Fundacja na rzecz Nauki Polskiej do 25 lat  nagradza najwybitniejszych polskich badaczy. Jednym z tegorocznych laureatów został prof. Marek Samoć z Wydziału Chemicznego. Statuetkę „polskiego Nobla” odebrał 8 grudnia podczas gali na Zamku Królewskim w Warszawie w obecności prezydenta RP Andrzeja Dudy i przedstawicieli świata nauki

- Dzisiejszym laureatom przede wszystkim gratuluję i gorąco życzę, żeby ich potencjał naukowy był jak najlepiej wykorzystywany. Czekamy wciąż na światowego Nobla dla polskiego naukowca - mówił prezydent. Podkreślił też, że badania naukowe są jednym z najważniejszych elementów, które pozwalają rozwijać najlepiej funkcjonujące gospodarki na świecie. - Dlatego ważne jest wykorzystanie efektu synergii pomiędzy działalnością badawczą i państwa - przyznał prezydent Andrzej Duda.

Prof. Marek Samoć otrzymał nagrodę Fundacji na rzecz Nauki Polskiej za odkrycie niezwykłych właściwości optycznych nanomateriałów. - Na Politechnice prowadzimy zaawansowane, międzynarodowe badania. Mam w swoim zespole bardzo zdolnych naukowców i to jest także ich zasługa, że dziś tutaj jestem - mówił nasz naukowiec odbierając wyróżnienie. Tegorocznymi laureatami zostali także profesorowie: Jan Kozłowski i Józef Spałek z Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Bogdan Wojciszke z SWPS Uniwerystetu Humanistycznospołecznego.

Prof. Marek Samoć (fot. Iwona Szajner)

Iwona Szajner: Polskie Noble – tak zwyczajowo mówi się o nagrodach przyznawanych przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Czym dla pana jest to wyróżnienie?

Prof. Marek Samoć: Muszę przyznać, że ta obiegowa nazwa niezbyt mi się podoba.  Rozumiem, że ma podnieść rangę nagrody, ale nie można porównywać lokalnej nagrody z ogólnoświatową. Nie ulega natomiast wątpliwości, że jest to najbardziej prestiżowa naukowa nagroda w Polsce.  

Którą otrzymał właśnie pan - jako pierwszy naukowiec z Politechniki Wrocławskiej.

Tak naprawdę to uhonorowanie pracy całego mojego zespołu. Trudno byłoby takie zaawansowane badania prowadzić samemu. Osiem lat temu wróciłem na Politechnikę Wrocławską po 20 latach pracy za granicą, głównie na Australijskim Uniwersytecie Narodowym w Canberze. Na naszej uczelni udało mi się stworzyć świetną grupę naukowo-badawczą. I z tego jestem dumny. Nagroda to także podsumowanie pewnego etapu mojej pracy naukowej.

I podkreślenie wagi prowadzonych przez pana badań. Jak czytamy w uzasadnieniu nagrody, przyznawana ona jest za odkrycia przełomowe i takie, które otwierają nowe perspektywy poznawcze.

To, co my robimy, faktycznie jest w pewnym sensie nowe. Stanowimy jednak część międzynarodowej wspólnoty naukowej, która nanofotoniką zajmuje się od jakiegoś czasu.  Nowość dotyczy łączenia szeroko rozumianej nanotechnologii z optyką nieliniową. Nanotechnologia rozwija się wręcz wybuchowo od lat 90. Dzięki temu udało się uzyskać nowe materiały o lepszych właściwościach, które w pewien sposób mogą być kontrolowane. Nas interesują specyficzne cechy, które dotyczą odziaływania nanomateriałów ze światłem, a zwłaszcza tym pochodzącym z laserów o krótkich impulsach.

Na tym właśnie polega nieliniowa nanofotonika?

Zgadza się, tylko mówimy tu o zjawiskach optycznych, które przebiegają w skali nano przy wysokich intensywnościach światła. Informacja internetowa przesyłana jest obecnie najczęściej w formie impulsów światła, biegnących włóknami światłowodowymi. W nieliniowej optyce chodzi między innymi o to, żeby usprawnić technologię przetwarzania tego typu impulsów, ale też sterowania nimi. Wykorzystujemy nowe właściwości materii, jakie obserwujemy przy użyciu bardzo krótkich impulsów światła laserowego, trwających około 100 femtosekund. Wystarczy sobie wyobrazić, że w ciągu 1 nanosekundy światło pokonuje 30 cm, zaś w ciągu 100 femtosekund jest to zaledwie 30 mikronów...

Co się wtedy dzieje?

Te zjawiska jesteśmy w stanie obserwować dzięki laserom, które są zainstalowane w naszym uczelnianym laboratorium i układom pomiarowym, które konstruujemy. Udało nam się zobaczyć, że materia, która normalnie nie absorbuje światła o pewnej długości fal, zaczyna z tymi bardzo krótkimi impulsami światła oddziaływać w niecodzienny sposób.  To jest właśnie jeden z aspektów badań prowadzonych przez nas w obszarze optyki nieliniowej.

Jakie to ma zastosowanie w innych obszarach nauki?

Istotne jest to szczególnie w tych dziedzinach, które najbardziej dotyczą człowieka, czyli naukach medycznych i biologicznych.  Chcemy, aby nanomateriały pełniły rolę teranostyczną, tzn.  miały funkcje zarówno terapeutyczne, jak i diagnostyczne. Chodzi o to, żeby pewne materiały wprowadzone do ludzkiego organizmu pomogły zlokalizować np. nowotwór, a następnie aktywowane światłem posłużyły do przeprowadzenia terapii fotodynamicznej. Działać to może to tak, że materiał, nazywany fotouczulaczem, po naświetleniu oddziałuje z cząsteczkami tlenu, które przekształcają się w cząsteczki tlenu singletowego. Tlen w tej postaci jest toksyczny dla komórek rakowych.

Czyli można w tym przypadku zastosować terapię celowaną?

A nawet jeszcze więcej. W porównaniu z tradycyjną terapią celowaną dodatkowym czynnikiem jest to, że możemy użyć jeszcze światła, żeby aktywować proces aplikowania leku. Działamy wtedy światłem na konkretne miejsce zmiany nowotworowej. Mamy też nadzieję, że optyczne procesy nieliniowe mogą znaleźć zastosowanie w diagnozowaniu chorób neurodegeneracyjnych, jak np. choroba Alzheimera. W tym przypadku mogą pomóc w wykrywaniu nieprawidłowych białkowych struktur przestrzennych.

Jaką widzi pan perspektywę i możliwości wdrożenia wyników badań u nas w Polsce?

Trzeba wyraźnie zaznaczyć, że nasze badania mają charakter podstawowy. Jesteśmy chemikami zajmującymi się nauką o materiałach. Naszym zadaniem jest więc znalezienie najlepszych materiałów do określonych zastosowań i odkrycie pewnych praw rządzących ich właściwościami.  Jeśli te prawa znajdziemy, to będziemy też mogli projektować nowe materiały w lepszy i bardziej wydajny sposób. Jeśli chodzi o zastosowanie, to już wymaga dalszych kroków i współpracy specjalistów z różnych dziedzin. Jest to bardzo skomplikowany proces.

Ale chyba właśnie w tym kierunku idą badania nad nowymi lekami?

Podam taki przykład. We współpracy z zespołem profesor Kazimiery Wilk, również z Wydziału Chemicznego PWr, badaliśmy możliwość wytworzenia pewnego rodzaju teranostycznych układów. Nanomateriały, czyli kropki kwantowe, były enkapsułowane wewnątrz pewnych polimerowych nośników leków. Mówimy tu o wielkościach rzędu 100 nanometrów. W środku można umieścić znacznie mniejsze nanoelementy i wspomniany już wcześniej - fotouczulacz, czyli związek, który pod wpływem światła jest w stanie wygenerować cząsteczki tlenu singletowego.  W naszym projekcie wykazaliśmy, że te kapsuły działają. Co więcej, można je obserwować metodą mikroskopową w tkance czy komórce. Czyli wykazaliśmy, jak wiedzę podstawową zastosować do wytworzenia konkretnego obiektu, który może być np. modelowym lekiem.

Badania podstawowe są jednak niezbędne i mogą mieć różny charakter.

Można je prowadzić na różne sposoby, np. szukać tylko pewnych praw rządzących naturą. I to są bardzo potrzebne badania. Ale znacznie ciekawiej jest, gdy wyniki są o krok od jakiegoś konkretnego zastosowania. I my w naszym zespole właśnie idziemy bardziej w tym kierunku. Choć prowadzimy badania podstawowe, staramy się prowadzić je właśnie tak, aby być jak najbliżej rozwiązań do wykorzystania w praktyce, które mogą być opatentowane. Jednak wdrożenie to jest dopiero następny etap. Sami nie jesteśmy w stanie tego zrobić, potrzebujemy partnerów przemysłowych.  Badania nad wynalezieniem nowych leków to proces, który trwa całe lata, jest obostrzony wieloma testami i pochłania ogromne środki finansowe.

W swoich projektach naukowych współpracuje pan z ośrodkami w różnych krajach. Jednak centrum badań zawsze jest na Politechnice?

Zgadza się. Włączamy do badań naukowców z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego w Canberze, USA, z ośrodków w Chinach, Tajwanie, Singapurze, Hongkongu, Korei Południowej, ale także Francji, Niemiec czy Szwecji. Nie mamy szerokich możliwości aparaturowych czy finansowych, dlatego współpraca jest konieczna i ma różne formy.  Pod tym względem wiele się zmieniło przez ostatnie lata. Kiedyś u nas w Polsce mogliśmy wytwarzać pewne materiały, ale poważne badania trzeba było robić za granicą. Teraz zdarza się, że to właśnie my mamy jakąś konkretną aparaturę i doświadczenie w prowadzeniu określonego typu badań, a materiały przysyłają nam zagraniczni współpracownicy. Jesteśmy równoprawnymi partnerami naukowymi.

Udało się panu stworzyć na uczelni silną grupę badawczą. Czym pan się kierował w kompletowaniu zespołu?

Najważniejszy dla mnie jest entuzjazm. Pewne zdolności czy predyspozycje są potrzebne, ale nie oszukujmy się, badania naukowe to ciężka praca. Owszem przydatna jest iskra talentu, ale nie da się osiągnąć pewnych rzeczy, nie spędzając długich godzin w laboratorium. A entuzjazm przydaje się szczególnie wtedy, gdy pojawiają się trudne momenty, bo coś się nie udaje.

Profesor Marek Samoć ze swoimi współpracownikami (fot. Iwona Szajner)

Pan miał takie chwile?

Oczywiście, że tak i to wiele razy! Wtedy nie można się załamywać, tylko próbować dalej. Pewne rzeczy się nie udadzą, a pewne tak.  Ważne jest też, jakiego typu problemy się atakuje. Są takie badania, które na pewno dadzą oczekiwany wynik, ale nie będą zbyt interesujące dla nauki. Ciekawiej jest, gdy podejmie się wyzwanie, które jest ryzykowne i może zakończyć się porażką, ale z kolei sukces wtedy jest dużo bardziej spektakularny.

W Polsce mamy laboratoria, zespoły badawcze na światowym poziomie, ale mimo to polskie uczelnie w międzynarodowych rankingach nie plasują się wcale zbyt wysoko. Pokusiłby się pan o diagnozę, dlaczego tak się dzieje?

Widzę kilka powodów. Jedna z przyczyn jest oczywista – proces nauczania odbywa się u nas w języku polskim i nasze uczelnie nie mają charakteru międzynarodowego. Pod tym względem odstajemy dosyć mocno od tych najlepszych ośrodków naukowych na świecie, wcale nie mam na myśli tylko krajów anglojęzycznych. Odnośnie poziomu badań – nie wydaje mi się, żebyśmy jakoś zostawali w tyle. Nasi naukowcy realizują naprawdę zaawansowane projekty naukowo-badawcze. Jest to jednak stosunkowo mała grupa. Natomiast sporo osób na stanowiskach naukowych robi naprawdę niewiele. I to jest niestety jedna z chorób naszego polskiego środowiska naukowego. Przy czym trzeba zaznaczyć, że nie zawsze jest to tylko wina konkretnych ludzi, ale systemu. Jesteśmy bardzo mocno obciążenia obowiązkami związanymi z dydaktyką czy administracją. Tracimy czas na działania, które z nauką mają niewiele wspólnego.

Czyli raczej nie mamy szans na prawdziwego Nobla?

Szanse są zawsze!  Jednak jak dotąd większe szanse niż naukowcy pracujący u nas w Polsce mają nasi rodacy pracujący w zagranicznych ośrodkach. Niektórzy byli już brani pod uwagę jako kandydaci. Mam nadzieję, że to się kiedyś zmieni i będziemy mogli pochwalić się osiągnięciami na miarę Nobla.

Na przykład w dziedzinie nanofotoniki?

Fotonika coraz częściej zastępuje elektronikę. Transmisja danych już ma charakter fotoniczny, czyli z wykorzystaniem światła.  Problemem jest natomiast przetwarzanie tych sygnałów, które zdominowane jest jeszcze przez elektronikę. I tu zasadniczą rolę odgrywają badania materiałowe, np. takie jak nasze. Świętym Graalem fotoniki jest tzw. przełączanie optyczne, czyli przełączanie sygnałów, które zachodzi tylko przy użyciu światła bez pośrednictwa sygnałów elektrycznych. Długie lata pracowałem nad tym w Australii i wiele zespołów na świecie się nad tym głowi. Jak do tej pory, brak jeszcze dobrego, praktycznego rozwiązania. Być może nastąpi to niebawem, ale na razie to jest marzenie naukowców.

Iwona Szajner