Připravit postup výroby „grafenového“ inkoustu pro tisk stabilních, citlivých a selektivních elektrod nejrůznějších biosenzorů a ověřit jej v laboratorních podmínkách je hlavním úkolem prestižního grantu Evropské výzkumné rady (ERC) v kategorii Proof of Concept (PoC), který v těchto dnech obdržel Michal Otyepka z CATRIN Univerzity Palackého. Fyzikální chemik uspěl v grantové soutěži ERC již počtvrté, z toho tři granty byly určeny právě na podporu zavedení výsledků výzkumu do praxe. ERC ve druhém letošním kole soutěže udělila celkem 66 grantů PoC, do ČR míří jediný.
„Zisk grantu mi udělal opravdu velkou radost. Jako držitel ERC grantu Consolidator jsem mohl požádat až o tři granty v kategorii Proof of Concept. Tyto možnosti jsem využil a i díky podpoře svého skvělého týmu jsem uspěl ve všech třech. Získaný grant otevírá novou cestu, jak přiblížit naše výsledky z oblasti dvoudimenzionálních grafenových derivátů k praxi,“ uvedl Otyepka.
Podle něj například pandemie covidu-19 ukázala, jak důležité je mít k dispozici metody rychlé detekce. Ty jsou potřebné nejen v medicíně, ale například i pro screening potravin, pitné vody, ovzduší a podobně. „Elektrochemické biosenzory jsou pro tyto účely skvělou platformou, kterou lze využít například pro detekci mikrobů, antibiotik, pesticidů, markerů některých onemocnění či znečisťujících látek ve vodě. Klíčovou součástí biosenzorů jsou elektrody, pro jejichž výrobu jsou vhodné materiály na bázi grafenu, a to díky velkému povrchu a jedinečným elektrochemickým vlastnostem. V získaném projektu GRADERINK využijeme pro tisk elektrod inkoust s naším grafenovým derivátem. V současné době na trhu žádný inkoust s grafenem či podobným uhlíkovým materiálem, který by byl dostatečně citlivý a vhodný pro elektrochemickou detekci různých látek a zároveň kompatibilní s dostupnými technologiemi inkoustového tisku, není,“ objasnil inovační potenciál výzkumu Otyepka.
Technologii lze snadno připravit pro různé typy látek
Úkolem jeho týmu bude pomocí grafenového inkoustu vytisknout senzor s navázanou biomolekulou, jež na sebe hledanou látku naváže. Vědci z CATRIN si již v minulosti ověřili, že pomocí takzvané klikací chemie je možné biomolekuly jednoduše připojit ke grafenovému skeletu. „Můžeme tak cíleně připravit grafenové deriváty, citlivé na různé typy analytů, a z nich vyrobíme inkoust. Výměnou inkoustu můžeme rovnou připravit elektrochemické senzory pro různé typy analytů. Právě tuto všestrannost považuji za jeden z největších přínosů projektu. Druhým důležitým faktem je to, že inkoust bude vhodný i pro využití ve stávajících zařízeních materiálového tisku. Inkoustový tisk zkrátí samotnou přípravu biosenzoru a zvýší jeho reprodukovatelnost,“ doplnil vědec.
V příštích 18 měsících bude úkolem vědců ověřit technologii v laboratorním měřítku. „Předpokládáme, že budeme připravovat řádově stovky mililitrů inkoustu. Dalším krokem pak bude přenos do praxe. Už nyní jednáme s několika partnery, kteří mají o komercializaci technologie velký zájem,“ uzavřel Otyepka.
Cílem výzvy Proof of Concept je podpořit úspěšné řešitele grantů ERC v nejranější fázi komercializace výstupů jejich výzkumných aktivit. Program je otevřen pouze výzkumným pracovníkům, kteří jsou nebo byli v minulosti Evropskou výzkumnou radou financováni. Olomoucký vědec získal v roce 2020 pro Českou republiku vůbec první ERC PoC, jehož cílem bylo připravit a otestovat jeden z grafenových derivátů pro ukládání energie v superkondenzátorech. Díky druhému PoC grantu z roku 2022 se výzkumníci CATRIN věnují využití sírou dopovaného grafenu v lithium-sirných bateriích. Projekt GRADERINK s dotací 150 000 eur je třetím v pořadí a stejně jako předchozí granty staví na znalostech týmu v oblasti takzvané 2D chemie. Právě toto téma, tedy pochopení chemických pravidel dvojrozměrného světa ultratenkých uhlíkových nanomateriálů, bylo předmětem prvního ERC grantu Michala Otyepky, který v kategorii Consolidator získal v roce 2016.
V ČR je zatím pět projektů PoC
Ve druhém kole soutěže v roce 2023 ERC vybrala ze 183 hodnocených návrhů PoC, uspělo jich 66 ze 14 zemí. Největší počet grantů bude hostit Španělsko (12), následované Německem (9), Velkou Británií (8), Itálií (7), Francií (6), Belgií a Nizozemskem (po 5). Po třech projektech obdrželi žadatelé z Irska, Izraele a Dánska, dva putují do Švédska a jeden grant byl udělen výzkumníkům sídlícím v ČR, Rakousku a Portugalsku. Dosavadní bilance všech PoC grantů v ČR je pět grantů, z toho tři získal Michal Otyepka.
ERC byla založena Evropskou unií v roce 2007, jedná se o přední evropskou organizaci pro financování špičkového výzkumu.