Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova
Povrch je nejsvrchnější vrstva objektů, která zprostředkuje jejich interakci s okolním prostředím. Modifikací povrchu, například překrytím tenkou vrstvou, můžeme tuto interakci diametrálně změnit. Pokud je navíc rozměr stavebních prvků takovéto vrstvy v řádu nanometrů, může dojít ke vzniku vlastností zcela nových, vyplývajících z unikátní povahy hmoty na škále mezi jednotlivými atomy a pevnou látkou. Experimentální fyzik Jiří Kratochvíl se ve své práci těmto nanomateriálům věnuje v rámci spolupráce Katedry makromolekulární fyziky MFF UK a Přírodovědecké fakulty Jihočeské Univerzity, a to zejména z hlediska jejich aplikačního využití v biomedicíně. Pro přípravu nanomateriálů využívá takzvané plynové agregační zdroje založené na magnetronovém naprašování. Tato vakuová technika, která je založena na spontánní nukleaci atomů emitovaných z magnetronového terče, umožňuje za vhodně zvolených podmínek kontrolovanou a efektivní syntézu nanočástic, které je možné nanášet na jakýkoliv substrát.
Ve své práci Jiří Kratochvíl originálně využívá a kombinuje tři charakteristické vlastnosti nanočástic: (i) jejich velký měrný povrch, na kterém mohou efektivně probíhat chemické reakce, (ii) 3D charakter nanočástic umožňující kontrolovanou přípravu nanostrukturovaných vrstev a (iii) plazmonické vlastnosti některých kovových nanočástic. Velký měrný povrch nanočástic použil pro přípravu antibakteriálních vrstev založených na řízeném uvolňování kovových iontů z povrchu nanočástic během jejich interakce s vodným prostředím. Tímto způsobem se mu podařilo docílit velmi silného antibakteriálního účinku při použití velmi malého množství nanočástic stabilizovaných pomocí tenké vrstvy vodě-propustného plazmového polymeru. Navíc bylo prokázáno, že takovéto nanokompozitní povlaky je dále možné impregnovat antibiotiky. Možnost nanést tyto hybridní organicko/inorganické antibakteriální povlaky na povrch tělních implantátů spolu s možností řídit uvolňování antibakteriálních činidel z jejich objemu by mohla představovat velmi zajímavou alternativu k systemické léčbě antibiotiky. 3D charakter nanočástic aplikoval pro vývoj 1D a 2D gradientních povrchů s řízenou smáčivostí a drsností, tedy materiálů, které je téměř nemožné připravit pomocí jiných postupů. Možnost přípravy nanočásticových gradientů byla spolu s plazmonickými vlastnostmi kovových nanočástic dále využita pro vývoj a ladění biodetekčních metod, konkrétně nanočásticově asistované laserově desorpční ionizační hmotnostní spektrometrie.
Na základě dosažených vědeckých výsledků z oblasti biomedicíny Jiří Kratochvíl ještě před dokončením doktorského studia podal a následně získal vědecký projekt na navazující výzkum zaměřený na vývoj antivirových povrchů, kterému se nyní spolu se svým týmem intenzivně věnuje. Výsledky základního výzkumu nanočástic mu zároveň umožnily získat finance na projekt plazmonického nanotisku, který navazuje na jeho základní výzkum nanočástic.