Otto Wichterle: čočky z Merkuru a patenty, které stát prodal

Otto Wichterle odlil první čtyři použitelné měkké kontaktní čočky na Štědrý den roku 1961 doma na zařízení, které sestavil z dětské stavebnice Merkur, dynama z jízdního kola a tlakové láhve po německém pilotovi. Tři roky předtím ho vyhodili z vysoké školy. Dnes nosí kontaktní čočky víc než sto milionů lidí a Československo z toho nezískalo prakticky nic.

Co je potřeba vědět

• Narodil se v roce 1913 v Prostějově do rodiny továrníků Wikov.
• Za války vyvinul u Bati polyamidové vlákno silon.
• V prosinci 1942 ho zatklo gestapo, vězněn byl čtyři měsíce.
• Materiál pro měkké čočky vznikl v roce 1955, čočkostroj v roce 1961.
• Za sebou nechal přes 150 patentů a kolem dvou set publikací.
• Chartu 77 nepodepsal, podepsal manifest Dva tisíce slov.

Syn továrníka, který si na poslední chvíli vybral chemii

Otto Wichterle se narodil 27. října 1913 v Prostějově. Otec Karel byl spolumajitelem prosperující rodinné firmy na výrobu zemědělských strojů, kterou v Prostějově založil děd a která je dnes známá pod zkratkou Wikov, tedy Wichterle a Kovářík. Firma vyráběla i automobily. Oba dědové byli poslanci zemského sněmu.

Do dětství patří jedna nepříjemná epizoda: zhruba v šesti letech spadl do nádrže s močůvkou a následující dva roky strávil upoutaný na lůžku.

Maturoval s vyznamenáním na klasickém gymnáziu v Prostějově. Původně chtěl na strojní fakultu pražské techniky a chemii si vybral až na poslední chvíli. V roce 1931 nastoupil na Vysokou školu chemicko-technologického inženýrství, tehdy ještě součást ČVUT, v roce 1935 obhájil diplomovou práci u profesora Emila Votočka a o rok později získal doktorát technických věd.

Souběžně přitom v letech 1935 až 1938 studoval medicínu na Univerzitě Karlově a složil první rigorózum. Ta kombinace chemie a medicíny vysvětluje, proč o dvacet let později dokázal formulovat zadání na materiál, který má být zároveň opticky čirý a snášenlivý s živou tkání.

U Bati, protože vysoké školy byly zavřené

Sedmnáctého listopadu 1939 zavřeli Němci české vysoké školy a Wichterle, čerstvě jmenovaný řádný asistent, zůstal bez místa. Do Zlína přijel původně jen pro materiál a odjížděl s nabídkou. Firma Baťa se tehdy rozhodla zaměstnat vědce z uzavřených škol.

V lednu 1940 nastoupil do Výzkumného chemického ústavu, který vedl docent Stanislav Landa, a vymínil si volnost ve volbě témat. Vedl skupinu zabývající se polyamidy a vypracoval technologii výroby kaprolaktamu.

Silon a jméno, které se neujalo

Hlavním projektem bylo polyamidové vlákno. V roce 1941 už měl v laboratoři spřádatelná vlákna a v polovině téhož roku se z hotové příze upletly první ponožky a dámské punčochy. Před koncem války stál i prototyp aparatury pro kontinuální polymerizaci laktamu s navazujícím spřádáním.

Zkoušky se ovšem nemohly rozvinout, protože české vedení firmy výsledky před německými úřady tajilo, aby je nezneužily. Vlákno se navíc mělo původně jmenovat winop, podle iniciál tří spolupracovníků: Wichterle, Novotný, Procházka. Neujalo se.

Silon je polyamid 6, tedy polykaprolaktam. Od amerického nylonu se liší už způsobem vzniku: silon se připravuje polymerací jednoho monomeru, kaprolaktamu, zatímco nylon 6,6 vzniká polykondenzací dvou složek. Vlákno vzniklo nezávisle na nylonu a podobný název byl zvolen právě kvůli podobnosti s tím, co už na světě bylo.

Průmyslová výroba se rozběhla až zhruba deset let po objevu, v Plané nad Lužnicí na přelomu čtyřicátých a padesátých let. Wichterle mezitím prosadil na Slovensku projekt velkokapacitní výroby kaprolaktamu v Žilině.

Čtyři měsíce u gestapa

V prosinci 1942 ho zatklo zlínské gestapo v rámci rozsáhlé akce proti členům ilegální komunistické strany, ačkoli se odbojové činnosti neúčastnil. Vězněn byl čtyři měsíce a vyslýchali ho jednak kvůli údajnému zapojení do odboje, jednak proto, aby z něj dostali informace o Landově výzkumném ústavu. Do koncentračního tábora poslán nebyl.

Po válce se vrátil na vysokou školu a dokončil habilitaci, kterou mu zavření škol přerušilo.

Reakce, která nese jeho jméno

U Bati vzniklo ještě něco, co se do popularizačních textů obvykle nedostane. Při experimentech s dichlorbutenem tam Wichterle objevil novou chemickou reakci, která se dodnes označuje jako Wichterlova reakce a spočívá ve vpravení oxobutylové skupiny do organických sloučenin.

Není to detail pro sběratele kuriozit. Reakce pojmenovaná po objeviteli je v chemii tvrdá měna a znamená, že šlo o obecně použitelný postup, ne o jednorázový trik. Wichterle měl v té době osmadvacet let.

Poválečná léta pak vypadají jako běžná akademická dráha: v roce 1947 vydal učebnici organické chemie a v roce 1949 rozšířil habilitaci na technologii umělých hmot, založil katedru a stal se jejím prvním profesorem. V roce 1957 se v Praze konalo mezinárodní makromolekulární sympozium, které obor v Československu definitivně etablovalo.

Rozhovor ve vlaku

Celý příběh měkkých čoček začal náhodou. Někdy v roce 1952 jel Wichterle rychlíkem z Olomouce do Prahy a přisedl si do kupé k muži, který četl oftalmologický časopis. Ukázalo se, že jde o pracovníka ministerstva zdravotnictví, odborníka na oční pomůcky.

Ten si postěžoval, že tehdejší kontaktní čočky ze skla a tuhých plastů jsou tvrdé a hlavně nepropouštějí vodu ani kyslík. Zadání, které z rozhovoru vyplynulo, bylo přesné: opticky čirý, pro vodu propustný a biologicky snášenlivý materiál.

První vzorek připravil radikálovou polymerací methakrylových esterů ethylenglykolu Drahoslav Lím, jeden z Wichterleho asistentů, a obhájil na něm disertaci. Lím později, v roce 1979, emigroval do Spojených států a nashromáždil přes sto padesát vlastních patentů.

Co je vlastně hydrogel

Materiálem je poly(2-hydroxyethylmethakrylát), zkráceně PHEMA. Princip je jednoduchý a zároveň elegantní: hydrofilní monomer se polymeruje spolu s bifunkčním síťovadlem, takže nevznikne dlouhý řetězec, ale trojrozměrná síť. Ta nabotná vodou, ale nerozpustí se.

Klíčová vlastnost je v tom, co si materiál udrží. Zachová uspokojivou mechanickou pevnost, i když pohltí až čtyřicet procent vody, přitom zůstane opticky průhledný a čirý a dobře se snáší s živou tkání. To je přesně ta trojice požadavků z vlakového rozhovoru.

Patent na gely podali Wichterle a Lím v roce 1955, americkou přihlášku v dubnu 1956 a v roce 1960 vyšla práce Hydrophilic gels for biological use v časopise Nature. Uplatnění materiál našel i mimo oční optiku: v nitroočních čočkách, urologických implantátech a v hojivých přípravcích.

Zkoušky na pacientech a stopka z ministerstva

Materiál byl na světě v roce 1955, ale od materiálu k použitelné čočce vede dlouhá cesta. První použitelná čočka vznikla v dubnu 1957 a v roce 1959 se čočky zkoušely na pacientech oční kliniky.

A pak přišel zvrat, který celý příběh vysvětluje. V roce 1960 ministerstvo zdravotnictví podporu výzkumu zastavilo. Odborníci, které ministerstvo pověřilo posouzením, navíc Wichterlovu myšlenku odstředivého odlévání předem zavrhli jako neperspektivní.

Ve stejném roce přitom vyšla v časopise Nature práce o hydrofilních gelech pro biologické použití, tedy text, na který se dodnes odkazuje. Doma tedy výzkum zastavili ve chvíli, kdy o něm psal jeden z nejprestižnějších vědeckých časopisů světa.

Vyhozen ze školy v roce 1958

Wichterle nebyl členem komunistické strany, což po roce 1948 znamenalo zásadní handicap. Na fakultě si navíc dělal nepřátele tím, že odmítal hodnotit studenty podle třídního původu.

Při politické čistce po kádrových prověrkách byl k 31. srpnu 1958 ze školy vyhozen spolu s řadou dalších učitelů. Výzkum nitroočních čoček na škole zanikl.

Nepřišel ovšem do prázdna. Plynule přešel do Laboratoře vysokomolekulární chemie ČSAV, ze které se k 1. lednu 1959 stal Ústav makromolekulární chemie a Wichterle byl jmenován jeho ředitelem.

Ústav, který si postavil

Budovu ústavu na pražských Petřinách stavěl v letech 1960 až 1964 a spolupracoval na ní s architektem Karlem Pragerem. Sám sestavil stavební program a ve vzpomínkách uvádí, že ho barevné mrakodrapy New Yorku přivedly k prosazení temně zeleného skleněného obkladu železobetonového skeletu. Budova je dnes kulturní památkou.

Prvními úspěchy ústavu byly adiabatická polymerizace kaprolaktamu umožňující velké odlitky pro strojírenství a právě hydrofilní polymery, na kterých stály měkké čočky.

Štědrý den 1961

Tady je jádro celého příběhu. V roce 1960 zastavilo ministerstvo zdravotnictví podporu výzkumu čoček a odborníci pověření ministerstvem myšlenku odstředivého odlévání předem zavrhli. Budova ústavu se navíc teprve stavěla. Wichterle proto rozhodující pokusy provedl doma.

Součást	Odkud pocházela
Kostra zařízení	stavebnice Merkur vypůjčená od syna
Pohon	dynamo z jízdního kola
Stabilizace otáček	zvonkový transformátor
Ochranná atmosféra	tlaková láhev s argonem po pilotovi Luftwaffe
Ze školy	monomery, katalyzátory, broušené skleněné formičky

Princip je odstředivé lití. Monomerní směs se polymeruje během rotace v otevřených formičkách, takže vnitřní povrch čočky vytvaruje odstředivá síla. Dosavadní polymerace v uzavřených formách selhávala, protože čočkám zůstávaly přetoky, které dráždily rohovku.

Na Štědrý den 1961 tak odlil první čtyři velmi pravidelné čočky, které oko nedráždily. Ještě během Vánoc je vyzkoušel s očním lékařem Maxmiliánem Dreifusem na několika pacientech.

Patnáct set čoček v obýváku

Na počátku roku 1962 zařízení zdokonalil a spolu s manželkou Lindou vyrobil asi patnáct set použitelných čoček. Zkoušel při tom i fotopolymeraci s pomocí domácího horského sluníčka.

Vedlejší efekt téhle domácí výroby byl právní a stojí za zmínku: Wichterle si tím zajistil osobní vlastnictví patentu, protože jeho použitelnost ověřil výhradně na soukromé půdě. Patent na způsob výroby kontaktních čoček podal v roce 1961.

Soud, který vyhrál, a licence, kterou stát prodal

V roce 1971 povolil americký úřad uvedení čoček na tamní trh a rozjelo se odvětví, které dnes obsluhuje víc než sto milionů lidí. Souběžně ale běžel vleklý soudní spor mezi licenčními partnery ČSAV a firmami, které patenty nerespektovaly nebo se snažily z licenčních smluv vymanit.

Úředníci v ČSAV nebezpečí zpočátku ignorovali, mimo jiné proto, aby do věci nemuseli zapojit tehdy zatracovaného Wichterla. Teprve v roce 1976, kdy reálně hrozilo, že spor bude ztracen, dostal povolení vycestovat a svědčit před americkým soudem. Jeho svědectví znamenalo obrat.

A tady přichází pointa. V obavě z možného neúspěchu ČSAV v roce 1977 licenci včetně Wichterlových patentů odprodala dosavadním partnerům, a to za částku odpovídající zhruba ročnímu výnosu z licenčních smluv. O pět let později, v roce 1982, americký federální soud platnost patentů potvrdil a porušovatele odsoudil k zaplacení vysokých náhrad. Ty ovšem inkasovali američtí držitelé licence, ne Československo.

Konkrétní částky, které kolují po internetu, se navzájem vylučují a doložit se nedají. Doložitelný je jen ten výsledek: stát se práv zbavil rok předtím, než se ukázalo, kolik mají cenu.

Dva tisíce slov, ne Charta 77

Tohle se běžně plete. V červnu 1968 byl Wichterle u zrodu manifestu Dva tisíce slov, patřil mezi jeho první signatáře a s Ludvíkem Vaculíkem formuloval některé pasáže. Právě za to byl v normalizaci postižen: k 1. lednu 1970 byl odvolán z funkce ředitele ústavu.

Chartu 77 naopak nepodepsal. Když mu ji v lednu 1977 nabídl Jan Patočka, podpis odmítl. Vyplývá to z materiálů Státní bezpečnosti, která ho po roce 1968 obklopila sítí spolupracovníků a kontrolovala mu korespondenci i telefon.

Poslanec, ne senátor

Druhý rozšířený omyl se týká politických funkcí. Wichterle byl poslanec, nikoli senátor. Desátého července 1968 byl zvolen poslancem České národní rady a od ledna 1969 zasedal ve Sněmovně národů nově ustaveného Federálního shromáždění.

V listopadu 1969 se rozhodl mandát složit, protože nechtěl být účasten dalšího potlačování občanských svobod. Senát Parlamentu ČR ostatně vznikl až v roce 1996 a Wichterle mezi jeho členy nikdy nebyl.

Návrat v roce 1990

V listopadu 1989 se znovu zapojil do veřejného dění a patřil do konzultační skupiny, která připravila mimořádné prosincové zasedání ČSAV. Osmadvacátého června 1990 byl zvolen předsedou ČSAV a vedl ji až do zániku Československa na konci roku 1992. Po vzniku Akademie věd ČR se stal jejím čestným předsedou.

V roce 1991 mu prezident Havel udělil Řád T. G. Masaryka III. třídy, v roce 1993 získal čestný doktorát Univerzity Karlovy. Zemřel 18. srpna 1998 na svém letním bytě ve Stražisku, ve věku čtyřiaosmdesáti let.

Co po něm zůstalo

Co	Podrobnost
Patenty	přes 150
Publikace	kolem dvou set
Prémie Otto Wichterleho	uděluje Akademie věd ČR od roku 2002 vědcům do 35 let
Planetka	pojmenována Wichterle v roce 1993
Ústav makromolekulární chemie	založen 1959, budova od Karla Pragera je kulturní památkou
Síň slávy vynálezců	posmrtně uveden v roce 2007
Čočkostroj	k vidění v Národním technickém muzeu

Poslední řádek je asi nejvýmluvnější. Zařízení z dětské stavebnice, na kterém vznikl vynález pro sto milionů lidí, dnes stojí ve vitríně technického muzea.

Sedm věcí, které se o Wichterlem pletou

1. Nebyl senátor. Byl poslanec v letech 1968 a 1969.
2. Chartu 77 nepodepsal. Podepsal Dva tisíce slov.
3. Čočky nevznikly v ústavu. Vznikly doma o Vánocích.
4. Silon není nylon. Vzniká z jednoho monomeru, ne ze dvou.
5. Ze školy ho vyhodili. V roce 1958 při kádrových prověrkách.
6. Materiál je starší než čočky. Patent na gely je z roku 1955.
7. Soud se vyhrál. Ale licenci stát prodal rok předtím.

Časté dotazy k Ottu Wichterlemu

Kdo byl Otto Wichterle?
Český chemik, narozený v roce 1913 v Prostějově. Vyvinul polyamidové vlákno silon a měkké kontaktní čočky, po roce 1990 byl předsedou Československé akademie věd. Zemřel v roce 1998.

Kdy vynalezl kontaktní čočky?
Materiál, tedy hydrogel, patentoval s Drahoslavem Límem v roce 1955. První použitelné čočky odlil na zařízení z Merkuru na Štědrý den roku 1961.

Z čeho byl čočkostroj?
Kostru tvořila dětská stavebnice Merkur vypůjčená od syna, pohon dynamo z jízdního kola napojené na zvonkový transformátor a ochrannou atmosféru dodávala tlaková láhev s argonem po pilotovi Luftwaffe.

Proč čočky vyráběl doma?
Ministerstvo zdravotnictví v roce 1960 podporu výzkumu zastavilo a pověření odborníci jeho metodu odmítli. Budova ústavu se navíc teprve stavěla.

Kolik na tom vydělal?
Prakticky nic. Akademie věd v roce 1977 prodala licenci včetně jeho patentů za částku odpovídající ročnímu výnosu, a když soud v roce 1982 platnost patentů potvrdil, náhrady inkasovali američtí držitelé licence.

Podepsal Chartu 77?
Nepodepsal, podpis odmítl, když mu ji v lednu 1977 nabídl Jan Patočka. Podepsal ale manifest Dva tisíce slov v roce 1968 a byl u jeho vzniku.

Byl senátorem?
Nebyl. V roce 1968 byl zvolen poslancem České národní rady a od ledna 1969 zasedal ve Sněmovně národů. Mandát složil v listopadu 1969.

Kolik lidí dnes nosí kontaktní čočky?
Uvádí se víc než sto milionů lidí na světě. Americký úřad povolil jejich uvedení na trh v roce 1971.

Odkud údaje pocházejí

Životopisné údaje, průběh práce u firmy Baťa, okolnosti zatčení, odchod z vysoké školy i historie Ústavu makromolekulární chemie pocházejí z materiálů Akademie věd ČR, z Ústavu makromolekulární chemie a z medailonu Vysoké školy chemicko-technologické. Podrobnosti o vzniku hydrogelu, o patentech a o čočkostroji vycházejí z článku v časopise Vesmír, jehož patentové podklady dohledal Ústav makromolekulární chemie. Informace o odmítnutí Charty 77 vychází z materiálů Státní bezpečnosti citovaných Českým rozhlasem. Konkrétní částky za prodej patentů neuvádíme, protože se veřejné verze navzájem vylučují a žádnou se nepodařilo doložit. Jména synů neuvádíme z téhož důvodu.

• Medailon Otto Wichterleho na VŠCHT
• Půlstoletí od objevu měkkých kontaktních čoček
• Historie Ústavu makromolekulární chemie
• Otto Wichterle od silonek ke kontaktním čočkám

Na navazující texty z rubriky Zprávy vede průvodce cestováním, kde najdete i tipy na české technické památky.