Nové mikroskopy z Brna „vyšťourají“ zlatá zrnka, zabojují i proti covidu

Nejmodernější mikroskopy se hodí nejen vědcům vyvíjejícím vakcíny, ale i producentům zlata a mědi. Brno si díky nim upevňuje pozici na poli elektronové mikroskopie.

Vyplatí se těžba drahých kovů nebo nerostů právě na tomto místě? To je rozhodnutí, které může ušetřit nejen obří částku investorovi, ale v mnoha případech i zásadním způsobem životní prostředí.

S odpovědí na klíčovou otázku vědcům a inženýrům v mineralogickém a těžebním průmyslu nově pomáhá „přelomový“ elektronový mikroskop Tima od brněnského výrobce Tescan. Objednávky už přicházejí z celého světa. Typicky od výzkumných institucí, mineralogických laboratoří i světových producentů zlata a mědi z oblastí s žádanými nerostnými surovinami, jako jsou především USA, Austrálie, Rusko nebo Čína.

V těžebním průmyslu je zásadní takzvaný stupeň otevřenosti zrna, který určuje efektivitu procesu úpravy surovin. O co přesně jde, se dá ukázat na těžbě zlata, které je v ložiscích nejčastěji přítomno v obsahu mezi dvěma a čtyřmi gramy na tunu horniny. Pro srovnání – jedna zarovnaná kávová lžička zlata váží přibližně sto gramů. Koncentrace jsou tedy velmi nízké.

„Automatická mineralogická analýza dokáže v řádu desítek minut vyhledat ve vzorcích odpadu z těžby zbylá zlatá zrnka, a to i přesto, že se jejich velikost pohybuje pouze v jednotkách tisícin milimetru. To je podobné jako hledat pomeranč na ploše tři krát tři kilometry,“ popisuje fungování přístroje Tima produktový manažer Tescanu pro geologické vědy Marek Dosbaba.

Nalezením zrn ale práce nekončí. Unikátní mikroskop rovnou zanalyzuje, jestli se zlato vyskytlo v odpadu samostatně, nebo zarostlé ve větších zrnech hlušiny. Na zjištění pak těžař může reagovat třeba úpravou jemnosti mletí.

Zlato objeví i přesto, že se jeho velikost pohybuje pouze v jednotkách tisícin milimetru. To je podobné jako hledat pomeranč na ploše tři krát tři kilometry.

Marek Dosbabamanažer Tescanu

Novou generaci mikroskopů v Tescanu vyladili díky zpětné vazbě od zákazníků, největší posun se udál v automatizaci. Oproti jiným přístrojům tento mnohem rychleji lokalizuje hledané minerály. A nejen že vzorky zanalyzuje, ale dokáže určit i „mapy“ prvků nebo minerálů. Navíc data zpracovává mimo samotný přístroj, aby se maximalizovalo využití pracovního času. Kromě zmíněných oblastí nachází uplatnění napříč průmyslem, medicínou či chemií a dalšími vědními obory.

Zkoumání „pro každého“

Nové typy elektronových přístrojů začíná v Brně vyrábět i další velká společnost – Thermo Fisher Scientific. Prvním je kryo-elektronový mikroskop s názvem Tundra. Díky této metodě mohli vědci v loňském roce popsat spike protein koronaviru, který infikuje buňky v těle. Objev hrál důležitou roli při vývoji vakcíny proti covidu-19.

Slavná brněnská líheň světových mikroskopů

• Společnost Tescan vyrábí elektronové mikroskopy už 30 let a patří mezi jejich přední světové producenty. Dlouhodobá expanze a zakládání dceřiných společností v celé řadě států vyvrcholily v roce 2013 vytvořením holdingové struktury s francouzskou společností, čímž vznikl Tescan Orsay Holding. Přestože má nadále centrálu, výrobu i vývoj v brněnských Kohoutovicích, zhruba 95 % produkce firmy míří do světa. Tescan zaměstnává přes 600 lidí, více než polovinu z nich v Brně. Ročně vyprodukuje kolem 300 mikroskopů, což představuje roční obrat zhruba dvě miliardy korun. 
• Společnost Thermo Fisher Scientific je světovým lídrem produktů pro vědu s obratem 25 miliard dolarů a více než 75 tisíci zaměstnanci v 50 zemích světa. Brněnské technologické centrum se soustředí na vývoj a výrobu. Kromě elektronových mikroskopů jde také o mikroCT a spektrometry. Firma byla v loňském roce oceněna jako nejlepší zaměstnavatel v Jihomoravském kraji.

Nejmodernější mikroskop má přispět k ještě většímu rozšíření této metody. „Kryo-elektronová mikroskopie umožňuje vědcům detailně popsat biologické struktury a tím pomáhá v boji s nejrůznějšími nemocemi. Technika je užívána hlavně při studiu bílkovin, které jsou prudce zmrazeny na zhruba minus 200 stupňů Celsia. Zkoumané vzorky jsou tak ochráněny a zároveň dochází k zastavení všech vnitřních procesů, což umožňuje zobrazení struktury bílkoviny,“ vysvětluje generální ředitel brněnské pobočky Thermo Fisher Petr Střelec.

Právě za kryo-elektronovou mikroskopii experti před pár lety udělili Nobelovu cena za chemii. Nevýhodou této techniky je však její vysoká finanční náročnost. „Často ji navíc mohli provádět jen vysoce zkušení výzkumníci, jelikož je poměrně složitá. To se teď mění. Náš nový mikroskop využívá celou řadu moderních technologií založených na umělé inteligenci a strojovém učení, díky čemuž je cesta k výsledku jednodušší,“ dodává Střelec.

Druhým přístrojem na trhu je rastrovací elektronový mikroskop Axia ChemiSEM pro strukturální analýzu materiálů a pro kontrolu kvality. Díky němu výzkumníci získají informaci o chemickém složení vzorku v takřka reálném čase.

Thermo Fisher Scientific si slibuje, že díky „příznivější“ ceně oproti minulosti nové přístroje využije ještě více vědců, kteří zároveň nebudou potřebovat tak detailní znalosti z oblasti fyziky nebo elektronové optiky. Jinými slovy – můžou se více soustředit na svoji výzkumnou oblast, mikroskop udělá podstatnou část práce sám.

V brněnském centru už navíc mají jasno, že díky další produkci letos přijmou několik desítek nových zaměstnanců, nejvíce do výroby a oddělení výzkumu a vývoje.