Výzkum ledových květů pomůže při vývoji nových léků

Tým brněnských vědců experimentálně vyvrátil hypotézu, že takzvané ledové květy přispívají k vzniku slaných aerosolů v polárních oblastech.

Květy jsou útvary, které vyrůstají z povrchu nově vytvořeného ledu a z mořské vody do sebe nasávají sůl. Donedávna vědci měli za to, že po jejich rozpadu se tato sůl dostane do atmosféry a tam přispívá k ničení ozónové vrstvy.

Že tomu tak není, prokázali chemici z Masarykovy univerzity v Brně ve spolupráci s odborníky z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd. Výsledky publikovali v prestižním mezinárodním vědeckém časopisu.

 „Ledové květy jsou drobné útvary, které vyrůstají na novém ledu v polárních oblastech. Můžeme je ale vidět i v našem okolí.

„V lesích na podzim, když je ještě země teplá, ale vzduch studený, tak se mlže stát, že tenze vody je velká, ale když se ochladí vzduch pod nulu, tak najednou se ty mikroskopické trhlinky v půdě nebo na dřevě začnou otvírat a začne z toho růst velmi dlouhé vlákénko, třeba až 10 cm dlouhé a toto se poeticky nazývá ledový květ – anglicky frost flower,“ vysvětluje Dominik Heger z Masarykovy univerzity, který ledové květy zkoumal.

Úkolem jeho týmu bylo ověřit hypotézu, že rozpadem ledových květů vznikne aerosol, který přispívá k ničení ozónové vrstvy.

„Protože je to tak jemné, tak se dalo předpokládat, že když se do toho trošku strčí, tak se to rozpadne na mrak malinkých částeček. Ale my jsme právě ukázali, že tomu tak není, že ten povrch je velmi viskózní a nelámavý a to je ta nová zpráva,“ doplňuje Heger.

I když mohl tým využít vzorky pořízené přímo na polární stanici Masarykovy univerzity v Antarktidě, vytvářel si vlastní ledové květy v laboratořích, které fungují jako velké mrazničky.

„ Ze vzorkování ledu a sněhu se člověk dozví konkrétní koncentrace, co je tam za látky, ale k jeho pochopení je právě dobré vytvářet modely, které se snažíme dělat my. Tam je přímo místnost, do které se dá vejít a ta je vymrazená na třeba minus 30 stupňů. V této místnosti se dá zařídit to, že je relativně teplý roztok a velmi studený vzduch. Takže na nově vytvořeném ledu se pak začnou vytvářet tyto krystaly a ty pak posbíráme,“ popisuje postup vědec.

Museli nejprve zjistit, jak vůbec květy zkoumat

Deseticentimetrová vlákna jako v přírodě sice v laboratoři nevytvořili, na mikroskopické zkoumání to ale stačilo. Tady převzal pomyslnou štafetu tým Viléma Neděly z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd.

Pro zkoumání ledových květů musel elektronový mikroskop speciálně upravit. Uzpůsobili ho pro studium vzorků v podmínkách blízkých přírodnímu prostředí.

„Učili jsme se ty ledové květy pozorovat možná rok, než jsme přišli na to, jak je uchovávat, jak je přenášet, jakým způsobem je vkládat do komory vzorku, protože měli jsme velké problémy s tím, že na těch ledových květech vznikla námraza z okolní vlhkosti. Báli jsme se, abychom nepozorovali něco jiného, takže to byl v podstatě rok a půl proces, než jsme přišli na to, jak vidět to, co vidět chceme, a v jakých podmínkách to lze dělat. Máme speciální podložky a takové mističky, na kterých se dají transportovat do komory, dělají se celé řady různých experimentů, jako vstřikování vzorků do dusíku a tak dále,“ konstatuje Vilém Neděla.

Experimenty a pozorování v nově upraveném mikroskopu mají význam nejen pro pochopení vlastností ledu, ale také pro studium rostlin nebo pro vývoj nových léků.

„Asi šedesát procent všech léčiv, které se dostanou na trh, byly nejméně jednou během své výroby zmrazeny. A ty děje, které při tom probíhají, jsou do značné míry neznámé a my se snažíme je objasnit a uzpůsobit tak, aby se léčivu během mrazení nic nestalo,“ dodává Dominik Heger.

Právě mrazení vzorků pro výrobu léčiv by mělo být dalším výstupem spolupráce Ústavu přístrojové techniky a Masarykovy univerzity.