“Je potřeba úplně změnit pohled na plasty,” říká JUNIOR STAR Karel Sedlář

Mladý vědec z Ústavu biomedicínského inženýrství Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií (FEKT) získal prestižní grant. Karel Sedlář se zařadil mezi elitní skupinu 19 mladých výzkumníků, kterým Grantová agentura České republiky (GAČR) udělila podporu v programu JUNIOR STAR. V následujících pěti letech bude moci svůj výzkumný projekt financovat částkou 25 milionů korun.

Karel Sedlář | Autor: Jakub Rozboud

Použití plastů s sebou přineslo velkých rozmach a mnohdy přímo revoluci v různých odvětvích, a to ať už jde o dopravu nebo zdravotnictví. Narůstající množství plastů však v konečném důsledku mění životy náš všech. Snaha eliminovat jejich použití v našem každodenním životě či důsledné třídění odpadů se nezdá být tak účinné, jak by bylo potřeba. Vypadá to, že v mnohých případech jsou plasty nenahraditelným materiálem. Již méně je ovšem známo, že kromě běžných plastů vyráběných z ropy, existuje i skupina materiálů s velmi podobnými vlastnostmi a použitím, a těmi jsou bioplasty. Přitom velká část z nich je přímo vyráběna živými organismy, často těmi nejmenšími, tj. bakteriemi.

Grantový výzkum Karla Sedláře ve spolupráci s kolegy z Fakulty chemické (FCH) přináší zcela nový pohled na bioplasty (biopolymery) a následnou možnost jejich rozkladu. Snahou je lépe porozumět tomu, jak bakterie tyto přírodní plasty vytvářejí a jak je dokážou znovu rozložit. “Když to přeženu, z bioplastu je pořád teoretická možnost vytvořit nový bioplast jeho úplným rozložením a novou syntézou, byť to zatím nemáme dokonale popsané, zatímco z PET lahve už znovu ropu neuděláme. Musíme začít přemýšlet úplně jinak, než že bychom měli bioplasty mlít a znovu tvarovat, jak se to dělá při recyklaci petrochemických plastů,” uvádí Karel Sedlář. Ve svém výzkumu se Karel Sedlář snaží pochopit mechanismy, jakými bakterie produkují enzymy a jak se polymery dají přírodně produkovat a degradovat. Inovativní je především využití odpadních materiálů, jako je xylóza - cukr nacházející se například v potravinářských odpadech - pro výrobu těchto plastů.

“Bioplasty jsou vždy ekologičtější volbou, protože nejsou z ropy, které je na světě omezené množství, ale z odpadu, kterého na světě neomezené množství je a bude. Máme velmi málo základních znalostí o mikrobiální produkci a degradaci polyhydroxyalkonoátů (PHA), stručně řečeno bioplastů, a o celkovém cyklování bioplastů v přírodě,” dodává Karel Sedlář. V současné době už o výzkum Karla Sedláře projevila zájem nizozemská firma Paques Biomaterials. Ta mladému výzkumníkovi nabídla poskytnutí různých skupin bakterií, které přírodní plasty umí vytvářet a které firma používá ve svém průmyslovém provozu. Kromě zmíněného programu JUNIOR STAR byli navíc výzkumníci z VUT úspěšní i v programu standardních projektů GAČR. „Kromě životního cyklu PHA se budeme paralelně zabývat i přímo ekologickými dopady biodegradabilních polymerů v rámci projektu Petra Sedláčka z FCH, kde působím se svým týmem jako spoluřešitel. To pouze dokresluje, jak důležitá je mezioborová spolupráce a jak zajímavý výzkum přináší“ vysvětluje Karel Sedlář.

Karel Sedlář | Autor: Jakub Rozboud

“Je jasné, že v přírodě, zvláště té mikrobiální, či konkrétně bakteriální, máme obří biosyntetickou kapacitu, jen ji neumíme vytěžit, protože nám chybí laboratorní i výpočetní nástroje, které by tuto informaci získaly. Proto vlastně hlavním takových aplikovaným výstupem mého výzkumu má být databáze bakterií a jejich genů, díky kterým bioplasty tvoří, a bioinformatické nástroje na analýzu dalších genomů. Protože právě taková databáze a nástroje by mohly jednou vést k novému zpracování rozložených přírodních plastů na plasty nové, díky jejich přímému znovuvyužití bez nutnosti někam dočasně ukládat uhlík. Jako třeba když papírové obaly kompostuji, tím kompostem následně pohnojím sazeničku a budu čekat, až z toho znovu vyroste strom, ze kterého udělám zase papír. Je jasné, že když tuto základní znalost nemáme, že takové technologie nedokáže nikdo vytvořit a s bioplasty jsou momentálně problémy popsané v mnohých článcích, jako třeba to, že pokud nejsou biologicky recyklované, mohou z nich vznikat nežádoucí mikročástice, jako je tomu v případě běžných plastů. Je však potřeba vidět ten skrytý potenciál,” doplňuje Karel Sedlář.

Významným milníkem v kariéře Karla Sedláře bylo působení na Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově v rámci Marie Curie Fellowship, kde strávil dva a půl roku. Zde pracoval v týmu profesora Ralfa Zimmera na projektu zabývajícím se zkoumáním dědičné výbavy u méně běžných nebo méně prozkoumaných druhů bakterií. Karel Sedlář otevřeně přiznává, že za svůj vědecký úspěch vděčí své manželce, která upozadila vlastní kariéru, aby se mohla starat o jejich dvě malé dcery a jemu umožnit plné vědecké nasazení. Jeho velkým vědeckým vzorem a motivací k setrvání v akademické sféře je profesor Stanislav Obruča z Fakulty chemické, který ho významně inspiroval při jeho vědecké cestě.

Karla Sedláře by si mnohý představil v bílém plášti, ale jak sám říká "práce v bílém plášti s pipetou to rozhodně není a nedá se jednoduše vyfotit". Většinu času tráví za počítačem, kde skládá genomy bakterií, které je možné číst neboli sekvenovat pouze po malých náhodných kouscích, hledá v nich jednotlivé geny a nakonec se díky další sekvenaci dívá, které geny se za různých podmínek opravdu sepínají.

Karel Sedlář | Autor: Jakub Rozboud

Karlova cesta za vědou začala na gymnáziu ve Šlapanicích, kde se účastnil matematických a především chemických olympiád. Přestože měl díky své mamince, působící na lékařské fakultě, blízko k medicíně, zvolil si jinou dráhu. V roce 2008 nastoupil na tehdy nový bakalářský obor biomedicíny, který ho zaujal v televizi, kde o jeho otevření zahlédl reportáž. Následně vystudoval dva magisterské obory, kromě navazující biomedicíny i aplikovanou informatiku. „Kdyby mi někdo před pár lety řekl, že jako informatik z elektrofakulty skončím s prestižním grantem na výzkum plastů, asi bych si klepal na čelo,“ zakončuje se smíchem Karel Sedlář.

-----------------------------------------------

Soutěž JUNIOR STAR se tradičně setkává s velkým zájmem navrhovatelů z řad excelentních začínajících vědkyň a vědců (do 8 let od získání titulu Ph.D.) ze všech oblastí základního výzkumu, kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají za sebou významnou zahraniční zkušenost. Cílem pětiletých projektů s celkovým rozpočtem až 25 milionů Kč je poskytnout příležitost k vědeckému osamostatnění řešitele, včetně případného založení vlastní výzkumné skupiny, která do české vědy přinese nová badatelská témata. Na hodnocení projektů se podílejí výhradně zahraniční hodnotitelé.