik Richard Feynman. Základem pro rozvoj se stal v roce 1980 snímací tunelový mikroskop, který byl schopný zhotovovat snímky jednotlivých atomů na povrchu materiálu. V současné době sestává nanotechnologie ze čtyř hlavních oblastí: mikroskopů pracujících s rozlišitelností v nanometrech, nanoelektroniky (nahrazující stávající elektronické obvody), molekulární nanotechnologie (vycházející z poznatků mechaniky a chemie k produkci molekulárních „strojů“, dnes např. vývoj nanomotorků či různých manipulátorů) a nanomateriálů (nanovlákna). Právě využívání struktury a vlastností nanočástic v materiálech je převratnou a moderní technologií, využitelnou ve veliké škále oborů a odvětví lidské činnosti.

Co je nanovlákno a v čem spočívá jeho vyjímečnost?

Je to vlákno o šířce několik desítek až tisíc atomů. Nebo chcete-li, vlákno tisíckrát tenčí než lidský vlas. Je tak malé, že jej lze pozorovat pouze elektronovým mikroskopem. Unikátní jsou právě jeho vlastnosti. Díky svým rozměrům mají obrovský měrný povrch, naopak váží pouze 0,1 - 1 gram na metr čtvereční. Vzhledem k nízké hmotnosti je při jejich výrobě spotřebováno malé množství polymerů. I když jsou některé polymery drahé, nanovlákno přijde relativně levně, řádově na jednotky až desítky korun na metr čtvereční.

V jaké fázi byl výzkum na Technické univerzitě v Liberci, když se do něj Elmarco vložilo?

V době, kdy se společnost Elmarco vložila do výzkumu na TUL, bylo vyvinuto jednoduché zařízeníčko, na kterém se zvlákňoval jeden polymer. Po dvou letech naší účasti na výzkumu produkujeme stroje široké 1,60 metru, které mají několik zvlákňovacích hlav, tedy několik jednotek produkujících masu nanovláken. Zvlákňujeme asi 30 různých polymerů. Samotný vynález technologie byl učiněn týmem profesora Jirsáka. Elmarco technologii nazvanou Nanospider (nanopavouk) vylepšilo tak, aby byla schopna průmyslového využití.

Jakým způsobem tedy Nanospider pracuje?

Základním prvkem stroje jsou dvě elektrody, mezi nimiž existuje elektrostatické pole. Spodní elektroda má tvar válce, který je ponořen do roztoku polymeru. Válec se otáčí a vynáší tenkou vrstvu roztoku do elektrostatického pole, které z roztoku vytáhne dlouhá vlákna až ke druhé elektrodě. Zde vlákna narazí na podkladovou textilii, na které jsou vynášena ven ze stroje. Je to tedy velice jednoduchý princip – za všechno mohou elektrostatické síly, které z polymeru vydlouží vlákno na podklad. Klíčové jsou samozřejmě vlastnosti polymerů, řada parametrů jako jejich vodivost nebo viskozita musí být nastavena tak, aby proces výroby nanovláken fungoval.

Jaké jsou tedy aplikace nanovlákenných materiálů?

Aplikací je nepřeberné množství a nikdo dnes nedokáže říci, na kolik dalších se v příštích měsících a letech přijde. Jsou ovšem v různých fázích vývoje – zatímco některé jsou již
na trhu, na jiné budeme čekat ještě léta. Rozsáhlou oblastí aplikace je každopádně medicína. Podle nejnovějších poznatků bude možné využít nanovláken při vytváření náhrad různých orgánů člověka. Velmi slibná je oblast hojení ran, v níž se Elmarco hodně angažuje. Medicína zde může využít unikátních schopností nanovláken zastavovat krvácení, urychlovat hojení
a zabraňovat pooperačním srůstům a jizvám. Díky malým rozměrům pórů mohou být nanovlákna používána jako bariérové a filtrační materiály, například v ústenkách, rouškách
či maskách, protože mezery mezi jednotlivými vlákny jsou tak malé, že jimi neprojdou bakterie, viry ani mikroby.. Přídavkem aktivních látek tyto produkty získají antimikrobiální účinky. Mohou být použity také jako obranné prostředky proti chemickým zbraním. Aplikace v oblasti technických textilií jsou opravdu velmi široké. Spolupracujeme také s některými automobilkami na vývoji zvukové izolace do automobilů. Námi vyvinutý materiál NS AcousticWeb je třikrát lehčí než klasické izolační materiály, přitom akustické vlastnosti má srovnatelné nebo lepší.

Dají se nanovlákna aplikovat také v konfekci?

V budoucnu tomu tak jistě bude. Nanovlákna jsou schopna zajistit hladký povrch a zároveň zajímavý lesk a barvy. Vrstva nanovláken se může používat také v outdoorovém oblečení jako nepromokavý, ale zároveň prodyšný izolant. Právě prodyšnost je hlavní výhodou
oproti dosud používaným materiálům.

Spolupracuje Elmarco s jinými firmami, českými nebo zahraničními?

Elmarco spolupracuje nejen s nejvýznamnějšími světovými firmami, ale také s mnoha renomovanými světovými universitami. V září jsme s irskou firmou Alltracel Pharmaceuticals založili společný podnik Nanopeutics. Partnerství s jinými firmami jsou pro nás nutná. Elmarco umí nanovlákno vyrobit, ale k tomu, abychom přišli na to, kde se přesně dá využít
a jak, potřebujeme partnery, kteří jsou specialisté v konkrétním oboru. Jedině tak se dostaneme k finálním produktům. Společnost Nanopeutics bude hledat aplikace pro nanovlákna v oblasti zdravotnické péče, konkrétně úrazové a poúrazové péče. V těchto dnech podepsala kontrakt se třetím nejvýznamnějším hráčem na světě v oblasti woundcare.
Na vývoji dalších aplikací nanovláken spolupracujeme také s celou řadou českých firem.

Má již Nanopeutics nějaký konkrétní výsledek?

Podařilo se nám vyvinout nanovlákenný materiál na bázi oxycelulózy, který má vynikající hemostatické účinky (zastavuje krvácení) a urychluje hojení. Tento materiál se dá využít v celé škále krycích materiálů od jednoduchých náplastí po vyspělé antiadhezní membrány pro operace v dutině břišní. Membrána se přiloží na ránu, zastaví krvácení a zabrání srůstu orgánů. Díky tomu, že je membrána vyrobena z biodegradabilního polymeru, sama se kontrolovaně rozloží a není nutné břišní dutinu znova otevírat a zbytky membrány vytahovat, jak tomu bylo u klasických materiálů. Již proběhly preklinické testy na zvířatech a výsledky byly výborné. Certifikační procedura u takových výrobků je ovšem velmi náročná a zdlouhavá. Co by se ale mohlo objevit na trhu již v první čtvrtině příštího roku, je jednodušší forma tohoto produktu, a sice zmiňovaná náplast s nanovlákny.

Kromě hledání využití nanovláken s vašimi partnery také prodáváte svoji technologii do celého světa. Kde všude už se Nanospider zabydlel?

Jednáme s největšími globálními hráči, kteří pracují s technickými textiliemi. Čtyři stroje jsme prodali do Japonska a jihovýchodní Asie, čtyři jsou v Americe, několik v Evropě. Kromě Austrálie, Antarktidy a Afriky už je Nanospider na všech kontinentech.

Spolupracujete s dalšími výzkumnými institucemi kromě Technické univerzity?

Ano, samozřejmě. Máme společné projekty s Univerzitou Karlovou, Akademií věd
či Vysokou školou chemicko-technologickou. Je v našem zájmu, aby se do oblasti vývoje nanovláken zapojilo co nejvíce mozků. Je to natolik široký obor, že jej nemůžeme celý obsáhnout a přijít na všechny aplikace. Proto chceme spolupracovat na aplikovaném vývoji s co nejvíce výzkumnými institucemi. Čím více bude hotových aplikací, tím větší bude poptávka po naší technologii.

Jak vidíte budoucnost nanovláken?

Elmarcu se spolu s Technickou univerzitou podařilo to nejdůležitější, a sice přijít na způsob, jak nanovlákna průmyslově vyrábět. Jinými slovy, objevili jsme bránu do světa nanovláken. Tou je Nanospider. Teď nás čeká prozkoumávání dosud neznámé galaxie nanovláken. Během deseti let budou nanovlákna všude okolo nás, ve všech oblastech lidského života.

Elmarco

Nanovlákna – materiál budoucnosti?

Facebook komentáře