Tady se sci-fi stává realitou. Nahlédněte do ústavu, který nastartoval Wichterle

"Umíme rozsvítit nádory v těle," říká Tomáš Etrych v Oddělení biolékařských polymerů.
Ústav makromolekulární chemie se nachází na konci pražského sídliště Petřiny. V roce 1959 ho založil světoznámý vynálezce Otto Wichterle.
Toho připomíná památník "Strom vědění".
Co "větvička", to číslo jednoho z jeho patentů. Je jich asi 150. Tím nejznámějším jsou hydrogelové kontaktní čočky.
Ředitelská kancelář, kde v letech 1959-1969 působil na ředitelském postu profesor Otto Wichterle.
Foto: Zuzana Hronová
Zuzana Hronová Zuzana Hronová
30. 5. 2021 17:55
Ústav makromolekulární chemie založil v roce 1959 Otto Wichterle a proslavil ho svým vynálezem hydrogelových kontaktních čoček. Na svém kontě má kolem 150 patentů a jeho následovníci ve výzkumu a vývoji nových polymerů přidávají další a další. Pražské sídliště Petřiny skrývá vědecké pracoviště, které patří ke světové špičce.

Když přicházíte k Ústavu makromolekulární chemie (ÚMCH), osmipatrové prosklené budově na okraji sídliště Petřiny, najdete tu bronzovou plastiku "strom vědění", věnovanou slavnému českému chemikovi Otto Wichterlemu. Co větvička této velmi bohaté koruny, to číslo jednoho z patentů. V roce 1959 tento ústav založil a stal se jeho prvním ředitelem. Nejvíc ho proslavil vývoj měkkých kontaktních čoček z hydrofilního gelu, ale vynálezů má na kontě mnohem více.

Otto Wichterle, zvaný Wikov (podle názvu firmy jeho tatínka a jeho společníka, Wichterle-Kovařík), vtiskl Ústavu makromolekulární chemie podobu, které tu jsou v základu věrni dodnes. Fascinovaly ho polymery, tedy makromolekulární látky, sestávající z mnoha molekul, které jsou navzájem spojené v tak velkém množství, že se jejich vlastnosti dají takřka nekonečně pozměňovat přidáváním, odebíráním či pozměňováním jednotlivých částí.

Tušil, že skrývají potenciál, jak vyrábět nejrůznější materiály s širokou škálou požadovaných vlastností. A také chtěl, aby jeho objevy nezůstaly jen za dveřmi laboratoře, ale našly co nejvíce uplatnění v praxi. A to se mu také podařilo.

Otto Wichterle bádá v laboratoři v Ústavu makromolekulární chemie.
Otto Wichterle bádá v laboratoři v Ústavu makromolekulární chemie. | Foto: Akademie věd ČR

Kromě proslulých kontaktních čoček je autorem či spoluautorem téměř 150 mezinárodně uznávaných patentů od různých hydrogelových materiálů po jejich aplikace v očním lékařství (nitrooční čočky, umělý sklivec), další implantáty (například do hlasivek), materiály pro plastickou chirurgii, ale také třeba implantáty s propustnou membránou pro lokální terapii nádorů.

Hydrogel umožnil kontaktní čočky, nyní hojí rány

Polymer, který byl základem měkkých kontaktních čoček, byl později využit i při vývoji úspěšného přípravku HemaGel, jenž urychluje hojení ran včetně bércových vředů a popálenin. V současné době byl tento přípravek vyvinut i ve formě spreje (HemaCut Spray).

"Při vzniku poranění produkuje imunitní systém mimo jiné i škodlivé kyslíkové radikály, které podporují zánětlivý proces. Rozvoj zánětu v ráně prodlužuje její hojení. Oba přípravky obsahují protizánětlivé látky schopné vychytávat škodlivé kyslíkové radikály v ráně a převádět je na látky pro organismus neškodlivé, čímž hojení urychlují," vysvětluje Zdeňka Sedláková z Oddělení řízených makromolekulárních syntéz.

Zdeňka Sedláková a Lenka Poláková se svým patentovaným vynálezem: inovativním přípravkem na hojení ran.
Zdeňka Sedláková a Lenka Poláková se svým patentovaným vynálezem: inovativním přípravkem na hojení ran. | Foto: Zuzana Hronová

Umíme rozsvítit nádory

Na Wichterleho tu navazují i intenzivním využíváním polymerních materiálů v medicíně či farmacii. Ředitel ústavu Jiří Kotek zmiňuje například nosiče léčiv či nové materiály pro vyrábění umělých tkání. Tomáš Etrych z Oddělení biolékařských polymerů pak představuje diagnostické a terapeutické polymery.  Ty diagnostické například umí zobrazit lékařům nádor v těle.

"Naše materiály umí označovat to, co mají chirurgové vyjmout. Zaměřujeme se na operaci nádorů, které naše polymery s fluorescenční sondou umí laicky řečeno ‚rozsvítit‘. V dnešní době je snaha při chirurgických zákrocích postupovat minimálně invazivně a velkou výhodou jsou pak pro chirurga možnosti přesné navigace pro znázornění toho, co se má v případě nádorové chirurgie odstranit," vysvětluje Etrych.

Polymery pomáhají léčit nemoci

Výzkumníci z petřinského vědeckého centra rovněž dokážou vyrobit ze svých polymerů i kulovité útvary podobné buňkám, tzv. polymersomy, které navíc vyrobí "na míru" dle zakázky od lékařů. "Jedná se v podstatě o váčky, které mají velikost, jaká je potřeba. Mezi jejich výhody patří i skutečnost že jsou jeden jako druhý," líčí Martin Hrubý z Oddělení nadmolekulárních polymerních systémů.

Jako jejich chloubu zmiňuje i polymery, které umí vychytat konkrétní kovy v organismu, které jsou nadějné v rámci nově vyvíjené strategie léčení patologického hromadění mědi (Wilsonova choroba) nebo železa (hemochromatóza) v těle.

V Oddělení polymerních membrán zase umí vyvíjet zjednodušeně řečeno filtry schopné oddělovat jednotlivé látky. Díky jejich pokročilým technologiím umí farmaceutické firmy separovat léčivé látky v čisté formě, která je mnohem účinnější než dosavadní směsi. Jak vysvětluje zdejší výzkumník Miroslav Otmar, lidé jich nebudou muset konzumovat tak velké množství. A v důsledku se jich bude objevovat mnohem menší množství v odpadních vodách.

"V lepším případě další přísady organismus nezatěžují, v horším případě mají nějaké vedlejší účinky, například poškozují žaludeční sliznici. V případě hojně používaných antidepresiv nebo antikoncepce má vysoká koncentrace léčiv v odpadních vodách neblahé účinky i na okolní prostředí," popisuje Otmar.

V tomto oddělení vyvíjejí membrány pro lékařství, farmacii i pro elektrotechniku. Tohle je například klíčová součást umělé ledviny.
V tomto oddělení vyvíjejí membrány pro lékařství, farmacii i pro elektrotechniku. Tohle je například klíčová součást umělé ledviny. | Foto: Zuzana Hronová

Jeho kolega Jan Žitka upozorňuje, že na principu polymerních membrán tady vytvářejí i tuhé elektrolyty do lithiových baterií, které by nahradily současné kapalné, jež mohou nejen vzplanout, ale i explodovat. "Takovéto nové baterie by měly být nejen bezpečnější a nehořlavé, ale také by měly mít větší kapacitu. Membrány jsou totiž velmi tenké fólie a výrazně se tak snižuje hmotnost baterie," říká.

Obří magnety i lasery

Když člověk prochází osmi patry Ústavu makromolekulární chemie, najde tu i velmi silné magnety. "Jsou stotisíckrát silnější než magnetické pole Země a musí být neustále chlazeny stovkami litrů kapalného helia a dusíku," líčí Martina Urbanová z oddělení NMR spektroskopie. Do těchto zařízení se umísťují malé kyvety (speciální nádobky) se vzorky, jejichž vnitřní struktura při rozlišení jednotlivých atomů se zkoumá. "V některých magnetech se tyto vzorky velmi rychle otáčejí, a to až čtyřicettisíckrát za vteřinu," doplňuje Urbanová.

Pozoruhodná proměna sci-fi myšlenek v realitu se odehrává také v podzemí, kde sídlí Oddělení polymerů pro elektroniku a fotoniku. Jeho vedoucí Jiří Pfleger mezi soustavami speciálních laserů vysvětluje, jak díky polymerním polovodičům může vzniknout televize tenká jako fólie nebo chytrá textilie se zabudovanou klávesnicí či pamětí.

Princip je v podstatě jednoduchý, jakkoliv neuvěřitelně zní: z polymerů schopných vést elektrický proud se vyrobí speciální "inkoust" a tím se tisknou funkční elektrické obvody včetně tranzistorů, diod a pamětí. "Dnes už je to čím dál tím více realita než sci-fi, ostatně televize, která se dá svinout jako plátno, se již prodává," upozorňuje Pfleger.

Zde zkoumají vodivé polymery, které lze vytisknout na tenkou fólii či textilii. Televize tak jde srolovat jako plátno.
Zde zkoumají vodivé polymery, které lze vytisknout na tenkou fólii či textilii. Televize tak jde srolovat jako plátno. | Foto: Zuzana Hronová

Polymerní materiály pro všední den

V suterénu se nachází také rozlehlé Centrum polymerních materiálů Otty Wichterle. Vyvíjejí zde a zkoumají materiály s řízenou strukturou a vlastnostmi. "K základním polymerům přidáváme další složky, jež jim dodají potřebné vlastnosti," vysvětluje Zdeněk Starý.

Předmětem jejich výzkumu jsou i tzv. chytré materiály, které mají schopnost reagovat na podněty z okolí - například na změnu teploty reagují skokovou změnou objemu nebo umějí také reagovat na změnu okolního chemického prostředí. "Vyvíjíme i 'samohojící' materiály, které se při poškození dokážou samy časem zacelit," doplňuje Starý.

A zabývají se i velmi naléhavým problémem, jak postupovat při recyklaci plastových odpadů, aby vznikl recyklát s potřebnými vlastnostmi pro konkrétní použití.

Na konci prohlídky se ocitáme již částečně mimo hlavní budovu. S Miroslavem Šloufem z Oddělení morfologie polymerů míříme nejprve k transmisnímu elektronovému mikroskopu, který například umí zviditelnit nanočástice pro léčbu nádorů. Za ještě větším a výkonnějším mikroskopem musíme zamířit ven do technického zázemí, kde stával traktor na sekání přilehlých trávníků. Mikroskop umí s maximální přesností provádět analýzu povrchů a prvkového složení polymerních materiálů nebo zobrazovat vnitřní strukturu polymerů ve vysokém rozlišení.

"Tohle je natolik citlivý přístroj, že ho jiné stroje v hlavní budově rušily svým elektromagnetickým polem. A tak musí být tady. Kam se přestěhoval traktor, který mu musel uvolnit místo, to netuším," uzavírá Miroslav Šlouf.

Více o jednotlivých pracovištích, výzkumu a vynálezech Ústavu makromolekulární chemie se dozvíte v podrobné fotoreportáži na začátku článku.

 

Pokud jste v článku zaznamenali chybu nebo překlep, dejte nám, prosím, vědět prostřednictvím kontaktního formuláře. Děkujeme!

Právě se děje

před 49 minutami

Vlivem zdražování energií může přibýt 100 tisíc domácností s nadměrnými výdaji za bydlení, míní expert

Kvůli zdražování energií by mohlo přibýt v Česku kolem 100 tisíc domácností, které mají nadměrné náklady na bydlení a vydávají na ně přes dvě pětiny svého příjmu. Jejich celkový počet by se tak mohl dostat na 550 tisíc. Problém s nadměrnými výdaji by tedy měla zhruba každá osmá domácnost v zemi. Výsledky ve čtvrtek na semináři o zkušenostech se sociálním bydlením přestavil analytik iniciativy Za bydlení Jan Klusáček.

Iniciativa vydala před nedávnem zprávu o vyloučení z bydlení. V Česku je kolem 4,5 milionu domácností. Nadměrné náklady za přiměřené bydlení má podle Klusáčka asi desetina z nich. V těchto domácnostech by mohlo žít přes 800 tisíc lidí. "Když se ceny energií zvýší o čtvrtinu, přibude 100 tisíc domácností s nadměrnými náklady. Nebude jich tak kolem 450 tisíc, ale už 550 tisíc. A nesporně se to stane," řekl Klusáček.

Zdroj: ČTK
před 57 minutami

Německé strany začaly formálně jednat o koalici, kancléře chtějí volit na Mikuláše

Němečtí sociální demokraté (SPD), Zelení a liberálové (FDP) chtějí koaliční smlouvu o budoucí vládě vypracovat do konce listopadu, uvedli zástupci těchto politických uskupení. Ve čtvrtek formálně začínají koaliční vyjednávání. Volbu nového spolkového kancléře plánují v týdnu od 6. prosince.

Příští středu začnou fungovat pracovní skupiny zabývající se jednotlivými tématy. Současnou šéfku německé vlády Angelu Merkelovou má na tomto postu nahradit Olaf Scholz z SPD. Kancléře volí poslanci Spolkového sněmu (Bundestagu), potřebná je většina všech členů této komory parlamentu.

Volby v Německu se konaly 26. září a těsně zvítězila SPD s 25,7 procenta hlasů, druhá skončila konzervativní unie CDU/CSU s 24,1 procenta hlasů. Rozhodující slovo v dalším politickém vývoji připadlo dvěma menším stranám, FDP a Zeleným, které by byly schopné sestavit koalici jak se sociálními demokraty, tak s křesťanskými demokraty.

Minulý pátek členové možné budoucí koalice uzavřeli sondážní rozhovory, během kterých nezávazně zjišťovali, co je spojuje a co naopak rozděluje. Stanovili si priority pro své možné vládní působení.

Zdroj: ČTK
před 1 hodinou

Při vichřici zahynuli na jihu Polska čtyři lidé

Nejméně čtyři mrtvé a šest zraněných si v Polsku vyžádala dnešní vichřice, která zasáhla zejména jih a jihozápad země, uvedla polská média s odvoláním na hasiče. Oběti jsou hlášeny z Dolního Slezska, sousedícího s Českou republikou, ale hasiči museli zasahovat po celé zemi. "Popadané stromy zablokovaly silnice a také železniční tratě, mnoho domů je bez elektřiny," napsal deník Gazeta Wyborcza na svém webu.

V Dolním Slezsku u osady Rusko se v důsledku poryvu větru převrátila na střechu dodávka, jejíž řidič zahynul. V obci Siechnice u Vratislavi se pod náporem větru zřítila zeď opravované budovy na jednoho pracovníka, kterého se záchranářům již nepodařilo oživit. V samé Vratislavi vichr vyvrátil strom a ten se zřítil na auto, ve kterém zahynuly dvě osoby.

Popadané stromy zablokovaly tři železniční tratě na severozápadě Polska, jeden strom spadl přímo na vlak. Spadlé stromy leží i přímo v ulicích Štětína.

Ve městě Zelená Hora na západě Polska vichřice poničila desítky aut, dodal deník.

Vichr, který láme stromy a strhává střechy a elektrické vedení, dosahuje chvílemi rychlosti až 100 kilometrů za hodinu, napsal server Onet.pl. Jen ve Velkopolském vojvodství je bez proudu na 50.000 odběratelů. Meteorologové předpovídají prudké poryvy větru na polském pobřeží Baltu až do zítřka.

Zdroj: ČTK , Zahraničí
Další zprávy