Dušan Berek (Počátky a historie ČS HPLC)
ČSHS: Dušan Berek (Počátky a historie ČS HPLC)
Narodil sa 6. júla 1938 v Zlatých Moravciach, vzdelanie získal na Chemicko‐technologickej fakulte SVŠT v Bratislave v r. 1960. Od roku 1960 pôsobí na Ústave polymérov na Slovenskej akadémii vied v Bratislave.
Vedecké zameranie: Kvantitatívny popis termodynamických vlastností ternárných systémov polymér ‐ polymér ‐ rozpúšťadlo, gélová permeačná chromatografia – koncentračné efekty, úloha entalpických interakcií, vplyv prímesí v eluentoch. Návrh série originálnych kvapalinovo-chromatografických metód separácie a molekulovej charakterizácie komplexných polymérových systémov (zmesí polymérov, kopolymérov, funkcionalizovaných oligomérov a stereošpecifických polymérov), vypracovanie patentovaných postupov prípravy a modifikácie silikagélových náplní kolón pre kvapalinovú chromatografiu, štúdium prípravy a aplikácií pórovitých uhlíkových častíc a vlákien.
Získal tieto ocenenia: 2004 zvolený za člena Učenej spoločnosti pri SAV , 2002 Technológ roka SR, 1999 Vedec roka v SR, Čestná medaila Polskiego towarzysztwa chemiczniego , Pamätná medaila Univerzity v Lubline , Zlatá plaketa D. Ilkoviča, SAV, Hanušova medaila Spoločnosti českých chemikov, Zlatá medaila a čestné členstvo Slovenskej chemickej spoločnosti. Publikoval 260 článkov a 60 patentov.
SPOMIENKY
Ospravedlňujem sa čitateľovi za nasledujúce veľmi osobné spomienky, pán editor ich vybral z môjho nesúvislého rozprávania. Je to moja čiastková reminiscencia na neopakovateľné špatno-krásne časy a aj dôkaz toho, ako spoločenská situácia ovplyvní myslenie, a tým aj osud človeka.
ČSHS: Dušan Berek - Počátky a historie Československé kapalinové chromatografie
RANÁ MLADOSŤ
Môj starý otec bol „pansláv“ – príslušník inteligencie, ohrozenej maďarizačným tlakom. Ako mladý učitel musel odísť zo Slovenska do Srbska. V jeho rodisku slovenské školy prakticky neexistovali. V srbskej Báčke sa narodila moja mama a jej traja súrodenci. Po vzniku Československa sa rodina vrátila na Slovensko. Starý otec pracoval ako krajský školský inšpektor v Leviciach. Tam mal dom a rodinu. Po príchode Maďarov po Viedenskej arbitráži v roku 1939 bol pod hrozbami donútený behom 48 hodín a bez majetku z Levíc odísť.
Otec bol sudca. Po zmene politického systému v Československu v r. 1948 bol prenasledovaný komunistami. Štyrikrát ho prepustili zo zamestnania a skončil ako referent v stavebnej organizácii. Matka bola učiteľka. Pre svoje náboženské vyznanie bola perzekvovaná tak za Slovenského štátu, ako aj po nástupe komunistov. Dvakrát musela odísť zo zamestnania. Ťažká situácia rodiny spôsobená politicky motivovanými stratami zamestnania rodičov výrazne ovplyvnila moje zmýšľanie. Na strednej škole sme si založili kapelu a chodili sme po dedinách hrávať na svadby. To nám riaditeľ školy zakázal, ale neskôr od nás chcel, aby sme šli hrať na podujatí okresnej straníckej organizácie. Odmietli sme s tým, že ja – hoci som bol v kapele najmenej dôležitý ‐ mám tesne pred maturitou. Bola z toho dvojka z mravov a maturita bez vyznamenania.
Tato kniha vznikla za vzájemné spolupráce České společnosti pro hmotnostní spektrometrii, české pobočky firmy Thermo Fisher Scientific a firmy Pragolab. Vydání bylo realizováno za sponzorského přispění firem Thermo Fisher Scientific a Pragolab.
ČSHS: Česká společnost pro hmotnostní spektrometrii, česká pobočka firmy Thermo Fisher Scientific, firma Pragolab.
ŠTÚDIUM NA VYSOKEJ ŠKOLE A VEDECKÁ AŠPIRANTÚRA
Zámerne neuvádzam tituly osôb, na ktoré si spomínam. Viaceré sa v priebehu času zmenili a niektoré si už ani nepamätám. Rád by som týmto vyslovil oneskorenú vďaku viacerým mojim dobrodincom a tiež potvrdil, že som svojim anti‐dobrodincom dávno odpustil. História našej rodiny sa samozrejme premietla i do kádrových profilov detí. Moja staršia sestra Milota nesmela študovať na univerzite. Ja som bol mladší a mal to šťastie, že ma zastihol politický odmäk: Na vysokoškolské štúdium som si vybral Chemickotechnologickú fakultu SVŠT v Bratislave, dnes je to Fakulta chemickej a potravinárskej chémie STU. Po prvýkrát prijímacie pohovory nahradili skúšky. Skúšobná komisia bola ku mne veľmi ústretová. Boli v nej tri aktívne straníčky, vedeli o mojich kádrových problémoch a napriek tomu odporučili moje aspoň podmienečné prijatie na školu. Podmienka znela: “Žiadna skúška dvakrát“. Ako uvádzam v ďalšom, jedna z nečleniek komisie, D. Mikulášová výrazne ovplyvnila aj môj ďalší profesionálny život. Štúdium bolo celkom veselé. Veľa závodného športu, inštruktorský kurz a potom každú zimu práca lyžiarskeho cvičiteľa. Nepríjemná bola vojenská príprava, zabrala jeden deň v týždni a zahrnovala dve prázdninové sústredenia. Môj prospech zo skúšok „vojenskej prípravy“ bol úbohý a napriek tomu ma vybrali za dôstojníka: Všetkých zo začiatku abecedy. Zato viacerí spolužiaci, ktorí vojenskú prípravu „milovali“ ostali poddôstojníkmi. Ich mená boli na konci abecedy.
Po treťom roku štúdia som sa s prospechom blízko 1,0 (dvojka z marxistickej filozofie) prihlásil na špecializáciu Fyzikálna chémia (tá na SVŠT v Bratislave nebola) na pražskú Karlovu univerzitu. Voľné miesta mali, ale zrejme zavážil môj kádrový posudok. Ostal som v Bratislave. Rozhodujúcu úlohu pri výbere „náhradnej“ špecializácie a potom aj vedeckej orientácie mala D. Mikulášová. Tá si ma zapamätala z prijímacej skúšky na fakultu a stala sa mojim „anjelom strážnym“. Prehovorila ma, aby som šiel na „jej“ Katedru kaučuku a plastov (vedúci J. Gašperík a neskôr J. Beniska), vzala si ma za diplomanta a napriek môjmu kádrovému nedostatku ma odporučila do zamestnania v Slovenskej akadémii vied. Znovu ma podržala, keď ma neskôr z ústavu SAV – tentokrát už z mojich vlastných kádrových dôvodov chceli prepustiť.
Po štvrtom ročníku štúdia sme mali predpísanú prázdninovú prax. Mal som priateľov v bývalom NDR a zorganizoval som výmenný študentský pobyt ‐ my do Merseburgu, oni do Bratislavy. Krátko pred odchodom si ma zavolal fakultný „kádrovník“ a oznámil mi, že zájazd je schválený ale vedúci krúžku z kádrových dôvodov nebude môcť ísť. Vtedy ešte nebol postavený berlínsky múr. Tak som namiesto do NDR šiel na prax na Moravu, do Zlína (ako vieme, vtedy sa to mesto volalo inak), do Výskumného ústavu gumárenské a plastikařské technologie. Bol to pekný, zaujímavý a vydarený mesiac. Ovplyvnil môj profesionálny život a nechýbalo veľa, aby ovplyvnil aj môj život osobný. Môj vedúci bol Z. Zámorský, výborný chlapík, ktorý svojou mierou prispel k môjmu umiestneniu na budúcemu pracovisku, lebo aj on sa za mňa prihovoril môjmu budúcemu kolegovi v Akadémii, Z. Maňáskovi. Poučil ma, že závisť v kolektíve ľahko prerastie do nenávisti, ktorú si jej nositeľ ľahko vnútorne odôvodní a tiež to, že nesmiem príliš vytŕčať hlavu. Môžem po nej dostať, prípadne o ňu prísť. V rámci diplomovej práce u D. Mikulášovej som sa venoval očkovaniu vinylacetátu na ozonizovaný polypropylén. Ozonizátor sa mi podarilo získať za fľašu tvrdého od premietača z bratislavského kina Hviezda, kde ho prestali používať na osviežovanie vzduchu.
Po štúdiách sa mi na fakulte nepodarilo zostať. Šťastie som skúšal na štyroch rôznych katedrách, na ktorých som predtým pracoval ako pomocná vedecká sila alebo viedol cvičenia. Všade mali voľné miesta a aj záujem o mladíka s „červeným diplomom“. Vedúci katedier boli v štátostrane dobre zapísaní, ale v mojom prípade nepochodili. Po štvrtom pokuse si ma na koberec zavolal stranícky výbor a oznámil mi, aby som prestal provokovať. Vo výbore sedeli aj bývalí spolužiaci, dvom sme spolu s kolegom D. Bellušom pomáhali pri písomkách. V bufete sme mali „výpočtové stredisko“ vybavené štyrmi „počítadlami“, spolužiakmi s logaritmickými pravítkami. Každý z nás mal k dispozícii dve „počítadlá“. Spolužiak vybavený lekárskym potvrdením, že musí ísť často na WC, vyniesol príklady. S Danielom sme sa rýchlo dohodli, ktoré z nich budeme počítať (na písomkách boli vždy dve skupiny príkladov, bolo treba vypočítať aspoň jeden príklad pre každú skupinu). Výsledky štvormo nezávisle vypočítaných príkladov sme porovnali, ak sedeli, zaniesol ich náš kolega pri ďalšej návšteve WC do posluchárne, kde sa písali písomky. Na konci štúdia sme obaja s Danielom dostali posudky podpísané členmi výboru Zväzu mládeže, práve tými, ktorých na škole udržalo naše „výpočtové stredisko“. Stálo v nich, že sme nepomáhali slabším študentom. Ani jedného z nás za asistentov na fakultu neodporučili. Viacerí z nich ostali ako dobrí zväzáci pracovať na fakulte ako asistenti. Daniel mal „umiestenku“ do Novák a ja do CHZJD Bratislava, závod Duslo v Šali. Nakoniec mi zase pomohla D. Mikulášová, ktorá síce nedokázala presvedčiť fakultnú organizáciu štátostrany, aby som mohol nastúpiť k nej do zamestnania, ale prehovorila M. Lazára, s ktorým spolupracovala, aby ma vzal do svojho tímu v Slovenskej akadémii vied.
Po nástupe do SAV, do bývalého Ústavu dreva, celulózy a chemických vlákien, som absolvoval šesťmesačnú základnú vojenskú službu v bojovom útvare v Olomouci. Prijímač som pretrpel v Šumperku, bol tvrdý. V Olomouci som dostal čatu, v ktorej boli za trest dvaja farári. Boli to dobrí chlapci, vzájomne sme si pomáhali prežiť vojnu s čo najmenšími problémami. Problémov bolo pravda dosť, v čate som mal aj dvoch straníkov, tí boli najmenej disciplinovaní. Okrem toho bolo v čate 14 cigánov ‐ všetci prišli z väzenia, zväčša z Jáchymova. Jeden z nich bol dvojnásobný vrah, stále pri seba nosil dýku. Menoval sa podobne ako ja, Berky a chlapci ma varovali: „Na toho si dajte pozor, máva amok. Vtedy sa mu oči skryjú pod beľmom. Keď dostane záchvat, môže zabíjať.“ Raz som to zažil, po zdanlivo nevinnej hádke, keď mu iný cigán povedal niečo urážlivé. Bol to otrasný zážitok. Štyria na Berkym sedeli a sotva ho udržali. O štvrť hodiny sa upokojil a potom sa na nič nepamätal. Vojnu mi pomohol prežiť basketbal, vtedajší olomoucký tím po Morave dosť cestoval.
Po vojenskej službe som sa vrátil do SAV. Pracoval som pod vedením M. Lazára, ktorý viedol Oddelenie polymérov v Ústave dreva celulózy a chemických vlákien. Mali sme tri miestnosti na Chemickej fakulte SVŠT. Kvôli Slovnaftu Bratislava ‐ márne sme očakávali, že nás bohatý podnik finančne podporí ‐ sme spolu so Z. Maňáskom a J. Pavlincom študovali oxidáciu polypropylénu (PP). Slovnaft práve začal vyrábať polypropylén a amorfný, ataktický stereoizomér (aPP) bol nežiadaný vedľajší produkt. Hľadalo sa jeho uplatnenie. Odhadovali sme, že naočkovaním poly(vinyl acetát)u na naoxidovaný aPP a nasledujúcim zmydelnením PVAC dostaneme materiál so zaujímavými hydrofilno‐hydrofóbnymi vlastnosťami. aPP je pri izbovej teplote rozpustný v organických rozpúšťadlách, čo bola veľká výhoda. Mojou prvou úlohou bolo vypracovať metódu na stanovenie hydroperoxidov, ktoré vznikajú na reťazci aPP pri oxidácii.
Nemali sme k dispozícii IČ spektrofotometer, a bolo potrebné navrhnúť jednoduchý postup analýzy „na kolene“. Podarilo sa to pomocou jodometrickej titrácie v heterogénnom systéme ‐ chloroform (dobré rozpúšťadlo aPP) / voda (do ktorej sa reakčné produkty vytrepávali, a v ktorej sa odohrávala titrácia). Denne bolo potrebné analyzovať značný počet vzoriek a práca mi dala zabrať. Metóda sa osvedčila a čoskoro sme napísali dve publikácie do ruských Vysokomolekuljarnych sojedinenii. S prekladom do ruštiny pomohol aj knihovník J. Bartoš, ktorý krátko predtým nastúpil do ústavu. Publikácie vyšli neskôr aj v anglickom preklade v časopise Rubber Chemistry and Technology a boli slušne citované. To bol pomerne veľký úspech. Jodometrickú metódu používali ešte niekoľko rokov na Katedre polymérov a na Katedre vlákien CHTF aj pre v chloroforme nerozpustný izotaktický PP, bez citácií pôvodných prác.
Na fakulte sme mali veľké priestorové problémy. V jednom laboratóriu sme študovali (hlavne ruskú, vtedy prakticky jedine voľne dostupnú literatúru) i experimentovali ôsmi. Každé ráno sa na pracoviskách konal prehľad tlače. Ako nováčikovi mi prischlo niekoľkomesačné organizovanie týchto podivných schôdzí a ak sa referujúci nedostavil, musel som ho zaskočiť. Vtedy som si vypestoval odpor k dennej tlači.
Začal som sa pripravovať na vedeckú prípravu, ašpirantúru. M. Lazár mi oznámil, že v oddelení musí niekto začať s fyzikálnou chémiou polymérov, a že moja dizertácia sa bude venovať práve tomu. Bránil som sa, pretože boli dobre rozbehnuté oxidačné a očkovacie štúdie, ale môj odpor a diskusie a ani podpora Z. Maňáska nepomohli. M. Lazár mi vybral tému dizertácie: „Zmesi polymérov“, ale ja som si to modifikoval na „Zmesi polymérov v roztoku a roztokové vlastnosti polymérov“ a nakoniec na „Fázové rovnováhy v ternárnych systémoch ataktický polypropylén – polystyrén (PS) – toluén“. Nemali sme prakticky žiadne prístrojové vybavenie, spočiatku som mal k dispozícii len sušiareň a staručké váhy. Až neskôr sme s veľkou slávou kúpili termostat z NDR. Fázové rovnováhy som sledoval v trubičkách s presným vnútorným priemerom z českého sklárskeho podniku v Sázavě. Pomocou magnetu som premiešaval roztoky oboch neznášanlivých polymérov a katetometrom, ktorý zhotovili v dielňach SAV som meral objemy fáz. Paralelne som miešané roztoky dvoch polymérov titroval rozpúšťadlom do zániku zákalu. Kolega V. Ďurďovič zostavil plynový chromatograf s pyrolyzérom. Pomocou neho sme po vysušení analyzovali zloženie zmesí aPP/PS v kvapalných, oddelených fázach. Vznikla na tú dobu neobyčajne vysoko, viac jako 50x, citovaná práca.
Našu experimentálnu prácu sprevádzali zápasy s okolitými pracoviskami o každý meter štvorcový pracovnej plochy. Po presťahovaní sa z fakulty do práve dostavanej budovy Chemického ústavu SAV na Patrónke sme síce dočasne priestorovo expandovali, ale už po niekoľkých mesiacoch sme znovu boli temer dvaja na každú stoličku. Naše oddelenie totiž pomerne rýchlo rástlo a mojou organizačnou úlohou bolo vyhľadávanie posíl. Lietali telegramy, zvonil telefón, naháňal som spolužiakov. Keďže sme boli v študijných skupinách zadelení podľa abecedy, začali do oddelenia pribúdať “béčka”: D. Belluš, B. Böhmer a E. Borsig. Prvých dvoch ich pracoviská uvoľnili bez problémov, ale poslednému menovanému „Ebovi“ robili v bývalých Považských chemických závodoch v Žiline problém, odmietli poslať na neho posudok. Počas spoločnej vojenskej služby sa mi podarilo pre neho “vyrobiť” odporučenie vojenského útvaru. Stálo to bagateľ, niekoľko pohárov piva... Orazítkované odporučenie postačilo, aby Eba mohli do SAV prijať. M. Lazár sa o veci dozvedel až po desiatich rokoch.
Štyri “béčka” boli na tom politicky pomerne slabšie alebo až slabo a nechceli sa politicky angažovať. Prejavilo sa to neskôr, keď všetci štyria postupne odmietli opakované ponuky na vstup do štátostrany, čo sa v tom čase považovalo za nevídané “bohorúhačstvo”. Rady nestraníkov v ústave postupne posilnili F. Szöcs, J. Tiňo, P. Hrdlovič, Š. Florián a D. Lath. Stranícku skupinu vytvorili M. Lazár, A. Romanov, J. Pavlinec, J. Bartoň, M. Čapla, P. Ambrovič, P. Drienovský, O. Kyseľ a M. Šeliga. Poslední traja študovali v bývalom Sovietskom zväze a hlavne P. Drienovský mal rozsiahle politické kontakty. Straníci mali pomôcť na troskách Ústavu dreva, celulózy a chemických vlákien založiť Ústav polymérov. Do vtedajších bojov som ako nestraník nevidel, ale bola to pre mňa osobitá situácia ‐ chcel som, aby vznikol samostatný Ústav polymérov, ale nechcel som zánik Ústavu dreva – v ktorom som mal veľa priateľov. Rozhodnutie nakoniec padlo v pracovni akademika Šorma, predsedy ČSAV.
V rámci nesymetrického usporiadania štátu, SAV bola jedným z oddelení ČSAV a zásadné rozhodnutia o jej existencii sa robili v Prahe. Po štyroch rokoch chceli niektorí kolegovia likvidovať Ústav polymérov a založiť Ústav rádiochémie, či Ústav teoretickej chémie. Kvôli zložitej hospodárske situácii krajiny ich snaženie akademik Šorm nepodporil.
Po zániku Ústavu dreva, celulózy a chemických vlákien SAV, vzniklo samostatné Laboratórium polymérov, neskôr Ústav polymérov SAV. Jeho riaditeľ M. Lazár nové pracovisko rozdelil na dve časti ‐ oddelenie chémie a oddelenie fyziky. Za vedúceho oddelenia chémie ustanovil J. Pavlinca a zo mňa, vtedy ešte interného vedeckého ašpiranta sa stal vedúci oddelenia fyziky. Možno to bolo „bolestné“ za vynútenú zmenu problematiky. Z mojej funkcie vznikali problémy, lebo niektorí starší kolegovia, straníci nechceli akceptovať ako vedúceho „mladé ucho“ a ešte k tomu nestraníka. Pre mňa tá funkcia znamenala hlavne značnú stratu času, vynakladaného na organizačné a rýdzo papierové práce.
Oddelenie polymérov v rámci Ústavu dreva, celulózy a chemických vlákien a neskôr mladé Laboratórium polymérov bolo veľmi aktívne. Externe sme učili na bratislavskej technike i univerzite, usporiadali ČSSR ‐ ZSSR konferenciu o oxidácii polymérov (1961) i prvú bratislavskú medzinárodnú konferenciu o makromolekulách v Smoleniciach (1962). Organizovali sme školenia o aplikáciách polymérov pre technickú verejnosť, napríklad o využití plastov v poľnohospodárstve a podobné akcie. Rozsiahle aktivity pokračovali aj v novom Ústave polymérov (občas nás poštári považovali za Ústav plynomerov).
Vtedajší nedostatok prístrojov je v dnešnej dobe nepredstaviteľný. Československých korún bolo pomerne dosť, ale za ne bolo možné kúpiť len výrobky “krajín socialistického tábora”. Ťažiskom práce v ústave bolo štúdium voľných radikálov v polymérových systémoch. Pracovisko postupne nadobudlo ESR prístroj zo ZSSR a neskôr ďalší z NDR. Rôzne drobné zariadenia vlastnej konštrukcie nám vyrábali sklári a mechanické dielne SAV. Keď sme sa po tvrdom zápase s ostatnými akademickými pracoviskami dočkali menšieho prídelu devíz, objavili sa ďalšie problémy. Prístroje z USA boli embargované a potrebovali sme potvrdenie tamojších profesorov o tom, že nerobíme vojenský výskum. Tieto a mnohé iné veci z rokov šesťdesiatych sa z dnešného pohľadu zdajú až neuveriteľné.
Napríklad, každý list do cudziny (vrátane cudziny „socialistickej"!) musel pred jeho odoslaním na kópii šifrovať priamy vedúci autora, potom riaditeľ pracoviska a naostatok predseda ústavnej organizácie KSS. Posledný vyžadoval slovenský preklad listu, overený odborníkom na jazyky. Prísť v priebehu mesiaca na „stranu" so štyrmi listami hraničilo s drzosťou.
A predsa sa kontakty so zahraničím rozvíjali, zorganizovali sme nielen spomínané medzinárodné vedecké podujatia, ale dokonca aj výmenný zájazd s kolegami z Lipska. Tento raz mohol vycestovať aj organizátor. Pravda, každý výjazd za hranice bol dlhotrvajúcim zápasom, hrou nervov. Ešte aj začiatkom šesťdesiatych rokov bolo treba mať dokonca aj na cestu do „socialistického zahraničia" osobitné jednorazové povolenie. Postupnú liberalizáciu sme si vlastne uvedomili až vtedy, keď sme sa museli o kus vrátiť, keď v sedemdesiatych rokoch nastúpilo obdobie „reálneho socializmu“.
ZAČIATKY KVAPALINOVEJ CHROMATOGRAFIE, OSOBITNE GÉLOVEJ PERMEAČNEJ CHROMATOGRAFIE
V anglosaskej literatúre sa často používa termín „size exclusion chromatography“, ktorý sa v slovenčine neujal. Ostatne, v súčasnosti sa v svetovej literatúre stále častejšie objavuje pôvodný termín „gel permeation chromatography“, GPC.
Už pred obhajobou dizertácie, dostal som na starosť dvoch ďalších ašpirantov, po novom doktorandov, B. Böhmera a P. Ambroviča. B. Böhmer sa v rámci svojej dizertačnej práce venoval viskozimetrii ternárnych systémov polymér – polymér – rozpúšťadlo. Publikácia, ktorá vznikla z jeho experimentálnej práce dostala viac ako 50 citácií, čo bolo na tú dobu neobvyklé. Braňo neskôr emigroval do Nemecka. P. Ambrovič študoval znášanlivosť kryštalinických polymérov so stabilizátormi pomocou diferenčnej termickej analýzy.
Ja som postupne opustil termodynamiku zmesových polymérových systémov a ešte pred obhajobou dizertácie na Ústave makromolekulární chemie ČSAV v Prahe, som sa dal na gélovú permeačnú chromatografiu. Bol to vlastne začiatok tej metódy na Slovensku. Motivoval ma článok J. Moore v Journal of Polymer Science z roku 1965. Začínali sme – ako inak – bez prístrojov. S kolegom I. Zvarom sme používali sklenené kolóny, v ktorých bola gravitácia hnacou silou prietoku eluenta, umiestneného v Mariottovej fľaši. Koncentráciu separovaných látok v eluáte, zväčša oligomérových polyéterov, sme merali interferometrom z NDR. Každých päť minút sme eluát premerali a keďže vymývanie vzoriek trvalo 16 až 20 hodín, pracovali sme na dve zmeny.
Získanie zberača frakcií nám prácu veľmi uľahčilo. Po dvoch dlhých rokoch sme dostali devízy na zakúpenie prietokového UV analyzátora a o ďalší rok sme sa dostali k diferenčnému refraktometru Waters R4. V pražskej Mikrotechne začali vyrábať slušné dvojčinné čerpadlá. Skonštruovali a patentovali sme tlmiče ich pulzov. Princíp prevzala malá US firma, ale na výzvy, aby nám zaplatili za know‐how, nereagovali. Eluenty sme odplyňovali varom v sklenenom prietokovom zariadení. Neskôr sme začali využívať elektromotorom poháňané dávkovacie ventily z Vývojových dílen ČSAV.
To všetko bol pre nás veľký pokrok, výrazne sme zvýšili produkciu chromatogramov bez ponocovania v laboratóriu. Do kolón sme plnili práškovú celulózu, alumosilikáty a neskôr komerčný dextránový gél Sephadex LH‐20. Mobilnou fázou boli metanol, benzén (!), toluén, tetrahydrofurán a acetón, neskôr cadoxén, ako rozpúšťadlo celulózy.
Nadviazali sme spoluprácu so Závodným výskumom Nováckych chemických závodov, vtedy pomenovaných po významnom politikovi NDR. Separovali sme produkty nováckeho závodu, poly(etylénoxid)y, etoxylované nonylfenoly a poly(propylén oxid)y, PPO. Stanovovali sme – dnes by som povedal ‐ odhadovali ich priemerné mólové hmotnosti a aj ich diperzity. Pomohli sme im vyriešiť závažný technologický problém, dôvod vzniku chybných várok PPO pre závod v Břeclavi: Obsluha reaktora „pomáhala“ nábehu polyadície pridaním vody do násady, a tým výrazne znižovala mólovú hmotnosť výsledného produktu. Keď sme zistili príčinu problémov pri výrobe polyuretánovej peny, nastúpili závodní „detektívi“ a problém sa vyriešil. Vedúci tamojšieho výskumu L. Novák sa nám za to kráľovsky odplatil, zakúpil pre ústav devízový DSC prístroj. Na ňom si spravil P. Ambrovič dizertáciu. Žiaľ, autohavária prekazila L. Novákovi splniť jeho ďalší sľub, zaobstarať nám komerčný kvapalinový chromatograf.
GPC merania sme v rámci hospodárskych zmlúv robili aj pre niektorých ďalších záujemcov, hlavne pre Považské chemické závody. V tom období sa totiž rozbehol „hospodársky experiment“ a peniaze, ktoré ústavy SAV získali z kontraktov a za poradenskú činnosť, mohli sa využiť na chod ústavov a sčasti aj pre zamestnancov. Ostatne, tak ústav získal prostriedky na výstavbu chaty na Pezinskej Babe. Celú akciu „Baba“ a potrebné brigády nadšene organizovali M. Čapla a J. Tiňo. V zime sme na Babe učili lyžovať naše deti a aj deti kolegov.
V ďalšej etape sme prešli na kovové kolóny, dlhé 1220 mm. Bolo ich v sérii päť až sedem. Plnili sme do nich pórovité sklá CPG z USA, tie sa z neznámych dôvodov dali kúpiť za koruny. Veľkosť ich nepravidelných častíc bola 37 – 71 um. Pri všetkej našej „automatizácii“ sme pri nepretržitej prevádzke na takom „kolónovom kombajne“ dokázali zmerať len tri vzorky za 24 hodín, prvú dávkovala technička ráno, druhú som nadávkoval podvečer a tretia šla do kolóny v noci, pomocou automatického dávkovacieho ventila. Pri pohľade späť mi tuhne krv v žilách ‐ je až neuveriteľné, že sme nevyhoreli.
Neskôr prišla okupácia ČSSR, vznik federácie i jej postupná demontáž a roky „normalizácie“. Namiesto M. Lazára sa riaditeľom ústavu stal A. Romanov a jeho zástupcom bol O. Kyseľ. Pre mňa to bolo osobitne náročné obdobie, pretože informácia o mojej naivnej a neuváženej kritike invázie spojeneckých vojsk a politicky motivovanej zmene vedenia Ústavu polymérov sa cez francúzskych kolegov dostala do našej straníckej organizácie. To znamenalo návrh na moje vylúčenie z radov pracovníkov ústavu. Pomohli „silnejší“ ako boli A. Romanov s O. Kyseľom ‐ samozrejme D. Mikulášová a jej manžel, V. Kellö, J. Rosík, A. Blažej, J. Bína a ďalší. Viacerým z nich som sa žiaľ nestihol osobne poďakovať. Pravda, dostával som zmluvu vždy len na jeden rok a pred jej obnovením som sa musel podrobiť osobitnej previerke straníckym výborom, hlavne hodnoteniu výsledkov. Sedem rokov som nesmel vycestovať. Bolo by na mieste poďakovať sa A. Romanovovi a O. Kyseľovi za to, že ma takto dohnali k maximálnej aktivite?
Šancu udržať sa v ústave som sa snažil zvýšiť aj materiálovým výskumom, osobitne vývojom nedostatkových náplní kolón pre vysokoúčinnú kvapalinovú chromatografiu nielen polymérov ale aj nízkomolekulových látok. Spolu s Ivanom („Ivošom“) Novákom, ktorého som prehovoril na prestup k „polymerákom“ sa nám niektoré veci podarili. Patentovali sme ich aj na Západe vrátane USA a pokúšali sme sa do zahraničia odstúpiť licenciu na know‐how prípravy sorbentov. Postupne sme rokovali s piatimi firmami z USA a SRN, ktoré mali o materiály veľmi vážny záujem. Zástupcovia štyroch firiem kvôli tomu pricestovali do Bratislavy. Rokovania „pod bdelým dozorom“ boli neobyčajné. Jeden zo záujemcov o licenciu bol H. Knauer, zakladateľ pomerne úspešnej berlínskej HPLC firmy. Hoci nakoniec licenciu kúpiť nemohol, zo stretnutia s nim sa vyvinuli dlhodobé priateľské vzťahy.
Na odstúpenie licencie bolo potrebné povolenie, ktoré mala zo zákona vydať pražská Polytechna. Táto organizácia nikdy našu žiadosť o povolenie neodmietla, ale vždy s jeho udelením otáľala 9 až 13 mesiacov, presne dovtedy, kým zahraničný záujemca nestratil trpezlivosť: Potom a vždy až potom sme (už zbytočné) povolenie dostali. Naše licenčné aktivity vzbudili značnú pozornosť ŠtB, ktorej „pomáhali“ dvaja kolegovia „Stolár“ a „Čekirda“.
Nakoniec sa nám podarilo prvú licenciu predať až po dvanástich rokoch, a to malej francúzskej firme SFCC. Povolenie zariadila novovzniknutá bratislavská pobočka Polytechny, vedená p. D. Hauskrechtom. Pravda, vtedy už naše materiály neboli na trhu zďaleka jediné a pri predaji know‐how sme museli ísť hlboko pod cenu.
Spolu s „Ivošom“ a L. Šoltésom z Ústavu experimentálnej farmakológie, jedným z mojich diplomantov, sme vyvinuli a patentovali zariadenie na extrakciu analytov tuhou fázou, SPE. Nazvali sme ho SEPARCOL. V našom ústave sme zaviedli výrobu SEPARCOL‐ov, a do plastových injekčných striekačiek sme plnili viac ako 30 rôznych – zväčša komerčných sorbentov. Výnos z predaja počas vyše desiatich rokov bol viac ako dva milióny korún. Neskôr licenciu na výrobu niektorých druhov SEPARCOL‐ov od ústavu prevzala malá bratislavská firma Anapron. Výroba SEPARCOL‐ov sa prakticky zastavila, keď sa náš trh otvoril pre zahraničných výrobcov SPE systémov. Nám načas ostal len jeden zákazník – v západnom Nemecku. Nebolo ho treba podplácať... Zaujímavé bolo, že sami sme SEPARCOL‐y nikdy nepoužili, len sme zbierali informácie o tom, na čo ich použili naši zákazníci a pripravovali sme „application sheets“. Niektorí zákazníci, napríklad policajti, nám odmietali informácie poskytnúť a diskusie na tú tému mali osobitný tón.
Vyvinuli sme tiež postup na regeneráciu použitého silikagélu pre stĺpcovú chromatografiu a postupne sme vyčistili stovky kilogramov materiálu. Mohli by sme hovoriť o pomoci prírode, o ekológii, ale priznávam sa, že nám šlo hlavne o finančnú stránku veci. Povedľa vývoja materiálov pre HPLC sme spolu s Ivošom vyvinuli aj silikagél vhodný na plnenie špeciálnych gumárenských zmesí. Pôvodne ho mali vyrábať v bratislavskej „Dimitrovke“, potom v Dusle Šaľa a nakoniec závod Tonaso Neštěmice. V Neštěmiciach dokonca vykonali aj úspešné prevádzkové pokusy, prevzali licenciu na know‐how, ale nikdy ju nezaplatili, pretože sa výroba nezačala: Po zjednotení Nemecka sa už ďalšie odpady do Labe nesmeli vypúšťať.
Pri návšteve v Štrasburgu – tesne pred začiatkom mojej cestovateľskej „odmlky“ som mal možnosť obdivovať prvý komerčný GPC prístroj, Waters Model 200. Ten mal veľký oceľový zásobník na eluent v tvare bomby. Ako mobilná fáza sa používal hlavne tetrahydrofurán, THF. Eluent do zásobníka dopĺňali vždy v pondelok – a po každom doplnení sa im zmenili retenčné objemy na kalibračnej krivke získanej pomocou polystyrénových štandardov. Moje vysvetlenie, že to môže byť spôsobené rôznym obsahom vody v hygroskopickom THF môj hostitel a neskorší dobrý priateľ H. Benoit síce akceptoval, ale študovať vplyv vody v eluente komerčný prístroj nedovoľoval. Naše primitívne GPC zariadenia mali výhodu vysokej flexibility, eluenty sme ľahko mohli v sklenených zásobníkoch vymieňať. Zmerali sme si vplyv vody v THF na retenčné objemy polymérov – po niekoľkých rokoch sme výsledky overili a publikovali.
Tak sa stala „z núdze ctnosť“: V nasledujúcej etape našich GPC výskumov sme sa venovali hlavne práci so zmesovými eluentami a zo známych dôvodov sme boli dlho na svete jediní. Ukázali sme, ako sa menia retenčné objemy s dávkovanou koncentráciou a s termodynamickou kvalitou eluenta pre polymér. Preferenčnou solvatáciou makromolekúl v zmesových eluentoch sme vysvetlili vznik systémových píkov na chromatogramoch nasnímaných nešpecifickým detektorom. Navrhli sme GPC metódu na určenie rozsahu preferenčnej solvatácie, ktorú prevzalo a citovalo šesť zahraničných pracovísk. O prípadných ďalších sme sa nikdy nedozvedeli. Celkovo tak vznikla séria na danú dobu dobre citovaných prác.
V ďalšej etape sme sa venovali rozvoju nekonvenčných metód kvapalinovej chromatografie syntetických polymérov. Ide o postupy, ktoré riadeným spôsobom kombinujú vplyv entrópie a entalpie na vymývanie makromolekúl z kolóny. Najprv to bola chromatografia pri kritických podmienkach entalpických interakcií, LC CC, vynájdená v Skt. Petersburgu skupinou B.G. Belenkého. Metóda je založená na vzájomnej kompenzácii entrópie a entalpie, v dôsledku čoho retenčné objemy makromolekúl prestávajú byť závislé od ich mólovej hmotnosti. To umožňuje vykonať separácie makromolekúl podľa ich chemickej štruktúry alebo fyzikálnej architektúry bez interferencie s mólovou hmotnosťou, čo v samotnej GPC nie je možné. Naše práce odhalili viaceré obmedzenia tejto – inak geniálnej – metódy.
Pri pokusoch zjednodušiť identifikáciu mobilných fáz pre LC CC sme dostali neočakávané výsledky. Ich vysvetlenie viedlo k originálnej metóde kvapalinovej chromatografie pri limitných podmienkach entalpických interakcií, LC LC. Metóda je založená na selektívnom spomaľovaní vymývania makromolekúl s rôznou chemickou štruktúrou alebo fyzikálnou architektúrou z pórovitej náplne LC LC kolóny „bariérou“ vhodného rozpúšťadla. Malé molekuly rozpúšťadla vstupujú do pórov náplne LC LC kolóny a transportujú sa pomaly, zatiaľ čo makromolekuly, ktoré sú čiastočne alebo úplne vylúčené z pórov, majú tendenciu z kolóny sa vymývať rýchlo. Ak pred zmesou polymérov kolónou transportujeme rozpúšťadlo, ktoré selektívne podporuje interakciu, napríklad adsorpciu jedného druhu makromolekúl ale iný druh alebo iné druhy makromolekúl prítomných vo vzorke sa v kolóne neadsorbujú, dosiahneme ich vysoko selektívne, účinné a rýchle vzájomné oddelenie, neovplyvnené mólovou hmotnosťou zložiek zmesi. LC LC metóda dokáže identifikovať veľmi malé množstvá prímesí (menej ako 1%) v majoritnej matrici a zrejme sa bude v priemyslovom výskume využívať pri deformuláciách polymérových zmesí. Možno sa už využíva, ale takéto práce sú prísne utajované.
„Deformulácia“ je pekný krycí názov pre medzipodnikovú špionáž. Dosiaľ totiž nebola k dispozícii metóda, ktorá by podobnú deformulačnú analýzu umožňovala. Firma Xerox prejavila záujem o spoluprácu pri využití LC LC a poslala nám dar 20.000 USD. Bola to podivná spolupráca, aj keď ma peniaze potešili. Nikdy sme sa nedozvedeli, čo presne chcú naši partneri separovať. Všetko bolo utajené, žiadali od nás len všeobecné informácie. V súčasnosti, hlavné využitie LC LC, publikovateľné v otvorenej vedeckej literatúre, predstavuje separácia a identifikácia prítomnosti materských homopolymérov v blokových kopolyméroch. Prekvapuje nielen to, že mnohé, drahé komerčné blokové kopolyméry sú významne znečistené homopolymérmi ale aj to, že zo syntetikov, ktorým sme v tomto smere ponúkli spoluprácu, pozitívne zareagovalo sotva desať percent. Viacerých z nich sme „spravili nešťastnými“. Ukázalo sa totiž, že ich blokové kopolyméry sú značne znečistené homopolymérmi.
Na LC LC separáciu môže online nadviazať GPC: Celé frakcie získané LC LC separáciou sa transportujú do GPC kolóny, v ktorej sa stanoví ich mólová hmotnosť. Výslednú metódu sme nazvali „sekvenčnou dvojdimenzionálnou kvapalinovou chromatografiou polymérov“, S2D‐LC. LC LC i S2D‐LC čakajú na svoje širšie využitie. Nedávno do oboch metód zainvestovali značné prostriedky naši partneri v Marseille a vznikla veľmi zaujímavá a aj publikačne plodná spolupráca. Ostáva mi dúfať, že si práce syntetikov z Marseille prečítajú iní syntetici a rozhodnú sa zaviesť naše metódy na svojich pracoviskách. Skúsenosť ukazuje, že syntetici nečítajú práce analytikov… Očakávam tiež, že po uzavretí vývojových prác v oblasti kvapalinovej chromatografie v Ústave polymérov SAV bude práve skupina z Marseille pokračovať aj v ďalšom zdokonaľovaní metód LC LC.
Vyvíjali sme aj uhlíkové pórovité materiály pre HPLC. Pri vysokoteplotnej karbonizácii sa väčšina uhlíkových prekurzorov stekutí, častice sa zlepia a nevzniká pórovitá štruktúra. Napadlo nás napustiť častice silikagélu prekurzorom uhlíka – roztokom karamelizovanej sacharózy alebo tekutou fenol‐formaldehydovou živicou, následne prekurzor karbonizovať a potom silikagél rozpustiť zásadou. „Lešenie“ silikagélu sa osvedčilo, výsledný postup umožňoval kontrolu nielen tvaru a veľkosti vznikajúcich uhlíkových častíc, ale aj efektívnych priemerov pórov. V Topoľčanoch naše pórovité uhlíkové častice pokusne grafitizovali pri 3.000°C. Pritom sa v systéme objavovali okrem pôvodných guľovitých častíc podivné závitnicové útvary. Napriek tomu sme sa rozhodli myšlienku prípravy „replikových“ uhlíkových sorbentov patentovať. Vznikla osobitá situácia. Od r. 1975 sme skoro tri roky čakali na povolenie patentovania v zahraničí. Prišlo neskoro. Našu prihlášku vynálezu vo V. Británii zamietli, lebo tam si niekoľko týždňov pred nami obdobnú myšlienku prihlásil na patentovanie J. Knox, veľká hviezda HPLC, neskôr dobrý priateľ. Jeho materiál sa dosiaľ predáva pod názvom HyperCarb. Z toho dôvodu sme grafitizáciu opustili, ostali sme pri pórovitých časticiach na báze pyrolytického uhlíku, ktoré boli v Československu „bez prieťahov“ patentované.
Pórovité častice pórovitého replikového pórovitého uhlíka sme niekoľko rokov v ústave vyrábali. Plnili sme ich do vyššie spomínaných SEPARCOL‐ov, a to nielen do plastových injekčných striekačiek, ale aj do skla ‐ tak aby sa adsorbované analyty mohli termicky desorbovať do plynového chromatografu. K pórovitým uhlíkovým materiálom sme sa s Ivošom vrátili po viac ako dvadsiatich rokoch. Tento raz karbonizujeme celulózové prekurzory a vznikajúce nanopórovité vlákna („nano“ je predsa v móde...) začínajú nachádzať zaujímavé aplikácie. Sorbenty, v ktorých sú uhlíkové vlákna nosičom aktívnych látok ukázali výnimočnú účinnosť pri odstraňovaní škodlivých kovov ako As, Sb, Pb, Se, Cd a aj prírodných i syntetických rádionuklidov z (pitnej) vody. Čakáme ako dopadne ich patentovanie doma i v zahraničí a hľadáme pre ne potenciálnych výrobcov.
Ďalším našim materiálom boli guľovité častice silikagélu s priemermi okolo 0,5 mm. Tie mali nahradiť nepravidelné silikagélové náplne trubičiek vyrábaných v Sklárnach Votice, známych Alkotestov polície a výbavy armádnych chemických oddielov i banských prevádzok. P. Ambrovič prišiel s myšlienkou získať financie na stavbu Overovacej jednotky Ústavu polymérov od bývalého slovenského Ministerstva priemyslu. V jednotke mali bežať pokusné výroby, založené na výsledkoch výskumu ústavu. Z ústavu sa prihlásili štyri skupiny, ale keď prišlo na podpis rozhodujúceho dokumentu, v ktorom sa objavili aj zodpovedajúce záväzky a riziká, dve skupiny dokument podpísali len podmienečne a jedna ho nepodpísala vôbec. A tak sa akcia v podstate zúžila na výrobu nášho sférického silkagélu ako náplne do detekčných trubičiek na alkohol, bojové látky a banské plyny. Ministerstvu priemyslu nakonec jeden vydokladovaný projekt postačil na prefinancovanie stavby. Pre výrobcu detekčných trubičiek vo Voticiach sme mali vyrábať spočiatku dve a neskôr štyri tony materiálu ročne. Prostriedky poskytnuté ministerstvom na výstavbu Overovacej jednotky zahrňovali aj devízy na nákupy unikátnych prístrojov. Tam sa, žiaľ vopred dohodnuté poradie nákupu prístrojov obrátilo. Z prvého miesta sme sa ocitli na beznádejne poslednom.
Zariadenie na výrobu sférického silikagélu, ktoré Ivoš zostavil, bolo technicky zaujímavé. Zo sklenených rúr na transport mlieka vznikla kolóna cez dve poschodia budovy. Takýto reaktor sme naplnili PPO olejom z Novák. Jeho nevysoká hydrofobicita bola pre úspech procesu rozhodujúca. Nad kolónou boli umiestnené dve čerpadlá ‐ jedno dávkovalo zriedené vodné sklo a druhé zriedenú H₂SO₄. Tesne nad kolónou sa vodné sklo zmiešalo s kyselinou a zmes tenkým prúdom tiekla do oleja. Pomocou malého miešadla vznikali v oleji kvapky, ich veľkosť sa kontrolovala aj rýchlosťou čerpania a viskozitou, t.j. mólovou hmotnosťou oleja. Koncentračné pomery boli tak vypočítané, že kvapky prešli cez kolónu počas dvoch minút. To bol práve čas potrebný na polykondenzáciu okysleného vodného skla. Na výstupe z kolóny boli kvapky už dostatočne tuhé, nelepili sa. Vznikajúca suspenzia sa diskontinuálne odoberala a miešala s alkoholom aby klesla jej viskozita, prefiltrovala sa a na filtri premyla vodou. Filtrát sa rozdestiloval, alkohol a aj strhnutý olej sa recyklovali. Nasledovalo sušenie gulôčiek silikagélu pri 110‐120°C a ich žíhanie pri 480°C. Výsledný guľovitý silikagél sa veľkostne frakcionoval prefukovaním vzduchom v 4 m dlhom kanáli. Celý ten engineering bol pre amatéra náročný, ale výsledok bol prekvapujúco dobrý a testy vo Voticiach dopadli veľmi pozitívne.
Guľovitého silikagélu sme žiaľ vyrobili len niekoľko sto kg. Po „nežnej“ sa vo Voticiach vymenilo vedenie podniku a to nové promptne podpísalo so švédskym výrobcom silikagélu zmluvu platnú desať rokov o dodávkach, drahého materiálu s nepravidelnými časticami (a preto s výrazne horšími vlastnosťami). Na moje šťastie investor projektu, slovenské Ministerstvo priemyslu zaniklo a tým, aj môj záväzok a riziko osobných sankcií. Aspoň takto získaná budova dodnes slúži...
Preskočme dvadsať rokov od okupácie. Počas nich tvrdú “normalizáciu” vystriedala postupná, opatrná liberalizácia. V jej rámci v r.1988 už riaditeľov ústavov nemali menovať orgány SAV na odporučenie KSS, ale konali sa voľby. V dvadsaťčlennej volebnej komisii malo okrem štátostrany zastúpenie aj druhé oddelenie vied SAV (bol som jeho vedecký tajomník), ako aj odbory. O post riaditeľa sa uchádzali štyria kandidáti: T. Bleha (toho vyradili v predkole, lebo ešte nebol vedúci vedecký pracovník), A. Romanov, O. Kyseľ a J. Bartoň. O. Kyseľ svojou kandidatúrou neprozreteľne konkuroval svojmu inak spojencovi A. Romanovovi a v dôsledku toho sa riaditeľom ústavu stal J. Bartoň. Ja som mu robil zástupcu. Akousi zhodou okolností ústav dostal devízy na kúpu gélového chromatografu. Vyšli sme naprázdno, namiesto chromatografu sa za zvláštnych okolností zakúpil ďalší lis a CHN analyzátor, ktorý nikdy nebol uvedený do chodu.
Po “zamatovej” sa na riaditeľský post vrátil M. Lazár. Porevolučné obdobie som len sčasti trávil v ústave. Bol som naďalej vedeckým tajomníkom druhého oddelenia vied SAV, mal som na starosti dve Komisie Predsedníctva SAV a pracoval v jeho Edičnej rade. Neskôr som bol zvolený do Predsedníctva SAV. Bolo to náročné obdobie, lebo som sa nechcel vzdať rozpracovaných výskumných projektov. Samotná práca v Predsedníctve bola plná osobitných výziev. Rozpočet SAV bol znížený na polovicu, bolo treba prepúšťať. V ústavoch sa robila hĺbková evalvácia jednotlivcov (tá v niektorých ústavoch v niekoľkoročných intervaloch pokračuje dodnes) a na jej základe prebehla akreditácia ústavov. Šesť ústavov bolo zrušených. Ústav polymérov dopadol pri akreditácii dobre.
Po návrate do ústavu pokračovali naše aktivity nasmerované na zaobstaranie prístrojov. Naše Laboratórium kvapalinovej chromatografie naďalej nemalo šťastie na získanie potrebných rozpočtových prostriedkov. Zorganizovali sme niekoľko medzinárodných konferencií a ich výnos, spolu s licenčnými a kontraktovými zdrojmi, viac ako 1,5 mil. korún šiel namiesto na odmeny na nákup prístrojov. Dnes sa divím sám sebe. Vtedy nám pomohli viacerí zahraniční partneri, ktorí nám darovali svoje použité zariadenia.
Podstatná bola pomoc od D. Belluša. Patril medzi tých kolegov, ktorí emigrovali na Západ. Daniel, “Muco”, ostal po študijnom pobyte vo Švajčiarsku, vo firme Geigy, neskôr Ciba‐Geigy, potom Ciba a nakoniec Ciba Specialty Chemicals. Urobil rozprávkovú kariéru, stal sa zástupcom šéfa firemného výskumu. Umožnil nám vybrať si zariadenia priamo v skladoch firmy s použitými prístrojmi a zariadil ich darovanie. Niektoré slúžia dodnes. Vďaka, Muco!
Po Ivošovom odchode do dôchodku sme pokračovali vo vývoji silikagélov pre HPLC. Výsledkom bol postup kontrolovaného rozširovanie pórov na 30 nm, ktorého know‐how prevzala vo forme licencie švédska firma Eka Chemicals, Kromasil.
Poznatky z chovania sa náplní kolón pre chromatografiu a z prípravy uhlíkových časticových sorbentov sme využili pri návrhu štúdia vybratých molekúl v stiesnenom stave, v póroch matrice silikagélu alebo pórovitého skla. Kapilárové sily umožňujú naplniť póry matrice kvapalinou tak, že vonkajší povrch častíc je „suchý“. Na štúdium stiesnených systémov sa podarilo nahovoriť kolegov z Fyzikálneho ústavu SAV (J. Krištiak a O. Šauša) ako aj z nášho ústavu (J. Bartoš). Ukázalo sa, že molekuly stiesnené v póroch tuhej matrice sa chovajú výrazne inak ako vo voľnom systéme.
Preskočme približne ďalších pätnásť rokov. Ústav sa rozrástol, dozreli jednotlivci a aj výskumné metódy. Postupne sa do niektorých pracovných skupín podarilo zaobstarať dobré a pomocou štruktúrnych fondov EU aj vynikajúce prístroje. Nás šťastie naďalej obchádzalo. Ústav pokračoval v organizovaní medzinárodných vedeckých konferencií, vrátane konferencií mladých nazvaných BYPOS. Od pravidelných hodnotení výsledkov sa prešlo na kritérium veku a užitočnosti pre ústav. Napodiv, do ostatných dvoch kritérií sa málo premietali výsledky vedeckých aktivít ‐ publikácie a ich ohlas, patenty, licencie a edukačná činnosť.
Na záver sa chcem poďakovať svojim vedeckým i vedeckotechnickým spolupracovníkom, ktorí sa významnou mierou podieľali na získaných výsledkoch: I. Novák, D. Lath, T. Bleha, B. Bohmer, V. Ďurďovič, I. Zvara a E. Macová. Výborné boli techničky T. Sanyová a J. Tarbajovská. Doktorandi z Poľska T. Spychaj a B. Buszewski i Slováci T. Macko, M. Šnauko, M. Petro, M. Jančo, A. Russ, M. Šimeková a A. Šišková odviedli kus experimentálnej práce. Vopred sa ospravedlňujem, ak som na niekoho zabudol.
VZŤAH KU KOLEGOM Z ČIECH
Dohodobo sme mali výborné vzťahy s viacerými českými priateľmi. Spomeniem hlavne Ústav makromolekulární chemie ČSAV, teraz AV ČR, svetoznáme MAKRO. Silnú a výkonnú chromatografickú skupinu tam mal M. Kubín. Pozval som ho napísať kapitolu do knihy „Gélová chromatografia“, vydala ju v r. 1983 VEDA, Bratislava. V preklade do poľštiny neskôr vyšla vo Varšave. Do nej prispel aj M. Dressler z Ústavu přístrojové analytické chemie ČSAV v Brne a K. Marcinka z Virologického ústavu SAV. M. Kubín bol hodne na teóriu a to knihe veľmi prospelo. Treba tiež povedať, že M. Kubín, aktívny v porevolučných odboroch ústavu, ma pozval do MAKRA na diskusiu v rámci témy „Slovenská otázka“. Proti tomu názvu som márne protestoval. Diskusia bola veľmi otvorená a z mojej strany hodne kritická. S istým zadosťučinením ale aj so smútkom priznávam, že skoro všetky moje pesimistické predpovede sa naplnili.
Ďalší priateľ z MAKRA bol J. Čoupek. Bol do istej miery našim konkurentom, pretože pracoval v oblasti vývoja silikagélov pre HPLC. Ešte pred „zamatovou“ začal podnikať. Založil firmu Tessek, ktorá dodnes dodáva silikagély a chromatografické kolony. Tessek bol druhou firmou v Československu, ktorá začala podnikať kvázi kapitalistickým spôsobom. Dobré vzťahy vznikli aj s P. Janderom z Pardubicke techniky a s J. Vohlídalom z pražskej UK.
ZÁVER
Napriek mnohým negatívam obdobia, na ktoré spomínam, nájdu sa viaceré veci, za ktorými je mi ľúto. Je to hlavne „nadšenie pre veci ústavné", ktoré väčšinu spolupracovníkov hlavne začiatkom šesťdesiatych rokoch držalo pohromade vo veľmi dobrom kolektíve. A hoci nemálo ľudí v SAV kritizovalo „polymerákov", že si napr. chodia cez obed zaplávať do bazéna v neďalekom zariadení „u mrzáčkov" a súčasne, že ktovie z akých dôvodov ostávajú do večera a cez víkendy v práci ‐ zväčša boli nakoniec ochotní uznať náš argument, že rozhodujúce sú vedecké výsledky. Nezabudnuteľné boli spoločné posedenia pracovníkov Ústavu polymérov (napr. u Lazárov v ich dači pri Bratislave, či pri burčiaku, husacine a posúchoch v okolitých dedinách). Neskôr prišli spoločné ústavné letné výlety do hôr a kúpeľov, i zimné lyžiarske zájazdy za snehom. Hlavným organizátorom bol M. Čapla a aktivity tohto druhu zastrešovali odbory.
Žiaľ, molekulová charakterizácia v ústave pripravovaných polymérov nebola „v móde“ a prevládal názor, že produkty polymerizácie sa majú charakterizovať podmienkami ich prípravy. To bol – vedľa chronického nedostatku devízových prostriedkov – jeden z dôvodov, prečo sa dlhé roky nepodarilo zakúpiť vhodný GPC prístroj a boli sme odkázaní na trvalé improvizácie. Podobne, aj počet pracovníkov na tejto téme, vrátane študentov, bol veľmi obmedzený.
Stará múdrosť hovorí: “Získané je mŕtve, pôvab je v získavaní.” Ak túto pravdu pretransformujeme na vedu, môžeme povedať: “Spoznané napĺňa zadosťučinením a prináša motiváciu. Ale to skutočné “vzrúšo” spočíva v kráse poznávania samotného.” Práve vzrušujúce poznávanie dá zabudnúť na to, že vedecká práca je slabo honorovaná, príliš často zápasí s nedostatkom prístrojov i materiálov ‐ a tiež umožní preniesť sa cez občasný neúspech.
GÉLOVÁ CHROMATOGRAFIA ‐ MINULOSŤ A SÚČASNOSŤ
Dovolím si krátky komentár k princípu metódy a jej súčasnému stavu. Gélová permeačná chromatografia je úžasná metóda, ktorá v súčasnosti dominuje pri určovaní priemerných hodnôt i disperzít („disperzita“ je nový termín, podľa IUPAC‐u by mal nahradiť termín „distribúcia“) mólových hmotností syntetických polymérov. GPC v podstate nahradila väčšinu klasických metód molekulovej charakterizácie syntetických polymérov – zrážaciu i rozpúšťaciu frakcionáciu, membránovú osmometriu, osmometriu v parnej fáze, ebuliometriu i kryometriu, ultracentrifugáciu, viskozimetriu a statický i dynamický rozptyl svetla. Viskozimetria i rozptyl svetla spolu s infračervenou spektrometriou a NMR našli svoje nové využitie pri detekcii eluátu, ktorý opúšťa GPC kolónu.
Prvé dve metódy s určitým obmedzením umožňujú priame určenie mólových hmotností homopolymérov bez kalibrácie a NMR s infračervenou spektrometriou poskytujú cenné informácie o chemickej i fyzikálnej štruktúre makromolekúl vymývaných z GPC kolóny.
Dôležitým príspevkom k detekcii makromolekúl v eluáte sú odparovacie detektory s rozptylom svetla. Zdokonalené detektory spolu s presnejšími čerpadlami, ako aj s lepšími náplniami kolón a flexibilným programovým vybavením na spracovanie dát predstavujú významný metodický pokrok.
Avšak GPC metóda má viaceré úskalia, ktoré sú pri jej bežných aplikáciách často ignorované. Vlastné meranie i spracovanie výsledkov je zdanlivo jednoduché, a to výrazne ovplyvňuje názory na presné a správne použitie metódy. Séria kruhových testov, ktoré sme koncom minulého storočia organizovali pod egidou IUPAC‐u ukázala alarmujúce výsledky: Vysokú intra‐laboratórnu opakovateľnosť metódy, ktorá môže viesť k záveru, že získané výsledky sú nielen presné ale aj správne – a hrozivo nízku inter‐laboratórnu reprodukovatelnosť: Pri mólových hmotnostiach polymérov získaných na jednotlivých pracoviskách šlo o rozdiely v stovkách a dokonca v tisíckach percent! Najlepšie výsledky prišli z priemyslového výskumu a najhoršie z univerzít, kde zrejme študenti merali spôsobom – „zapni prístroj, nadávkuj ‐ a čakaj, čo ti dá počítač“. Kontrola prietoku, rekalibrácia kolón, čistenie eluenta, vplyv koncentrácie dávkovaného polyméru, systémové píky pri (často neuvedomelom) použití viaczložkových mobilných fáz a v dôsledku odplyňovania eluentov sú často neznáme pojmy.
Niekedy sa stretneme s „presnými“ výpočtami založenými na málo správnych výsledkoch GPC analýz. V svetle zovšeobecnených skúseností možno GPC považovať nielen za požehnanie ale pri nesprávnej aplikácii aj za prekliatie vedy a technológie syntetických polymérov. Prehľadová práca a tutoriálne prednášky na túto tému vyvolali a vyvolávajú mnohé diskusie.
GPC má aj svoje objektívne limity. Na rozdiel od HPLC nízkomolekulových látok, retenčné objemy makromolekúl sú limitované objemom pórov náplne kolóny. To výrazne obmedzuje selektivitu separácie. Metóda separuje makromolekuly na základe rozdielov ich veľkostí v roztoku – a tá je súčasne ovplyvnená všetkými molekulovými charakteristikami makromolekul, teda nielen ich mólovou hmotnosťou, ale aj chemickou štruktúrou a fyzikálnou architektúrou. Preto GPC len celkom výnimočne dokáže správne súčasne zmerať viac ako jednu molekulovú charakteristiku daného polyméru.
Syntetické polyméry bez rozdielu vykazujú disperzitu svojich molekulových charakteristík. Ak daný polymér vykazuje súčasne viac ako jednu disperzitu – disperzita mólových hmotností je prítomná vždy – hovoríme o komplexných polyméroch. Ide o rôzne typy kopolymérov a funkcionalizovaných makromolekúl, ako sú oligoméry. Ak je polymér tvorený dvoma a viacerými typmi makromolekúl s rôznou chemickou štruktúrou a/alebo fyzikálnou architektúrou, ide o komplexný polymérový systém. Patria sem najrôznejšie zmesové systémy pripravené zámerne, alebo vznikajúce pri degradačných alebo výstavbových reakciách makromolekúl. Typický, posledne spomenutý prípad predstavujú pokročilé a čoraz častejšie v praxi používané blokové a očkované kopolyméry, ktoré sú prakticky vždy sprevádzané svojimi materskými homopolymérmi. Je prirodzené, že GPC nemôže kvantitatívne charakterizovať komplexné polyméry a obvykle ani komplexné polymérové systémy.
V druhom prípade na separáciu zložiek systému obvykle nepostačuje spomínaná obmedzená selektivita metódy a aj ak sa zložky systému navzájom oddelia, nízka látková kapacita metódy a nedostatočná citlivosť detektorov neumožní úplnú analýzu systému ak minoritná zložka predstavuje menej ako päť prípadne menej ako desať percent vzorky. Nedostatočne oddelená minoritná prímes sa na GPC chromatograme prezradí ako malé vyklenutie, malá vypuklina, ktorú väčšina syntetikov jednoducho ignoruje. Pritom analyzovaný produkt môže obsahovať aj viac ako desať percent neželanej prímesi. Ak sa niekto pokúsi publikovanú „úspešnú“ syntézu zopakovať, môže byť nemilo prekvapený.
Východiskom z obmedzení GPC pri molekulovej charakterizácii komplexných polymérov a komplexných polymérových systémov je kombinácia GPC založenej na entropickej kontrole vymývania s entalpickými interakciami v kolóne. Vyššie spomenuté metódy založené na kontrolovanom, spoločnom využití entrópie a entalpie sa nazývajú kombinované metódy HPLC polymérov (coupled methods of polymer HPLC). Umožňujú zvýšiť selektivitu separácie, čo sa využíva hlavne pri oligoméroch. Dôležitá je možnosť pridaním entalpie dosiahnuť kritické alebo limitné podmienky entalpickej interakcie a potlačiť vplyv mólovej hmotnosti polymérov na ich retenciu v kolóne a separovať makromolekuly výlučne podľa chemickej štruktúry alebo fyzikálnej architektúry. Problémom je to, že experimentálne hľadanie vhodných systémov a experimentálnych podmienok je pomerne náročné a teoretické spracovanie problému, ktoré by viedlo k predikciám, ostáva otvorené.
Pokusy o prenesenie poznatkov z HPLC nízkomolekulových látok do kvapalinovej chromatografie makromolekúl neboli úspešné. Pri separácii polymérov hrajú významnú – pri GPC dokonca rozhodujúcu – úlohu zmeny konformačnej entrópie makromolekúl. Tie sú zodpovedné za ich separáciu založenú na exklúzii, selektívnom vylúčení z pórov náplne kolóny a sprevádzajú všetky entalpické procesy v systéme. Vzájomný vzťah entrópie a entalpie je zložitý a dosiaľ sa ho nepodarilo kvantitatívne opísať. Toto je jedna z výziev kvapalinovej chromatografie syntetických polymérov. Žiaľ v systéme vedy založenej na prístupe „publish or perish“, syntetici zväčša nie sú ochotní strácať čas, veď predsa majú GPC.