„Měli jsme možnost do rozvoje interdisciplinarity investovat čas s tím, že pokud se vše povede podle plánu, tak budeme patřit mezi špičku. Sjednocujícím prvkem našich výzkumů nicméně stále zůstává optika, nikam jsme od ní neutekli,“ říká v rozhovoru vedoucí Sekce optiky Alexandr Dejneka. Vedení Sekce se ujal před patnácti lety a od té doby ji rozvíjí – nejen směrem ke zmíněné interdisciplinaritě, která je v dnešní vědě hodně skloňovaným termínem, ale i směrem k rozsáhlé průmyslové spolupráci v rámci projektů NCK MATCA i B4I.
Kdy jste začal pracovat na přerodu Optiky v interdisciplinární sekci s přesahem do průmyslu?
Je to asi patnáct let, kdy jsem převzal vedení sekce. Chvíli před tím to bylo vedení oddělení 21. Oddělení původně dělalo spíše vývoj v oblasti aplikované optiky. Jeho vědecký program ale byl v tu chvíli nedostatečný. Začal jsem tedy nejprve budovat vědecké směry, ve kterých jsme měli expertízu – optickou spektroskopii, elipsometrii, což se mi podařilo hezky rozjet a navázat i dobrou mezinárodní spolupráci. Právě elipsometrie je oblast, kterou se zabývám já osobně, v roce 2002 jsem v ní obhájil doktorskou disertační práci. Na oddělení byly ty správné technologie, tak jsem toho využil a začal ji zde rozvíjet. Ale protože šlo o dílčí směr, který byl navíc silně vázán na mou osobu, tak mohl zaměstnat maximálně jednu vědeckou skupinu, ne celé oddělení.
Vy jste ale chtěl rozvíjet celé oddělení, to byla asi výzva, že? Tady právě jste přišel na myšlenku interdisciplinarity?
Právě v tu chvíli jsem začal přemýšlet o dalších zajímavých směrech, kterým bychom se mohli věnovat. Začal jsem hodně jezdit po interdisciplinárních konferencích, abych navnímal potenciální potřebu toho, co bychom my mohli nabídnout v jiných oblastech. To byla doba, kdy se začalo nahlas říkat, že interdisciplinární výzkum může hodně posunout vědu, protože do té doby ten výzkum byl převážně cílený na jednu oblast. Fyzikové zkoumali fyziku, biologové biologii, doktoři léčili a tak dále. Ale někdy v téhle době i celý vědecký svět začal chápat a vnímat to, že fyzici by mohli přinést hodně biologům a opačně, takže jsme začali pronikat více do bio směrů – biologie, biofyziky, chemie…
Jak tyhle námluvy mezi fyzikou a biologií probíhaly?
Problém byl, že tyto dvě skupiny nemluvily stejnou řečí. I způsob analýzy dat byl úplně odlišný. Tím pádem jsem se snažil to navnímat. Postupně mi začalo být jasné, že třeba naše práce v oblasti nízkoteplotního plazmatu i v oblasti materiálu, tenkých vrstev i optiky jako takové je hodně zajímavá pro mezioborový výzkum. V té době začala spolupráce s Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského, v rámci které jsme zkoumali dynamiku tvorby fosfolipidových vrstev v kapalině. To jsem byl schopný z hlediska fyziky krásně nastavit, měli jsme zajímavé výsledky, i jsme to dobře publikovali, ale z hlediska chápání, co se děje… Já jsem předtím pomalu ani nevěděl, co jsou lipidy. Musel jsem si o nich všechno nastudovat a začít se vzdělávat i v oblasti biofyzikální chemie a tak. Zrovna v tuhle dobu jsme docela úzce začali spolupracovat s docentem Zablotskyyim, který je v tuto chvíli součástí naší sekce. On se již tenkrát hodně zajímal o interdisciplinaritu zrovna v oblasti vlivu elektromagnetického pole na všechno včetně živých objektů a živé přírody.
Takže jste začali spolupracovat?
Ano, tahle spolupráce byla částí skládačky, protože jsme spolu velmi pěkně, a hlavně efektivně probírali všechny možnosti budoucí spolupráce a jejího využití. V tu chvíli to byly diskuse spíše na takové, řekl bych, vizionářské úrovni. Nebyl ještě konkrétní plán, spíš jsme nadhazovali co a jak, každý měl svůj názor a nikdo nechtěl ustoupit, což u vědců bývá normální. Ale nakonec vznikla myšlenka zkusit oslovit pracoviště, které by chtělo používat fyzikální metody i elektromagnetické pole pro využití v medicíně, nebo aspoň zkusit s takovým pracovištěm udělat společné experimenty. A na základě této myšlenky jsme pozvali ředitelku Ústavu experimentální medicíny. Nebránila se rozvoji této spolupráce. Byla tady na návštěvě, domluvili jsme se na prvních experimentech. Delegovala doktorku Kubinovou, že s námi zkusí spolupracovat. Za ten kontakt jsem nesmírně vděčný, protože Šárka Kubinová se celý rok vzdělávala, vzdělávala nás a my jsme se taky vzdělávali. Ten rok trvalo, abychom začali mluvit stejnou řečí.
Aby vy jste měli dostatečné znalosti medicíny a biologie a ona fyziky?
Ano, aspoň povrchově, abychom mohli ty myšlenky propojovat. Ta slova byla sice stejná, ale…
Význam úplně jiný? Jak jste to dělali?
Hodně jsme společně seděli, vždy jsme vzali nějaké téma a začali ho studovat z hlediska biologických jevů na naší straně, na straně druhé pak z pohledu fyziky. Začali jsme s vývojem nízkoteplotního plazmatu a jak působí na buňky. Zjistili jsme, že to může přispívat k hojení ran. Museli jsme nastudovat kompletní slovník, co se týká ran, co se týká buněčné smrti a dalších buněčných jevů. Tím pádem za nás to byl kurz medicíny a biologie. Úplně stejně se Šárka vzdělávala v oblasti fyziky, v oblasti výbojů – co to je za výboj, z čeho je složená plazma, jak působí fyzikálně atd. To znamená, že obě stany se snažily a vyplatilo se to. Myslím, že ke kompletnímu chápání opravdu došlo až za rok. Během té doby jsme ale už dělali společné experimenty, takže začátek společné práce byl rychlejší.
To bylo ještě když jste vedl oddělení, nebo už celou sekci?
To už jsem vedl celou sekci, ten souběh začal být asi po půl roce. Mně se za ten půlrok podařilo v oddělení udělat jistou revoluci z pohledu toho, kam bude směřovat. A možná to byl jeden z důvodů, proč jsem byl oslovený i s tou sekcí.
A už vám zůstala do dneška. Pojďme ale zpátky k rozvoji interdisciplinarity. Zatím jsme u spolupráce s ÚEM, ale jak vznikaly nové skupiny s mezioborovým přesahem přímo na Optice?
Druhý velice důležitý milník bylo zahájení spolupráce s Ústavem farmakologie v Ulmu, odkud k nám později přijel Oleg Lunov. Navázali jsme poměrně úzkou spolupráci s profesorem, v jehož týmu Oleg pracoval, a dělali jsme docela zajímavé experimenty, a tohle nás taky posunulo. Takže jsme měli de facto dvě velice silné spolupráce, které zapojeným vědcům zabíraly minimálně 50 % celého času. Po pár letech od vzniku myšlenky na interdisciplinaritu už půlka oddělení jela tím směrem.
Obr. 1 Pozorování jaterních buněk
A jak se v tuhle chvíli tvářili kolegové i celé vedení ústavu na to, že Sekce optiky se najednou začíná ubírat bio směry?
Zde je důležité zmínit, že všem těm směrům se velice hodily a hodí znalosti z optiky, takže zde sice máme interdisciplinaritu, ale optika je stále sjednocujícím prvkem, nikam jsme od ní neutekli. Tenkrát jsme prostě měli možnost do tohoto rozvoje investovat čas s tím, že buď se to povede, nebo nepovede, ale pokud se to povede, tak budeme v interdisciplinaritě na špičce. Protože tyto promíchané směry se začaly teprve vynořovat, budovat a bylo jasné, že moderní medicína se bez mezioborové spolupráce neobejde. Koneckonců základem moderní medicíny jsou fyzikální metody – tomografie mozku, rentgeny – bez fyziky by nebyly možné.
Jak ta spolupráce s vědci z Ulmu probíhala? V čem vás inspirovali?
Ve spolupráci s nimi došlo v jeden okamžik k velkému posunu. Měli jsme tady Šárku Kubinovou, doktorku, co byla expertkou přes míšní poranění a rány a na druhé straně, stále ještě v Ulmu, Oleg s expertízou v biologii, buněčné biologii, v biofyzice. Přemýšleli jsme tedy, jakým způsobem rozvíjet víc manažersky a efektivně ten směr bio. Protože bylo jasné, že za ten směr musí být zodpovědný někdo, kdo tomu rozumí do hloubky, což já jsem nebyl. A v tuto dobu se zrovna chystal profesor, u kterého Oleg pracoval, do penze a my se s ním férově dohodli, že by Oleg přešel k nám. A protože v Ulmu o spolupráci s námi skutečně stáli, tak s tím neměli problém. A Olega zase zajímal celý ten směr, vybavení Fyzikálu a zajímalo ho to i z hlediska kariérního růstu – šance na vlastní skupinu je v Německu velmi mizivá. Připravili jsme na jeho angažmá projekt a získali na něj financování v rámci Fellowshipu J. E. Purkyně. Vznikla tedy další skupina, zpočátku malinká, ale teď už krásně funguje.
To skoro vypadá, jako by se to všechno takhle krásně poskládalo samo. Potřebovali jste vedoucího pracovníka do bio směru – Olegův profesor šel do důchodu…
My jsme v tom byli dost aktivní, rozvíjeli jsme celou řadu spoluprací, a zrovna tahle s Ulmem dopadla lépe, než jsme si na začátku uměli představit. Navíc se to, že rozvíjíme biosměry rozkřiklo, Česká republika není tak velká. Díky tomu taky před třemi lety začala vznikat skupina Hanky Lísalové. Na začátku nebyla ani ta skupina. Přišly dvě – ona a její studentka Ivana Víšová, a to právě díky tomu, že jsme měli bio zázemí. Ony nejsou bioložky, dělají povrchy, biočipy, ale biočipy cílené na biologické molekuly, takže docela rychle začaly využívat expertízy biologického týmu. Já bych řekl, příchod Hanky byl v rámci fungování oddělení poslední dílek do celé skládačky.
Puzzle bylo složeno…
Měli jsme zázemí pro fyzikální materiály, expertní technologický tým, který dokáže vyrobit cokoliv, a tým Mariny Tjuniny, která se zabývá technologií a výzkumem pokročilých materiálů, zejména tenkých vrstev. S nimi jsme schopni navrhnout, vyrobit a zkoumat materiály pro velice širokou škálu použití. Od vědeckého velmi základního výzkumu až po průmyslové využití. A v rámci skupiny Olega, v rámci biofyzikálního směru, jsme se hodně zaměřili na interakci fyzikálních systémů, jako třeba nanočástic, magnetická a elektrická pole, nízkoteplotní plazma, světlo, interakce buněk se světlem. A Hanka s týmem biosenzorů byla tím nezbytným můstkem mezi těmito dvěma skupinami. Ona je schopná využívat i spojovat tyto dvě skupiny pomocí svých senzorů, protože tam se využívají i povrchy i ta biointerakce, takže to opravdu bylo krásně poskládané – všechno se vším interaguje, všichni využívají znalosti všech.
Obr. 2 Biosenzory z laboratoře Hany Lísalové
Tady máme multidisciplinární sekci, rozkvetla do toho, co je dneska. Kdy a proč se na Optice začala rozvíjet průmyslová spolupráce?
Průmyslové aplikace a průmyslové spolupráce aktivně rozvíjel už předchůdce mého předchůdce ve vedení sekce. On si totiž hodně zakládal na tom, aby český vědec měl možnost nejen mít nápad, ale i ho kompletně zrealizovat. To bylo ještě v době, kdy věda byla považována čistě za základní výzkum. A já tuhle myšlenku převzal. Už v době, kdy jsem byl vedoucím oddělení, občas přišel nějaký podnik sám s tím, že vědí, co my tu děláme a chtěli by od nás něco vyrobit. Většinou to byly objednávky jednodušší, za které nechtěli moc platit, na druhou stranu to nebylo finančně až tak špatné, a navíc to bylo zajímavé i z vědeckého hlediska. Naším prostřednictvím si chtěli často třeba jen vyzkoušet něco, co průmyslově udělat nejde. Nešlo v tu chvíli ani vyloženě o produkty, spíš o zkoušky materiálu a podobě.
Od toho bylo ale ještě celkem daleko k dnešnímu stavu, že?
V tu chvíli ještě ano, ale pak vznikla v roce 2016 firma CARDAM a do rozvoje té spolupráce byla historicky hodně zatažena Sekce optiky. Podařilo se poměrně rychle zmapovat, co bychom mohli průmyslu nabídnout a zjistilo se, že toho máme strašně moc. Ještě před vznikem CARDAMu jsem řešil několik projektů typu TAČR nebo projektů ministerstva průmyslu, jejichž výstupem byla spolupráce s průmyslem, průmyslový produkt, nebo nějaká inovace pro průmysl. Ty projekty byly koncipované tak, že my uděláme nějaký proof of concept a průmysl ho převezme a dotáhne. A po vzniku CARDAMu už můžeme těžit z toho, že my už rovnou nabízíme řešení, které je absolutně osvědčené a otestované. Pro průmysl je jednodušší ho rozvíjet dál, anebo ho můžeme společně dotáhnout.
Pak vzniklo v roce 2018 Národní centrum kompetence MATCA zaměřené na aplikovaný výzkum.
Do toho všeho se vyskytla výzva TAČR (Technologické agentury ČR) na založení národních center kompetencí. A po poradě s našimi partnery jsme zjistili, že už máme všechno, co k založení jednoho takového centra potřebujeme. Máme zmapované možnosti, jasnou představu, co můžeme průmyslu nabídnout, máme perfektní zázemí... Ono to opravdu vypadalo, že někdo naslouchal našim myšlenkám a na jejich základě nám tu výzvu přinesl. Což nešlo odmítnout, termín byl šibeniční, příprava smluv, spousta partnerů, spousta podpisů, zorganizovat perfektní fungování nebylo vůbec jednoduché, byl to boj, ale povedlo se to. I ten první rok rozjezdů byl složitý. Projekty aplikovaného výzkumu jsme znali, náležitosti, zadávací dokumentaci taky, ale to centrum bylo o něčem jiném.
Obr. 3 NCK MATCA 3D tisk z kovů
Co bylo na jeho rozjezdu tedy nejtěžší? Co byly ty prvotní zádrhele?
My jsme museli řešit nejen projekty, ale také kompletně organizovat ostatní účastníky. Největší oříšek byl koordinovat spolupráci s průmyslem a partnery v akademických institucích, kteří s průmyslem zkušenosti neměli. Bylo to zase o tlumočení mezi dvěma lidmi, kteří mluví naprosto odlišnou řečí. Za ten první rok jsme i toto dotáhli, zvládli, vyškolili lidi. Samozřejmě ne vše šlo úplně hladce a jednoduše, ale zvládli jsme to na jedničku, možná i s hvězdičkou. Díky CARDAMu a tomuto projektu vznikla solidní spolupráce s průmyslem, která se teď rozvíjí velice aktivně.
Máme tedy spolupráci s CARDAM, funguje NCK MATCA, jak vznikla myšlenka na Brain4Industry?
Upřímně řečeno, ani nejsem schopný identifikovat, kdo přišel s tou konkrétní myšlenkou. Pravda je, že mít vlastní testbed bylo velkým snem už prvního ředitele CARDAMu i našich technologických partnerů. Protože CARDAM se zakládal jako firma, která dělá převážně konstrukční, výpočetní a softwarové záležitosti. Nemají vlastní dílnu, vlastní výrobu. Ale protože ta firma se začala strašně rychle rozvíjet, tak bylo jasné, že něco jako testbed by mohl ji i všechny naše partnery posunout. S touhle myšlenkou se nějaký rok dva chodilo a přemýšlelo, že by bylo hezké, kdybychom nějaký vymysleli. Ve hře byla spousta variant od laboratoří až po malou stavbu. Peníze na to ale nebyly. A najednou jsme zjistili, že MPO má výzvu Aplikace, kterou my jsme zaspali, byla už vyhlášená nějakou dobu. My jsme naskočili do vlaku na poslední chvíli, abychom do té výzvy šli a podařilo se nám tu dotaci nakonec získat. Začátky spolupráce s průmyslem byly jako když spolu mluví hluchý a slepý. Ale po přípravách všech těch projektů už bylo jasné, že si rozumíme. V průmyslu jsou naprosto jasná pravidla a člověk musí především, a přes to vlak nejede, plnit svoje sliby. Jakmile slíbím, že něco udělám v daném termínu, tak neexistuje, že ho nedodržím. Nedá se z toho vykecat. Jakmile dvakrát slib nedodržíte, tak už nejste partner.
Je tohle největší úskalí spolupráce mezi vědou a průmyslem?
Ano, já si myslím, že jedno z největších. Já vám řeknu konkrétní příklad. Vyvíjeli jsme jeden zajímavý přístroj a kolega, co ho měl na starosti, to nechtěl průmyslu předat, protože to může ještě vylepšit. Ono to sice fungovalo tak, jak ten průmysl chtěl, ale podle toho kolegy mohla efektivita toho přístroje být dvakrát větší, úspora může být čtyřikrát větší, vždyť to průmysl uvítá. Chtěl dát ještě měsíc, že to bude ještě lepší. Kupodivu, průmysl na to slyšel a řekl, že počkají ale už jim teče do bot, už potřebují výsledek. Za měsíc to bylo opravdu ještě lepší, ale kolega přišel na to, že když změní technologii, tak to bude ještě lepší a problém je, že já to musel zarazit. Dodali jsme vše průmyslu tak, jak to průmysl chtěl, ještě lepší, a průmysl je spokojený. Problém je, že my jsme vědecký ústav a spokojený musí být i vědec. Chodit do práce a na dotaz proč chodí do práce, musí říct, protože mě to baví, žádná jiná odpověď neexistuje. Jakmile je ta odpověď taková, tak je to v pořádku. Ale jakmile mu začnete v půlce bádání ty výsledky brát a zastavovat, tak jeho to bavit nebude.
Jaká nejzajímavější věc z dosavadní průmyslové spolupráce vznikla?
K nejzajímavějším projektům, které se dotáhly do konce a smíme o nich mluvit, bezpochyby patří generátor nízkoteplotního plazmatu na hojení ran. Ten se dotáhl do stavu, že byl kompletně certifikován pro použití na zvířatech – ve veterinární medicíně. Firma teď plánuje jeho uvádění na trh. Nicméně ambice jsou větší, protože jde o technologii, která funguje i na lidech. V nedávné době Ústav experimentální medicíny nastartoval ve spolupráci s námi a s našimi přístroji klinickou studii, která proběhne na popáleninovém centru v nemocnici v Brně. Tam se bude testovat její účinnost. My jsme si jistí, že bude fungovat, ale potřebujeme vše prokázat. Máme několikastránkový seznam zachráněných zvířat. Třeba psů či koní. Právě ti jsou hodně rezistentní na antibiotika a tento přístroj u nich pomáhá při hojení komplikovaných ran. Měli jsme případ psa, kterého chtěli uspat, protože ho bachyně v lese roztrhala téměř na cucky, byl celý zašitý. Podle veterinářů to neměl přežít, ale protože jeho majitelce jsme půjčili ten přístroj a ona ho poctivě každý den ozařovala, tak pejsek nyní žije, je zdravý a běhá. Seznam je opravdu dlouhý.