Příběh polarografie. Příběh český a také trošku japonský. Příběh, díky kterému se do tehdejšího Československa stěhovala první Nobelova cena.
foto: Wikimedia Commons, volné dílo/Jaroslav Heyrovský
Polarografie je fascinující ukázkou toho, jak zdánlivě čistá, teoretická fyzikální chemie dokázala od základů změnit praktickou medicínu a diagnostiku. Všechno to začalo jedním geniálním nápadem, neúnavnou prací a kapající rtutí v laboratoři na pražském Albertově.
Praha na začátku dvacátých let minulého století. Mladý vědec Jaroslav Heyrovský se tehdy zabýval zkoumáním povrchového napětí rtuti. Používal k tomu takzvanou rtuťovou kapkovou elektrodu – v podstatě velmi tenkou skleněnou trubičku (kapiláru), ze které do roztoku pomalu, kapku po kapce, odkapávala čistá rtuť.
Heyrovského ale napadlo něco revolučního. Co kdyby přes tyto padající kapičky nezkoumal jen povrchové napětí, ale pustil do nich elektrický proud a měřil, jak roztok kolem nich reaguje?
Dne 10. února 1922 po celonočním měření Heyrovský objevil polarografii. Zjistil, že když plynule mění elektrické napětí na rtuťové kapce, chemické látky rozpuštěné v roztoku se při určitém, pro ně naprosto specifickém napětí, začnou elektrochemicky redukovat nebo oxidovat. V ten moment prudce vyskočí elektrický proud. Vznikne křivka, které se říká polarografická vlna. Poloha té vlny pak přesně řekne, jaká látka v roztoku je. Výška vlny prozradí, kolik jí tam přesně je.
Bylo to neskutečně rychlé, citlivé a přesné. Aby Heyrovský nemusel křivky kreslit ručně bod po bodu, vyvinul v roce 1924 se svým japonským kolegou Masuzo Shikatou přístroj zvaný polarograf, který celý proces automaticky zaznamenával na fotografický papír.
Za tento objev získal Jaroslav Heyrovský v roce 1959 jako vůbec první Čech Nobelovu cenu za chemii.
Jakmile byl polarograf na světě, začalo se okamžitě hledat jeho využití v medicíně. Lékaři totiž do té doby složitě a zdlouhavě analyzovali krev nebo moč pacienta pomocí klasických chemických reakcí, což trvalo hodiny i dny. Polarografie přinesla revoluci. Stala se jednou z prvních metod, která umožnila rychlou a masovou klinickou diagnostiku přímo z krevního séra.
Jedním z nejúžasnějších medicínských využití byla takzvaná Brdičkova reakce. Heyrovského žák, významný český fyzikální chemik Rudolf Brdička, si ve třicátých letech všiml, že bílkoviny v lidském krevním séru dávají v polarografu velmi specifický dvojitý signál (vlnu), pokud je roztok obohacen o kobalt. Zjistil, že u pacientů, kteří v těle mají zánět nebo rakovinné bujení, se tvar a výška této vlny dramaticky mění.
Brdičkova reakce se tak stala celosvětově používaným testem. Sice nedokázala se stoprocentní jistotou určit přesný typ nádoru, ale sloužila jako neuvěřitelně citlivý indikátor, že se v těle něco děje, a lékaři podle ní mohli sledovat, jestli léčba rakoviny zabírá, nebo jestli se nemoc po operaci nevrací.
V medicíně a toxikologii našla polarografie uplatnění v mnoha dalších oblastech. Dokázala bleskově odhalit i stopová množství těžkých kovů v těle, což zachraňovalo životy při otravách olovem, rtutí nebo kadmiem, zejména u dělníků v průmyslu. Používala se k přesnému měření hladiny kyslíku v krvi a tkáních, což je klíčové při operacích nebo výzkumu dýchání. Lékaři díky ní mohli bleskově analyzovat přítomnost různých léků, vitaminů, hormonů či aminokyselin v tělesných tekutinách bez nutnosti složitého separování.
Dnes už v moderních nemocnicích sice rtuťové kapky a staré polarografy nenajdeme, protože rtuť je toxická a technologie pokročily, ale polarografie přesto nikam nezmizela. Stala se přímým předkem moderních elektrochemických senzorů. Když si dnes diabetik kapkou krve na malém proužku v glukometru změří hladinu cukru v krvi nebo když lékaři na jednotkách intenzivní péče analyzují plyny v krvi pacientů, využívají k tomu biosenzory, které fungují na naprosto stejných základních principech elektrochemie, jaké tehdy v Praze objevil Jaroslav Heyrovský.
Někdy je paráda uvědomit si, že žijeme v českých zemích.