Již tradiční ocenění vynikajících studentů, doktorandů i pedagogů udělované pod jménem slavného vynálezce zná své letošní vítěze. Dne 11. března proběhlo online předávání cen Wernera von Siemense za přínos v přírodních a technických vědách. Z Univerzity Karlovy byli oceněni hned čtyři laureáti v pěti kategoriích. Porota ocenila výzkum optických biosenzorů pro klinické využití, novou diagnostiku plicních onemocnění, výzkum vzniku života i antiferomagnetismu, jenž může způsobit revoluci v řadě oborů.
Do soutěže 23. ročníku přišlo 712 přihlášek - z toho 263 za diplomové a 206 za disertační práce. O vítězích rozhoduje komise složená z předních expertů vysokých škol či Akademie věd ČR. Mezi oceněné bylo rozděleno 900 tisíc korun jako prémie. „Nesmírně si vážíme všech studentů a pedagogů, kteří i v této velice složité době dokázali dosáhnout tak vynikajících výsledků. Objevy a inovace jsou základem prosperity každé společnosti a tyto inovace mohou uskutečňovat pouze vzdělaní lidé. Proto je velmi důležité, aby se v našich školách vzdělávali mladí lidé tak, aby byli schopni je přenášet i do praxe,“ řekl Eduard Palíšek, generální ředitel společnosti. Z Univerzity Karlovy byly oceněny tyto osobnosti:
Markéta Bocková z Matematicko-fyzikální fakulty UK získala cenu za nejlepší disertaci a zároveň za nejlepší vědeckou práci napsanou ženou. Její disertace se věnuje výzkumu optických biosenzorů a jejich využití ke studiu biomolekul a biomolekulárních interakcí. Optické biosenzory umožňují poznání biologických procesů na molekulární úrovni, pomáhají odhalit a pochopit například mechanismy vzniku a rozvoje nemocí a mohou se uplatnit v moderní lékařské diagnostice.
Autorka se věnovala jedné z největších výzev optických biosenzorů – studiu biomolekulárních interakcí v jejich přirozeném prostředí, například krevní plazmě. To v porovnání s experimenty s izolovanými biomolekulami přináší řadu komplikací a překážek. Vědkyně to přirovnává k tomu, jako kdybychom chtěli poslouchat a rozumět rozhovoru dvou přátel v klidu versus v kotli fotbalového stadionu.
Porota ocenila i to, že propojuje několik oborů – fyziku, chemii a biologii. „Velmi zajímavá je pro mne šíře problémů, jež optické biosenzory mohou potenciálně řešit, a příležitost poznávat, proč a jak biomolekuly interagují, například v souvislosti se vznikem a rozvojem nemocí. V rámci disertace pokládám za zvlášť zajímavou studii, která využívá pokročilé biosenzorické metody pro studium myelodysplastického syndromu,“ říká vědkyně (na snímku vpravo se svým školitelem profesorem Jiřím Homolou z Ústavu fotoniky a elektroniky Akademie věd ČR).
A výsledky disertace už nacházejí první klinické uplatnění: „Optické biosenzory vyvinuté v rámci disertace jsme použili například ve dvou menších klinických studiích zaměřených na roli proteinu PAPP-A2 z hlediska prognózy hemodialytických pacientů ve spolupráci s Všeobecnou fakultní nemocnicí a 1. lékařskou fakultou UK a k identifikaci biomarkerů a biomolekulárních interakcí charakteristických pro různé fáze myelodysplastického syndromu a akutní myeloidní leukemie ve spolupráci s Ústavem hematologie a krevní transfuze, ÚHKT,“ říká Bocková, která za práci získala již Bolzanovu cenu rektora UK za nejlepší disertaci v přírodovědné kategorii.
VIDEO: Medailonek oceněné Markéty Bockové a celý rozhovor pro magazín Forum
Druhé místo v téže kategorii nejlepších disertací získal Libor Šmejkal, kolega z Matematicko-fyzikální fakulty UK, jenž studuje antiferomagnetismus, který může způsobit revoluci v řadě oborů.
Oceněná práce pojednává o pohybu elektronů v krystalech a o tom, jak lze dosáhnout jejich větší mobility, nižších ztrát energie a co největšího poměru mezi signálem a šumem. „Objevili jsme, že takovéto elektrony v přírodě existují v antiferromagnetických materiálech. Antiferromagnety jsou krystaly, v nichž magnetické momenty střídají znaménko mezi sousedními atomy podobně, jako se bílá barva střídá s černou na šachovnici,“ popisuje zásadní přínos Šmejkal.
Ponaučení, které z jeho výzkumu plyne, je takové, že jsme jako lidstvo tisíce let studovali ty „méně atraktivní“ magnety – ferromagnety. Ferromagnetismus s nízkoztrátovými elektrony se v přírodě vyskytuje pouze za velmi nízkých teplot, blízko absolutní nule, podobně jako supravodivost. Zajímavé ferromagnetické jevy tak často zůstávají za zdmi laboratoří. Šmejkalův výzkum dokazuje nejen to, že antiferromagnetismus je kompatibilní s nízkoztrátovými elektrony za mnohem vyšších teplot, ale navíc je pro něj charakteristický mnohem bohatší, kvantově mechanický pohyb elektronu, který půjde využít v technických součástkách blízké budoucnosti, například v počítačových pamětech, tranzistorech, nebo dokonce neuromorfních počítačích. „Architektury neuromorfních počítačů jsou podobné našim mozkům, a ačkoliv jsou intenzivně teoreticky zkoumané, praktické realizace postrádají vhodné materiálové kandidáty. Mnohastavové antiferromagnety se tedy jeví jako přirození kandidáti,“ vysvětluje vědec (na snímku vpravo se svým školitelem profesorem Tomášem Jungwirthem z Oddělení spintroniky a nanoelektroniky Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR).
Antiferromagnety s nízkoztrátovými elektrony by mohli pomoci i řešení energetických problémů dneška – mohly by například zvýšit dojezd elektromobilů ze stovek na tisíce kilometrů nebo výdrž chytré elektroniky ze dní na měsíce. Ale uplatnění antiferomagnetů může být mnohem širší; Libor Šmejkal na výsledky disertace již navázal výzkumem materiálů k detekci temné hmoty.
VIDEO: Medailonek oceněného Libora Šmejkala
I pomyslný bronz za nejlepší disertaci obsadil laureát z Univerzity Karlovy – Václav Koucký z 2. lékařské fakulty UK, jehož práce se zabývala novou vyšetřovací metodou, která umožňuje lépe poznat plicní onemocnění u dětských pacientů.
Vyšetření plic u nejmenších, a tedy nespolupracujících dětí, je nadmíru obtížné. A právě tento úkol si mladý lékař zvolil za téma své práce, kdy se snažil najít způsob, jak bezpečně a co nejefektivněji vyšetřovat funkci plic u nejmenších dětí s dlouhodobým plicním onemocněním, jako je například cystická fibróza či chronická plicní nemoc u předčasně narozených, nebo u dětí, u nichž hrozí vznik astmatu. Autor hodnotí čtyři zavedené vyšetřovací metody a pátou v průběhu řešení tohoto projektu sám zavádí. „Jako jedno z prvních pracovišť v Evropě a vůbec první pracoviště v ČR jsme začali test vícedechového vyplavování dusíku z plic používat i v kojeneckém věku, prokázali jsme jeho bezpečnost a dobrou proveditelnost. Výsledky pak byly publikovány v časopise European Respiratory Journal,“ vyjmenovává Koucký úspěchy.
Studované vyšetřovací metody poskytují důležité informace o různých aspektech funkce plic, jako je velikost a pružnost plic nebo průchodnost průdušek. Kromě technických charakteristik jednotlivých metod, mezi něž patří náročnost měření a jeho úspěšnost či opakovatelnost, autor v disertaci posuzoval i jejich klinický význam, tedy to, jak přímo ovlivňují léčebný či diagnostický proces u konkrétního pacienta. „Novou metodu jsme též technicky zdokonalili – ve spolupráci s Matematicko-fyzikální fakultou UK jsme vyvinuli nový algoritmus pro detekci dechů, ve spolupráci s Technickou univerzitou v Liberci zase vznikl software pro hodnocení funkce periferních chemoreceptorů,“ pokračuje. Výsledky disertační práce mají bezprostřední vliv na klinickou praxi. „Výstupy využívám u svých pacientů v ambulanci, u řady z nich mi pomáhají stanovit diagnózu nebo sledovat odpověď na léčbu,“ říká mladý lékař (na snímku vpravo se svým školitelem profesorem Petrem Pohunkem z 2. LF a FN Motol).
Proč si zvolil právě pneumologii? „Po ukončení studia medicíny jsem se chtěl věnovat některému z interních oborů, čistá chirurgie mě nelákala. Na druhou stranu jsem chtěl dělat i něco manuálně a právě dětská pneumologie mi do značné míry umožňuje obě touhy kombinovat,“ vysvětluje lékař, podle kterého na celé práci bylo nejtěžší uklidnit a uspat rozzlobené kojence, aby je šlo dobře vyšetřit. „To však bylo zároveň i tím, co mě na práci bavilo nejvíc: pracovat s malými pacienty a vidět jejich bezprostřední reakce,“ vysvětluje Koucký, který výzkumu plánuje pokračovat, kdy se chce zaměřit třeba na software pro automatizovanou analýzu či plánuje sledovat vývoj zdravotního stavu vyšetřených dětí, zopakovat vyšetření v jejich pozdějším věku a vyhodnotit, zda jím získané informace měly význam.
VIDEO: Medailonek oceněného Václava Kouckého
Cenu za nejlepší (magisterskou) diplomovou práci letos dostal Lukáš Petera z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Jeho práce shrnuje a interpretuje výsledky laboratorních experimentů, které se zabývaly následky dopadů asteroidů na vývoj mladých planet – Marsu a Země s cílem poznání vzniku života.
Mladý vědec ve své diplomce shrnul a interpretoval výsledky laboratorních experimentů zabývajících se následky dopadů asteroidů na vývoj mladých planet těsně před možným vznikem života. Vznik života totiž může souviset s horkem ve vzniklých kráterech a s železnými jíly pocházejícími z rozmělněných kusů meteoritů. Existuje celá řada důvodů se domnívat, že podobným způsobem mohl vzniknout život také na Zemi či na Marsu. „Na zamrzlém Marsu o tom můžeme najít důkazy, a když prostudujeme mladé exoplanety, můžeme vidět známky impaktů asteroidů i v jejich atmosférách. Podle mých výzkumů máme hledat stopy sirouhlíku, který používáme v laboratoři jako rozpouštědlo, ale na sopečných planetách vzniká v atmosféře díky dopadu asteroidů,“ popisuje hlavní linie výzkumu Petera (na snímku vpravo se svým školitelem doktorem Martinem Ferusem z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR).
Diplomová práce je založena na třech pilířích: 1. na shrnutí a vlastní interpretaci dosavadního výzkumu těles sluneční soustavy, především Marsu, 2. na shrnutí a vlastní interpretaci dálkového průzkumu exoplanet a 3. na vlastním laboratorním a teoretickém výzkumu prebiotické syntézy iniciované na površích terestrických planet impakty meziplanetární hmoty. Unikátní simulace impaktů asteroidů pomocí vysoce výkonného laseru, které Lukáš Petera provedl, naznačují, že případné budoucí detekce sirouhlíku a sulfidu karbonylu v atmosférách raných vulkanických exoplanet by mohly být klíčovým markerem kataklyzmatických událostí. Pokud experimenty potvrdí astronomická pozorování, lze také očekávat, že se tím otevře okno i do minulosti našeho vlastního světa a dozvíme se mnohé o procesech provázejících jeho vznik a evoluci. Už se totiž připravuje mise kosmického dalekohledu ARIEL, který má po roce 2028 prozkoumat na tisíc exoplanet.
Lukáš Petera, jehož diplomová práce má rozsahem i kvalitou parametry spíše disertace, je vesmírem fascinován již od dětských let. „Již od mala mě, asi stejně jako většinu mých vrstevníků, hluboce fascinoval vesmír a vše co se jej týká. Asi jako každý malý kluk jsem chtěl být kosmonautem, který zkoumá vzdálené části vesmíru a který zná odpověď na otázku: ‚Jsme ve vesmíru sami?‘ Později se přidalo ještě nadšení z dinosaurů a z něj plynoucí myšlenky ohledně vývoje samotné Země a života na ní.“
Chce vědět daleko více, a proto pokračuje v postgraduálním studiu.
VIDEO: Medailonek oceněného Lukáše Petery
