Pani doktor, która łapie wodę z mgły
Dr Urszula Stachewicz z AGH ma broń do walki z suszą i osteoporozą. Jaką? Włókna milion razy cieńsze niż włos
Jeśli chodzi o nanotechnologię - czyli techniki tworzenia włókien i innych struktur milion razy cieńszych od ludzkiego włosa, które można używać na rozmaite sposoby - to mistrzami są pająki. Snują swoje sieci o takiej strukturze, że w określonych miejscach zbierają się krople wody - taki pająk ma więc co rano świeży „kubek” wody do wypicia.
Ludzie dopiero gonią naturę. Ale jedno jest pewne: nanotechnologia to jedna z najszybciej rozwijających się - i najbardziej obiecujących - nauk. Z kolei na Akademii Górniczo-Hutniczej pracuje jeden z najbardziej obiecujących naukowców zajmujących się tę dziedziną - dr Urszula Stachewicz. Miesiąc temu została laureatką Nagrody Naukowej Polityki.
Nanotaniec
Pani doktor trudno nie polubić od pierwszego wejrzenia: uśmiechnięta, bardzo życzliwa, jednocześnie trochę roztrzepana, sprawiająca wrażenie, jakby bujała czasem w obłokach.
Nic bardziej mylnego. Urszula Stachewicz jest: szefową zespołu prowadzącego dwa duże projekty z Narodowego Centrum Nauki, laureatką ministerialnego stypendium dla wybitnych młodych naukowców, pracownikiem uważanej za męską uczelni i matką dwójki dzieci, lat cztery i roczek.
To wymaga świetnej organizacji.
- Muszę wyjść z uczelni wcześniej, niż niektórzy koledzy, żeby odebrać jedno dziecko ze żłobka, drugie z przedszkola. Do pracy powracam, jak dzieciaki idą spać. Siedzę wtedy jeszcze nad badaniami trzy, cztery godziny - opowiada. - Nie jest tak źle. Nauczyłam się planowania, dobrej organizacji. Efektywnie wykorzystuję każdy czas: w kolejce do lekarza czy w tramwaju. Poza tym jeśli człowiek zajmuje się czymś, co jest jego pasją i co szczerze go interesuje, to ma więcej sił i energii - uśmiecha się dr Stachewicz.
A tak się składa, jej pasją są nanowłókna polimerowe. Nano - czyli mniejsze niż jedna tysięczna milimetra. Polimerowe - czyli składające się z wielu merów, powtarzalnych grup chemicznych, które układają się w długie nitki przypominające spaghetti. Nanowłókna zobaczymy tylko pod najlepszymi mikroskopami.
Jak takie włókna powstają? Dr Stachewicz i jej zespół umieszczają kawałki plastiku w roztworze (to może być alkohol, jakiś kwas itd.), a te rozpuszczają się jak cukier w ciepłej wodzie. Później taki roztwór poddaje się elektroprzędzeniu, czyli po prostu przepuszcza się przez dyszę roztwór polimeru, do której przykłada się wysokie napięcie. Tak powstaje strumień, który - możemy to zobaczyć gołym okiem - wije się, tańczy, splątuje. W tym przedziwnym tańcu rozpuszczalnik odparowuje, a zostają właśnie nanowłókna.
Łapanie deszczu
Nanowłókna mogą mieć przeróżne właściwości - antystatyczne, antybakteryjne, mogą lubić wodę (hydrofilowe), mogą nie lubić wody (hydrofobowe), mogą po jakimś czasie same się rozpuszczać (to ich twórcy decydują, po jakim konkretnie). Czyli: możemy je wykorzystać do przeróżnych rzeczy.
Na przykład do membran odzieży sportowej - to hydrofobowe właściwości nanotkanin sprawiają, że nie straszna im żadna ulewa. Nanotechnologia może być wykorzystywana w kosmetykach, w sprzęcie elektronicznym, w medycynie (na przykład jako nośnik leków - lekarze mogą wyciąć pacjentowi nowotwór, a w tym miejscu ciała zostawić nanowłókna z lekiem - nanowłókno może rozpuszczać się przez kilka miesięcy, stopniowo uwalniając lek).
Właśnie medyczne zastosowanie ma pierwszy z projektów, które prowadzi dr Stachewicz, z inżynierii tkankowej. Chodzi o to, by pomóc pacjentom z ubytkami kości, czyli głównie chorym na osteoporozę. Naukowcy z AGH tworzą ze swoich nanowłókien wielopiętrowe rusztowania, na nich hodując komórki ludzkich kości. Komórki namnażają się, rozrastają, rozprzestrzeniają - to dlatego, że „lubią” te nanowłókna, mają tam wiele zakamarków, których mogą się „uczepić”.
Takie rusztowania, razem z milionami komórek, będzie można w przyszłości wszczepiać pacjentom w miejsce ubytków kostnych. Rusztowanie z nanowłókien samo będzie się rozpuszczać, a wyhodowane poza ciałem komórki uzupełnią braki w tkankach.
W drugim projekcie dr Stachewicz i jej zespół pracują nad zastosowaniem nanowłókien w kolektorach do zbierania wody. Wiele miejsc na świecie, głównie w Afryce, jest nękanych suszą. Naukowcy - już jakiś czas temu - wymyślili więc, by z nanowłókien budować kolektory (możemy wyobrazić je sobie jako wielkie siatki) do zbierania wody z mgły i deszczu. Pod wpływem wiatru ta woda osadza się na takiej siatce, a dalej jest oczyszczana i spływa do specjalnego zbiornika.
Takie kolektory już służą mieszkańcom niektórych krajów Ameryki Południowej i Afryki, ale dr Stachewicz bada, czy nie da się czegoś w nich ulepszyć. Inspiruje się przy tym, np. wrzecieniowatymi zgrubieniami na pajęczynach albo budową kaktusa, którego kolce zatrzymują wodę, by spłynęła po pokrytej woskiem roślinie. - Natura miała miliony lat na stworzenie niemal idealnych rozwiązań. My, naukowcy, jesteśmy za nią daleko w tyle. Dlatego dobrze wypracować sobie pokorną postawę i uczyć się z przyrody.
Polska jest super
Urszula Stachewicz pracę magisterką pisała ze struktury ludzkich kości w Instytucie Maxa Plancka w Niemczech (dyplom ma podwójny: uniwersytetu w Munster i AGH, bo kończyła studia w ramach porozumienia tych uczelni). Studia doktoranckie robiła w Holandii, doktoryzując się z technik rozpylania nanokropelek cieczy. Potem, przez kilka lat, pracowała z nanotechnologiami w Londynie, w Queen Mary University of London. W sumie za granicą spędziła 11 lat. Wróciła dwa lata temu.
- Moje pierwsze dziecko urodziło się w Londynie. W pewnym momencie, po narodzinach, uzmysłowiłam sobie, że jeśli nie wrócę do kraju teraz, to nie wrócę już nigdy. A przecież wyjeżdżałam z zamiarem powrotu, nigdy nie chciałam mieszkać na stałe za granicą, daleko od rodziny - opowiada.
Znalazła pracę na AGH. Nie było wcale łatwo. - Znacznie łatwiej po prostu zostać na uczelni po magisterce, a później - po doktoracie. Znalezienie etatu naukowego przez osobę z zewnątrz, nawet jeśli ma spore doświadczenie w pracy na zagranicznych uczelniach, nie jest wcale oczywiste - tłumaczy dr Stachewicz.
Za to na pytanie, czy sytuacja naukowców w Polsce (jak już dostaną etat) jest dużo trudniejsza niż ich kolegów z zagranicy, odpowiada zdecydowanie: Nie!
- Sama jestem przykładem na to, że jeśli się chce, to da się w polskiej nauce robić fajne rzeczy. Jestem tu dwa lata, a już mam dwa projekty, ministerialne stypendium. Na AGH pracuję na najbardziej nowoczesnych mikroskopach, które dają nam obraz w powiększeniu do atomów. W Londynie o takim sprzęcie mogłam co najwyżej pomarzyć - wspomina.
- Poza tym jest naprawdę sporo programów i stypendiów dla polskich naukowców, mogą oni angażować się w rozmaite projekty, i są na to pieniądze. Osobiście lubię ponarzekać jedynie na polską biurokrację, bo faktycznie - rozpoczynając projekt pierwsze dwa miesiące spędzam na wysyłaniu maili, zdobywaniu podpisów i pieczątek, zbieraniu dokumentacji, zamiast skupiać się od razu na badaniach. Ale to jedyne, czego mogę się przyczepić - a i zagranicznym naukowcom zjawisko papierologii nie jest przecież obce - wyjaśnia.
Skąd więc powszechna opinia, że polska nauka jest w tyle, że nasi naukowcy z zazdrością patrzą na Zachód? Do niedawna polscy naukowcy narzekali na brak dobrego sprzętu. Ale dzięki zastrzykowi pieniędzy z Unii laboratoria zostały doposażone, wydano grube miliony, by warunki były takie - albo lepsze - jak na Zachodzie.
- Teraz trzeba jeszcze tylko paru lat, żeby zdobyć doświadczenie i spojrzeć na naukę nieco inaczej, skupić się na współpracy z innymi ośrodkami, na publikacjach w dobrych czasopismach. To przyjdzie razem z wymianą pokoleniową na polskich uczelniach, natomiast już teraz są nauki, jak matematyka i informatyka, z których Polacy mogą być dumni - opowiada dr Stachewicz.
No i możemy być dumni z naszych naukowców.
