Leona Mahelová učí biomateriály, jak si povídat s tělem

Na všeobecném gymnáziu prospívala ze všech předmětů na jedničku a dlouho nebyla rozhodnutá, co chce vlastně dělat, co dál studovat. Zkusila farmacii, nevyhovovalo jí však přílišné memorování a také jí chyběla matematika a technologie.

„Nechtěla jsem ale opustit biologii. Obor inženýrství polymerů se zaměřením na medicínské materiály tak byla jasná volba. Kombinuje totiž již zmíněné předměty s chemií, medicínou i fyzikou,“ vysvětluje Leona, jež je nyní i doktorandkou Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, pod kterou Centrum polymerních systémů spadá.

Slovo polymer laicky řečeno popisuje makromolekuly složené z velkého množství stejných jednotek (poly – hodně, mer – část, jednotka). Materiály na bázi polymerů mohou být např. plasty, guma, pryskyřice atd., mají různé struktury i vlastnosti.

V medicíně se pak takové polymery nazývají biomateriály. Ty nesmějí po implantaci do těla vyvolávat žádné negativní efekty a reakce a musí naplňovat účel, za kterým byly do těla vloženy. Některé se používají už dlouho, jsou to třeba kontaktní čočky, zubní plomby nebo kloubní náhrady, zkrátka umělé materiály, které přicházejí do kontaktu s živým organismem.

Ovšem biomateriály, které v Centru polymerních systémů ve Zlíně zkoumají, jsou inteligentní, sofistikovanější. Nejenže plní svou základní funkci, ale navíc i komunikují s buňkami v těle a dávají jim signály, aby se více množily. Další jejich důležitou vlastností je i poréznost, díky které poskytnou buňkám jakési „lešení“, tedy osnovu, kterou mohou při svém množení prorůstat.

„Vezměte si zlomenou kost. Dostanete sádru či šrouby a kost sroste. Když si ale kost rozdrtíte, už vám nesroste. Tady přijde na řadu ,lešení‘ z chytrého biomateriálu. Ten se připraví přesně na míru pacienta a implantuje se místo chybějící kosti. Materiál předá informaci buňkám okolo, že jím mají prorůstat a zaplnit prostor, či ho dokonce nahradit a vytvořit novou kost,“ vysvětluje Leona s tím, že uvedení do praxe ještě nějakou dobu potrvá, vše je ve fázi testů.

Při procesu dorůstání jsou klíčové kmenové buňky. „Lidé mají v těle skoro dvě stě druhů buněk: svalové, nervové, kostní, kmenové atd. Kmenová buňka nemá žádnou specifikaci, ale získává ji dle prostředí, ve kterém se nachází.“ Jde vlastně o nepopsaný papír, což je důležité třeba při úrazech, protože právě od kmenových buněk se odvíjí regenerace. A navíc se skvěle množí.

„Velkou částí naší práce je pozorovat, zda si buňka s materiálem sedne, přichytí se k němu, cestuje po něm a jestli se množí. Chceme-li, aby nás buňky poslouchaly, množily se a diferencovaly správně, musíme jim vytvořit správné prostředí, tedy správný materiál.“ Ten musí být co nejpodobnější tkáni, kterou nahrazuje.

Vysílá-li biomateriál správné signály, třeba určité elektrické impulzy, buňka si myslí, že je konkrétně v srdci, a začne se měnit na srdeční tkáň. A právě to podle L. Mahelové vědci chtějí.

Spolu s týmem kolegů se snaží zejména rozšířit základnu znalostí o tom, jak buňky s různými biomateriály (například s nanohydrogely z pavoučího hedvábí) interagují.

„Nevymysleli jsme fakt, že si dokážou ,povídat‘, zjišťujeme ale, s kým vším a o čem všem chtějí a mohou komunikovat. Zaměřujeme se na vodivé polymery, právě ty, které pracují s elektrickým proudem a dokážou ho vést. Snažíme se zjistit, jak je vyrobit nejlépe tak, aby dokázaly přemluvit kmenové buňky měnit se právě na srdeční svalovinu.“

Třeba když při infarktu vznikne na srdci jizva, správně naprogramovaný vodivý biomateriál může vytvořit náplast a zajistit, že se tkáň zregeneruje do původní podoby. Nebo nahradí komunikační kanál mezi buňkami, který jizva narušila.

Vodivost hraje velkou roli i ve fungování lidského mozku, do toho se ale její tým nepouští. „To je prozatím sci-fi i pro nás i přes to, že biomateriály komunikující pomocí elektrických impulzů jsou naše specialita,“ říká vědkyně, která projekt JUNG, na němž ve zlínském Centru pracuje a jehož je hlavním řešitelem, představila na mezinárodních konferencích o biomateriálech v polském Krakově a na Krétě.

Tento obor má celosvětově obrovský potenciál. „Je to věc, která může lidstvu hodně pomoci, když se to dotáhne do konce. Představte si, že bychom mohli zregenerovat jakoukoliv tkáň… To by přeci bylo neuvěřitelné! Ale nebojím se, že by to došlo až k nesmrtelnosti,“ predikuje s tím, že při dnešním počtu obyvatel na planetě to je skutečně strašidelná vize.

V týmu Leony Mahelové je deset žen, pouze vedoucí je muž. „Obecně je v biologických vědách zastoupení žen silnější,“ poznamenává. V technických je to ale stále naopak. Čím to je?

„To bych sama chtěla vědět. Možná mají ženy větší sociální myšlení a chtějí být více nápomocny, možná je nám to jako standardní rozdělení do rolí vštěpováno společností už od dětství. Převaha žen je i ve farmacii, to by odpovídalo…“

Sílu, zvídavost a vytrvalost, jež jsou pro vědecké obory nezbytné, si nese z domova. „Rodiče mě podporovali v každém zájmu, ale nikdy mě netlačili konkrétním směrem. Dali mi výdrž a naučili mě, že když už si něco vyberu, mám u toho zůstat.“

Tatínek pracuje v oboru jaderné energetiky v Dukovanech a maminka je prodavačka. „Moc nechápou, že mě můj obor baví, ale skutečně mě podporují,“ dodává Leona. Její o šest let starší bratr má vlastní hospodu a staví si dům. „Jestli jsme si všichni v něčem podobní, je to jistě vzhled. Zkrátka víme, že jsme svoji, i když každý jiný.“

Od malička tancovala, později i závodně, a hrála na flétnu. „Začala jsem od nejmenší a postupně je zvětšovala, až jsem skončila u příčné flétny. Dnes mi ve sbírce chybí jen basová.“ Dlouho působila ve flétnovém souboru i v orchestru při lidušce, ale studium a vědecká práce ji odvedly jinam. Přesto doufá, že se k hraní zase vrátí.

„V rodině máme tradici, že se sejdeme u stromečku a já hraji na flétnu koledy. Letos jsem k tomu přemluvila i svého přítele. Šlo mu to, je snaživý. Celý život kreslí a hudební nástroj pro něj byl úplnou novinkou. On mě ale také inspiruje k nalézání nových koníčků,“ naráží Leona na to, že díky němu začala boxovat a hrát počítačové hry.

Nebojí se ani sparingových zápasů v ringu. „Občas jdou i do krve,“ dodává. Má ráda i fitness a crossfit. „Na silové sporty mám správně široká ramena. Ale s přítelem chodíme i na společenské tance. Plesová sezóna bude naše,“ těší se.

Ani o pracovních plánech neváhá. Mezi kolegy ve zlínském Centru by ráda zůstala i po konci studia. „Může to být výzkum na celý život,“ uzavírá s úsměvem.