V rámci agrosalonu Země živitelka byla předána ocenění mimořádných výsledků výzkumu a vývoje. Výzkumný tým doc. Ing. Pavla Horkého, Ph.D., z Mendelovy univerzity v Brně získal druhé místo za publikovanou práci Nanočástice fosforečnanu zinečnatého jako nový antibakteriální prostředek. Požádali jsme doc. Pavla Horkého o přiblížení jeho práce.
V roce 2022 vstoupí platnost nařízení Evropské unie, které se bude týkat zákazu používání vysokých farmakologických dávek zinku, které nahrazují již dříve zakázaná antibiotika. Toto omezení se ve velké míře dotkne zejména producentů vepřového masa. Nejvíce jsou v tomto ohledu ohrožena odstavená selata, kdy na organismus působí celá řada negativních vlivů. V případě slabých zoohygienických opatřeních v kombinaci s vysokým infekčním tlakem mohou ztráty činit až 50 %. Normovaná potřeba zinku se u selat pohybuje v rozmezí 100 až 120 mg/kg diety. Aby bylo dosaženo antibiotického efektu, je nutné dávku navýšit až na 3000 mg Zn/kg. Následně se v praxi setkáváme s prasečí kejdou, která má abnormálně vysokou koncentraci zinku, což představuje vážný enviromentální problém. Řešení této problematiky se skládá z celé řady dílčích opatření. Snížení používání antibiotik a medikačních dávek zinku zaměstnává výzkumníky napříč kontinenty.
Na Ústavu výživy zvířat a pícninářství Mendelovy univerzity v Brně výzkumníci vyvíjejí zcela unikátní formu nanozinku s využitím rozdílných modifikací. Nanomateriály jsou charakteristické svojí velikostí (do 100 nm), která jim dává výjimečné vlastnosti. Díky velkému povrchu lze očekávat vyšší účinnost. První výsledky naznačují, že nanozinek může snížit dávku zinku v krmné dávce. Navíc se výzkumný tým Ústavu výživy zvířat a pícninářství aktuálně zabývá vývojem kompozitního nanotransportéru, který bude sloužit pro dopravu účinných látek s antibiotickým efektem přímo na místo určení v intestinálním traktu. Může se jednat například o esenciální oleje, nebo monoglyceridy. Samozřejmostí je spolupráce s komerční sférou, aby mohly být získané výsledky převedeny efektivně do praxe. Pomocí komplexního řešení dané problematiky a propojením několika vědních oborů, (výživy, mikrobiologie, biochemie a nanotechnologií) tak mohou vznikat produkty pro budoucnost, které budou zvyšovat konkurenceschopnost českého zemědělství.
Právě jste převzal ocenění ministra zemědělství a pro mladé vědecké pracovníky. Můžete prosím jednoduše laikovi vysvětlit, za co přesně?
V roce 2022 budou v EU omezeny vysoké medikační dávky zinku u prasat. Aby byla zaručena kvalitní a zdravá produkce živočišných produktů, jdeme cestou snižování zinku v krmných dávkách. A my na Mendelově univerzitě v Brně se snažíme hledat cesty, jak toto omezení dodržet.
Už se nám povedlo vyvinout nanočástice zinku a nyní zkoušíme jejich účinky na živých organismech. Podle prvních výsledků se jeví, že při nižších dávkách tyto nanočástice mohou působit stejně jako vysoké dávky oxidu zinečnatého, který bude právě omezen. Jde o jakousi náhradu antibiotik.
V čem je ten vtip? Je to vývoj těch nanočástic?
Ano. Vtip je vyvinout nanočástice a otestovat je. Bavíme se o velikosti do 100 nanometrů. Nanočástice má mnohem větší povrch, a tedy i účinnost. Potřebujeme tak mnohem menší množství zinku. Takže podle předběžných výsledků můžeme při zachování stejného antibiotického účinku redukovat množství zinku v krmné dávce zhruba o 75 %.
Jak se vyrábějí nanočástice?
Biochemici, které také máme v našem týmu, to vysvětlují tak, že slijeme dvě chemikálie, povaříme, charakterizujeme… Metodiky jsou samozřejmě popsány, máme charakterizovánu velikost částic, množství zinku v produktu, známe stabilitu, tkáňovou toxicitu a další vlastnosti. To všechno bylo nutné proto, abychom mohli začít s testy na potkanech. V produktu jsou v podstatě atomy zinku, které jsou modifikovány v našem případě fosforečnany pro znásobení účinku ve střevech. Míříme právě do zažívacího traktu zvířat.
A jste v tomto výzkumu jedineční?
Celosvětově se této problematice věnuje asi pět týmů. Pokud jde o nanočástice, masivní výzkum probíhá aktuálně v Číně. Zatím bylo publikováno asi o pět výstupů. My samozřejmě neděláme pouze nanočástice. Věnujeme se i alternativám antibiotik jako jsou esenciální oleje, monoglyceridy, zkoušíme enkapsulaci nanočásticemi a podobně.
Toto není určitě jediný způsob, jak chceme omezit používání antibiotických stimulátorů, zejména tedy oxidu zinečnatého. Jde o celkovou mozaiku. Nelze tedy říci, že nanočásticový produkt je všelék, ale může to být jeden díle z toho velkého puzzle, který se může podílet na celkovém zdraví hospodářských zvířat, v tomto případě prasat.
Kolik je členů vašeho týmu?
Pracuje na tom asi 15 lidí, ale ti nejsou pouze z Mendelovy univerzity. Spolupracujeme také s Výzkumným ústavem živočišné výroby, konkrétně s Ing. Evou Václavkovou, Ph.D., která zajišťuje cílené testy na selatech. Pro příští rok připravujeme publikace a výsledky budou hodně zajímavé.
Kdy by výsledky vaší práce mohly přijít do praxe?
Až o tento výrobek projeví nějaká firma zájem a projde registračním procesem. Přiznám, že celkem intenzivně jednáme s firmami a snažíme se nabídnout budoucí produkt. Byl bych strašně nerad, kdyby naše práce skončila pouze na deseti stránkách textu. Naší snahou je a asi vždy bude, dovést tyto výrobky do praxe. Je to sice nelehká a dlouhá cesta, ale už mohu říci, že máme zájem z druhých stran. Věřím, že pro firmu je to z hlediska účinnosti i marketingu dobrá strategie.
Jaké firmy si za tím můžeme představit?
Chceme, aby přesah výrobku byl nadnárodní. Bavíme se tedy o firmách tuzemských většinou s orientací na východní trhy. Je třeba ale ještě hodně testovat – lze se bavit o časovém horizontu možná pěti let. Co víme, že do roku 2022 musíme výrazně omezit zkrmování oxidu zinečnatého u prasat.
Říkáte pět let, takže to už nestihnete…
Chceme to stihnout. Do tohoto data bychom chtěli mít připraven finální produkt. Projekt brzy končí, čeká nás optimalizace, vyhodnocení výsledků a máme rok na to, abychom nějakým způsobem komercializovali produkt. To by byla „značka ideál“.
