Nano revoluce: Úspěšní čeští podnikatelé sází na „zázračné“ materiály

„Před vámi stojí 70 milionů korun,“ stručně mi sdělí Marcela Munzarová, výkonná ředitelka společnosti Nano Medical, když se zeptám na cenu stroje, který mi právě představila.

Hučící zařízení dlouhé přibližně patnáct metrů, umístěné v jedné z hal v průmyslové části Liberce, je vlastně malou výrobní linkou. Sice kompletně zakrytou, avšak díky průhledným stěnám je její činnost pozorovatelná i zvenčí.

Marcela Munzarová se jen usměje, když nahlédnu dovnitř a s nadsázkou pronesu, že tam má pavučiny. Tenhle stroj totiž něco jako pavučiny dělá, ostatně jeho obchodní název je Nanospider, tedy Nanopavouk.

„Je v něm struna, kterou pohyblivá hlava neustále namáčí polymerním roztokem. Ten se pak působením elektrostatického pole mění na vlákna,“ popisuje srdce stroje. Zvenčí se zdá, jako by ze struny tence a nepřerušovaně pršelo, ovšem směrem vzhůru, přičemž se kapalina mění na tenká vlákna.

Okem jsou nepostřehnutelná, však se také jejich šířka udává v nanometrech, tedy miliardtinách metru. Jinak než za pomoci výkonného elektronového mikroskopu se ani pozorovat nedají.

Vzniklá vlákna se v Nanospideru zachytávají na odvíjející se roli docela běžné netkané textilie. Výsledkem je tenká, ale zároveň hustá filtrační vrstva. Tak účinná, že podle Nano Medical zamezí průchodu více než 99,9 procenta prachových částic a nejrůznějších „breberek“ včetně virů, což je v období pandemie zásadní informace.

Z takto vylepšené textilie se pak u partnerské společnosti Fermata v Čelákovicích kompletují nanorespirátory a nanoroušky. Na rozdíl od ochranných pomůcek založených na jednodušším principu, které k nám v poslední době putují především z Asie, svou filtrační schopnost časem neztrácejí, byť i ony coby lapače nečistot žádají po určité době výměnu.

Není náhoda, že firma Nano Medical sídlí v Liberci. Kdo se zajímá o historii nanotechnologií v Česku, přirozeně zamíří na sever.

Za vynálezem Nanospideru stojí profesor Oldřich Jirsák z Technické univerzity v Liberci, jehož objev znamenal v mladém odvětví, které začalo pronikat z laboratoří do praxe teprve asi před třiceti lety, průlom i ve světovém měřítku. Univerzitní prostředí i české nano firmy z něj stále těží.

Od roku 2004, kdy univerzita novinku představila, se mohou vlákna v šířce, kterou do té doby uměla vytvořit jen příroda, vyrábět průmyslově. Licence na patentovanou technologii se chopila liberecká firma Elmarco, jejíž „pavouk“ tká i ve firmě Nano Medical. Nejen textilii na roušky a respirátory, ale i na nejrůznější filtry a zdravotnické prostředky.

„Kdybychom v současnosti dělali naplno pouze rouškový materiál, tak ho za měsíc vyrobíme 200 000 metrů čtverečních, což je při třiceti kusech na metr dohromady šest milionů roušek,“ uvádí pro představu Marcela Munzarová, která dříve v Elmarcu pracovala.

Coby vystudovaná textilní technoložka v 90. letech s nelibostí sledovala, jak tradiční oděvní průmysl v Česku upadá. Zaměřila se proto na nové materiály včetně těch nano.

Pandemie navzdory své závažnosti velmi pomohla rozmachu odvětví. Předcházela mu totiž léta tápání, jak se slibnou technologií naložit v praxi. „Nanomateriály do té doby většinou končily v průmyslových aplikacích typu filtrů do vzduchotechniky nebo plynových turbín. Na trhu nebyly výrobky, s nimiž by se spotřebitel mohl běžně setkat,“ ohlíží se Marcela Munzarová o několik let nazpět.

Protože v potenciál tenoučkých vláken věřila, založila společnost Nano Medical, a to se záměrem vyrábět zdravotnické prostředky, konkrétně náplasti a kryty ran. Spojila se za tímto účelem se společností Triola, renomovaným českým výrobcem spodního prádla. Nejsou to tak vzdálená odvětví, vždyť syntetické materiály, jako je třeba polyamid, najdete v podprsence i v nanoroušce.

Budova, v níž jsme se s Marcelou Munzarovou sešli, začala na okraji Liberce růst v prosinci 2019, kdy se z Číny začaly šířit první zprávy o novém typu koronaviru. Výkonná ředitelka Nano Medical od té doby slyšela hodně narážek na to, že výrobu započatou na jaře 2020 načasovala skvěle.

„Já na to odpovídám, že kdybych tušila, že přijde pandemie, urychlila bych to ještě o tři měsíce,“ říká s nadsázkou.

S přihlédnutím k faktu, že trh nyní zásobuje především Asie, se už delší dobu orientuje na jiné produkty. Do popředí se tak znovu dostávají náplasti.

„Jejich struktura je podobná struktuře lidské tkáně. Když dojde k poranění, náplast zafunguje jako lešení. Jak se buňky množí, ‚lezou‘ po něm, rychleji ránu překryjí, a tím urychlí samoozdravný proces našeho těla,“ odhaluje Marcela Munzarová další výhody výrobků, které budou moct zákazníci brzy sami vyzkoušet.

Roušky a respirátory jsou v současnosti nejviditelnějšími, ale ne jedinými produkty. „Před Vánoci byl velký zájem o naši novou kolekci módního oblečení z nanotextilií, dále nanokosmetiku, zimní antivirové šátky nebo protiroztočové lůžkoviny,“ vyjmenovává Jiří Kůs, zakladatel a ředitel společnosti nanoSPACE. Na odbyt šly podle něj dobře i tematické dárkové balíčky.

„Hitem byla například dárková sada Klid a nohy v teple, která obsahuje ponožky z biobavlny s antibakteriálním efektem nanostříbra.“

Rodinná firma se sídlem v Domažlicích a obchodní kanceláří v Písku vyrábí od roku 2012 vlastní produkty a na svém e-shopu www.nanospace.cz nabízí i věci od dalších čtrnácti českých nano firem. O atraktivitě a potenciálu celého odvětví svědčí také stoupající počet členů Asociace nanotechnologického průmyslu ČR, jíž je Jiří Kůs předsedou. Nyní jich je 42.

Jeho firma se před deseti lety zaměřila na lůžkoviny, které zamezují průniku roztočů. Během pandemie k nim přibyly antivirové roušky a šátky.

„Protiroztočové lůžkoviny s nanomembránou jsou naším klíčových produktem. Od počátku výroby prošly dlouhým vývojem. Když je dnes držíte v ruce, překvapí vás měkkost a jemnost materiálu. Vůbec je nerozeznáte od běžného textilu, přestože se jedná o třívrstvý laminát s nanomembránou uprostřed,“ popisuje Jiří Kůs. Jeho lůžkoviny vyjdou o něco dráž než ty obyčejné. Znamená tedy nano zároveň drahé?

„Nano není synonymem něčeho drahého, ale výrobku s vysokou přidanou hodnotou,“ podotýká. V prvním pandemickém roce se kvůli povinnému nošení ochrany úst a nosu znásobil obrat společnosti padesátkrát – na 128 milionů korun.

Jen u produktů do domácnosti se podle jeho odhadu rozmach nezastaví. Budoucnost vidí například v nanokompozitních materiálech, které se budou tisknout na 3D tiskárnách a svou pevností předčí ocel. Neviditelné senzory pak mohou převrátit naruby systém zdravotní péče.

„Naše zdraví bude místo praktického lékaře hlídat online umělá inteligence napojená na celosvětové zdravotní databáze. Zdravotní stav budou nepřetržitě monitorovat neviditelné nanosenzory v oblečení, hodinkách, tetování nebo třeba náramku,“ předpovídá.

Oblečení v nabídce nanoSPACE je dílem módní návrhářky Lady Vyvialové Tomečkové, která provozuje vlastní ateliér v Příboře. Nanomateriály, k nimž došla postupně, nyní tvoří naprostou většinu její nabídky.

První takovou látku náhodou objevila ve skladu jedné dodavatelské firmy, původně byla určena pro zdravotnictví.

„Zaujala mě svou lehkostí a příjemným přírodním omakem, přestože byla plnohodnotně funkční a využívala nanotechnologie,“ vybavuje si. Jak si následně ověřila v praxi, materiál je díky obsaženým nanočásticím stříbra přirozeně antibakteriální a velmi nenáročný na údržbu. Špatně se na něj vážou nečistoty i pachy, takže se dá nosit déle a prát méně často.

Tyto vlastnosti odpovídají filozofii slow fashion – pomalé módy, kterou návrhářka razí v práci i v životě, tedy šetrného přístupu k přírodě a vytváření co nejmenšího množství věcí, avšak s dlouhou životností.

Funkce, jako jsou antibakteriálnost, termoregulace nebo UV filtr slibují i jiné, konvenční materiály. Nenabízí tedy nano pouze to, co umějí i jiné? „V určité podobě ano,“ souhlasí Lada Vyvialová Tomečková. „Jde vždy o vzájemnou kombinaci zdrojových surovin, vláken, povrchových úprav, profilů nebo vrstev. Řada materiálů má mimořádné vlastnosti, řada jiných je deklaruje, ale nemá je, a některé je mají jen dočasně a postupným opotřebováváním se sníží či úplně ztratí,“ vysvětluje.

„Co se týká oděvů pro první vrstvu na tělo, kam patří materiál, který používáme, žádný jiný nekombinuje stejné vlastnosti s tak vysokou účinností a zároveň estetickou charakteristikou,“ domnívá se. „Výjimečný komfort umožňuje používat oblečení mnohem déle, než je běžné, a to i pro osoby s citlivou pokožkou.“

První kolekci oblečení s nano úpravou, jehož základem je nejčastěji kombinace bavlněných vláken s texturovaným polyesterem, představila v roce 2015. Dnes její nabídka zahrnuje především dámské oděvy – trička, šaty nebo sukně, tedy hmotnostně spíše lehčí kousky. Jak látky s nanočásticemi vrstvit, a umožnit tak výrobu těžších kousků, to je pro ni výzvou do budoucna.

„Nanotechnologie mají rozhodně velký potenciál. Měl by ale být využíván k tomu, aby vylepšil to, co přirozeně nabízí příroda, případně přírodní zdroje šetřil či chránil. Zda se stanou standardem, je věcí spotřebitele.“

Svou produkci dělí na technickou a módní část. V té první dodala loni kolem 40 tisíc triček policistům nebo firmám ve strojírenské výrobě. Zákazníci si pak objednali přibližně 2000 módních kousků.

Výzkum v oblasti nanomateriálů je výkladní skříní Technické univerzity v Liberci, která si získala světový věhlas díky stroji Nanospider. Škola nabízí napříč fakultami několik studijních programů, které více či méně s oblastí nano souvisejí. Do husté spleti miniaturních vláken se naplno ponořili také Markéta Klíčová a Jakub Erben, kteří nyní působí jako doktorandi na fakultě textilní.

„Koronavirus znamenal velký odrazový můstek a druhou šanci pro nanovlákna v českém i světovém prostředí. Spoustu nanotechnologických firem to zachránilo,“ domnívá se čtyřiatřicetiletý Jakub Erben, pro něhož byl rozmach nového odvětví tím, co jej do Liberce přilákalo.

„Myslím, že pandemie bude mementem na dalších 10–20 let, více se bude řešit filtrační ochrana lidí, ale i třeba budov nebo v hromadné dopravě. Byznys bude dynamičtější a myslím, že nezanikne.“

Sedmadvacetiletá Markéta Klíčová poukazuje na fakt, že dostat k zákazníkům respirátor je výrazně jednodušší než třeba vstřebatelnou náplast – kožní kryt, který předchází komplikacím po operaci střev. Právě tento nápad byl předmětem její disertační práce a nyní jej rozvíjí společně s Biomedicínským centrem Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Plzni.

„V medicíně je třeba více myslet na to, aby polymerní látky, z nichž vyrábíme, byly biokompatibilní s naším tělem, nezpůsobovaly nežádoucí efekty, třeba se samy rozložily, ale přitom neprodukovaly žádné toxické látky,“ říká a dodává, že vstupní surovina může být jak syntetického, tak přírodního původu. „Rozdíl je především v procesu schvalování. Na filtrační materiál vám v uvozovkách stačí jeden dva štemply v řádu měsíců, ale pro použití v medicíně to zabere roky. A i návratnost je pak nejistá,“ upozorňuje vědkyně, kterou nanotechnologie v počátku studia oslovily šíří záběru.

„Není tam prostor pro stereotyp. A taky mě baví to tajemství. I teď nevíme, co bude za rok.“

Účelem náplasti aplikovatelné po operaci tlustého střeva je zabránit průsaku střevního obsahu skrze chirurgickou spojku. Výzkum je nyní ve slibné fázi testů na zvířecích modelech. Nanovlákna zároveň mohou nést antibiotika, která zabrání množení bakterií.

„Střeva se pak můžou lépe zahojit,“ vysvětluje.

Jakuba Erbena těší mimo jiné spolupráce s Farmaceutickou fakultou Univerzity Karlovy v Hradci Králové. Společně se zabývali využitím nanovlákenných materiálů v analytické chemii.

Schopnost vláken zachytit nežádoucí látky nalezne uplatnění například při rozborech pitné vody nebo odhalení pesticidů v půdě. Jeho kolegyně, vědkyně z hradecké fakulty Martina Háková, za svůj přínos loni získala ocenění Česká hlava.

Oba liberecké doktorandy dostaly úspěchy jejich domovské základny až na prestižní Harvardovu univerzitu v americkém Bostonu. Na stáži se věnovali vývoji umělé ledviny.

„Smyslem je vypěstovat funkční lešení pro buňky, které po něm porostou, a které se ideálně rozpadne, až budou narostlé. Takhle se v laboratoři bude moct vypěstovat jakýkoli orgán,“ očekává Markéta Klíčová.

Stáž bohužel utnula pandemie. „S výzkumnou skupinou jsme ale dál v kontaktu. Až to bude možné, chystáme se do Bostonu vrátit a pořádně na tom pracovat,“ plánuje Jakub Erben. S orgány vypěstovanými na „lešení“ z nanomateriálů už má zkušenosti. Ve spolupráci s jedním pracovištěm v New Yorku vytvořil umělý brzlík, jenž by měl umět produkovat T-lymfocyty – bílé krvinky, které hrají zásadní roli v naší imunitě. Nově voperovaný brzlík by ji mohl nastartovat například u pacientů oslabených vinou AIDS či leukémie.

Výzkum postoupil k testům na myších, ale i v tomto případě zasáhla pandemie. „Lékaři z americké strany se museli přeorientovat na covid, takže výzkum usnul, ale znova se ho snažíme nakopnout,“ říká Jakub Erben, jenž za svůj nápad získal Mezinárodní ocenění Théophila Legranda za inovace v textilním průmyslu, spojené i s finanční odměnou.

Mladí vědci vítají průnik nanotechnologií do našich životů v podobě předmětů denní potřeby, věří ale v pokroky i ve složitějších oblastech. „Určitě bych si přála, aby se nano více používalo v medicíně a aby se naše nanovlákenné náplasti dostaly k pacientům do klinické praxe,“ říká Markéta Klíčová a Jakub Erben navazuje: „Bylo by fajn se za deset dvacet let ohlédnout a zjistit, že něco, na čem jsme pracovali, se dočkalo reálného použití v průmyslu nebo v medicíně.“