A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen (BME) tartott előadást a kémiai Nobel-díjas Bernard L. Feringa – nem sokkal korábban egy másik Nobel-díjast, Krausz Ferencet is vendégül látta az intézmény. Az eseményt követően a 24.hu is kérdezhette a holland kémikust.
Feringa 2016-ban, a francia Jean-Pierre Sauvage-zsal, illetve a brit Sir James Fraser Stoddarttal megosztva kapta meg a legrangosabb tudományos elismerést a világ legkisebb ember alkotta szerkezetei, a molekuláris gépek tervezéséért és létrehozásáért.
A technológia a 2016 Nobel-szezon óta rengeteget fejlődött, és könnyen elképzelhető, hogy a következő nagy orvostudományi forradalmat is ennek köszönhetjük majd.
Testünk tele van gépekkel
Feringa vidéki holland nagycsaládba született, első nagy tudományos áttörését 1999-ben érte el, amikor csapatával molekuláris motort alkotott: egy olyan molekulát, amely fény hatására forogni kezdett. A technológia azóta hatalmas fejlődésen esett át, a kutató és kollégái a közelmúltban molekuláris motorok segítségével például lepkeszerű objektumot alkottak, amelynek szárnyai fénnyel mozgathatóak.
„Sokat inspirálódom az anyatermészetből” – nyilatkozta Feringa a BME-n a 24.hu-nak. Mint felidézte, komoly ihletet adott számára a mozgás dinamikája, járásunk, karunk hajlása vagy az, ahogy az anyag halad a szervezetünkben.
Apró gépek vannak a testünkben, ezek adják az üzemanyagot
– világított rá. A kutató kiemelte, testünkben parányi, néhány nanométeres forgó motorok, úgynevezett ATPázok dolgoznak, ezek minden nap testtömegünk felét állítják elő újrahasznosítás révén, amelyet aztán energiaként használ fel a szervezet – az energia mintegy 40 százalékát pedig a test folyamatos önjavítására fordítja.
A szakértő lenyűgözőnek gondolja, hogy ezek a piciny gépecskék ilyen összetett funkciót képesek ellátni. Mint hozzátette, a jövő nagy kihívásaihoz, például a műanyagok és az okostelefonok alkatrészeinek újrahasznosításához is a természettől kellene ellesnünk efféle megoldásokat.
Eljöhet a következő ipari forradalom
Bár a mesterséges lepke első ránézésre talán nem sok gyakorlati haszonnal kecsegtet, a projekt – és sok más kísérlet – elég jól demonstrálta az elmúlt években a molekuláris gépekben rejlő lehetőségeket. „A mesterséges izmok létrehozásához szükség van ezen mozgásokra, ezek jelentik majd a jövő lágy robotikájának alapjait” – mondta a kutató.
„Ezek a fejlesztések mind eljönnek majd, hiszen a természetben teljesen normálisnak számítanak” – emelte ki Feringa. A szakértő szerint az ember feladata az, hogy kitalálja, milyen formában lehet átvenni a természettől az ötleteket – elvégre repülőgépeink sem mozgatják madarakhoz hasonlóan a szárnyaikat.
A kutató úgy látja, hogy a nanotechnológiában megvan a potenciál, hogy elhozza a következő ipari forradalmat. „Nanoszinten olyan dolgokat lehet majd elérni, amilyeneket jelenleg nem, mindez katalizátor lesz az ipar számára a tisztább folyamatok megvalósításához, valamint az új, okos és érzékeny anyagok elkészítéséhez” – mondta.
Olyan, már-már sci-fibe illő eszközökről beszélünk, mint amilyen a mesterséges bőr, amelyben idegek helyett az elektronika felelős az érzékelésért. Noha egyelőre a terület gyerekcipőben jár, tíz vagy húsz év múlva a megálmodott fejlesztések valósággá válhatnak, ehhez viszont most szükséges elvégezni az alapkutatásokat nanoszinten.
„Éppen ezen dolgozunk mi is. Sok a próbálkozás, kísérletezés, az ember néha úgy érzi magát, mint egy legózó gyerek” – nyilatkozta a sajtó képviselőinek.
Rákos sejteket vehetnek célba
Feringa jelenleg többek között egy olyan projektben vesz részt, amelyben molekuláris gépek segítségével vesznek célba rákos sejteket. „Szinte mindenki ismer olyat, aki átesett kemoterápián, és ismerjük a csúnya mellékhatásokat, az ember ilyenkor nagyon rosszul lehet, kihullhat a haja. Ennek oka az, hogy a kezelés sok más sejtet is érint a szervezetben” – emelte ki.
A kutató nagy álma, hogy egy nap a különböző képalkotó technikákkal észlelni lehessen a parányi daganatokat, majd a rákellenes készítményeket csak a megfelelő helyen, célzottan vessék be.
Szintén a molekuláris gépek orvosi alkalmazásai közé tartozik az antibiotikumos kezelések tökéletesítése. Szervezetünkben rengeteg hasznos mikroba található, az antibiotikumok következtében azonban ezek is elpusztulnak, ami igen káros hatásokkal jár.
Amennyiben sikerülne az antibiotikumokat célzottan a fertőzés helyén bevetni, azzal elkerülhetővé válna, hogy a kezeléssel kellemetlen mellékhatások lépjenek fel például az emésztőrendszerben. Ehhez ki- és bekapcsolásra van szükség, nagyjából úgy, mint egy hétköznapi villanykapcsoló esetében – csak éppen molekuláris szinten.
Ahhoz persze, hogy a technológiát embereken is kipróbálják, rengeteg vizsgálatra és engedélyre lesz még szükség. Feringa és kollégái egyelőre sejtekben folytatnak kutatásokat, szervezeten belül nem.
A klímaválság ellen is segíthetne
Feringa azok közé tartozik, akik szerint van lehetőség a szén-dioxid újrahasznosításában. Mint köztudott, az anyag a legfontosabb üvegházhatású gáz, amelynek koncentrációja a fosszilis energiahordozók égetésével egyre nő a légkörben, fokozva a globális felmelegedést.
A természetben a növények kivonják a szén-dioxidot a légkörből, és fény segítségével cukrot, cellulózt állítanak elő, emellett létrehozzák azokat az összetevőket, amelyekből aztán több száz millió év alatt létrejön az olaj, a gáz és más, a földből kinyerhető energiahordozó. Az emberiség ezzel szemben rendkívül rossz a CO2 újrahasznosításában.
„Nem tudom, hogy az Európai Uniónak miért nincs olyan programja, amelyben néhány milliárd eurót befektetnek annak alapkutatásába, hogy miként lehetne mesterséges fotoszintézis vagy valamilyen más módszer révén szén-dioxidot kiválasztani a levegőből” – nyilatkozta Feringa. Véleménye szerint még a természetnél hatékonyabb megoldást is kifejleszthetnénk – a növények fotoszintézisének hatásfoka ugyanis csak mintegy 1 százalékos.
Egy, a CO2 újrahasznosítására képes rendszer olyan alapanyagokat állíthatna elő, amelyeket aztán többek között műanyagként vagy üzemanyagként hasznosíthatnánk újra.
Azt hiszem, ha a madarakat megfigyelve képesek voltunk Boeinget építeni, akkor mesterséges fotoszintézist is létre tudnánk hozni
– tette hozzá.
Feringa szerint a hasonló technológiai előrelépések előtt komoly akadályt képez, hogy az emberiség nem fektet kellő hangsúlyt az alapkutatásokra. „Mindig nagy a nyomás a politikusokon. Fel kellene ismerniük, hogy igenis be kell fektetni az alapkutatásokba, hogy ez fontos lenne jövőnk szempontjából” – állapította meg.
Rengeteg alapkutatásra lenne szükség
A kutató a Covid-19-et és Karikó Katalin esetét hozta fel példaként: a magyar szakember évtizedeken át dolgozott alapkutatásain, és ugyan eleinte rengeteg szkepticizmus kísérte munkásságát, az mRNS vakcinák végül elhozták az áttörést. Az ilyen védőoltások – és ezzel együtt Karikó Katalin vizsgálatainak – jelentőségét a pandémia alatt aztán végérvényesen sikerült bebizonyítani.
Persze nem minden alapkutatás jut el az alkalmazásig, de az ilyen típusú vizsgálatokra igen is szükség van, néhol pedig egészen váratlan helyen hozhatnak gyakorlati hasznot. Ki gondolta volna az űrverseny alatt, hogy az űreszközökhöz használt hővédő anyagot egy nap konyháinkban látjuk viszont?
„Hiszek az egyensúly fontosságában. Győződjünk meg róla, hogy az alap megfelelő, és aztán arra építhetjük az innovációt az ipar és a társadalom számára” – nyilatkozta Feringa.
A szakértő úgy véli, sosem volt még ennyire szükségünk a stabil, megbízható alapokra. „Ha egyetlen üzenetem lehet ezzel kapcsolatban: legyünk biztosak benne, hogy jó tudományos alapokkal bírunk, még a fiatalok képzésében is.
Ha a mára készítjük fel őket, akkor hosszú távon végünk, ehelyett a jövőnek kell kiképezni őket, mert 10-20 év múlva ők lesznek az innovátorok, ők vezetik majd a társadalmakat
– mondta, hozzátéve, hogy az alapkutatás messze túlmutat határainkon, és segít a jövőbe tekinteni.
A kémikus tagja az Európai Kutatási Tanácsnak, amelynek többmilliárd eurós Tudományos Kiválóság programjában egyetlen kritérium van: a kiváló tudományos teljesítmény. Mivel a gyakorlati alkalmazás nem szempont az elbírálásnál, a program nagyban támogathatja az alapkutatásokat.
