Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i.

„Proč tu jsme? Chceme být krásní, ale i užiteční, “ vyjádřil poslání naší vědecké instituce její zakladatel, přední český chemik prof. Otto Wichterle. Jsme tu tedy nejen kvůli kráse syntézy nebo teoretického zkoumání obřích molekul – polymerů, makromolekul –, ale i kvůli jejich využití v medicíně, průmyslu, energetice, ekologii nebo elektronice. Letos oslavíme padesáté narozeniny.

Přírodní makromolekuly, např. proteiny a nukleové kyseliny, jsou podstatou života, zatímco syntetické polymery jsou základními materiály moderní civilizace. Makromolekuly jsou zkrátka všude kolem nás i v nás, musíme jim dobře rozumět a lépe využívat jejich ohromnou strukturní variabilitu. Tradičně se zaměřujeme hlavně na umělé makromolekuly, jejich vznik, vlastnosti a přeměny. Jak se rozšiřuje naše poznání, postupujeme od jednoduššího k složitějšímu a čím dál víc se zabýváme „na míru šitými“ polymerními systémy s unikátními vlastnostmi a funkcemi.

Hydrogely, konkrétně gely z poly-2-hydroxymethylmethakrylátu nabotnalého vodou, byly už základem prvních měkkých kontaktních čoček, významného vynálezu prof. Wichterleho. Ten měl při výběru těchto materiálů dobře snášených organismem mimořádně šťastnou ruku, a tak hydrogely nacházejí stále nové aplikace. Připravujeme z nich například nitrooční čočky, čočky se speciálními vlastnostmi nebo urologické implantáty. V chemicky modifikovaných formách slouží jako materiály pro rychlé hojení ran (přípravek Hemagel) či pro pěstování buněk.

Polymerní nosiče léčiv představují nový způsob léčby nádorových onemocnění. Dokážou aktivní látku cíleně dopravit do postiženého místa. Teprve tam se léčivo uvolní a začne působit, takže nepoškodí zdravou tkáň. Výzkum probíhá ve spolupráci s Mikrobiologickým ústavem AV ČR, v. v. i., společností Zentiva a řadou pracovišť v zahraničí. Nově studujeme i polymerní systémy pro genovou terapii, které do buněk dopraví genovou informaci.

Bioanalogické polymery, tedy polymery podobné přírodním, zkoumáme mimo jiné jako substráty či výztuže pro růst buněk a regeneraci tkáně, například v míše. Zkoušíme je i v biodegradovatelných formách, které se časem v organismu rozpadnou. Postupným skládáním velmi tenkých vrstev přírodních a syntetických polymerů budujeme systémy určené pro biosenzory nebo jako povlaky umělých povrchů snášenlivých s krví.

Makromolekuly můžou samovolně vytvářet organizované struktury, které mění vlastnosti v závislosti na vnějších podmínkách, třeba teplotě a pH. Takové samoorganizace a „inteligentní systémy“ zkoumáme kvůli jejich využití například v senzorech a membránách.

V hybridních systémech kombinujeme polymery s mikročásticemi nebo nanočásticemi jiných látek, abychom získali nové materiály pro katalýzu nebo separaci látek. Zabýváme se přípravou nových polymerních membrán, které lze využít ve vodíkových a methanolových palivových článcích, při dělení plynů nebo ultrafiltraci. Předmětem našeho zájmu jsou také polymerní nanovlákna.

Zajímáme se o elektronové a optické vlastnosti konjugovaných polymerů, v jejichž struktuře se střídají dvojné a jednoduché vazby, ale i dalších polymerů s elektronově a opticky aktivními skupinami. Lze je totiž využít například ve fotovoltaice, jako fotovodiče, elektroluminiscenční materiály nebo při konstrukci organických tranzistorů.

Polymery s přesně cílenou strukturou připravujeme i pomocí moderních polymerizačních postupů, jako je radikálová polymerizace s přenosem atomu. Teoreticky i prakticky studujeme polymerní sítě, a to i organicko-anorganické nebo kapalněkrystalické. Zkoumáme polymerní směsi a kompozity, například s cílem získat materiály s lepší houževnatostí. Vyvinuli jsme v této souvislosti postup jak s využitím kompatibilizátorů ekonomicky zpracovat různorodý plastový odpad na prakticky využitelné materiály.

Abychom se o polymerních systémech dověděli co nejvíc, sledujeme je speciálními metodami, například pomocí rozptylu světla, magnetické rezonance, různými druhy mikroskopie a chromatografie, rentgenovou difrakcí nebo měřením reologických a mechanických vlastností.

Ústav makromolekulární chemie je ve svém oboru celosvětově uznávanou institucí, která i nové generaci zájemců o vědeckou práci nabízí dobré pracovní podmínky, kvalitní přístrojový park i příjemné zázemí v klidné pražské čtvrti plné zeleně.