Miroslav Ryska: Hmotnostní spektrometrie – můj osud

Miroslav Ryska se narodil 2. února 1938 v Novém Domě, v okrese Rakovník. Studium chemie zahájil v roce 1955 na přirodovědecké falutě UK u profesora Běhounka, známého českého radiochemika a spisovatele, a v letech 1956-1961 pobýval jako student na Lomonosově univerzitě (Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова), dnes v různých žebříčcích kvality nejlépe hodnocené univerzitě bývalého socialistického bloku. Jeho diplomová práce o hydrogenaci cyklohexenu na palladiu vznikla ve skupině slavného sovětského chemika a nositele Nobelovy ceny N.N. Semjonova. Zde se také poprvé setkal s hmotnostní spektrometrií, která se mu stala osudnou. Po návratu do Prahy působil jako aspirant (doktorand) na Ústavu makromolekulární chemie, kde pracoval u Otto Wichterleho na kinetice heterogenní polymerizace vinylchloridu. Po obhájení dizertační práce v roce 1966 absolvoval postdoktorální stáž u profesora Hummela v Kolíně nad Rýnem (Universität zu Köln) a zároveň měl příležitost spolupracovat s jedním z nejvýznamnějších evropských hmotnostních spektrometristů té doby, kterým byl Hans-Dieter Beckey v Bonnu. Od roku 1969 vedl nově vzniklou laboratoř hmotnostní spektrometrie na ÚMCH, kde měl k dispozici přístroj MS 902 firmy AEI, což byl ve své době jediný hmotnostní spektrometr s dvojí fokusací v Československu. Po odstranění akademika Wichterleho z vedení se ovšem situace v ÚMCH stala těžko únosnou, takže v roce 1978 přešel Miroslav Ryska do tehdejšího Výzkumného ústavu pro farmacii a biochemii. VÚFB však v důsledku privatizace de facto zanikl, takže Miroslav Ryska se svými kolegy byl nucen operativně založit v roce 1996 soukromou firmu Quinta-Analytica, která je dnes zdárně prosperující společností specializující se na analytiku v oblasti analytického a klinického testování léků.

Připraveno redakcí dle Eur. J. Mass Spectrom. 14, v-vi (2008)

Moskevská státní univerzita můj první krůček do oboru hmotnostní spektrometrie

Když jsem v září 1955 přijal po krátké poradě se svým oblíbeným profesorem chemie na gymnáziu nabídku rektorátu VŠCHT studovat v Sovětském svazu, netušil jsem, že toto mé rozhodnutí bude mít osudový vliv na celoživotní spojení mé vědecké a výzkumné kariéry s oborem hmotnostní spektrometrie. Měl jsem studovat v Moskvě radiochemii, obor, který v tu dobu „letěl“. U nás byla tehdy právě nově založena Fakulta technické a jaderné fyziky UK, abychom udrželi krok s okolním světem. V jaderné velmoci Sovětském svazu však již byl tento obor v pokročilejším stavu. Studium na Chemické fakultě Moskevské státní university jsem zahájil druhým semestrem v únoru 1956, když 1. semestr jsem absolvoval na UK v Praze. Velmi brzy již v 5. semestru v r. 1957 jsme se s kamarádem Karlem Vackem rozhodli „mločit“ na některé z kateder fakulty a vybrali jsme si katedru chemické kinetiky, kterou vedl laureát Nobelovy ceny akademik N.N. Semjonov. Snad jeho jméno a dobrá pověst této katedry byly hlavním motivačním faktorem při našem rozhodování začít ještě jako studenti 3. semestru právě na této katedře získávat první zkušenosti v budoucí vědecké kariéře. Tímto rozhodnutím jsme se pomalu ale jistě odpoutali od původního plánu studovat radiochemii. Na katedře chemické kinetiky byly 2 směry: reakční kinetika v plynné fázi a reakční kinetika ve fázi kapalné. Moc jsem tomuto rozdělení nerozuměl, ale já jsem dostal přiděleno místo pomocné vědecké síly (pomvěda) v laboratoři katedry zabývající se kinetikou reakcí ve fázi plynné, zatímco Karel v laboratoři kinetiky ve fázi kapalné. Vedoucím mé skupiny byl Gruzín R.E. Mardalejšvili. Při mé první návštěvě jeho laboratoře mne zaujal mohutný přístroj uprostřed o rozměrech asi 250x100x180 cm, který působil impozantně, v paměti mi utkvěla hlavně jeho veliká hlučnost. Bylo mi vysvětleno, že se jedná o hmotnostní spektrometr MS4 Nierova typu, který je ve značných seriích v SSSR vyráběn. Později jsem se mohl s tímto přístrojem setkat též v posluchačských laboratořích. Byla to vlastně kopie anglického přístroje MS2 firmy Metropolitan Vickers. U přístroje seděl maďarský aspirant Lájoš, jehož znalosti jsem po celou dobu mého působení na katedře velmi obdivoval. Z hlediska mého zakotvení v oboru hmotnostní spektrometrie byla pro mne návštěva této laboratoře osudová.

Začal jsem laboratoř pravidelně navštěvovat. Již při druhé návštěvě jsem dostal praktický úkol vyčistit iontový zdroj. Nebyl to úkol v té době jednoduchý, pečlivě jsem si poznamenal zapojení všech elektrických vodičů, jednotlivé elektrody a izolátory jsem důkladně očistil smirkovým papírem a promyl čistým ethylalkoholem a jal jsem se zdroj sestavit do původního stavu. Když už se zdálo, že své dílo úspěšně završím, použil jsem při upevňování poslední elektrody malým šroubkem poněkud více síl, než bylo žádoucí a nerezovému šroubku jsem při utahování ukroutil hlavičku. V obavách, že můj pobyt v laboratoři je tím zpečetěn mne polil studený pot. K mému překvapení však můj šéf zachoval naprostý klid, zavolal jemného mechanika katedry a ten můj přečin napravil tím, že v elektrodě vyvrtal nový otvor, který opatřil závitem pro nový šroubek. Nový šroubek sám vysoustružil z nerezového drátu.

Můj technický malér byl dosti rychle zapomenut, naučil jsem se svařovat skleněné části celoskleněného vstupního systému přístroje, který jsem byl pak schopen sám opravovat. Svoji technickou dovednost jsem mohl napravit o několik měsíců později, kdy jsem dostal úkol mnohem složitější, pokusit se spojit tento hmotnostní spektrometr s kolonou plynového chromatografu (tehdy byly známy pouze plněné kovové). Kdybych byl býval byl tak schopný a erudovaný jako Gohlke a McLafferty, asi bych byl slavný, vždyť můj pokus byl přibližně ve stejnou dobu jako jejich. Ten můj pokus však skončil naprostým fiaskem. Přechod mezi vysokým vakuem hmotnostního spektrometru a atmosferickým výstupem kovové plněné kolony o průměru 4 mm jsem řešil tím nejjednodušším způsobem a to obyčejným kovovým ventilem, který nebyl ani jehlový. Vůbec mě nenapadlo, že bych měl spojení řešit pomocí nějakého separátoru nosného plynu, což bylo v pozdějších letech naprosto běžné. Ten ventil byl těžko regulovatelný a můj druhý pokus skončil náhlým zavzdušněním přístroje a jeho totální kontaminací rtutí z difusních vývěv. Ta při tom mém pokusu pronikla až do rotačních vývěv a do laboratoře. Dekontaminace přístroje, vývěv i laboratoře trvala téměř celý týden a více jsem se již o spojení plynového chromatografu s hmotnostním spektrometrem nepokoušel.

Jak jsem se již zmínil, 2 difusní vývěvy hmotnostního spektrometru byly rtuťové a byly opatřeny při vstupu velkými vymražováky plněnými kapalným dusíkem. Ty měly snížit tenzi par rtuti a zabránit jejich pronikání do zdroje a analyzátoru. Jedna vývěva vytvářela vakuum iontového zdroje a analyzátoru, druhá celoskleněného (nevyhřívaného) rezervoárového vstupu. Analyzátor byl magnetický 60° sektor. Detektorem byla Faradayova klec s velmi vysokou časovou konstantou zesilovače, jehož výstup byl připojen k liniovému zapisovači. Skenování magnetu bylo od nižších hmot k vyšším, zpětná vazba napájení zesilovače zdroje magnetu byla zajišťována lineárním zvyšováním napětí mechanicky skenovaného potenciometru na principu Kohlrauschova bubnu. Jeden sken v hmotnostním rozsahu 100 m.u. trval kolem 15 minut. Rozlišovací schopnost m/Δm přístroje byla asi 100. Nastavení analyzátoru na určitou hmotu bylo možné i ručně pomocí potenciometru. Rtuťové vývěvy měly jedinou výhodu. Vždy v iontovém zdroji přítomné páry rtuti umožňovaly orientovat se v každém hmotnostním spektru na základě přítomnost rtuťového multipletu izotopů ¹⁹⁸Hg, ¹⁹⁹Hg, ²⁰⁰Hg, ²⁰¹Hg, ²⁰²Hg a ²⁰⁴Hg ve spektrech. Na spodní části spektra píky iontů vody, dusíku a kyslíku byly spolu s izotopy rtuti jedinými značkami, které umožňovaly správné přiřazení hmotností jednotlivým píkům spektra. I tak bylo jednoznačné značkování hmot ve spektrech nepříliš jednoduchou záležitostí, vždyť ve spektrech se objevovaly i píky iontů s více náboji nebo píky metastabilních iontů, které snadno vedly k omylům při určování správné hmotnosti. Byl to však obecný přístup vyhodnocování spekter, resp. Správného přisuzování hmotností jednotlivým iontům, který např. ještě v šedesátých letech používal na svém přístroji též Dr. Hanuš a vždy mě udivoval svou neomylností.

Na katedře akademika N.N. Semjonova jsem se zabýval kinetikou a mechanismem hydrogenačních reakcí na paladiovém katalyzátoru. Konkrétně se jednalo o hydrogenaci cyklohexenu při pokojové teplotě. To bylo i později náplní mé diplomové práce. Páry cyklohexenu spolu s vodíkem při tlaku několika málo torrů se přiváděly do reaktoru s paladiovým katalyzátorem. Paralelně s touto hydrogenační reakcí však i v nepřítomnosti vodíku probíhala i reakce disproporcionační, kdy z 3 molekul cyklohexenu vznikala 1 molekula benzenu a 2 molekuly cyklohexanu. Použitím deuteria místo vodíku bylo možné rozlišit tvorbu cyklohexanu jako produktu přímé hydrogenace cyklohexenu a jako produktu reakce disproporcionační vedle cyklohexanu deuterovaného do různého stupně jako produktu přímé hydrogenace.

Návštěva Hanušova a Čermákova pracoviště – můj druhý milník

Asi v dubnu 1958 mě vedoucí mé práce Dr. Mardalejšvili informoval o skupině Hanuše a Čermáka, kteří v Praze zkonstruovali první československý hmotnostní spektrometr. Jejich práci vysoko hodnotil a doporučil mi, abych je v Praze navštívil. Čermákovu a Hanušovu laboratoř v proslulém činžovním domě v Máchově ulici jsem poprvé navštívil v době mých prázdnin v létě 1958. Byl jsem překvapen, jakých vynikajících výsledků tato skupina ve velice stísněných podmínkách činžovního domu dosáhla. Oproti nim byly naše podmínky na Chemické fakultě Moskevské státní univerzity přímo královské. Oni ale byli mistři, zkonstruovali svůj vlastní přístroj a já se mohl pochlubit jen tím, že pracuji na přístroji komerčním. Vědecká atmosféra v této skupině byla přímo fantastická a připomínala mi atmosféru na slavných evropských a amerických univerzitách v 30. letech minulého století a posléze v Los Alamos, popsanou Jungkem v jeho slavné knize Jasnější než tisíc sluncí. Od té doby jsem Čermákovu a Hanušovu laboratoř při každé mé návštěvě Československa navštěvoval. Vzpomínám, jak kdykoliv mne Dr. Čermák spatřil ve dveřích, vítal mě zpravidla se slovy „Pane Rysko, mám tu problém, jak byste to řešil?“. A já vedle něho prakticky učedník jsem něco nesourodého ze sebe soukal, abych nevypadal příliš hloupě. On se ale vždy živě zajímal o to, co na univerzitě právě dělám.

Wichterleho Ústav makromolekulární chemie ČSAV – třetí milník

Mým snem, který mne nikdy neopustil, bylo dostat se do skupiny Čermáka a Hanuše, jichž jsem si nesmírně vážil. Tento sen se mi, bohužel nikdy nesplnil. Přímo jsem je oslovil po mém návratu ze studií z Moskvy v březnu 1961. Dr. Hanuš mi sdělil, že bohužel v Ústavu fyzikální chemie a elektrochemie ČSAV, jak se tehdy tento ústav jmenoval, žádné volné místo není a doporučil mi, abych se ucházel o místo u prof. Wichterleho, který právě založil Ústav makromolekulární chemie ČSAV (ÚMCH). ÚMCH měl tehdy asi 4 detašovaná pracoviště, sekretariát se nacházel v Chotkově ulici, pod hradem.

ČSHS: Obrázek 1: Pánové Čoupek, Ryska a Wichterle

Poprvé v životě jsem se setkal s tak významnou naší přední vědeckou osobností. Aniž bych se předem ohlásil, byl jsem vřele přivítán v jeho provizorní ředitelně v Chotkově ulici. Náš rozhovor začal na téma, co jsem na univerzitě dělal. Diskuze byla velice obšírná, především pokud se týkalo tématu chemické kinetiky. I když jsem měl velice dobrou přípravu v oboru chemické kinetiky, byl jsem poněkud zklamán, že nemohu přímo navázat na obor hmotnostní spektrometrie, který jsem si již předtím na univerzitě oblíbil. Byl mi však dán příslib, že jakmile bude rozhodnuto hmotnostní spektrometr zakoupit, určitě se s mými zkušenostmi (pokud se to dalo tak nazvat) bude počítat. Byl jsem nejen poněkud zklamaný, ale i skeptický k tomu, že hmotnostní spektrometrie bude někdy v ÚMCH vůbec zavedena. Vždyť hlavním tématem, pokud se fyzikálně-chemických metod týkalo, bylo v ústa vu sledování struktur polymerů a to, že by hmotnostní spektrometrie mohla být vůbec někdy použitelná pro přímé měření makromolekul, to nikoho v té době a tím spíše ani mně nemohlo ani napadnout. A tak jsem se více než 4 roky věnoval kinetice heterogenní polymerizace vinylchloridu a o hmotnostní spektrometrii jsem si mohl nechat jen zdát. Na jaře r. 1966 jsem na toto téma obhájil svoji dizertační práci. Záhy poté si mě nechal zavolat profesor Wichterle do své pracovny. Sdělil mi, že na ústav přišly ze Západního Německa první 2 nabídky na postdoktorátní stáž: jedna na univerzitu v Mohuči a jedna na univerzitu v Kolíně nad Rýnem. Řekl mi, že mě vybral na postdoktorát v Ústavu fyzikální chemie Univerzity v Kolíně nad Rýnem, a to proto, že na tomto pracovišti se zabývají pyrolytickými rozklady polymerů a kopolymerů a jejich sledování pomocí hmotnostní spektrometrie. Až se vrátím, měl bych těchto zkušeností využít pro vybudování vlastní laboratoře hmotnostní spektrometrie v ÚMCH ČSAV. Toto rozhodnutí prof. Wichterleho mi doslova vlilo novou krev do žil. Nyní jsem již pevně věřil, že se k hmotnostní spektrometrii vrátím. To, že přístroj, byť finančně nesmírně náročný, zakoupen bude, bylo zcela reálné. Již v tu dobu měl ústav vlastní dolarové konto, na které přibývaly z patentů prof. Wichterleho registrovaných v zahraničí nemalé devizové částky a to i přesto, že byly jen zlomkem zisku, které získávala akademie a stát.

V září 1966 jsem odjel na roční stáž (která byla později prodloužena na 16 měsíců) v Ústavu fyzikální chemie Univerzity v Kolíně nad Rýnem. V oddělení makromolekulární chemie, kde se nacházela i laboratoř hmotnostní spektrometrie byla řada spektrálních přístrojů, především IČ, Ramanův spektrometr a další. V laboratoři hmotnostní spektrometrie byl jediný hmotnostní spektrometr Krupp MAT CH4. Na něm pracoval doktorand Horst Dieter Shűddemage. Hned jsme se spřátelili a přáteli jsme zůstali dodnes. Horst prováděl rozklady polymerů přímo ve vyhřívaném přímém vstupu iontovém zdroje a metodou ionizace polem analyzoval plynné pyrolytické produkty. Bylo to pro mne fascinující. MAT CH4 byl sektorový magnetický přístroj s jednoduchou fokusací s poměrně velkou rozlišovací schopností (5000 na 10% údolí píků). Na přístroji mne vedle neklasického iontového zdroje ionizací polem zaujal pro mne na tu dobu neobvykle rychlý liniový zapisovač, který byl schopný zaznamenat 1 hmotnostní pík za 1 sekundu. Vedoucí oddělení prof. Hummel byl odborníkem na IČ spektrometrii, vydával rozsáhlý atlas IČ spekter polymerů a mým úkolem bylo připravit celou řadu kopolymerů styrenu s vinylchloridem, které pak budou použity nejen pro sledování produktů pyrolýzy hmotnostní spektrometrií, ale jejich IČ spektra, jako spektra nových neznámých kopolymerů, měla být použita též k publikaci v jeho monografii. Z hlediska rozdílnosti kopolymeračních parametrů byla myšlenka přípravy kopolymerů styrenu a vinylchloridu, natož pak jejich možného využití více než pošetilá. Kopolymery nutně musely mít blokový charakter s delšími styrenovými i vinylchloridovými sekvencemi. Z hlediska charakteru pyrolytických produktů však byly tyto kopolymery vcelku zajímavé. Z polystyrenových sekvencí (bloků) při tepelném rozkladu vznikaly fakticky 3 produkty: monomer, dimer a trimer styrenu. Degradace polyvinylchlordových sekvencí (bloků) byla složitější, ale sekvence 3 sousedících monomerních jednotek vinylchloridu poskytovala po dehydrochloraci v dobrých výtěžcích benzen. Bylo tedy možné na základě semikvantitativního stanovení benzenu, monomeru, dimeru a trimeru styrenu celkem úspěšně alespoň semikvantitativně charakterizovat až 3 sousedící monomerní jednotky vinylchloridu. K tomu účelu byla ionizace polem, poskytující převážně molekulové ionty všech 4 komponent velice vhodnou metodou. Náročná však byla příprava platinových emitorů pro ionizaci polem. Byly to tenké platinové drátky o průměru 2 μm, které se připravovaly z Wollastonových drátků, zbavením jejich vnější vrstvy stříbra rozpuštěním v kyselině dusičné. Poté se tenký platinový emitor aktivoval několik hodin v iontovém zdroji v parách acetonu při tlaku kolem 10⁻⁴ torru za postupného zvyšování napětí až na 11 kV. Tenké platinové emitory byly nesmírně citlivé jednak vůči mechanickým otřesům, jednak vůči elektrickým výbojům. Pokud elektrické výboje nastaly, došlo vždy k jejich celkovému zničení. Později se používaly platinové drátky o průměru až 10 μm a ty vykazovaly již větší odolnost jak mechanickou tak i vůči výbojům. Příprava a aktivace emitorů byla velmi náročná. Pokud se prováděla přímo ve zdroji hmotnostního spektrometru, byl přístroj prakticky vyřazen z používání. Často jsme jezdili do nedalekého Bonnu na univerzitu k profesoru Beckeyovi, autorovi metody používání aktivovaných tenkých platinových drátků při ionizaci polem. Ten nám nejen předával své bohaté zkušenosti, ale nechávali jsme si i v jeho laboratoři připravovat emitory mimo zdroj hmotnostního spektrometru na zařízení, které on vyvinul. Později pak byla aktivace prováděna v benzonitrilu místo v acetonu. Tím byly získávány mnohem aktivnější emitory. Setkání s prof. Beckeyem byla vždy velmi zajímavá a podnětná.

Záhy po návratu ze stáže na Univerzitě v Kolíně nad Rýnem mě profesor Wichterle pověřil výběrem vhodného hmotnostního spektrometru pro ÚMCH ČSAV a byl jsem rovněž pověřen vybudováním laboratoře hmotnostní spektrometrie na tomto pracovišti. V roce 1968 jsem podniknul cestu do Anglie a do Spolkové republiky Německo, navštívil jsem několik firem, výrobců hmotnostních spektrometrů a vyjednával případné podmínky koupě přístroje. Bylo to v tu dobu zcela neobvyklé již z toho důvodu, že jakákoliv jednání s dovozci přístrojů byla zcela v kompetenci podniku zahraničního obchodu KOVO a pracovníkům výzkumných ústavů a akademie věd nebylo dovoleno taková jednání vůbec vést. To jsem však nevěděl a neuvědomoval jsem si, že mohu svým jednáním pro ústav způsobit nepříjemnosti. Naopak v zahraničí jsem nabyl takové zkušenosti v tvrdých obchodních jednáních s firmami-dodavateli přístrojů, že se mi podařilo vyjednat u firmy A.E.I. v Manchestru velmi výhodné podmínky na zakoupení tehdy špičkového přístroje typu MS-902, s dvojí fokusací s geometrií Niera-Jonsona s vysokou rozlišovací schopností. Navíc byl přístroj kromě klasického EI zdroje vybaven zdrojem kombinovaným FI/EI. Na rozdíl od přístrojů firmy MAT zde byly jako emitory používány břity připravované ze speciálních žiletek fy Willkinson. Ty byly sice mechanicky odolnější než tenké drátky, ale jejich nevýhoda byla v tom, že se nedaly přímo elektricky vyhřívat. Přístroj takového typu se dosud v Československu nevyskytoval a jeho přímý dovoz z Anglie do zemí východního bloku nebyl vzhledem k embargu možný. Embargu podléhaly tehdy všechny hmotnostní spektrometry, jejichž poloměr magnetického analyzátoru převyšoval určitou předepsanou mez (její přesnou hodnotu si již nepamatuji). Kvůli embargu by musel být přístroj dovezen přes třetí zemi a to nejlépe přes Lichtenštejnsko. Byl jsem na sebe hrdý, že se mi podařilo dojednat vskutku velmi výhodné podmínky a dostal jsem i pochvalu od prof. Wichterleho, což mě velice potěšilo. Záhy se však ukázalo, že jsem svým samostatným jednáním způsobil obrovské problémy nejen sobě, ale celému ústavu. PZO KOVO tvrdě zaútočil, že jsem překročil své vlastní kompetence, s dovozci přístrojů do Československa jsem v žádném případě neměl oprávnění jednat. Záležitost se napravila tím, že KOVO požádalo firmu A.E.I. v Manchesteru o zaslání nové nabídky s cenou o 15 % vyšší, než jsem dojednal já, a Kovu se pak „podařilo snížit“ ji na stejnou úroveň, kterou jsem předtím dojednal. 15 % šlo ve prospěch úspěšného obchodního jednání PZO KOVO, takže ÚMCH musel zaplatit o 15 % více, než se mi podařilo dojednat. Konec dobrý, všechno dobré, dobrá věc se podařila, do Československa byl z Anglie přes Lichtenštejnsko dodán první hmotnostní spektrometr s dvojí fokusací a rozlišovací schopností 40 000 (při 10% údolí překryvu píků). Pro přístroj jsem vybudoval ve 2. suterénu speciální laboratoř. Do nadzemních podlaží nebylo možné přístroj pro jeho hmotnost umístit (jen magnet vážil 1,5 t). V té době to bylo skutečně špičkové zařízení. Veškerá elektronika byla sestavena na elektronkách, difusní vývěvy byly olejové, oddělené od vysokovakuového prostotu vymražováky s automatickým doplňováním kapalného dusíku ze 120 litrové Dewarovy nádoby. Iontový zdroj byl opatřen celkem 4 vstupy, nevyhřívaným skleněným vstupem pro zavádění par referenční látky pro kalibraci hmotnostní škály a zároveň referenční látky pro měření přesných hmotností iontů metodou srovnávání “peak matching“. Důležitý byl celoskleněný vyhřívaný systém pro zavádění látek s nižší tenzí par při normálních teplotách. Další vstup byl určen pro spojení s plynovým chromatografen resp. s výstupem ze separátoru helia (separátor byl Biemannův). Spojení separátoru s výstupem z plynového chromatografu bylo prostřednictvím elektricky vyhřívané kapiláry. Nejdůležitějším byl pak přímý vstup a to buď s elektrickým regulovaným výhřevem, nebo vstupem nevyhřívaným. U vyhřívaného vstupu se pevné látky vkládaly do skleněné kapilárky, která se zasouvala do skleněné kapsičky sondy přímého vstupu vyplněné skleněnou vatou. Kapsička pak byla ovinuta elektrickou spirálou a elektricky vyhřívána, buď manuálně, nebo plynule se zvyšující automatickou regulací teploty. Konstrukce takto vyhřívaného přímého vstupu byla však dosti nedokonalá a vstup měl poměrně značnou poruchovost. Proto byla dávána přednost spíše nepřímo nevyhřívanému vstupu, jenž byl opatřen křemennou mikrozkumavkou zasazenou přes izolátor do kovového tága. Průměr mikrozkumavky odpovídal průměru otvoru v ionizační komůrce, takže vzorek bylo možné pomocí magneticky ovládaného posunu tága vkládat do bezprostřední blízkosti proudu elektronů. Tím bylo možné docílit vysoké iontové výtěžky a citlivost zdroje byla nesrovnatelně vyšší v porovnání s jinými typy přístrojů. Teplota vzorku pak odpovídala teplotě iontového zdroje, kterou bylo možné poměrně snadno měnit, nebo ji nastavit na požadovanou hodnotu před vlastním zasunutím vzorku do ionizační komůrky zdroje. Hmotnostní spektra byla snímána skenováním intenzity magnetického pole magnetického analyzátoru od vyšších hodnot k nižším, když počáteční vysoká hodnota byla nastavována nabitím kondenzátoru na počáteční hodnotu ve zpětné vazbě zesilovače zdroje napájení magnetu. Rychlost skenů pak byla dána rychlostí vybíjení kondenzátoru přes odpory a byla určována velikostí těchto odporů. Hmotnostní sken byl tedy nelineární vzhledem k základní kvadratické funkci závislosti poměru m/z na intenzitě magnetického pole, ale i na nelineární závislosti napětí zpětné vazby zesilovače jako časové funkce napětí přes odpor vybíjeného kondenzátoru. Orientace ve spektrech byla tedy nadmíru obtížná. Její usnadnění umožňoval značkovač hmot, který snímal intenzitu magnetického pole pomocí cívky umístěné mezi jeho póly. Kalibrace takového značkovače hmot však nebyla jednoduchá. Pomocí sady asi 18-ti potenciometrů bylo nutné značkovač kalibrovat pomocí charakteristických iontů perfluorotributylaminu, který sloužil jednak jako kalibrant pro značkovač, jednak jako referenční látka pro stanovení přesné hmotnosti iontů analytu metodou “peak matching“. Výhoda perfluorotributylaminu spočívala jednak v příznivé tenzi jeho par při laboratorní teplotě, jednak v poskytování charakteristických píků spektra na každých 100 hmotnostních jednotek (rozdíl C2F4), počínaje píkem iontu m/z 1066. Stabilita nastavení značkovače hmot nebyla valná. Zpětná vazba zesilovače urychlujícího napětí iontů (540 V) byla napájena sadou sériově zapojených baterií suchých článků (1,5 V). Jejich kontinuální vyčerpávání a pokles napětí způsobovaly i nepřetržitý posun hmotnostní škály. Tento posun mohl být kompenzován pomocí dalších potenciometrů, ale i tak kompenzace dalších vlivů byla obtížná. V optimálním případě bylo nutné značkovač překalibrovávat několikrát denně. Přesto byl tento značkovač významným pomocníkem při orientaci ve spektrech. Skenování magnetického pole analyzátoru bylo možné až rychlostí 1 hmotnostní dekáda za 2 vteřiny. Hmotnostní rozsah m/z 500 - 50 bylo tedy možné pokrýt i za 2 vteřiny. Tato rychlost byla dostatečná i pro GC/MS spojení, i když toto spojení mohlo být považováno jen jako doplňkové a nevyrovnalo se jiným přístrojům v té době, jako byl např. LKB 8000 či nastupující přístroje kvadrupólové. Detektorem iontů byl 32 stupňový dynodový násobič sekundárních elektronů a spektra iontů byla zapisována pomocí 4 kanálového galvanometrického smyčkového zapisovače na fotografický papír, citlivý vůči UV. Galvanoměry byly schopny věrně zapisovat rychlý průběh skenů v pásmu do 10 kHz. Jeden kanál zesilovače byl připojen na značkovač hmotností iontů. Každá 5. hodnota m/z byla označena krátkou ryskou, každá 20 ryskou střední a nejdelší ryska patřila pak hodnotě m/z 200. Při vší své nedokonalosti z dnešního pohledu digitálních záznamů spekter byl značkovač hmotností velmi významným pomocníkem pro rychlou orientaci ve spektrech.

Největší předností přístroje MS 902 však byla jeho vysoká rozlišovací schopnost a snadné rutinní měření přesných hmotností iontů metodou „peak matching“ Rozlišení 10000/10% údolí bylo zpravidla méně než minutovou záležitostí a to pouhým mechanicky ovládaným snížením šířky obou štěrbin, výstupní z iontového zdroje a vstupní do magnetického analyzátoru. Běžný režim při tzv. nízké rozlišovací schopnosti (1000/10%) při plně otevřených obou štěrbinách byl používán při záznamech skenů plných spekter. Maximální rozlišení 40000/10% bylo možné získat optimalizací polohy magnetu a zúžením tzv. z-štěrbin, které omezovaly šířku píku v souřadnici z, tj. kolmo k rovině dráhy iontů. Systém pro stanovování přesné hmotnosti iontů srovnáváním píků “peak matching“ byl ruční s alternujícím promítáním píků analytu a referenční látky. Zatímco pík iontu o nižší hmotě byl promítán na oscilografickém displeji při plném akcelerujícím napětí 8kV, pík iontu o hmotnosti vyšší byl promítán o napětí nižším tak, aby došlo geometricky při jejich alternujícím promítání k vzájemnému překrytí. Dvoukanálový zesilovač umožňoval dokonalé porovnávání píků lišících se velikostí až o 3 řády. Systém byl natolik praktický, že umožňoval stanovování hmotností iontů pro zručného operátora s přesností lepší než 10 ppm. Rychlost stanovení přesné hmotnosti 1 stanovení za minutu, případně i vyšší byla z praktického hlediska vynikající. Použití vysokého rozlišení s přesným stanovením hmotností iontů znamenalo zcela revoluční a jednodušší přístup při řešení otázky složení a struktury jednotlivých iontů. Často mě navštěvoval Dr. Hanuš v případech, kdy potřeboval jednoznačné potvrzení složení a struktury iontů při řešení strukturních problémů složení iontů. Zde jsem vždy obdivoval jeho neomylnost v návrzích, se kterými přicházel. On byl pak přímo nadšen možnostmi vysokého rozlišení a bylo to pro něho i důležitým podnětem k pozdějšímu pořízení jeho vlastního přístroje s vysokým rozlišením.

Přístroj MS-902 umožňoval i snímání spekter metastabilních iontů ke zvolenému iontu mateřskému metodou defokusace. V tomto případě bylo magnetické pole nastaveno na fokusaci zvoleného mateřského iontu při nižším akcelerujícím napětí, zpravidla při polovičním, tj. 4 kV a skenováním akcelerujícího napětí do maximální hodnoty 8 kV byla získávána spektra metastabilních iontů.

Standardním vybavením byl zdroj s elektronovou ionizací. Ve snaze navázat na zkušenosti s ionizací polem, které jsem získal na Univerzitě v Kolíně nad Rýnem, byl přiobjednán k přístroji též kombinovaný zdroj s ionizací elektronovou a ionizací polem EI/FI. Na rozdíl od přístroje MAT CH4 emitory iontů zde byly břity připravené ze žiletek na holení fy. Willkinson, jež byly speciálně upravené. Jejich cena byla poměrně vysoká. Při ionizaci polem bylo na emitory aplikováno separátním zdrojem dodatečné napětí -4 kV, takže celkové jejich napětí vůči ionizační komůrce při potenciálu akcelerujícího napětí (8kV) bylo 12 kV. Břity bylo nutné aktivovat v parách acetonu při tlaku 10⁻⁵ torru po dobu asi 12 hodin při postupně se zvyšujícím napětí od 6 kV až na maximálních 12 kV. Během aktivace se zvýšil signál molekulárního iontu acetonu m/z 58 o více než 2 řády. Napadlo mě vyzkoušet místo břitů Willkinson břity připravené z běžných žiletek ASTRA československé výroby, jež byly běžně dostupné v obchodech. Ty však již pouhým svým vzhledem byly velmi odlišné od dodávaných emitorů Willkinson. Ochrana před korozí těchto žiletek byla pomocí silné vrstvy vaseliny. Břity jsem pečlivě před vlastní aktivací umyl v acetonu, dalších rozpouštědlech a opakovaně v acetonu, abych je zbavil tuků. Ani mě moc nepřekvapilo při takto zjednodušeném přístupu, že po zahájení aktivace v acetonu jsem nebyl schopen najít vůbec žádné molekulární ionty acetonu a ani žádné jiné ionty v oblasti do m/z 100. Tím jsem považoval takový pokus za nezdařený. Nedalo se nic dělat, výrobce asi dobře věděl, proč pečlivě vybírat materiál pro emitory. Navíc jsem měl podezření, že asi v důsledku elektrického výboje došlo k poškození elektrického obvodu pro monitorování celkového iontového proudu. Ručička miliampérmetru na výstupu zesilovače monitoru celkového iontového proudu byla od počátku aktivace zaseknutá na konci škály při všech jeho měřících rozsazích. Snažil jsem se usilovně po 2 dny závadu zesilovače najít a odstranit, ale bez sebemenšího úspěchu. Všechny elektrické obvody zesilovače se jevily být v pořádku. Náhle jsem nedopatřením zapnul magnetický sken, jehož počáteční hodnota byla nastavena někde v oblasti m/z 1000 a k mému velkému překvapení oscilografický zapisovač visicorder začal v oblasti m/z 400 – 700 zapisovat velice intensivní spektra molekulárních iontů uhlovodíků z konzervačních antikorozních mazadel. Nebýt asi rok staré publikace Beckeye o ionizaci desorbcí polem, byl by to asi významný objev ionizace v pevné fázi tedy desorpce polem. Iontový proud byl velice stálý a zůstával konstantní po dobu několika dnů, než byl přerušen náhlým elektrickým výbojem. Experiment se mi pak již nepodařilo zopakovat.

V ÚMCH jsem obstarával jednak servis pro syntetické chemiky, jednak jsem se zabýval analýzami degradačních produktů některých polymerů a snažil jsem se najít čas pro experimenty s ionizací polem, metoda mne zaujala už při mém působení na Univerzitě v Kolíně nad Rýnem. Práce s břity však nebyla tak jednoduchá jako s emitory platinovými předpřipravenými z Wollastonových drátků. Ve spolupráci s ing. Kurašem z katedry paliv VŠCHT jsme začali zkoumat, chování jednoduchých uhlovodíků počínaje alkany, alkeny, alkyny až po jednoduché uhlovodíky aromatické. Naším cílem bylo vyvinout jednoduchou metodu kvantitativního nebo alespoň semikvantitativního stanovení uhlovodíků v nižších ropných frakcích. Zjistili jsme, že ionizační účinnost se značně mění s rostoucí délkou řetězce zejména u alkanů a že účinnost ionizace jednotlivých uhlovodíků ve směsích se značně liší od ionizační účinnosti uhlovodíků individuálních v čistém stavu. Toto původní zjištění v nás vyvolalo veliké pochybnosti, zdali bude ionizace polem pro kvantitativní složení uhlovodíkových směsí vůbec použitelná. Nejvyšší ionizační průřez se ukázal u benzenu a obávali jsme se, že vzhledem ke značně nižší citlivosti ostatních, zejména alkanů, nebudeme moci tyto ve směsi s benzenem či jinými aromatickými uhlovodíky vůbec spolehlivě detegovat, natož kvantitativně stanovovat. K našemu překvapení však v přítomnosti benzenu ionizační účinnost alkanů, ale i alkenů se několikanásobně zvýšila. Navíc při dostatečném množství benzenu ve směsi se i vyrovnaly ionizační průřezy jednotlivých alkanů tak, že se prakticky s rostoucí délkou řetězce vůbec neměnily. Toto zjištění bylo pro nás natolik významné, že jsme navrhli metodu kvantitativního stanovení alkanů a alkenů s přídavky asi 30% benzenu do jejich směsí. Za těchto podmínek iontové výtěžky byly prakticky nezávislé na délce uhlíkového řetězce všech sledovaných uhlovodíků alkanů, alkenů i alkynů. Již toto zjištění v nás vyvolalo pochybnosti o dosavadní teorii monomolekulárního mechanizmu ionizace polem v plynné fázi.

Potvrzením těchto pochybností pak bylo zjištění významného ovlivnění ionizace alkanů v přítomnosti alkynů. Po tomto zjištění jsme sledovali ionizaci polem binárních směsí n-dekanu v přítomnosti 1-oktynu a to jednak n-dekanu lehkého, jednak n-C₁₀₂H₂₂ t.j. perdeuterovaného n-dekanu. Při těchto pokusech byl pozorován vznik velice intenzivních píků iontů (C₁₀H₂₁)⁺, tj. (M-1)⁺, v případě perdeuterovaného dekanu (M-2)⁺, které v nepřítomnosti oktynu prakticky nebyly přítomné. V přítomnosti 30% alkynu dosahovala intenzita píků těchto fragmentů intenzitu molekulárních iontů, případně i vyšší. Dalším významným pozorováním byl vznik poměrně intenzivně zastoupených fragmentů ethylových iontů n-dekanu. V případě perdeuterovaného n-dekanu však kromě fragmentů C₂₂H₅⁺ vznikaly neméně intenzivní C₂₂H₄H⁺ a C₂₂H₃H₂⁺, tedy jednoznačný důkaz o složitějším bimolekulárním mechanizmu ionizace polem.

V ÚMCH pracoval jako technik pan Slavíček, který dálkově studoval zoologii na Přírodovědecké fakultě UK. Tématem jeho diplomové práce bylo sledování kontaminace hrabošů a jejich jater, ledvin, svalů a tuků DDT. Bylo to krátce poté co výroba DDT byla zakázána pro jeho karcinogenní vlastnosti. Pod vedením mého kolegy, velmi zkušeného chemika ing. Karla Bouchala diplomant Slavíček syntetizoval deuteriem značené DDT, které jsme pak použili jako vnitřní analytický standard. Po přidání vnitřního standardu do extraktů jednotlivých orgánů hrabošů při rozlišovací schopnosti přístroje 10000 s použitím jednotky peak matching jsme úspěšně měřili obsah DDT nejen v jednotlivých orgánech hrabošů, ale v půdách v jednotlivých oblastech v Čechách. Extrakty orgánů hrabošů a půd z různých oblastí Čech byly analyzovány přímo po odpaření rozpouštědla (hexanu) rychlým náhřevem přímého vstupu. Myslím, že se jednalo o první kvantitativní stanovení pomocí hmotnostní spektrometrie metodou izotopického zředění v zemích východní Evropy. Díky vysokému rozlišení a značnému negativnímu hmotnostnímu defektu molekulárního iontu DDT bylo možné DDT kvantifikovat bez předběžného přečistění extraktu a bez chromatografické separace. Bylo to možné i díky vysoké kontaminaci DDT prakticky všeho na celé zeměkouli. Následkem milionů tun DDT, které byly na celém světě po 2. světové válce vyrobeny a aplikovány jako insekticid především v zemědělství mohlo být DDT detegováno prakticky všude, dle některých údajů i v ledovcích na severním pólu. Díky mimořádné rezistenci vůči degradaci se s tímto dědictvím střetáváme v environmentální analýze dodnes, i když samozřejmě na mnohem menší úrovni. Naše výsledky byly přímo šokující. Nebylo možné najít prakticky nikde půdu nebo obilí prosté DDT.

V ÚMCH jsem prováděl též servis pro syntetické chemiky, kteří byli zvyklí obracet se na mne s otázkou přítomnosti žádoucího produktu syntézy přímo s reakčními směsmi po provedení reakce. Díky vysokému rozlišení a elementárnímu stanovení molekulárních iontů na základě jejich přesné hmotnosti to bylo možné a většinou jednoznačné okamžitě po ukončení syntézy ať již meziproduktu či produktu konečného. Pro syntetické chemiky bylo takové zjištění velice cenné a těchto služeb si velice vážili.

Samozřejmě určování produktů degradace polymerů bylo neodmyslitelnou činností.

V ÚMCH jsem v druhé polovině sedmdesátých let prováděl analýzy na základě smlouvy též pro Výzkumný ústav pro farmacii a bio chemii (VÚFB), který hmotnostní spektrometr nevlastnil a musel řešit řadu problémů, bez hmotnostní spektrometrie prakticky neřešitelných. Ať již se jednalo o stanovení struktury produktů syntézy, či o stanovení struktury metabolitů po jejich izolaci z biologických materiálů. Postupně jsem si připravoval ve VÚFB půdu pro změnu svého působení. V ÚMCH byly podmínky po odvolání profesora Wichterleho z funkce ředitele, a poté co řada z nás byla označována za kontrarevolucionáře neúnosné.

Výzkumný ústav pro farmacii a biochemii - můj čtvrtý milník

Prvního ledna 1978 jsem na plný úvazek zahájil svoji činnost ve VÚFB. Hmotnostní spektrometr ústav sice nevlastnil, ale v tu dobu byly již objednány 2 přístroje: sovětský MCH 1320 na oddělení fyzikální chemie a GC/MS Varian MAT 44S na oddělení farmakokinetiky. Zpočátku mi tato politika ústavu nebyla jasná a tohoto rozdělení jsem se obával. Později jsem se dozvěděl, že pro zakoupení a získání peněžních prostředků na přístroj západní provenience MAT 44S bylo politicky nezbytné zakoupení též přístroje sovětského. Získání finančních prostředků na sovětský přístroj nebylo, na rozdíl od získání západní valuty problémem a podnik zahraničního obchodu KOVO si tím zlepšil u vlády politický profil a důvěryhodnost. Obě oddělení však organizačně spadala do farmaceuticko-analytické sekce, jejíž vedoucí Dr. Kakáč a zejména pak ředitel Dr. Němeček se zasloužili o to, že politicky neúnosná osobnost v podobě mé maličkosti mohla změnit proti vůli některých soudruhů v ÚMCH své působiště. Mnozí včetně mě samotného to v té době považovali prakticky za naprosto nemožné. Díky statečnosti a autoritě Dr. Němečka se nemožné stalo skutkem. Dnes se toto mé líčení bude jevit pro řadu čitatelů těchto řádků, zejména těch mladších, nepochopitelné a irelevantní. Taková však byla doba a pro mne význam nového působiště ve VÚFB byl nejen v tom, že jsem tam nalezl důležitý a potřebný politický azyl, ale zejména v tom, že významně ovlivnilo i celou moji další životní dráhu a kariéru v oboru hmotnostní spektrometrie, včetně pozdějšího rozhodnutí založit vlastní firmu. VÚFB ve srovnání s ÚMCH byl v tomto ohledu politickou oázou klidu, pro mne tolik nezbytnou pro vědeckou a odbornou činnost. Ukázalo se, že i dislokace obou přístrojů ve 2 odděleních bylo dosti formální. Ve VÚFB jsem našel významného spolupracovníka a kolegu ing. Ivana Korunu a myslím, že jsme se oba vzájemně synergicky velmi ovlivňovali a výsledkem byla velice plodná tvůrčí spolupráce ne-li přímá součinnost po dobu 11 let až do listopadové revoluce 1989. Rád na toto období vzájemné spolupráce vzpomínám.

Sovětský MCH 1320 byl nově vyvinutý sektorový přístroj s geometrií Niera-Johnsona. V té době však byl jasnou ilustrací značného zaostávání sovětské technologie a produkce hmotnostních spektrometrů za Západem. Zdaleka nedosahoval úrovně o více než generaci staršího MS 902, který byl v ÚMCH. Nedosahoval jeho úrovně nejen v rozlišení, ale především ve snadnosti ovládání a při praktických měřeních. Snad pouze elektronika byla modernější (tranzistorová), ale absolutně nesrovnatelná s novější generací přístrojů západní provenience. Říkali jsme mu Aljoša. MAT 44S německé provenience pak dostal jméno Berta. MAT 44S byl kvadrupólový GC/MS systém nižší střední kategorie s plynovým chromatogramem VARIAN a vlastním malým počítačem (64 kB vnitřní pamětí) jako řídící jednotkou. Chromatografické kolony plněné se připojovaly pomocí otevřeného spojení ke vstupu iontového zdroje pomocí tenké vyhřívané platinové kapiláry. Spektra byla v průběhu analýzy zapisována rychlostí 1 spektrum/sec na disketu o průměru 10“, s kapacitou maximálně 52 spekter se záznamy podmínek analýzy. Z diskety byla spektra přepisována na papír formátu A3 x/y souřadnicovým zapisovačem. Dalším pro nás velice cenným vstupem byl vyhřívaný přímý vstup. Do výhřevné elektrické spirálky se vzorky vkládaly v miniaturních hliníkových tyglících. Iontový zdroj byl kombinovaný EI/CI. I když teoreticky mechanicky ovládané přepínání mezi režimy EI a CI mohlo být prováděno v průběhu jedné analýzy, prakticky to nebylo příliš vhodné a používané. Chemická ionizace byla možná jak v pozitivním, tak i negativním módu. Dá se říci, že jsme byli první, kdo rutinně používali chemickou ionizaci při analýzách a dosahovali jsme její pomocí i dobrých výsledků. Často jsme měřili spektra chemické ionizace i Dr. Hanušovi, kterého jsme jako konzervativního zastánce čistě monomolekulárních ionizačních mechanismů přesvědčili o užitečnosti tohoto, pro něho velmi nestandardního a zpočátku jím i zpochybňovaného způsobu nemonomolekulárního způsobu ionizace.

Kromě běžného servisu chemikům z oddělení syntézy jsme se zabývali převážně stanovením struktury metabolitů léčiv. Identifikace metabolitů ve složitých extraktech krve a zvláště moči nebylo často jednoduché, uvědomíme-li si, že vzhledem k nízké kapacitě disket nebylo možné zapisovat spektra všech látek v průběhu GC/MS analýzy. Vyvinuli jsme a používali metodu umělého vytváření izotopických klastrů tím, že zvířeti v případě studia metabolitů na zvířatech byla experimentálně podána směs léčiva a jeho analogu obsahujícího např. 3 atomy deuteria v poměru 1:1. Analýza byla vizuálně sledována na monitoru a objevila-li se látka obsahující klastr iontů v poměru 1:1 s rozdílem hmotností 3 m.u., pak pouze tato spektra jsme zapisovali na disketu.

Vysoké (vlastně středně vysoké) rozlišení s přesným stanovením hmotností iontů (ne lepší než 10 ppm) s pomocí Aljoši jsme používali jen doplňkově v případě skutečně naléhavé potřeby. Jak jsem se již zmínil, nebylo to zdaleka tak jednoduché a jednoznačné jako na MS902.

Po celou dobu mého působení ve VÚFB jsem usiloval a snažil jsem se přesvědčit své vedoucí o nutnosti zakoupení přístroje vyšší kategorie, než byl MAT 44S, nemluvě o Aljošovi. V tomto směru jsem však neuspěl. Vyžadovalo to získat pro tento záměr vlivný politický tlak. V případě mé osoby to bylo vyloučené a podporu ostatních jsem nezískal, neboť v tomto směru VÚFB nebyl natolik agilní jako vedení jiných ústavů. Nikdy jsem se této myšlenky nevzdal a podařilo se mi ji postupně realizovat až po založení vlastní soukromé firmy (viz níže).

Odborná skupina hmotnostní spektrometrie a ostatní činnost v oboru

VÚFB mně umožňoval též cestovat do zahraničí, pokud jsem na takovou cestu neměl žádné finanční požadavky. Pro dnešní čitatele těchto řádek, zejména pro mladé jsou tyto řádky nepochopitelné a patrně nudné. Považuji však přesto se o tom zmínit. Cestování do zahraničí, zejména na Západ však bylo v ÚMCH vzhledem k mému zařazení jako osoby nežádoucí z hlediska politického naprosto nemyslitelné. Ve VÚFB mi též nebylo bráněno v ostatních aktivitách. Ještě jako zaměstnanec ÚMCH jsem se po Dr. Hermanovi stal vedoucím skupiny odborné skupiny hmotnostní spektrometrie Československé spektroskopické společnosti J. M. Marci. Odborná skupina hmotnostní spektrometrie byla v rámci společnosti početně jedna z nejmenších. Celkový počet hmotnostních spektrometrů a tudíž samotných pracovišť hmotnostní spektrometrie v celém tehdejším Československu nedosahoval ani čísla 10. Odborná skupina hmotnostní spektrometrie nepořádala žádné vlastní kurzy, semináře či školy jako je tomu dnes. Na našem tradičním pionýrském pracovišti v oboru v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského zůstal činný v oboru klasické organické hmotnostně spektrometrické analýzy prakticky pouze Dr. Hanuš a jeho žák Dr. Tureček, Dr. Čermák a jeho žák Dr. Herman se věnovali procesům bimolelekulárních ionizačních reakcí, kde oba dosáhli vynikajících výsledků a stali se renomovanými světovými vědeckými kapacitami: Dr. Čermák v oblasti Penningové ionizace molekulami plynů (helia) ve vzbuzeném stavu, Dr. Herman pak v topologii reakcí ion-molekula. Jako vedoucí odborné skupiny hmotnostní spektrometrie jsem byl jmenován do Mezinárodního vědeckého výboru mezinárodních hmotnostně spektrometrických konferencí (International Mass Spectrometry Conference). Stanovy, složení a náplň činnosti tohoto výboru byly dílem prof. Beynona, vůdčí osobnosti nejen evropské hmotnostně spektrometrické komunity. V r. 1985 jsem se zúčastnil jako představitel skupiny československé hmotnostní spektrometrie 10. Mezinárodní hmotnostně spektrometrické konference ve Swansea. Díky finanční podpoře prof. Beynona jsme se mohli zúčastnit dva: já spolu s kolegou ing. Korunou, když od VÚFB i jiných organizací doma jsme žádnou finanční podporu nezískali. Legální výměna vlastních úspor na západní měnu, což bychom i přivítali, nebyla v té době prakticky možná. Dávno před zahájením konference jsem vynaložil obrovské úsilí, abych získal podporu k účasti na této konferenci pro ostatní členy málo početné odborné skupiny hmotnostní spektrometrie Československé spektroskopické společnosti J. M. Marci. Žádal jsem písemně dokonce předsedu tehdejší SK VTIR (Státní komise pro vědeckotechnický a investiční rozvoj) Obzinu, který v té době byl též ministrem vnitra a tedy politicky velmi vlivnou osobností. Bohužel můj pokus byl neúspěšný. Žádost jsem opakoval o 3 roky později pro účast na 11. Mezinárodní hmotnostně spektrometrické konferenci v Bordeaux. Bohužel opět marně. Neměl a nezískal jsem zřejmě k mé minulosti působení ve Wichterleho ústavu žádnou politickou podporu. Konference jsme se opět zúčastnili s kolegou Korunou. Finanční podpora, kterou jsem od místních organizátorů získal, stačila nám oběma ke skromnému ubytování a ještě skromnějšímu stravování během konference. Snil jsem o tom, aby jednou byla některá z příštích těchto konferencí v Praze. Věděl jsem, že tehdy to byla ještě naprostá utopie. Společnými silami se nám, zástupcům zemí východního bloku, podařilo alespoň prosadit v tajném hlasování rozhodnutí o konání 13. Mezinárodní konference v Budapešti a podpořit tak našeho maďarského kolegu, přítele dr. Hanuše Dr. Cornidese. Sen o konferenci v Praze se podařilo uskutečnit až v r. 2006 mému nástupci, mému prvnímu doktorandovi ing. Vladimíru Havlíčkovi.

Mezinárodní kontakty mi však významně pomohly k získání pomoci zahraničních kolegů při organizaci menších akcí u nás. V r. 1985 jsem s významnou pomocí kolegy Koruny zorganizoval 1. Školu hmotnostní spektrometrie v rekreačním středisku Elektropragy Hlinsko Dlouhý. Jako lektory jsme pro školu získali prakticky všechny kdo aktivně tehdy ve hmotnostní spektrometrii působili a měli na svém pracovišti hmotnostní spektrometr, včele s Dr. Hanušem, Dr. Turečkem a dalšími. Celkový počet účastníků školy byl asi 23, když téměř polovina byli lektoři. Program školy byl velmi obšírný, přednášelo se a diskutovalo od časného rána do pozdního večera. Přednášky byly publikovány ve zvláštním vydání Bulletinu Československé spektroskopické společnosti.

Další škola hmotnostní spektrometrie se konala v Klučenicích na Orlické přehradě a jako lektoři byla pozvána celá řada zahraničních hmotnostních spektrokmetristů: Prof. Gelpi, Prof. Przybylski, Prof Schmid, Dr. Bruins, Prof. Dube. Stále více významných osobností jsme zvali na přednášky, semináře. O československé skupině hmotnostní spektrometrie se postupně více a více vědělo v zahraničí. Dá se říci, že naše skupina hmotnostní spektrometrie byla nejaktivnější ze všech skupin východoevropských zemí.

Odměnou bylo snad i to, že jsem se postupně stal evropským editorem dvou nejvýznamnějších světových časopisů: International Journal of Mass Spectrometry a Rapid Communications in Mass Spectrometry.

Hmotnostní spektrometrie v soukromé společnosti QUINTA-ANALYTICA, s.r.o. – závěr

Po listopadové revoluci po r. 1989 nebyla situace VÚFB jednoduchá. Ústav, který v minulosti sloužil jako výzkumný ústav pro všechny podniky tehdejší SPOFy, (SPOFA sjednocovala veškerý farmaceutický průmysl Československa včetně výzkumu do jednoho společného koncernu), se dostal do situace, kdy řada farmaceutických podniků zanikla a ty, které zůstaly, neprojevovaly o výzkum sebemenší zájem. Sama struktura VÚFB byla ve světě ojedinělá a svým způsobem jedinečná díky tomu, že zahrnovala výzkum léčiv ve všech fázích jejich vývoje. Jedinečná struktura ústavu byla do budoucna dobrým předpokladem úspěšného pokračování za předpokladu, že se podaří překonat krizové období několika let po r. 1989 či najít významnějšího strategického partnera. Obrovský majetek ústavu, zejména nemovitostí v Praze i mimo Prahu se však ve fázích intenzivní tzv. privatizace ukázal být spíše nevýhodou a hlavním objektem zájemců o privatizaci významného a v minulosti úspěšného výzkumného ústavu, než o výzkum sám. V této nejisté fázi historie ústavu jsem se pokusil již jako vedoucí analytického oddělení pozvednout jeho prestiž zavedením masivnějšího nasazení analytiky v oblasti klinického zkoušení léků, zejména při tzv. bioekvivalenčních studiích. Průlomem byla první studie, kterou však nebylo možné uskutečnit bez získání nového GC/MS systému. Podařilo se mi přesvědčit ředitele ústavu ing. Dohnala a prosadit v r. 1994 zakoupení GC/MS přístroje firmy Finnigan ITD s analyzátorem na principu iontové pasti. Pokud se nemýlím, byla to první iontová past v Československu a přes svoji tehdejší nedokonalost ve srovnání s pastmi dnešními, se pomocí tohoto přístroje podařilo úspěšně vyřešit první projekt tohoto druhu, což bylo předpokladem pro získání projektů nových. Analytické oddělení se tak rychle stalo nejúspěšnějším oddělením ústavu z hlediska ekonomického s velmi pozitivními výsledky.

Nicméně koncem roku 1996 bylo více než jasné, že dny VÚFB jsou sečteny. Bylo mi líto započatého celkem úspěšného díla a veden snahou zachovat kontinuitu činnosti a zachránit práci alespoň pro 20 analytiků, oslovil jsem 3 kolegy, analytické chemiky svého oddělení a založili jsme vlastní soukromou společnost QUINTA-ANALYTICA, s.r.o. V pronajatých prostorách Polikliniky Litochleby jsme mohli bez nepřekonatelných problémů díky na základě předchozího úspěchu zajištěnému marketingu a díky obětavosti a nasazení všech pokračovat v dosavadní činnosti v oblasti analytiky při klinickém zkoušení léků. Prvním přístrojem, který jsme pro tyto účely na leasing pořídili byl GC/MS systém Finnigan MAT GCQ v r. 1997. O rok později pak první LC/MS Finnigan MAT LCQ a postupně pak další. Firma dosáhla významných úspěchů ve vývoji a komerčním využití analytických metod ve farmacii obecně. Díky těmto úspěchům jsme vybudovali a v r. 2006 zprovoznili areál QUINTA-ANALYTICA celkovým nákladem 250 mil. Kč, který tvoří 2 budovy s celkovou plochou laboratoří více než 8000 m2.

Laboratoř hmotnostní spektrometrie je jen malou, ale o to významnější částí tohoto komplexu. V současné době má firma 1 GC/MS systém, 6 trojitých kvadrupólů LC/MS/MS, 1 lineární past LTQ Finnigan, 1 QTOF a 1 nejnovější Orbitrap Elite. Laboratoř hmotnostní spektrometrie společnosti QUINTA-ANALYTICA s.r.o. se tak řadí mezi nejlépe vybavené laboratoře nejen v České republice, ale i v Evropě. Pomocí trojitých kvadrupólů je prováděno ročně více než 100000 kvantitativních stanovení léčiv a jejich metabolitů v biologických materiálech, zejména v krevní plazmě. Nikdy dříve jsem si neuměl představit nepřetržitý 24 hodinový zcela automatický provoz tolika přístrojů současně. V době mého působení v ÚMCH nebo ve VÚFB bych takovou prognózu vývoje oboru hmotnostní spektrometrie považoval za ryzí utopii. Můj sen vlastnit a být soběstačný v moderních přístrojích, bez domáhání se podpory u nadřízených či dokonce u politiků se mi tak splnil. Bohužel povinnosti a úlohy spojené s vedením firmy a zajištěním marketingu jako nejdůležitějšího předpokladu pro zdárný chod firmy mě postupně zcela odloučily od mého oblíbeného oboru, se kterým jsem byl životně spjat. Pozorování mladších spolupracovníků a jejich výsledky ve mně však vyvolávají nejen pocity sebeuspokojení a zadostiučinění za křivdy minulosti, ale i pocity jisté hrdosti nejen na přístrojové vybavení firmy, ale především na kolektiv pracovníků a kolegů, jejichž přičiněním se můj celoživotní sen stal skutkem.