Brno jako světové centrum elektronové mikroskopie. Bez elektronového mikroskopu dnes nevyrobíte žádný čip, říká šéf Thermo Fisher

Nikde na světě se nevyskytuje taková koncentrace firem a vědeckých ústavů zabývajících se elektronovou mikroskopií jako v Brně. Silné postavení oboru přitom stojí zejména na třech firmách: Thermo Fisher Scientific, Tescan a Delong Instruments, které navazují na bývalý státní podnik Tesla Brno. Největší z nich, Thermo Fisher, loni utržil přes 25 miliard korun se ziskem 1,3 miliardy. Za vědu a výzkum největší exportér na Moravě utratil bezmála 1,5 miliardy korun.

Přes dva tisíce zaměstnanců brněnské divize elektronových mikroskopů vede Petr Střelec, pro kterého je podnikání ve sféře elektronových mikroskopů hlavně o inovacích a podpoře místního ekosystému. Společně s dalšími technologickými firmami se snaží podporovat studenty v zájmu o studium STEM oborů a spolupracovat s vědeckými institucemi. „Budovy a vybavení si může pořídit každý s dostatkem financí, ale vybudovat tým špičkových odborníků je náročnější,“ říká v rozhovoru.

Jakou pozici Thermo Fisher Scientific zaujímá v oblasti elektronové mikroskopie?

Jsme největším výrobcem elektronových mikroskopů v Česku, ale i na světě. Zároveň jsme v mnoha technologiích tou leading, tedy vedoucí firmou. Když se na to podíváme historicky, tak třeba kryoelektronová mikroskopie, která umožňuje vidět viry a podobné věci, vznikla u nás.

Mohl byste vysvětlit, o co v kryoelektronové mikroskopii a mikroskopech jde?

V roce 2017 získala technologie kryoelektronové mikroskopie Nobelovu cenu. Podíleli se na ní tři vědci, řešili problémy při pozorování biologických struktur. Prvním krokem je vitrifikace – rychlé zmrazení vzorku, aby nevznikly ledové krystaly, které by jej poškodily. Vzorek musí být během transportu i při pozorování v mikroskopu udržován na teplotě tekutého dusíku – odtud předpona „kryo“. Dále se z 2D snímků částic v různých pozicích sestaví 3D model a třetím oceněným přínosem je detekce elektronů, která je náročná kvůli slabému signálu.

Ve kterých odvětvích se používají vaše mikroskopy?

Kromě softových disciplín typu politologie, básnictví nebo žurnalistiky snad úplně všude, kde nějakým způsobem dochází k práci s hmotou. Dokonce se využívají v restaurátorství pro historickou analýzu barvy. Všechno kolem nás je hmota a její vlastnosti určuje její struktura. A když je menší než to, co jste schopna vidět pomocí světla, musíte na pozorování použít menší částici – elektrony. K tomu pak slouží elektronový mikroskop.

Mohl byste uvést konkrétní příklady využití elektronových mikroskopů?

Bez elektronového mikroskopu už nevyrobíte žádný pokročilý čip. Počet tranzistorů se v nich stále zvětšuje, zatímco jejich velikost je menší a menší. Proto potřebujeme použít k pozorování elektronové mikroskopy. Směřujeme tím i k udržitelnosti, protože menší čipy spotřebovávají méně energie a jsou rychlejší. Je to důležité při výrobě mobilů nebo třeba v rámci datových center, která se využívají pro umělou inteligenci a dokážou vytížit celé elektrárny.

Zmiňoval jste využití kryoelektronových mikroskopů v práci s viry. Je to tedy nezbytné vybavení i třeba pro vývoj vakcín?

Ano. Například koronavirus byl úplně poprvé zobrazen právě na našem mikroskopu z Brna. Když máte neznámý virus, tak ho zmrazíte a vložíte do mikroskopu, kde ho vidíte až na atomární úrovni. Tak třeba vznikly slavné snímky koronaviru s jeho spike proteiny (protein, který poškozuje tkáně, pozn. red.) – těmi „paklíči“, které virus používá k proniknutí do buňky. Díky těmto detailním snímkům můžeme pochopit, jak spike proteiny deaktivovat, aby virus nemohl vstoupit do buňky a množit se. Podobně lze zobrazit i složité části buněk nebo buněčných membrán. Pro zobrazení celé buňky je ale nutné ji rozřezat a zobrazit po částech, což lze pomocí iontového řezání, na které také máme vlastní technologii.

Mohou elektronové mikroskopy pomoct i při vývoji nových materiálů?

Hrají v tom důležitou roli. Například u baterií sledují chování lithia, které proniká strukturou a způsobuje změny v elektrolytu. Tyto jevy jsou pouhým okem neviditelné, ale elektronová mikroskopie je dokáže zachytit, což je klíčové pro vývoj efektivnějších a odolnějších baterií.

Jakou roli hraje vývoj a výroba elektronových mikroskopů v širší strategii Thermo Fisher Scientific?

Thermo Fisher je velká firma s mnoha divizemi, která dokáže vybavit laboratoř vším od zkumavek až po sofistikované přístroje. Naše divize je součástí skupiny zaměřené na přístrojové technologie a i ta se dělí na specializované týmy, z nichž jedním jsme. V Česku jsou i další pobočky koncernu, ale jsou menší a naše spolupráce s nimi je minimální. Nejvíce spolupracujeme s kolegy z naší divize elektronových mikroskopů v nizozemském Eindhovenu a v americkém Hillsboro.

Jakým způsobem Thermo Fisher Scientific spolupracuje s dalšími brněnskými institucemi a firmami?

Brno je v tomto ohledu unikátní – většina firem zde nějak spolupracuje, často díky podpoře Jihomoravského inovačního centra (JIC), které je v roli facilitátora velmi aktivní. S dalšími firmami jsme v kontaktu hlavně na poli vzdělávání a rozvoje infrastruktury v kraji. Technicky a obchodně si každý jede spíše po svém.

V naší blízkosti působí například Honeywell s velkým vývojovým centrem a společně se intenzivně věnujeme spolupráci s univerzitami. Podporujeme například motivaci studentů ke studiu STEM oborů, což je pro budoucnost Česka klíčové. Do iniciativ se pak zapojují nejen univerzity, ale i střední školy a kraj, což vytváří prostředí, které mladé lidi motivuje a nabízí jim dobré možnosti uplatnění.

Zmínil jste JIC, jak přispěl rozvoji Thermo Fisheru v Brně?

Inovační centrum nám především pomáhá vytvářet prostředí, které přitahuje a rozvíjí talentované lidi – což je klíčové pro naši existenci. Budovy a vybavení si může pořídit každý s dostatkem financí, ale vybudovat tým špičkových odborníků je náročnější, a právě v tom hraje JIC zásadní roli.

Jednoduše řečeno, JIC nám poskytuje komunitu. Podporuje platformu, které říkáme Brno Region Microscopy, jež sdružuje nejen výrobce elektronových mikroskopů jako Thermo Fisher, Delong Instruments a Tescan, ale i instituce jako CEITEC či Ústav přístrojové techniky, které s mikroskopy pracují. Tato spolupráce nám pomáhá popularizovat vědu, pořádat akce jako Dny elektronové mikroskopie a společně se prezentovat na konferencích.

Co činí Brno a jeho ekosystém tak jedinečným pro výzkum a vývoj elektronové mikroskopie?

Brno má pro výzkum a vývoj elektronové mikroskopie podhoubí, které se formovalo už od druhé světové války. Klíčovou roli v tom hrála spolupráce akademických institucí, jako je Ústav přístrojové techniky a Ústav fyziky materiálů, s univerzitami a firmami. Historicky byla zásadní také Tesla, která vyráběla elektronové mikroskopy a další přístroje. Po její ne úplně šťastné privatizaci vznikly tři nové firmy, které v této tradici pokračují a dál rozvíjejí místní ekosystém.

Tento ekosystém podporuje talenty i komplexní dodavatelský řetězec, který je velmi důležitý – na jednoho zaměstnance Thermo Fisheru připadá až pět lidí u dodavatelů. A myslím, že v posledních dekádách se to daří. Je důležité si uvědomit, že jediná firma nemůže příliš překročit limit toho ekosystému. Je to jako s membránou — pokud se ji snažíte v jednom bodě natahovat nahoru, v jednu chvíli rupne. Takže je nesmírně důležité rozvíjet nejenom sám sebe, ale i všechno okolo, což pak v sekundárním jevu pomáhá i vlastnímu rozvoji.

Článek vznikl ve spolupráci s inovační agenturou JIC.