Dětská stavebnice jako vědecký nástroj? Takhle vznikly kontaktní čočky

Co mají společného dětská stavebnice Merkur, dynamo z jízdního kola a kontaktní čočky? Na první pohled vůbec nic. Přesto právě tahle neobvyklá kombinace pomohla českému vědci Ottovi Wichterlemu vytvořit zařízení, na kterém vznikly první použitelné měkké kontaktní čočky.

Příběh jednoho z nejslavnějších českých vynálezů přitom nezačal v dokonale vybavené laboratoři. Vznikal doma, u vánočního stromečku, z dílů stavebnice, kterou si Wichterle půjčil od svých synů.

Kdo byl Otto Wichterle?

Otto Wichterle se narodil v roce 1913 v Prostějově. Byl chemik, vědec, profesor a vynálezce a patří mezi nejvýznamnější české odborníky v oblasti makromolekulární chemie – tedy oboru, který se zabývá velmi dlouhými molekulami, například polymery.

Studoval chemii na Vysoké škole chemicko-technologického inženýrství v Praze, dnešní VŠCHT, a už během své kariéry se věnoval výzkumu materiálů, které měly později široké využití.

Nebyl přitom pouze teoretickým vědcem. Zajímalo ho, jestli lze chemické objevy skutečně využít v praxi. Jeho práce vedla například ke vzniku syntetického vlákna silonu, ze kterého se vyrábějí například dámské punčochy. A také k vývoji hydrogelů, tedy materiálů schopných vázat velké množství vody. A právě hydrogel se stal klíčem k měkkým kontaktním čočkám.

VIDEO: Místo miliard udělal svět bezpečnější:

Nápad přišel ve vlaku

K jednomu z nejdůležitějších okamžiků Wichterleho vědecké kariéry došlo poněkud nečekaně. V roce 1952 cestoval vlakem a během cesty si všiml odborného článku, který se zabýval chirurgickými očními náhradami.

Wichterle začal přemýšlet, zda by místo tvrdých materiálů nemohl být pro kontakt s lidským okem vhodnější měkký plast. Materiál by ale musel mít velmi specifické vlastnosti – být průhledný, dostatečně pružný a zároveň snášet kontakt s vodou i s lidským okem.

Postupně proto začal hledat materiál, který by takové požadavky splňoval. Výsledkem výzkumu byl hydrofilní gel, který dokázal přijímat velké množství vody, aniž by se ve vodě rozpustil.

To znělo slibně. Jenže vědci měli ještě jeden velký problém: Jak z tohoto měkkého materiálu vyrobit přesnou kontaktní čočku?

Laboratoř nebyla potřeba. Stačil Merkur

Wichterle se k řešení dostal v době, kdy působil jako ředitel nově vznikajícího Ústavu makromolekulární chemie Československé akademie věd. Budova ústavu ale ještě nebyla dokončena, a tak pokračoval ve výzkumu doma. A právě tady přichází na scénu legendární stavebnice Merkur.

O Vánocích roku 1961 si Wichterle ze stavebnice svých synů sestavil jednoduché zařízení, které umožňovalo odlévat čočky pomocí odstředivé síly. Konstrukci doplnil o skleněné formičky a další součástky.

Jako pohon použil dokonce dynamo z jízdního kola, které zapojil přes zvonkový transformátor. Z dnešního pohledu to může znít jako velmi provizorní zařízení. Ve skutečnosti ale řešilo zásadní technický problém – jak dostat gel do pravidelného tvaru čočky.

Princip byl poměrně jednoduchý. Kapka materiálu se dostala do rotující formičky. Díky otáčení a odstředivé síle se gel rozprostřel po jejím povrchu a vytvořil pravidelný tvar.

Štědrý den, čtyři čočky

Na Štědrý den roku 1961 se experiment podařil. Wichterle na svém domácím „čočkostroji“ odlil první čtyři pravidelné měkké kontaktní čočky. Podle VŠCHT nedráždily oko, což byl zásadní krok k jejich dalšímu vývoji.

Jen o několik dní později, 27. prosince 1961, podal přihlášku vynálezu na způsob výroby kontaktních čoček rotačním odléváním. A Wichterle rozhodně neskončil u prvního prototypu.

Původní zařízení postupně vylepšoval. Dynamo z jízdního kola později nahradil motorkem z gramofonu a konstrukci rozšířil. Se svou manželkou Lindou se následně pustil do výroby čoček doma. Během několika měsíců jich podle dostupných údajů vyrobili přibližně 5 500.

Z dětské stavebnice tak vzniklo zařízení, které stálo u zrodu technologie používané po celém světě.

Vědec, který se nevzdal

Wichterleho cesta ale nebyla jednoduchá ani po vědecké stránce. V roce 1958 byl při politických čistkách vyhozen z VŠCHT a výzkum nitroočních čoček, kterému se tam věnoval, byl ukončen. Přesto pokračoval ve výzkumu polymerů a stal se ředitelem nově založeného Ústavu makromolekulární chemie ČSAV.

Problémy s tehdejším režimem ho provázely i později. Po roce 1968 byl odvolán z funkce ředitele ústavu a jeho odborná kariéra byla na čas výrazně omezena.

Ani tehdy ale s vědou nepřestal. Wichterle byl autorem či spoluautorem více než stovky patentů a jeho práce zasáhla do celé řady oblastí chemie a materiálového výzkumu. Po pádu komunistického režimu se v roce 1990 stal předsedou Československé akademie věd. Zemřel v roce 1998.

Co nás příběh čoček učí?

Příběh Otto Wichterleho je zajímavý nejen proto, že změnil způsob, jakým miliony lidí korigují svůj zrak. Ukazuje také, že velký vynález nemusí vždy vzniknout v obrovské laboratoři plné drahých přístrojů.

Někdy je nejdůležitější nápad, znalosti a schopnost najít jednoduché řešení problému. Wichterle měl chemické znalosti, věděl, jaké vlastnosti musí nový materiál mít, a zároveň dokázal improvizovat. Když neměl k dispozici vhodné laboratorní zařízení, sestavil si vlastní.

A využil k tomu něco, co znaly tisíce českých dětí – stavebnici Merkur.

Věděli jste?

• Otto Wichterle se podílel také na vývoji silonu, významného československého syntetického vlákna.
• První funkční „čočkostroj“ vznikl doma během Vánoc roku 1961.
• Wichterle použil dynamo z jízdního kola jako pohon svého zařízení.
• První série měla pouze čtyři čočky.
• Později Wichterle s manželkou vyrobili doma přibližně 5 500 čoček.
• Po Wichterlem byla v roce 1993 pojmenována planetka 3899 Wichterle, která obíhá kolem Slunce mezi Marsem a Jupiterem.
• Stavebnice Merkur se vyrábí už více než sto let a její kovové díly se dodnes spojují pomocí šroubků a matic.

Zdroj: VŠCHT, MFF UK a Národní technické muzeum