Un tânăr cercetător împătimit de chimie

Un fel de joacă pentru pasionați, aceasta este chimia văzută din perspectiva Dr. Radu Dan Rusu (n. 1983), cercetător la Institutul de Chimie Macromoleculară „Petru Poni“ din Iași. Teren de joacă responsabilă îi este nișa de laborator, despre care vorbește cu înflăcărare și respect. Încrezător în valorile științei căreia s-a dedicat, Dr. Radu D. Rusu trece în revistă câteva din rezultatele cercetărilor în chimie de până acum și acceptă provocarea unui dialog retrospectiv în anul 2026.

Cătălin Mosoia: Cum de ați ales chimia?

Radu Rusu: Mi-a plăcut chimia datorită profesorilor pe care i-am avut. Grație lor, chimia era foarte ușoară în comparație cu celelalte discipline. Pentru mine chimia a fost și este un fel de joacă.

Cătălin Mosoia: Chimia este o joacă responsabilă.

Radu Rusu: Întâi pentru pasionați și apoi pentru profesioniști. Cred că ai nevoie de pasiune ca să faci cercetare.

Dorința de joc a rămas și a fost alimentată de toți cei din jurul meu de la care învățam, de la tehnicianul din laborator la șefa departamentului. La un moment dat, uitam de joc, dar când plecam seara acasă eram mulțumit de ceea ce am făcut în ziua respectivă. Mă consider norocos pentru că fac ceea ce îmi place.

Îmi aduc aminte de una dintre scrierile acad. Solomon Marcus (1925-2016) în care propune „Zece nevoi umane de care educația ar trebui să țină seama“ (noiembrie 2014), iar dintre acestea, jumătate corespund (și) chimiei: nevoia de întrebare și de mirare, nevoia de îndoială și de suspiciune, nevoia de greșeală și de eșec, nevoia de omenesc și de omenie, nevoia de joc. Uneori te încearcă sentimente precum frustrarea - încerci o reacție și nu-ți iese din prima, nici a doua oară, nici a treia oară, nici a patra oară, și începi să te gândești la alternative și chiar apar îndoieli privind propria competență.

Cătălin Mosoia: Cum depășiți aceste momente?

Radu Rusu: O iei de la capăt. Te gândești tot timpul la problema pe care vrei să o rezolvi.

Cătălin Mosoia: Care a fost cercetarea la care țineți cel mai mult?

Radu Rusu: Ar putea fi vorba de trei cercetări. Prima e cea în care sunt implicat acum, aflată la granița dintre chimie macromoleculară și biomedicină, despre care v-aș putea vorbi zile întregi. Al doilea proiect, Tinere echipe, m-a solicitat la maximum în timpul stagiului de doctorat. Am învățat foarte multe lucruri despre o anumită clasă de polimeri. Dacă intri în zona polimerilor, constați că este un univers, deoarece vorbind despre polimeri în chimie, te îndrepți spre fizică, inginerie, știința materialelor, și mai nou, spre biologie.

Cătălin Mosoia: Îmi aduc aminte de prezentarea doamnei Dr. Joanna Aizenberg, de la Universitatea Harvard, susținută la a opta ediție a Simpozionului „Cristofor I. Simionescu“ de la București.

Radu Rusu: La o primă vedere nici nu zici că e chimie! Apoi îl asculți pe domnul Robert H. Grubbs (unul dintre cei trei câștigători ai Premiului Nobel pentru Chimie acordat în 2005), care a participat a doua oară la acest simpozion, și auzi cum el vorbește de chimie și spune iei asta, combini cu asta și apoi câștigi premiul Nobel - numai că, pe la mijlocul prezentării sale de 30 de slide-uri, are zece în care spune iei compușii aceștia, îi cuplezi și nu îți iese. Acesta este un om de știință autentic, cel care are curajul să recunoască încercările eșuate!

Alt proiect a fost cel în care am reușit să-l cunosc mai bine pe domnul profesor, acad. Bogdan C. Simionescu, care era pe atunci directorul Institutului. La un moment dat, ca doctorand, a trebuit să pregătesc o lucrare pentru a o prezenta la sesiunea dedicată tinerilor din cadrul Simpozionului internațional Cristofor I. Simionescu. Domnul profesor Bogdan C. Simionescu ne-a chemat pe toți, ne-a ascultat pe fiecare în parte, și apoi ne-a spus, uite aici e bine, aici ai putea să faci așa, aici nu te simți comod și mai bine sari peste asta sau încearcă să înțelegi mai bine. Am fost aproape de primul atac de panică, pentru că trebuia să prezint o temă din zona spectroscopiei dielectrice, prin urmare, multă fizică - jumătate din prezentarea mea era pe această temă, dar în fața mea urma să fie directorul unui institut Max Planck din Germania, care își clădise întreaga carieră științifică chiar pe tema spectroscopiei dielectrice!! Nu am dormit în noaptea dinaintea prezentării. Dar totul a ieșit bine și asta cred că l-a convins pe domnul profesor să mă includă în echipa proiectului Evaluarea potențialului cercetării românești în domeniul chimiei, pe care noi l-am numit Cercetarea cercetării. Pur și simplu, ne-am ocupat de tot ce s-a realizat în domeniul chimiei, în România, în perioada 2006-2011. Am adunat și am studiat tot ce avea legătură cu domeniul chimiei - publicații, rezultate, industrie, agenți economici; în același timp, ne-am ocupat și de finanțarea cercetării în România, mai ales în domeniul chimiei. Cu toate acestea, a trebuit să înțelegem ce se petrece și cu alte domenii, fizică, biologie sau științele umaniste. Proiectul a fost condus de domnul profesor, acad. Bogdan C. Simionescu, care organiza întâlniri săptămânale unde discutam cum să procedăm pentru ca totul să aibă sens, logică și să fie după standarde internaționale.

Cătălin Mosoia: O radiografie detaliată cu scopul identificării unui posibil prim pas înainte.

Radu Rusu: Radiografia a fost dură! Pe mine m-a cam scos din joaca de care vorbeam mai înainte. Am observat că o mare parte din rezultatele cercetării, cel puțin în domeniul chimiei din România, se bazează pe pasiune. În sensul că cercetarea produce mult mai multe rezultate cu fondurile pe care le primește, naționale sau europene. De asemenea, am constatat cât de importante sunt proiectele europene - dacă nu ar exista, atunci ar fi trist.

Cătălin Mosoia: Un duș rece?

Radu Rusu: Da. În România, față de anul de referință 1990, sunt de peste trei ori mai puțini cercetători. O mare parte din entitățile care făceau cercetare au dispărut. O mare parte din cele care au rămas au probleme financiare cronice. Din fericire, Institutul de Chimie Macromoleculară „Petru Poni“ nu se numără printre ele. Un motiv ar fi acela că foarte mulți dintre oamenii care lucrează aici au fost în străinătate, au văzut cum funcționează acolo lucrurile și au adus o mare parte din tot ceea ce înseamnă know-how. Pe de o parte, am înțeles că ai nevoie de bani, pentru că cercetarea în chimie este extrem de costisitoare, iar pe de altă parte, cercetarea trebuie să producă bani.

Cătălin Mosoia: Cercetarea în domeniul chimiei este fundamentală și aplicată sau doar cercetare și atât?

Radu Rusu: Am avut studenți de la Universitatea „Alexandru Ioan Cuza“ în practică și când le-am vorbit despre cercetare fundamentală și aplicativă, unul dintre studenți m-a întrebat unde se află limita, linia de demarcație între cele două. Nu există! Dacă vreți, există cercetare fundamentală și aplicativă și cercetare trivială, iar cercetare aplicativă nu există fără componenta de cercetare fundamentală.

În urmă cu câțiva ani am depus un proiect în care trebuia să justific importanța unui domeniu. În mare parte, proiectul avea ca temă dezvoltarea de noi polimeri pentru LED-uri, light-emitting diode (diodă emițătoare de lumină), altfel spus, pentru acel material care îți emite lumină de o anumită culoare. În multe cazuri, lumina cerută este cea albă, dar aceasta nu este ușor de obținut; provocarea e să poți face asta cu ajutorul unui singur compus care emite lumina albă și care conține de obicei trei segmente care emit mai multe culori - așa numitul RGB, red-green-blue, roșu-verde-albastru. În domeniul compușilor care emit lumină roșie, cercetarea s-a apropiat de cel mai înalt nivel, adică acum trebuie doar să perfecționăm această zonă. La fel se prezintă situația compușilor care emit lumină verde. Problema e în zona albastră. Și atunci, în 2014, justificarea importanței acestui domeniu, de obținere a compușilor care să emită lumină albastră și apoi albă, a avut trei rânduri: Premiul Nobel pentru fizică din anul 2014 a fost acordat unui număr de trei cercetători pentru contribuțiile lor extraordinare în dezvoltarea compușilor care emit lumină albastră și, pe baza lor, a compușilor care emit lumină albă. Iar punctul de plecare pentru această realizare a constat în cercetările din a doua jumătate a deceniului nouă din secolul trecut. Când laureații Nobel erau cercetători, ceea ce făceau ei în laboratoare se numea cercetare fundamentală, iar din 1986 până în 2014 ea devenise complet cercetare aplicativă. Adică, ceea ce au dezvoltat a fost preluat mai ales de către industrie și transformat în lucruri pe care noi le folosim astăzi.

Cătălin Mosoia: Câte rezultate ale cercetării în chimie sunt ascunse într-un telefon mobil?

Radu Rusu: Într-un telefon mobil găsim câteva elemente metalice, care reprezintă un procent mic din masa dispozitivului, dar restul este format în mare parte din polimeri modificați în fel și chip. Dacă pentru ecran s-ar folosi sticlă obișnuită, atunci la o apăsare mai puternică ecranul s-ar sparge și atunci se poate folosi un polimer modificat - de exemplu, policarbonat, care implică, desigur, ani întregi de cercetare fundamentală și aplicativă. La fel și lentilele de ochelari. Apoi, tot dintr-un policarbonat, dar de alt tip, este făcut și acoperișul de pe Arena Națională.

Cătălin Mosoia: Nu toată lumea poate să devină cercetător. Care credeți că este principala calitate a unui cercetător?

Radu Rusu: Dorința de a descoperi. Curiozitatea. Dorința de a te juca, de a găsi plăcere în ceea ce faci, dorința de a căuta, de a încerca. Chiar dacă acea încercare poate fi sortită eșecului.

Cătălin Mosoia: Și perseverență, atunci.

Radu Rusu: La toate acestea se adăugă pasiunea. Și apoi, da, ai nevoie de perseverență. Dar cred că și perseverența intră într-o definiție mai generoasă a pasiunii.

Cătălin Mosoia: Practic, înveți din orice, chiar și dintr-un experiment nereușit.

Radu Rusu: Înveți și înțelegi mai multe dintr-un experiment nereușit. Îți pune mintea la lucru, iar din altă perspectivă, te pui tu pe tine la încercare. Dacă nu a ieșit, prima dată te încearcă un sentiment de dezamăgire. Partea frumoasă e când cauți și reușești să descoperi de ce nu ți-a ieșit, ce nu a mers, ce nu ai gândit cum trebuie.

Cătălin Mosoia: Mă gândeam acum tot la telefoanele mobile, dar care se curbează, sunt flexibile.

Radu Rusu: Nu ar exista fără polimeri! Suportul flexibil este pe bază de polimeri. Sticla nu poți să o îndoi.

Cătălin Mosoia: În condițiile în care practic suntem înconjurați de polimeri, care este viitorul lor? La ce ne putem aștepta?

Radu Rusu: Știința polimerilor are o vechime de 70-80 de ani. O mare parte din ce s-a făcut în domeniul polimerilor poate fi în continuare îmbunătățit. De exemplu, acum vorbim de polimeri care sunt utili în fabricarea telefoanelor mobile. Peste cinci ani vom vorbi de polimeri care, în plus, permit mototolirea telefonului sau reducerea dimensiunilor lui. Dintr-o cu totul altă perspectivă, putem vorbi de o zonă cu totul și cu totul nouă și care se referă la o mai veche dorință a omului de a imita natura. Cel mai bun chimist care a existat și va exista vreodată este Natura.

Cătălin Mosoia: Se pot face autovehicule din polimeri?

Radu Rusu: Mașini din polimeri există. Sunt în fază de prototip și pentru moment costă foarte mult. Dar să ne gândim la dimensiunile și costurile primului calculator - ocupa jumătate din institutul acesta și nu și-l putea permite oricine.

Cătălin Mosoia: Motorul mașinii este realizat tot din polimeri?

Radu Rusu: La nivel de prototip, da. La sfârșitul lui 2015 a fost realizată o astfel de mașină dintr-o clasă specială de materiale polimere, numită materiale compozite. Dacă un autovehicul comun nu este realizat sută la sută din polimeri, aș spune că peste 75% din corpul mașinii, ce nu ține de motor (care are și el piese realizate din materiale polimere) are de-a face într-un fel sau altul cu polimerii. Inclusiv parbrizul poate fi realizat din polimeri speciali, mai buni decât sticla. Aceasta este cercetare aplicativă. Și pentru că tot s-au jucat, cercetătorii au mai făcut o chestie la o altă mașinuță prototip, tot din polimeri: au pus un buton, iar când îl apeși mașina își schimbă culoarea și din neagră devine roșie, iar dacă mai apeși o dată, capătă culoarea verde, apeși încă o dată și se face indigo. Adică schimbă proprietățile optice ale polimerului din care este făcută carcasa aceea de mașină. De fapt, pe carcasa mașinii realizată dintr-un anumit tip de polimer a fost depus un strat foarte subțire dintr-un alt polimer inteligent cu anumite proprietăți optice și care, în urma aplicării unui mic curent electric, își schimbă culoarea. Ideea vine din domeniul militar, așa-numitele vehicule militare invizibile pentru radar, și are un potențial aplicativ fantastic. În plus, tot la nivel de prototip, carcasa mașinii realizată din polimeri poate avea și alte proprietăți pe lângă cele clasice: auto-regenerare - zgârii sau îndoi un pic materialul și acesta revine în puțin timp la forma inițială, sau auto-curățare, proprietate dată de hidrofobie - materialului nu-i place apa, aceasta nu aderă la suprafața lui și, prin urmare, nici noroiul, de exemplu, nu o va face.

S-a spus că secolul trecut a reprezentat epoca polimerului, dar cred că dominația polimerilor va continua și în următoarea sută de ani. La ora actuală, în lume, cantitatea de polimeri fabricată industrial o depășește cu mult pe cea a oțelului. Dacă mașina de care vorbeam este acum prototip, peste două decenii - sau poate numai unul singur - se va produce în masă. Sunt avantaje, de pildă, masa mică a mașinii înseamnă un consum redus de combustibil, deci un grad mai mic de poluare. Această idee se aplică deja în industria aeronautică: un Boeing 787 de exemplu, are aripile și fuzelajul realizate din materiale polimere compozite rezistente și ușoare în același timp.

Cătălin Mosoia: Se pare că cercetarea în domeniul polimerilor are viitorul asigurat, iar…

Radu Rusu: Chiar dacă nu așteaptă nimeni noi rezultate, ele tot vin. Și vin din cercetarea fundamentală, care apoi este transformată în cercetare aplicativă.

Cătălin Mosoia: …știința polimerilor poate deveni un domeniu atractiv și sigur pentru viitorii chimiști.

Radu Rusu: Și nu am spus nimic de zona biomedicală, care acum are un potențial extraordinar. Spuneam de dorința omului de a muta procesele din natură în laborator. Biomimetism. În natură, nu se pierde nimic, nu există reziduuri, dar în chimie, da. Să faci o reacție pentru a obține un produs și la sfârșit să nu mai ai nimic pe lângă acel produs, ar fi extraordinar! Costuri reziduale, pierderi egale cu zero, dar, deocamdată, numai natura poate să facă asta. Astăzi, da, însă mâine, nu garantez că va fi la fel.

În plus, trecem de la mașini la oameni; sunt foarte puține părți din corpul uman care nu pot fi înlocuite cu un polimer, fie complet sintetic, realizat sută la sută în laborator, fie un polimer natural care a suferit diverse îmbunătățiri în laborator. De exemplu, în cazul timpanului nu e rentabil, deocamdată, însă pentru lanțul osicular (format din ciocan-nicovală-scăriță) din urechea medie există deja implanturi din polimer. În institutul nostru se derulează un proiect de transfer de cunoștințe în domeniul polimerilor utilizați în ingineria biomedicală, iar una dintre temele abordate se referă chiar la implanturi osiculare.

Mai mult, vorbim deja de plasturi pentru inimă, un subiect abordat practic aici, în institut. Atunci când se rupe un vas de sânge, repari porțiunea vătămată printr-o… injecție. Înainte de injectare ai un material polimer biocompatibil în formă lichidă, care, ulterior, din cauza temperaturii corpului, se solidifică și ajută zona afectată. După trei ore, pacientul este trimis acasă cu problema medicală rezolvată. Fără să fie nevoie de intervenție chirurgicală! Prin urmare, nu se pune problema vreunui risc de infecție. În timp, acel polimer permite creșterea de țesut nou, sănătos, se degradează și e înlocuit de polimerii naturali din corpul pacientului.

Apoi, se pot imprima din polimeri tot felul de lucruri, greu de imaginat în urmă cu două decenii.

Cătălin Mosoia: Iar peste 20 ani intervențiile de acest tip vor fi obișnuite.

Radu Rusu: Și acesta e abia începutul. Dacă ne referim la zona biomedicală, intrăm pe un tărâm neexplorat, pentru că ceea ce s-a lucrat până acum este aproape nesemnificativ în comparație cu ce s-ar putea face. Dacă în urmă cu câțiva ani LED-urile erau unul dintre cele mai fierbinți subiecte de cercetare, acum vorbim de drug delivery și de medicină personalizată.

Omul este o colecție ambulantă de polimeri naturali. ADN-ul este un polimer. Carbohidrații sunt polimeri. Lipidele sunt polimeri. Proteinele din noi sunt polimeri. Noi suntem niște librării, colecții ambulante de polimeri naturali.

Cătălin Mosoia: Mi-ar plăcea să avem un nou dialog despre polimeri, dar peste câțiva ani. În 2026. Să ne aducem aminte de această discuție.

Radu Rusu: Multe din chestiunile pe care le-am discutat ni se vor părea nimicuri. Parcă mă aud spunând, uite ce e acum! Culmea, sau nu, o mare parte dintre lucruri s-ar putea face și la noi în țară. Și este adevărat că unele deja se fac aici, la institutul unde lucrez, și o spun cu mândrie. Institutul de Chimie Macromoleculară „Petru Poni“ este un brand în domeniul cercetării în chimie și acest lucru este demonstrabil.

După doctorat am fost la ETH Zurich, Elveția, iar despre Eidgenössische Technische Hochschule Zürich aș spune că face parte dintr-un fel de Champions League în domeniul polimerilor. Iar România are, cel puțin, resursa umană necesară de a intra în această competiție de înalt nivel din Liga campionilor a institutelor de cercetare în chimie.

Cătălin Mosoia: Institutul este parte din această ligă?

Radu Rusu: Da, dar încă joacă în calificări. Ar putea să intre direct, dar trebuie să treacă prin tururi preliminare. Dacă s-ar injecta mai mulți bani în cercetare, acest institut ar putea să joace în acel Champions League. Dar, în România se investește în cercetare de 20 de ori mai puțini bani pe cap de locuitor față de media europeană.

Cătălin Mosoia: Pe curând, în 2026!