W dość wczesnym wieku rozpocząłem samodzielne eksperymenty. Stworzyłem w domu laboratorium, dość prymitywne, ale byłem z niego dumny. Był tam na przykład roztwór siarczanu miedzi, do którego wkładałem żelazne gwoździe lub cynk z baterii, aby uzyskać metaliczną miedź. Zaznaczę, że na początku, czyli w siódmej klasie, chemia w szkole szła mi raczej słabo. Od momentu rozpoczęcia własnych eksperymentów stałem się prymusem z chemii ? opowiada prof. Daniel Gryko, tegoroczny laureat Nagrody FNP w obszarze nauk chemicznych i o materiałach, w rozmowie z red. Karoliną Duszczyk.
Karolina Duszczyk: Olśnienie czy inspiracja – co zdecydowało o tym, że został Pan chemikiem?
Daniel Gryko: Mój ojciec jest mikrobiologiem. To wpłynęło na atmosferę, w jakiej wyrastałem. W naszym mieszkaniu zawsze było dużo książek popularnonaukowych. Były one u nas od zawsze i czekały na odpowiedni moment. Kiedy w szkole zaczęła się chemia, miałem trzynaście lat. Książki, które widziałem na półce, nagle mnie zainteresowały. Kluczowa okazała się książka ?Poznaj świat chemii? Jerzego Stobińskiego. W dość wczesnym wieku rozpocząłem samodzielne eksperymenty. Stworzyłem w domu laboratorium, dość prymitywne, przyznaję, ale byłem z niego dumny. Był tam na przykład roztwór siarczanu miedzi, do którego wkładałem żelazne gwoździe lub cynk z baterii, aby uzyskać metaliczną miedź. Zaznaczę, że na początku, czyli w siódmej klasie, chemia w szkole szła mi raczej słabo. Miałem z nią kłopoty, choć nie tak duże, jak z językiem rosyjskim, który był zdecydowanie moją pięta achillesową. Od momentu rozpoczęcia własnych eksperymentów stałem się prymusem z chemii. Choć nie byłem prymusem w dzisiejszym rozumieniu tego słowa. Ogólny poziom edukacji w moich szkolnych czasach był, w moim przekonaniu, wyższy niż teraz. W klasie było kilka osób, które miały piątki ze wszystkiego przez wszystkie lata. Ja nie byłem jedną z nich. Byłem zaraz za nimi.
Raz rozpoczęta przygoda z chemią nigdy się nie skończyła. Od siedemnastego roku życia innych możliwości wyboru kierunku studiów w ogóle nie brałem pod uwagę. Laboratorium domowe było rozbudowywane aż do połowy studiów. Ta chemia, której uczyłem się sam, robiąc eksperymenty i zaspokajając swój głód wiedzy, wykraczała poza program szkolny. Dla mnie to właśnie była chemia. W końcu w moim laboratorium miałem ponad 500 odczynników zdobytych różnymi metodami.
Proszę nas oprowadzić po tamtym laboratorium…
Mieszkałem w bloku i miałem do dyspozycji jedynie pokój, w którym spałem. Laboratorium było więc zamykanym pudłem, rodzajem skrzyni, jakie dawniej miały panny na posag. Skrzynię tę zamykałem na dni od poniedziałku do piątku, natomiast w czasie weekendu, po odrobieniu lekcji, wyciągałem z niej na biurko odczynniki. Większość wyposażenia takiego domowego laboratorium trzeba było sobie zorganizować. Kupiłem trzy polskie przedwojenne monety – tanie, nie jakieś unikalne – bite z czystego niklu. Rozpuściłem je elektrochemicznie, odparowałem, a potem trzymałem w słoiku i miałem źródło niklu do eksperymentów. Podobnie zrobiłem z miedzią. A skąd wziąć kwas siarkowy? Z akumulatora… Eksperymenty przeprowadzałem w tym samym pokoju. To były wczesne lata 80. Czasy się zmieniły i pewnie dziś takie laboratorium w pokoju dziecka „nie przeszłoby”, przynajmniej u większości rodziców. Teraz każda zabawka ma oznaczenia „od 3. roku życia” albo „zawiera małe elementy, groźba połknięcia”. Wtedy można było kupić w sklepie zestaw „Młody chemik” wyprodukowany jeszcze w Związku Radzieckim. Nie miał on żadnych oznaczeń, zawierał za to wodorotlenek sodu, którym można się było oślepić, jeśli ktoś nie wiedział, jak go używać. Mam wrażenie, że większość rodziców za bardzo się tym nie przejmowała – w tym znaczeniu, że nie brała pod uwagę najgorszych scenariuszy. Chociaż wiadomo, że część osób, które poszły w kierunku eksperymentów wybuchowych, straciła w ich wyniku palce…
Panu nie zdarzył się żaden wypadek?
Miałem dużo szczęścia. Nigdy nie zapomnę reakcji aldehydu salicylowego z etylenodiaminą bez dodatku rozpuszczalnika. Zaintrygowany brakiem objawów tej reakcji zajrzałem do próbówki. Chwilę później ją odstawiłem, a dosłownie dwie sekundy później, w wyniku silnie egzotermicznej reakcji, żółta i gorąca mieszanina reakcyjna w impetem ?opuściła? próbówkę i wylądowała na suficie. Do dziś się zastanawiam, co by się stało z moim wzrokiem, gdybym trochę dłużej zaglądał do tej probówki. Żółty ślad na suficie balkonu jest tam do dziś, choć od mojego ówczesnego eksperymentu minęło dokładnie 30 lat.
Był Pan w tym w tym sam, czy dzielił z kimś swoją ciekawość?
To jest taki rodzaj hobby, które może być realizowane w większej grupie, powiedzmy w szkolnym kole chemicznym, ale równie dobrze można je rozwijać samemu. Na początku tę fascynację dzielił ze mną przyjaciel, ale z czasem nasze drogi się rozeszły. On był zainteresowany efektem zewnętrznym: zmianą barwy, wydzielaniem się gazu, wytrącaniem osadu. Ja natomiast dociekałem, co się stało poprzez równanie reakcji chemicznej. Opisywałem swoje spostrzeżenia, miałem specjalne zeszyty… Wielokrotnie podczas wykonywania eksperymentów wydawało mi się, że odkrywam coś ciekawego. Wynikało to oczywiście z głębokiej naiwności młodego, niedoświadczonego człowieka. Korzystałem z podręczników, które z założenia zawierają tylko ułamek wiedzy. Ale to i tak ekscytujące, jeśli założy się, że wszystko, czego nie ma w podręcznikach, jest do odgadnięcia. Na przykład, że jony miedziowe tworzą kompleks z jakimś prostym aminokwasem. To nie było nigdzie opisane, więc wydawało mi się, że dokonałem wielkiego odkrycia. Oczywiście szybko zrozumiałem, że ta wiedza już dawno była dostępna, ale te pierwsze poszukiwania miały na mnie pozytywny wpływ. Nie czułem, że po kimś powtarzam, wszystko było nowe. To inicjowało dalszą ciekawość.
Co Pana frapowało jako doktoranta?
Przełomowym momentem było uczestnictwo w zimowej szkole chemicznej organizowanej przez Instytut Chemii Organicznej PAN. To był rok 1994. Jako student wydziału chemicznego Uniwersytetu Warszawskiego poznałem m.in. prof. Janusza Jurczaka. Temat, który przedstawił na wykładzie, czyli chemia związków makrocyklicznych, zafascynował mnie od pierwszego wejrzenia. Przed przyjazdem do Szczyrku nie bardzo wiedziałem, co mam dalej robić, poza tym, że chciałem robić doktorat. Po powrocie zdałem egzamin i zacząłem studia doktoranckie w IChO PAN. Głównym tematem mojej pracy była właśnie chemia związków makrocyklicznych, ale miałem większe ambicje. Robiłem więc eksperymenty w różnych innych kierunkach, najczęściej transformacje związków heterocyklicznych. Niecały rok po uzyskaniu doktoratu, szukając miejsca na staż podoktorski, znalazłem prof. Jonathana S. Lindseya na Uniwersytecie w Północnej Karolinie w Stanach Zjednoczonych. On również zajmował się związkami makrocyklicznymi, ale aromatycznymi, a konkretnie porfirynami. To było idealne połączenie tego, czego już się nauczyłem z czymś zupełnie nowym. Złożyłem aplikację i dostałem ten staż. Przez dwa lata zajmowałem się chemią związków porfirynoidowych.
Dlaczego porfiryny i korole zasługują na „fascynację od pierwszego wejrzenia”?
Porfiryny są barwne, posiadają fluorescencję, maja bogatą chemię koordynacyjną, ulegają dalszym transformacjom… W reakcji aldehydów aromatycznych z pirolem powstaje kilkaset produktów. Ten temat nigdy nie może się znudzić! Początkowo obawiałem się, że po powrocie do Polski trudno mi będzie kontynuować te prace, ze względu na koszty badań. Jednak fascynacja porfirynoidami zwyciężyła. Jako główny temat badań wybrałem inną klasę związków z tej samej grupy: korole, które tym różnią się od porfiryn, że mają jeden atom węgla mniej w pierścieniu. Byłem jednym z pierwszych, którzy rozpoczęli realizację tzw. Programu Szybkiej Ścieżki zainicjowanego przez prof. Mieczysława Mąkoszę. To był rok 2000, granty jakie można było uzyskać, miały pięć razy mniejszą wartość, niż obecnie. Pokrywały bazowe koszty badań (rozpuszczalników, odczynników i analiz), ale nie wystarczyły na zatrudnienie kogoś do pomocy. W tym okresie zaaplikowałem o dwa granty. W zespole pracowały ze mną dwie osoby. W 2003 r., po zakończeniu habilitacji, zacząłem starać się o większe granty. W nieco powiększonym zespole zaczęliśmy zajmować się także innymi związkami z grupy barwników funkcjonalnych. O ile w przypadku klasycznych barwników bada się je i produkuje dla ich barwy, z barwnikami funkcjonalnymi sytuacja wygląda inaczej. Mają one pewien kolor, ale nie potrzebujemy ich, żeby coś zabarwić. Z barwą wiążą się natomiast inne cechy fizykochemiczne, które powodują, że mogą one być wykorzystane w różnych nowoczesnych technologiach. Te właściwości to na przykład fluorescencja, fosforescencja, indukowanie powstawania tlenu singletowego w komórkach etc. Bada się je jako półprzewodniki organiczne, materiały emitujące światło pod wpływem prądu elektrycznego. Rozszerzanie tematyki badań mojego zespołu trwa nieprzerwanie do dziś.
Jakie znaczenie dla nauki i dla Pana jako uczonego miała opracowana przez Pana metoda syntezy koroli?
Kilka miesięcy przed moim powrotem ze Stanów Zjednoczonych po raz pierwszy otrzymano korole w ?jednoetapowej? syntezie. W ciągu trzech lat (2000-2003) udało nam się opracować kilka nowych metod prowadzących do syntezy koroli posiadających zróżnicowane podstawniki. Mogliśmy więc zająć się coraz bardziej złożonymi strukturami. 10 lat wcześniej to było nie do pomyślenia, bo ilość materiału, którą dysponowali uczeni, była tak mała, że wystarczyłaby wyłącznie na podstawowy opis tych związków i ich właściwości.
Osiągnięciem, które najbardziej cenię, jest opracowanie metody syntezy koroli w układzie woda/metanol/kwas solny, w 2006 roku. Zmieniła ona globalnie spojrzenie na tą tematykę i stanowiła przełom w chemii koroli. Są trzy fazy rozwoju tej dziedziny. Przed rokiem 1999 ten temat był raczej egzotyczny, zajmowało się nim niewielu badaczy. Potem nastąpił znaczny rozwój, ale wciąż nie było możliwości osiągnięcia dużej ilości materiału do badań, może 50-100 mg. Natomiast nasza metoda pozwoliła na syntezę 1 grama korolu w ciągu jednego dnia, bez większego wysiłku! To odkrycie spowodowało, że jeszcze więcej grup podjęło ten temat badawczy. Nagle okazało się, że może to zrobić prawie każdy, a ilości są tak duże, że można pozwolić sobie na bardziej ryzykowne eksperymenty bez obawy, że coś, nad czym się długo pracowało, zostanie zmarnowane w ciągu kilku minut. Nasza metoda zdominowała literaturę światową. Może kiedyś my sami albo ktoś inny odkryje jeszcze lepszą…
I może ktoś będzie chciał wdrożyć oparte o korole wynalazki… Na jakim etapie pracy badawczej myśli się o patencie i przyszłych zastosowaniach?
W najlepszych instytutach amerykańskich kładzie się na to nacisk od samego początku, niektórzy profesorowie w trakcie kariery zawodowej zakładają kilkanaście firm. U nas tak nie jest. Swój pierwszy patent złożyłem w 2012 roku. Decyzję o patentowaniu powinna poprzedzać przede wszystkim krytyczna ocena swojego odkrycia. Jeżeli coś jest ciekawe, a synteza jest efektywna i z relatywnie niedrogich substratów ? wówczas warto złożyć aplikację patentową. Rzeczy ciekawe, ale których koszty są za wysokie w stosunku do potencjalnych zastosowań, nie powinny być – moim zdaniem – patentowane. Gdy odkrywamy nowy związek, badamy go pod kątem właściwości fotofizycznych, a następnie próbujemy zorientować się, czy tego typu cząsteczki mają szansę na jakieś potencjalne zastosowanie. To daje dużo satysfakcji naukowej.
Ważnym dla mnie momentem było uzyskanie grantu TEAM FNP w 2009 roku. To pozwoliło na podwojenie liczby osób zatrudnionych w moim zespole. W wyniku realizacji tego grantu powstało wiele odkryć, wypłynęliśmy na szerokie wody. Najciekawszy wynalazek dotyczy ?-rozszerzonych diketopirolopiroli. Udało nam się tym zainteresować firmę BASF, oddział w Bazylei. Patent został sprzedany w zamian za kontrakt badawczy, który realizujemy już piąty rok. To cenne doświadczenie pozwoliło nam zrozumieć, w jaki sposób podchodzą do badań naukowych ludzie z przemysłu. Jak się okazało, pracownicy działów badawczo-rozwojowych w firmach patrzą na to w zupełnie inny sposób. Znaleźliśmy tam ludzi, którzy – jeśli chodzi o wiedzę – byli równorzędnymi partnerami w rozmowie dotyczącej projektu.
Wśród ośrodków, które Pan odwiedził, gdzie pracuje się najlepiej i z kim?
Zdecydowanie najlepiej pracuje mi się w Polsce. W tej chwili moja praca nie jest już eksperymentalna i można ją wykonywać właściwie w każdym miejscu, gdzie jest cisza i spokój. Zdarzało mi się wysyłać manuskrypty z lotnisk, kawiarni, a nawet z pokładu samolotu. Eksperymentami zajmuje się mój zespół, który z biegiem lat rozrósł się, a jego najstarsi członkowie byli moimi pierwszymi doktorantami (jak np. dr Beata Koszarna). A trzeba zaznaczyć, że jako bezpośredni szef laboratorium byłem bardzo wymagający. Niektórzy kandydaci na magistrantów i doktorantów już po pierwszej rozmowie ze mną rezygnowali. Teraz jest inaczej – zespół jest dużo większy, a relacje z doktorantami i postdokami są mniej bezpośrednie. Ale pracuję ze świetną grupą.
Jakie wyzwania stoją przed Pana zespołem?
Pierwsze jest związane ze zdobytym niedawno nowym grantem TEAM. Projekt dotyczy syntezy barwników organicznych, które są lepsze i znacznie trwalsze niż dotychczas otrzymywane i które nadają się do nowoczesnych typów mikroskopii wysokiej rozdzielczości. Mikroskopia ta jest stosowana głównie w biologii molekularnej, czyli do badania procesów, które zachodzą w komórce. Pozwala na uzyskanie znacznie większej dokładności niż konfokalna mikroskopia fluorescencyjna. W roku 2014 za rozwój technik mikroskopii fluorescencyjnej wysokiej rozdzielczości została przyznana Nagroda Nobla w dziedzinie chemii.
Drugim wyzwaniem jest synteza zupełnie nowych chromoforów i fluoroforów, które w żadnej postaci nie istniały wcześniej. Na początku nie myślimy o tym, do czego mogłyby się przydać, tylko szukamy takich struktur, które jeszcze nie istnieją.
Jakim członkiem rodziny jest uczony?
Moja żona Dorota Gryko, podobnie jak ja, jest profesorem chemii i szefem zespołu. Mamy podobną pracę i wzajemne pełne zrozumienie dla swoich pasji. Zapewne w Warszawie jest wiele osób, które są zatrudnione w wymagających firmach, a liczba przepracowanych godzin na tydzień jest u nich jeszcze większa niż w naszym przypadku. Ale wtedy zazwyczaj dodatkowa praca w nadgodzinach wiąże się z większym dochodem. U nas nie. Wydaje mi się, że w przypadku małżeństw, w których jedna osoba jest szefem zespołu naukowego, a druga ma zupełnie inną pracę, może pojawić się brak zrozumienia ? np. właśnie w kwestii nadgodzin. Szczególnie, że nie są one wymagane przez szefa. W nauce szef zespołu nie ma tak naprawdę bezpośredniego przełożonego. To ambicja popycha nas do wysiłku, a praca daje przyjemność. Uważam, że jestem szczęściarzem, bo przecież zakochując się wiele lat temu nikt z nas nie rozważał „kto kim zostanie”. Pracuję dużo i do późna. Z czasem liczba obowiązków rośnie i zdarza mi się przesadzić. Wtedy żona sprowadza mnie na ?z góry upatrzone pozycje?. Po prostu zamyka mi laptopa.
Czy podczas wizyt w zagranicznych ośrodkach naukowych udaje się Panu zobaczyć coś więcej niż wnętrza laboratoriów i sale konferencyjne? Jakie miejsce na świecie Pana urzekło?
W ciągu pierwszych lat kariery każdy moment poświęcałem na to, żeby zwiedzić miasto, w którym była konferencja i jego okolice. Wtedy był na to czas. Teraz jest go mniej. Oczywiście z reguły jest wycieczka, na którą zapraszają organizatorzy konferencji. Ale żeby zobaczyć coś więcej, biorę urlop i odrywam się od spraw zawodowych. Moim ulubionym miejscem jest stan Utah w USA, z kilkunastoma parkami narodowymi, wśród których najpiękniejszy jest Bryce Canyon National Park. Finansowo są to raczej trudne wakacje, ale do tego miejsca zawsze chętnie wracam, jeżeli tylko budżet na to pozwala. Krajobrazy, odcienie i kształty skał, które tam występują, nigdy nie przestaną mnie zachwycać.
Czy ma Pan jakąś radę dla tych, którzy dopiero planują karierę naukową?
Z perspektywy czasu wiem, jak ogromną rolę odgrywa uczestnictwo w konferencjach naukowych, choćby i finansowane z własnej kieszeni. To tam można nasiąkać atmosferą, poznawać ludzi, nawet tych zajmujących się małymi rzeczami. To jest kluczowe, nie należy oszczędzać na tym ani pieniędzy, ani czasu.
Dziękuję za rozmowę.
Przeczytaj także:
Biografia i opis badań prof. Daniela Gryko uhonorowanych Nagrodą FNP 2017