Wichterlovy kontaktní čočky vznikly o Vánocích 1961 na domácím přístroji, který Otto Wichterle sestavil z dětské kovové stavebnice Merkur a poháněl dynamem z jízdního kola. Podle Vysoké školy chemicko-technologické na tomto prvním odstředivém odlévacím zařízení odlil první čtyři velmi pravidelné čočky, které nedráždily oko. Materiálem byl průhledný hydrogel, na kterém Wichterle se spolupracovníky pracoval od roku 1952.
Příběh se často vypráví jako kuriozita o hračce, ale podstata vynálezu leží jinde. Wichterle spojil nový materiál s novým způsobem výroby, a teprve tahle dvojice udělala z laboratorního gelu výrobek pro miliony lidí. Stavebnice Merkur byla jen rychlý a levný způsob, jak myšlenku odstředivého lití ověřit v praxi, než vznikly skutečné stroje.
Článek vysvětluje, co přesně Wichterle vynalezl, proč se hodil právě hydrogel a jak fungoval čočkostroj z Merkuru. Dále projde, kdo vyráběl první čočky, co chránil patent a kde se hydrogel používá dnes. Na konci je tip, kde v Praze uvidíte jeden z prvních čočkostrojů na vlastní oči.
V kostce
- Kdy a kde: o Vánocích 1961 doma, ne v laboratoři.
- Stroj: kovová stavebnice Merkur a dynamo z jízdního kola jako pohon.
- Materiál: hydrogel HEMA, který pohltí až 40 procent vody a je průhledný.
- Metoda: odstředivé lití v otáčející se formě, na ni měl Wichterle patent.
- První série: prvních čtyři tisíce čoček vyrobila doma manželka Linda.
- Muzeum: Národní technické muzeum vystavuje jeden z prvních čočkostrojů z roku 1961.
Co v článku najdete
Co přesně Wichterle vynalezl?
Wichterle nevynalezl kontaktní čočky jako takové, ty existovaly už dřív. Národní technické muzeum jeho přínos popisuje přesně: jde o způsob výroby měkkých kontaktních čoček a o vhodný materiál pro jejich výrobu. Vynález má tedy dvě části, které na sebe navazují. Bez materiálu by nebylo co odlévat a bez metody by gel zůstal drahou laboratorní zajímavostí.
Materiálem je hydrogel, tedy síťovaný polymer, který vodou botná a zůstává přitom pevný. Metodou je odstředivé lití, při kterém dostane čočka tvar v otáčející se formě. Ústav makromolekulární chemie Akademie věd uvádí jako nejvýznamnější výsledek svého zakladatele právě měkké kontaktní čočky a patent na jejich výrobu odstředivým litím. Podobně praktický dopad měly i jiné české vynálezy, třeba lodní šroub Josefa Ressela.
Proč se hodil právě hydrogel?
Wichterle se podle VŠCHT začal od roku 1952 zabývat syntézou síťovaných hydrofilních gelů, které vodou botnají. Cílem zpočátku nebyly čočky, ale vhodný materiál pro oční implantáty, tedy něco, co tělo snese a co nedráždí tkáň. Z této práce vzešel gel na bázi hydroxyethylmethakrylátu, zkráceně HEMA.
Gel HEMA podle školy pohlcoval až 40 procent vody, měl vhodné mechanické vlastnosti a byl průhledný. Právě kombinace vody, pružnosti a průhlednosti z něj udělala kandidáta na čočku, která leží přímo na oku. Tvrdý materiál se oku nepřizpůsobí, kdežto nabobtnalý gel je měkký a poddajný. Zbývalo vyřešit, jak z gelu opakovaně vyrobit přesný optický tvar.
| Rok | Co se stalo | Podle koho |
|---|---|---|
| 1952 | Začátek výzkumu síťovaných gelů, které vodou botnají | VŠCHT Praha |
| 1958 | Wichterle je při politické čistce vyhozen z VŠCHT | VŠCHT Praha |
| 1959 | Vzniká Ústav makromolekulární chemie, prvním ředitelem je Wichterle | ÚMCH AV ČR |
| 1960 až 1964 | Stavba budovy ústavu podle projektu Karla Pragera | Akademie věd |
| Vánoce 1961 | Čočkostroj z Merkuru, první čtyři pravidelné čočky | VŠCHT Praha |
| Po roce 1961 | Doma vzniká prvních čtyři tisíce čoček | Akademie věd |
Jak fungoval čočkostroj z Merkuru?
Princip odstředivého lití je jednoduchý. Do malé formy se nadávkuje kapalná směs, ze které má vzniknout gel, a forma se roztočí. Odstředivá síla kapalinu rozprostře po stěnách formy a volná plocha kapaliny se při otáčení zakřiví. Když směs během otáčení ztuhne, tvar čočky zůstane zachovaný a určují ho tvar formy a rychlost otáčení.
Proto potřeboval Wichterle pohon, který se točí stále stejně. Podle VŠCHT sestavil první prototyp odstředivého odlévacího zařízení z dětské kovové stavebnice Merkur a jako pohon použil dynamo z kola. Kovové pásky, šroubky a kolečka stavebnice se daly rychle spojit, rozebrat a upravit, což se pro první pokus hodilo víc než objednávat díly z dílny. Postup výroby v obecných krocích:
- Do otáčivé formy se nadávkuje přesné množství kapalné výchozí směsi.
- Forma se roztočí a odstředivá síla směs rozprostře do tvaru čočky.
- Při otáčení směs ztuhne v gel a tvar se zafixuje.
- Hotová čočka se z formy vyjme a ve vodě nabobtná do měkké podoby.
- Stejný postup se opakuje, takže čočky vycházejí pravidelné a stejné.
★ Proč zrovna stavebnice
Stavebnice nebyla nouzovka ani vtip. Umožnila rychlý funkční prototyp: Wichterle mohl během jednoho dne sestavit mechanismus, vyzkoušet ho a hned upravit. Stejně pracují vývojáři dodnes, jen místo Merkuru sahají po 3D tisku.
Kdo vyráběl první čočky doma?
Budova Ústavu makromolekulární chemie se podle Akademie věd stavěla v letech 1960 až 1964, takže v roce 1961 ještě nestála. Rozhodující pokusy s tvarováním čoček proto proběhly v bytě. Akademie věd popisuje, že po sestavení přístroje ze stavebnice a dynama vyrobila manželka Linda první čtyři tisíce kontaktních čoček téměř na koleni.
Z domácí výroby se tak stal první krok k sériové technologii. Čtyři tisíce kusů už nejsou pokus, ale množství, na kterém se dá ověřit, že metoda dává opakovatelné výsledky. To byl rozdíl proti ručnímu broušení, kde každý kus vzniká zvlášť. Podobně prostý nápad s velkým dopadem popisuje i příběh, jak vznikla kostka cukru.
Co chránil Wichterlův patent?
Ústav makromolekulární chemie ve svém přehledu historie zmiňuje patent na způsob výroby odstředivým litím. Patent tedy nechránil jen gel, ale hlavně postup, jak z něj rychle a levně dostat přesnou čočku. To je podstatné pro pochopení celého vynálezu: myšlenka hydrogelové čočky by bez výrobní technologie nebyla konkurenceschopná.
Wichterle byl přitom velmi plodný vynálezce. Pomník před budovou ústavu od sochaře Michala Gabriela nese čísla jeho patentů, ústav jich na stránce o pomníku uvádí na dvě stě. Kontaktní čočky jsou z nich nejznámější, protože je denně používají lidé po celém světě. Pro srovnání s jiným průmyslovým vynálezem se hodí i princip Kaplanovy turbíny.
Kde se hydrogel používá dnes?
Hydrogely nezůstaly jen u čoček. Akademie věd uvádí, že se dodnes využívají v nitroočních čočkách, urologických implantátech a v chemicky upravené podobě i v léčivém přípravku pro snadnější hojení ran s obchodním názvem Hemagel. Výzkum polymerů pro medicínu je v ústavu tradičním oborem od jeho založení.
Z Wichterleho gelu se tak stala celá rodina materiálů. Moderní měkké čočky se vyrábějí z novějších polymerů a technologiemi, které na odstředivé lití navázaly nebo ho doplnily, ale princip měkké čočky nasáklé vodou zůstal. Ústav dnes nese Wichterleho jméno i v názvu svého centra polymerních materiálů a technologií. Další české objevy s dopadem na medicínu shrnuje článek kdo objevil krevní skupiny.
| Tvrzení | Jak to bylo | Co si pamatovat |
|---|---|---|
| Wichterle vynalezl kontaktní čočky | Vynalezl měkké hydrogelové čočky a způsob jejich výroby | Materiál plus metoda |
| Čočky vznikly v laboratoři | První pokus proběhl doma o Vánocích 1961 | Budova ústavu se stavěla |
| Merkur byl jen hračka na ukázku | Byl to funkční prototyp, na kterém vznikly první čočky | Pohon dynamem z kola |
| První čočky vyráběla továrna | Prvních čtyři tisíce vyrobila doma Linda Wichterlová | Ruční domácí výroba |
| Stroj se nedochoval | NTM vystavuje jeden z prvních čočkostrojů z roku 1961 | Expozice Kontaktní čočky |
Kde čočkostroj vidět na vlastní oči?
Národní technické muzeum má v hlavní budově v Praze expozici Kontaktní čočky věnovanou historii čoček a přínosu Otty Wichterleho. Muzeum vystavuje jeden z prvních čočkostrojů z roku 1961, lahvičku s částí prvního milionu odlitých čoček a odlévací desku na přípravu prefabrikátů. Aktuální otevírací dobu najdete na webu muzea.
Vedle originálu je k vidění i funkční model čočkostroje z Merkuru, který postavil sběratel Jiří Mládek. Díky tomu si návštěvník udělá představu, jak skromně celý vynález začínal. Tipy na další místa, kde je technika k vidění zblízka, shrnuje rozcestník exkurze do výroby a technické památky.
⚠ Originál a model nejsou totéž
V expozici jsou dva různé přístroje. Originální čočkostroj z roku 1961 je historický exponát, kdežto funkční model z Merkuru je pozdější rekonstrukce sběratele. Na fotkách a ve výkladu je dobré je nezaměňovat.
Co si z toho odnést
Příběh čoček z Merkuru je hlavně příběhem dobře zvolené výrobní metody.
- Wichterle vynalezl měkkou hydrogelovou čočku a způsob její výroby.
- Gel HEMA pohltí až 40 procent vody, je pružný a průhledný.
- První čočky vznikly o Vánocích 1961 na stroji ze stavebnice Merkur.
- Patent chránil hlavně odstředivé lití v otáčející se formě.
- Jeden z prvních čočkostrojů je vystavený v Národním technickém muzeu.
Časté otázky
Kdo vynalezl kontaktní čočky?
Měkké hydrogelové kontaktní čočky a způsob jejich výroby vynalezl český chemik Otto Wichterle. Kontaktní čočky z tvrdých materiálů existovaly už dřív, Wichterlův přínos je v měkkém materiálu a odstředivém lití.
Jak vznikly kontaktní čočky?
Wichterle nejdřív s kolegy vyvinul hydrogel, který vodou botná a je průhledný. O Vánocích 1961 pak doma na přístroji ze stavebnice Merkur odlil první čtyři pravidelné čočky.
Proč Wichterle použil stavebnici Merkur?
Potřeboval rychle sestavit otáčivý mechanismus pro odstředivé lití. Kovové díly stavebnice se daly snadno spojit a upravit, jako pohon posloužilo dynamo z jízdního kola.
Z čeho jsou Wichterlovy čočky?
Z hydrogelu na bázi hydroxyethylmethakrylátu, zkráceně HEMA. Podle VŠCHT pohltí až 40 procent vody, má vhodné mechanické vlastnosti a je průhledný.
Kdy vznikly první měkké kontaktní čočky?
První čtyři čočky odlil Wichterle o Vánocích 1961. Výzkumu materiálu se věnoval od roku 1952.
Kolik čoček vyrobili Wichterlovi doma?
Podle Akademie věd vyrobila manželka Linda na domácím přístroji první čtyři tisíce kontaktních čoček téměř na koleni.
Kde je vystavený Wichterlův čočkostroj?
V hlavní budově Národního technického muzea v Praze, v expozici Kontaktní čočky. Je tam jeden z prvních čočkostrojů z roku 1961 i funkční model z Merkuru.
Co je odstředivé lití čoček?
Kapalná směs se nadávkuje do formy, která se otáčí. Odstředivá síla ji rozprostře do tvaru čočky a směs při otáčení ztuhne, takže čočky vycházejí pravidelné.
Na co se hydrogel používá kromě čoček?
Podle Akademie věd v nitroočních čočkách, urologických implantátech a v upravené podobě v přípravku Hemagel na hojení ran.
