Ústav makromolekulární chemie se nachází na konci pražského sídliště Petřiny. V roce 1959 ho založil světoznámý vynálezce Otta 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.

Dnes tu sídlí současný ředitel Ústavu makromolekulární chemie Jiří Kotek. "Od doby profesora Wichterleho a jeho vynálezu měkkých kontaktních čoček se náš ústav posunul do dalších výzkumných směrů," říká.

Původní ředitelská laboratoř, kde bádal Otto Wichterle v době, kdy byl šéfem. Nacházela se hned vedle ředitelny.

V této kanceláři Wichterle působil v dobách, kdy už nebyl ředitelem.

Na Wichterleho práci tu navázali hojivým přípravkem na rány HemaGel, jehož základ tvoří stejná látka, jakou slavný vynálezce použil na kontaktní čočky. Do ní přidali protizánětlivé látky urychlující hojení.

"Protože HemaGel si u uživatelů získal oblibu, věnovaly jsme se s kolegyní Lenkou Polákovou vývoji nové generace prostředku pro hojení ran. Vyvinuly jsme dva inovované výrobky, které se nyní dostávají na trh," říká hlavní autorka patentu Zdeňka Sedláková (vlevo, její kolegyně vpravo). Prvním z nich je HemaGel New, který díky svým unikátním vlastnostem vytváří optimální podmínky pro hojení rány tím, že působí protizánětlivě, podporuje mokré hojení a současně potlačuje mikrobiální osídlení rány.

Nyní ústav přišel s novou generací HemaGelu, jež účinkuje nejen na akutní, ale i na chronické rány, jako jsou bércové vředy, proleženiny či kožní defekty u diabetiků.

Druhým novým patentem je přípravek na krytí ran ve spreji HemaCut Spray. "Obsahuje roztok síťovaného polymeru. Okamžitě po nastříknutí se rána překryje přilnavým prodyšným filmem, který na sebe váže škodlivé kyslíkové radikály, a tak napomáhá urychlení hojení. Vytvořený film, který je voděodolný, je současně bariérou, jež chrání ránu před nečistotami a infekcí z okolí," vysvětluje Sedláková. Rána se tak ani nemusí lepit.

"Nacházíme se v Oddělení biolékařských polymerů, kde připravují nové polymerní materiály, které by v blízké budoucnosti mohly sloužit v medicíně. Zaměřujeme se na diagnostické a terapeutické polymery, popřípadě takové, které dokáží kombinovat obě funkce," říká zdejší vedoucí Tomáš Etrych.

"Diagnostické polymery mohou vizualizovat lékařům například nádor v těle. Podílíme se například na tzv. navigované chirurgii, kdy naše materiály by měly označit to, co mají lékaři chirurgicky vyjmout. Konkrétně se jednalo o nádory, které se laicky řečeno snažíme rozsvítit. Ve chvíli, kdy je nádor rozsvícen, chirurg daleko lépe vidí, jakou část má odebrat," popisuje Etrych.

"A zde právě navigace pomocí našich polymerů může významně pomoci. Vždyť dnešní doba umožňuje třeba tzv. robotickou chirurgii, kdy operatér sedí s joystickem za počítačem a na dálku naviguje operujícího robota," doplňuje Tomáš Etrych.

Jejich terapeutické polymery jsou něco jako dopravci, kteří doručují balíčky s léčivy. "Díky tomu, že je léčivo v balíčku schováno, nejdříve nijak nepůsobí, a teprve když dorazí do cíle, balíček se rozbalí a léčivo se uvolní. A vyrábět dopravce je právě náš úkol," vysvětluje šéf Oddělení biolékařských polymerů. Na obrázku kapalinová chromatografie, což je technika, kterou tady separují složky zkoumaného vzorku.

"Máme už velmi dobré výsledky z praxe, bohužel zatím jen z Japonska ze soucitného podání u pacientů v terminálním stádiu onkologického onemocnění. V Evropě jsme zatím tak daleko nedošli, je podstatně náročnější něco nového schválit," dodává Etrych a ukazuje, jak funguje tzv. flash-chromatografie (na snímku), přístroj pro rychlou separaci látek ze směsí.

Na dveřích své laboratoře má Tomáš Etrych obrázek E.T. Mimozemšťana - symbolizující jeho iniciály. A také Pata a Mata coby chemiky.

Nyní jsme se dostali do Oddělení nadmolekulárních polymerních systémů, kde nás provází jeho šéf Martin Hrubý. Z polymerů tu umí udělat i velmi stabilní "umělé buňky" (polymersomy). "Jsou to takové váčky, které mají velikost, jaká je potřeba, a jejich výhodou také je, že jsou jeden jako druhý," popisuje. "Lze je použít jako chemické nanotovárny vyrábějící nebo degradující, co je potřeba přímo na místě, slouží i pro dopravu léčiv."

Vyrábějí tu také nosiče, jež doručí lék v těle přesně na potřebné místo, například do nádoru. "Léčivo se uvolní, až když dorazí na místo," říká Hrubý.

Jejich polymery také dokážou vychytat některé kovy v organismu. To lze použít pro léčbu Wilsonovy choroby nebo hemochromatózy, což jsou nemoci, u kterých dochází k poškození organismu patologickým hromaděním mědi, respektive železa v těle. Tyto choroby vedou k poškození jater, kde se kovy hromadí, u Wilsonovy choroby jde dále zejména i o poškození nervového systému.

"Polymery umí kovy vychytat selektivně, tedy jdou například jen po mědi nebo jen po železe a jiné téměř nechytají. Polymer tyto kovy naváže na sebe, a jelikož je velký, nevstřebá se v trávicím traktu a vyloučí se s nimi z těla," doplňuje Martin Hrubý.

Zařízení, které vidí volné radikály, tedy nepárové elektrony. "To je velmi důležité, neboť v našem organismu mohou volné radikály vznikat vlivem infekce, zánětu nebo také nádorů a jiných vážných nemocí," upozorňuje Hrubý.

Zavádí nás do Radiochemické laboratoře, kde zkoumají imunoradioterapii. Jedná se o techniku, při níž jsou nádory vystaveny vysokým dávkám záření, zároveň ale šetří nedaleké tkáně těla.

"Kromě vypálení nádorů zafunguje imunomodulátor, který umí zvýšit reakce imunitního systému proti zbytkům radiačně zničené tkáně," popisuje Martin Hrubý. Dojde tak nejen ke zničení primárního nádoru, ale i metastáz.

"Když dáme do organismu námi připravený polymer, potřebujeme sledovat, kde je, jestli skončil tam, kde má, a jak se vylučuje. Nejjednodušší způsob, jak to udělat, je označit ho radioaktivitou a pak sledovat na speciální kameře, kde se pohybuje," líčí Hrubý. Na obrázku je olověné stínění chránící pracovníky při práci s radioaktivitou.

Mimochodem při proplétání se všemi důmyslnými chemickými aparaturami v Ústavu makromolekulární chemie nezaujmou jen nejmodernější přístroje...

Mají tu také nádherný výhled ven z okna, kde se rozprostírá celé panorama Českého středohoří.

Zaujmou i pozoruhodné cedulky. Člověk je zvyklý spíše na "vypni vodu a elektřinu" nebo "vodu a plyn". Tady mají argon, inertní plyny, tedy netečné plyny, které nepodléhají chemickým reakcím.

Dobré připomínat.

Oddělení biologických modelů zkouší v ústavu vyvinuté polymery pro lékařství, aby zjistili, zda správně fungují a v biologických tkáních dělají to, co mají. (Na snímku centrifuga pro stáčení vzorků DNA, RNA, proteinů a buněk.)

Nyní zde například zkouší polymery pro fluorescenčně navigovanou chirurgii. Zkoumají, zda se polymer skutečně naváže na nádorové buňky a označí je tím, že se rozsvítí díky dopravované fluorescenční značce.

Centrifuga ke stáčení buněk a jiných vzorků.

Laboratoři spektroskopie nukleární magnetické resonance (NMR) vévodí tento velký spektometr, jenž se používá pro měření pevných látek. Uvnitř je velmi silný magnet, sto tisíckrát silnější než magnetické pole Země. Ten musí být neustále chlazen stovkami litrů kapalného helia a dusíku, proto je přístroj tak veliký.

Jak vysvětluje zdejší vědkyně Martina Urbanová, zdokonalují tu metody pro výzkum a výrobu léčiv, podílejí se na vývoji nových biomateriálů či vodivých materiálů pro energetiku.

Nyní tu instalují ještě výkonnější spektrometr s ještě vyšším magnetickým polem. "Obrazně řečeno, toto zařízení umožní nahlédnout hlouběji do struktury hmoty jako větší dalekohledy umožní nahlédnout do větších hlubin vesmíru," přibližuje posun ve výzkumu Martina Urbanová.

Sestupujeme do sklepa, kde se nachází sofistikovaná sestava elektrických přístrojů pro měření elektrických charakteristik organických fotovoltaických článků, organických tranzistorů a paměťových prvků.

"Bádáme tu nad polymery, které umí vést elektrický proud nebo převádět světelnou energii na elektrickou a opačně," provádí nás po laboratoři šéf zdejšího oddělení Jiří Pfleger.

Takové polymery se využívají například jako pevné elektrolyty do baterií, v organických fotovoltaických článcích, diodách či elektronických pamětech. "Některé mohou díky své elektrické vodivosti dokonce nahrazovat kovy," upozorňuje Pfleger.

Některé polymery se mohou používat v elektronice jako polovodiče místo křemíku. "Lze je tisknout na ohebné fólie nebo textil. Díky tomu se dnes začínají vyrábět televize, které se dají srolovat jako plátno. Z polymerů se dají vyrobit také chytré textilie, které mohou mít v sobě zabudovanou klávesnici, senzory a další elektronické prvky," líčí Jiří Pfleger cosi, co zní jako sci-fi, nicméně jak říká, stává se to již realitou.

Sestava pulsních laserů. Kromě výzkumu polymerních polovodičů se také používají k tzv. laserovému mikroobrábění. "Využíváme je například pro přípravu kovových nanočástic a k řezání malých polymerních vzorků, které mohou sloužit například jako oční implantáty," přibližuje Pfleger.

Nacházíme se v Oddělení polymerních membrán, kde nám jeho vedoucí Zbyněk Pientka (vpravo) a zdejší výzkumník Miroslav Otmar vysvětlují, jak se jejich membrány dají využít k oddělení neúčinné směsi léčiva. Když je účinná látka v čisté formě, není potřeba brát jí tak velké dávky.

Nové polymerní materiály syntetizované v Ústavu makromolekulární chemie umožňují přípravu membrán do palivových článků i lithiových baterií. Takováto zbotnalá membrána odděluje elektrody, ale umožňuje průchod iontů. Cílem je vyrobit vysoce vodivou membránu, trvanlivou, chemicky odolnou, mechanicky pevnou, a přitom levnou.

Klíčová součást umělé ledviny. Modul má uvnitř membrány ve formě dutých vláken, které vypadají jako velmi tenké makarony. Plní klíčovou roli hemodialýzy - odděluje z krve produkty metabolismu," popisuje Jan Žitka.

"Zde připravujeme materiály s řízenou strukturou a vlastnostmi. K základním polymerům přidáváme další složky, jež jim dodají potřebné vlastnosti," ukazuje Zdeněk Starý v Oddělení zpracování polymerních materiálů.

Takové "materiály na míru" připravují většinou mícháním v tavenině. Tento stroj například připravuje polymerní fólie.

Nachází se tu i podstatně větší výrobní stroje, třeba toto laboratorní míchací zařízení pro přípravu polymerních materiálů. "Předmětem našeho výzkumu jsou i tzv. chytré materiály, které mají schopnost reagovat na podněty z okolí – například na změnu teploty reagují změnou objemu. Vyvíjíme i samohojící materiály, které se při poškození dokážou samy časem zacelit," vypráví Zdeněk Starý.

A vůbec největší zdejší stroj, vstřikovací lis pro přípravu zkušebních těles. "Velmi aktuálním tématem, kterým se zabýváme, je vývoj recyklačních postupů pro plastové odpady," upozorňuje Starý (na snímku). Cílem je recyklát s požadovanými vlastnostmi, aby mohl být plnohodnotně využit.

Transmisní elektronový mikroskop (TEM) umožňuje pozorování velmi tenkých preparátů (například polymerní nanočástice), a to při vysokém rozlišení a zvětšení.

"Vzorky připravované pro TEM mikroskop mají tloušťku cca tisíckrát menší než ostří žiletky, takže nejsou pouhým okem téměř vidět," popisuje vědec Miroslav Šlouf (na snímku).

Ten největší a velmi citlivý mikroskop museli umístit mimo hlavní budovu ústavu, protože se ukázalo, že je příliš rušen elektromagnetickými poli ostatních přístrojů. "Dříve v této technické místnosti parkoval traktůrek na sečení trávy," říká Šlouf.

"Tenhle mikroskop dokáže zobrazovat povrch vzorků, může také provádět analýzu prvků v mikroměřítku, a umí také zobrazit citlivé polymerní materiály ve zmraženém stavu nebo ve velmi vysokém rozlišení, aniž by došlo k jejich poškození dopadajícími elektrony," vysvětluje Miroslav Šlouf.

"Otec zakladatel", Otto Wichterle, by měl ze svého ústavu radost.