Otto Wichterle: Pionier der Weichlinse

Von mundgeblasenen Sklerallinsen aus Glas bis zu den ersten Hornhautlinsen aus PMMA: Die Geschichte der Kontaktlinse ist von zahlreichen Entwicklungsschritten geprägt. Einen entscheidenden Wendepunkt markierte Anfang der 1960er-Jahre Otto Wichterle. Eine Spurensuche in seinem Geburtsort Prostějov führt zu den Wurzeln einer Entwicklung, die Material und Herstellung von Kontaktlinsen grundlegend verändern sollte.

Wenn Sie in Prostějov (Tschechien) aus dem Zug steigen, betreten Sie buchstäblich die Gleise und im übertragenen Sinne auch die Gleise der Kontaktlinsengeschichte. Wenn Sie den Bahnhof verlassen und etwa 200 m geradeaus die Svatoplukova-Straße entlanggehen, gelangen Sie zur Hausnummer 53, einem riesigen Haus auf der rechten Seite mit einer Gedenktafel (Abbildung 1), die daran erinnert, dass hier Otto Wichterle (und seine Schwester Anna, eine berühmte Bildhauerin) lebten. Für mich war dies der Hauptgrund für meinen Besuch zwischen zwei Konferenzen zur optometrischen und ophthalmologischen Augenversorgung in Krakau (Polen) und Wien (Österreich). Das Haus befindet sich nach wie vor in seinem ursprünglichen Zustand und sieht aus wie ein Wohnhaus, beherbergt heute jedoch verschiedene Büros kleiner Unternehmen. Es ist schier atemberaubend, genau dieselben Treppen zu steigen und in denselben Räumen zu stehen, in denen der Erfinder der weichen Kontaktlinsen aufgewachsen ist und so viel Zeit verbracht hat.

Doch der Besuch in Prostějov bot weit mehr als das. Zunächst einmal befindet sich nur wenige Häuser weiter die Olmützer Zweigstelle des staatlichen Kreisarchivs. Dies war auch meine erste Station nach dem Wichterle-Haus, und obwohl meine Erwartungen gering waren, erwiesen sich diese als völlig unbegründet. Man hatte dort eine Akte über Otto Wichterle für mich bereitgehalten, die Originaldokumente enthielt, wie zum Beispiel ein Hochzeitsfoto (Abbildung 2) von Otto und Linda Wichterle aus dem Jahr 1938 sowie das Original-Zeugnisheft (Abbildung 3) seines Gymnasiums, das nur wenige Minuten vom Familienhaus entfernt liegt (Abbildung 4). Alle seine Noten sind beeindruckend, doch in der Spalte „chemii a miner“ (Chemie und Mineralkunde) waren durchweg „1“ eingetragen. Interessant ist, dass Chemie nicht seine erste Liebe war. Ursprünglich war er für eine Laufbahn als Ingenieur prädestiniert, da auch seine mathematischen Fähigkeiten herausragend waren und er aus einer Ingenieursfamilie stammte.

Wikow-Autos 

Die Neigung zum Ingenieurwesen ging auf seine Familienunternehmen zurück; die Archive in Prostějov enthielten umfangreiches Material über die Industriebetriebe der Familien Wichterle und Kovařík. Diese beiden bedeutenden Familien aus Prostějov stellten landwirtschaftliche Maschinen her, wie die zahlreichen Anzeigen aus jener Zeit zeigen (Abbildung 5). Später verschmolzen diese beiden Familien buchstäblich zur Marke „Wikow“, wobei das „Wi“ für Wichterle steht. Ottos Vater Karel leitete das Unternehmen gemeinsam mit Ottos Onkel Lambert. Die Fassaden und Gebäude dieser Fabriken stehen noch heute (Abbildung 6). Die Automarke Wikow ist in der Tschechischen Republik eine Ikone, und im nahegelegenen Museum in Olomouc sind viele dieser spektakulären Autos ausgestellt (Abbildung 7). 

Merkur

Wir werden uns schon bald mit der Entwicklung von Materialien und der Chemie für weiche Kontaktlinsen befassen, doch um die ganze Geschichte zu verstehen, ist es unerlässlich, zunächst bei den mechanischen Hintergründen von Otto Wichterle zu bleiben. Etwas weiter oben und direkt am Hauptplatz von Prostějov liegt das sogenannte „Schloss“: ein wunderschönes Gebäude, in dem verschiedene Ausstellungen stattfinden. Eine der Ausstellungen ist eine Merkur-Werkstatt; Merkur ähnelt der britischen Version namens Meccano, die in den USA auch unter dem Namen Erector Set bekannt ist: ein Metall-Bauspielzeug für Kinder.

Einer der Höhepunkte dieser Pilgerreise war die voll funktionsfähige Nachbildung der Merkur-Maschine, die im Schloss ausgestellt ist und die Otto Wichterle um 1961 entworfen hatte (Abbildung 8). Professor Pavel Kratochvíl war ein tschechischer Chemiker und Polymerwissenschaftler sowie ein Kollege und Nachfolger von Wichterle. Pavel schreibt über ihn in seinen Erinnerungen, dass Otto nicht nur über hervorragende chemische Fähigkeiten verfügte, sondern auch verschiedene andere Fertigkeiten beherrschte. Er zeichnete sich beispielsweise im Glasblasen aus (die Glasdosiervorrichtungen für die Merkur-Maschine wurden von Otto einzeln von Hand geblasen), und er erwarb zudem einen Abschluss als Dreher, auf den er sehr stolz war – nach Pavels Worten vielleicht sogar noch mehr als auf einige seiner akademischen Auszeichnungen. Ein Grund dafür war seine Ungeduld; das Warten auf qualifizierte Handwerker, die die Arbeit übernahmen, ärgerte ihn so sehr, dass er lernte, die Werkzeugmaschinen selbst zu bedienen. 

„Der Rest ist Geschichte“ – und es folgt die bekannte und oft erzählte Anekdote, wie Wichterle das Merkur-Baukastensystem seiner Söhne nutzte und mithilfe des Fahrraddynamos seines ältesten Sohnes eine Maschine baute. Später ersetzte er den Dynamo durch den Motor eines Plattenspielers. Unbekannt ist bis heute, ob dieser mit 45 oder 33 Umdrehungen pro Minute lief. Seine Söhne waren zu dieser Zeit 22 (Ivan) und 20 (Kamil) Jahre alt, hatten also das Alter für Merkur-Spielzeug bereits überschritten (das laut Herstellerangaben für 10- bis 16-Jährige gedacht war). In seinem Buch „Contact Lenses: The Story“ übermittelte Tim Bowden diese entscheidende Information als Ergebnis eines direkten Interviews mit Linda Wichterle: Das Merkur-Set wurde den Jungen gemeinsam schon viel früher geschenkt, laut Bowden im Jahr 1946.

Das Original war eine Vier-Spindel-Maschine, die kleine hohle Metallformen drehte, in die er einige Tropfen der neuen Chemikalie HEMA goss. Durch die Polymerisation dauerte eine Linsencharge 10 bis 15 Minuten, einschließlich der Zeit, bis sich die Flüssigkeit in ein Gel verwandelte. Am Weihnachtsnachmittag nahm Otto mit Hilfe seiner Frau die Anlage in Betrieb und schaffte es, auf der Vier-Spindel-Maschine die ersten vier Linsen mit glatten Rändern (ein anfängliches Hauptproblem) herzustellen. Sie wurden über Nacht in Kochsalzlösung gespült, und am nächsten Tag setzte er sie den stationären Patienten in der Klinik von Dr. Dreifus ein (mehr zu ihm weiter unten in diesem Artikel). Die Linsen waren sehr angenehm zu tragen, und es wurde angenäherte Refraktionsstärke erreicht, obwohl diese bei den ersten Chargen um bis zu 7 dpt abweichen konnte.
In dieser Nacht entwarf Otto Wichterle eine Patentanmeldung für das Schleudergießen von weichen Linsen und reichte sie noch vor Jahresende ein. Mit der Vier-Spindel-Maschine konnte er 50 brauchbare Linsen pro Tag herstellen. Bis Silvester hatte er eine weitere Maschine mit 13 Spindeln gebaut und die Anzahl später auf 15 erhöht. Die ursprüngliche Vier-Spindel-Maschine wurde zerlegt und ihre Teile für nachfolgende Maschinen verwendet, doch zwei der späteren Originalmaschinen sind noch erhalten (eine 15-Spindel-Maschine in Prag und eine 13-Spindel-Maschine in St. Louis in den USA) und befinden sich in Museen.

Der Durchbruch in der Kaffeepause

Die Idee mit den Zentrifugalkräften soll entstanden sein, als Wichterle eine Tasse Kaffee trank. Beim Umrühren seines Kaffees bemerkte er, dass sich die Flüssigkeit von der Mitte zum Rand hinbewegte. Je mehr Kraft er aufwandte, desto mehr Flüssigkeit wurde verdrängt. Daraus entwickelte sich die Technik, die später als „Spin-Casting“ bezeichnet wurde. Je höher die Drehzahl, desto stärker war die Brechkraft der Linse. Die Form der Rückseite der Linse ließ sich jedoch nicht so gut steuern. Die Vorderseite wurde durch die Form der Gussmulde bestimmt, doch die Steilheit der Rückseite der Linse stand in Zusammenhang mit ihrer Stärke: Je schneller man drehte, desto größer war die Minusstärke, aber auch desto tiefer war die Basiskurve. Nachdem Bausch & Lomb das Patent erhalten hatte (was eine Geschichte für sich ist), war einer der Gründe, warum ihre nachfolgenden Linsen mit Sagittalhöhenwerten (SAG 0, SAG 1 und SAG 2) gekennzeichnet wurden, dass die Basiskurve als solche nicht definiert war und mit dem Spin-Casting-Verfahren nicht kontrolliert werden konnte. Dies änderte sich, als die Herstellung auf Form-Techniken umgestellt wurde.

Studium der Chemie oder des Ingenieurwesens

Um zu verstehen, wie es zur Herstellung dieser ersten Linsen in der Küche der Familie Wichterle am Weihnachtstag 1961 kam, müssen wir noch weiter in die Vergangenheit von Otto Wichterle zurückgehen. Kehren wir zur Chemie zurück: Es scheint, dass es zwei entscheidende Momente in Ottos Leben gab, die zur Entwicklung dessen führten, was wir heute als die erste weiche Kontaktlinse kennen. Zunächst wollte Otto seine Ausbildung in Prag fortsetzen und an der Tschechischen Technischen Universität Maschinenbau studieren. Ein Freund – ein Bauunternehmer aus Prostějov – überzeugte Otto jedoch von den Vorteilen und Perspektiven der Chemie als wissenschaftliches Fachgebiet und machte ihn auf den Ruhm von Emil Votoček aufmerksam, einem Professor für experimentelle anorganische und organische Chemie an der Hochschule für Chemie und Technologie (VŠCHTI) in Prag. Wichterle änderte seine Entscheidung nach Ablauf der Bewerbungsfrist und bean­tragte nachträglich die Zulassung zum Chemiestudium, die ihm gewährt wurde. 

Springen wir vorwärts: Wichterle wurde später Votočeks vollwertiger Assistent, und 1948 wurde er zum Professor für Kunststofftechnik an der VŠCHTI und zum Leiter des entsprechenden Fachbereichs an dieser Hochschule ernannt. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass Wichterles berufliche Laufbahn durch zwei bedeutende politische Umbrüche nicht gerade begünstigt oder vorangetrieben wurde: Die Nazis machten die Arbeit für Wissenschaftler ab 1939 praktisch unmöglich (die tschechischen Universitäten wurden faktisch geschlossen), und zu Wichterles Bedauern erhielt er keine Gelegenheit, seine Doktorarbeit über die Synthese von Methylzuckern zu verteidigen. Die Habilitationsvorlesung vor der Kommission war für Ende November 1939 geplant, doch nach dem Einmarsch der Nazis erwies sich dieser Termin als nicht mehr realisierbar. Während dieser Zeit wurde er von der Gestapo wegen „kommunistischer Aktivitäten“ für vier Monate inhaftiert. 

Während der Besatzungszeit arbeitete er für Bat’a (ein Unternehmen, das unter dem Namen Bata als Schuhhersteller noch heute existiert) an einem anderen Ort im Land. Wichterle entwickelte und patentierte in dieser Zeit gleich mehrere neue Nylonmaterialien. Nach dem Krieg kehrte er nach Prag zurück, doch unter dem kommunistischen Regime in der Tschechoslowakei sah sich Wichterle 1948 erneut politischer Unterdrückung ausgesetzt; er wurde aus führenden akademischen Positionen entfernt, in seiner Arbeit und bei Reisen eingeschränkt und von den Behörden streng überwacht. Zu bestimmten Zeitpunkten wurde er festgenommen und verhört, insbesondere in der Zeit nach dem Prager Frühling und dessen Niederschlagung.

Im Zug

Doch mit seiner Rückkehr nach Prag und an die VŠCHTI begann ein neues Kapitel in seinem Leben. Der zweite und bekannte entscheidende Moment für die Kontaktlinse ereignete sich, als er 1952 während einer Zugfahrt den Chemiker Dr. Pur kennenlernte, der gerade eine Anzeige über künstliche Augenprothesen aus Tantal (einem Metall) las. Der Glaskörper des menschlichen Auges muss manchmal entfernt (Vitrektomie) und ersetzt werden, um das Sehvermögen wiederherzustellen oder zu schützen, indem das beschädigte oder behindernde Glaskörpergel entfernt und durch eine klare Substanz getauscht wird, damit das Licht die Netzhaut ordnungsgemäß erreichen kann. Wichterle kam mit Dr. Pur ins Gespräch über dieses Thema, und im Laufe dieser Diskussion wurde ihm klar, dass Kunststoffe ein viel besseres Material wären als Metall. In seinem Labor in Prag begann er, nach der am besten geeigneten chemischen Zusammensetzung eines möglichen Kunststoffmaterials zu suchen, das das Auge nicht reizen und in Form und Dicke angepasst werden könnte.

An dieser Stelle darf Dr. Drahoslav Lím (1925–2003) nicht unerwähnt bleiben, der eine bedeutende Rolle spielte. Dr. Lím wird als Mitautor von schwach vernetzten Hydrogelpolymeren beschrieben, und Wichterle selbst sagt über dessen Beitrag: „…von meinen Assistenten hatte nur D. Lím ernsthaft die Absicht, sich diesem Thema zu widmen…“ Die entscheidende Wende zum Positiven kam, als Lím Methacrylsäureester von Ethylenglykol, die bekannten hydrophilen Monomere, für die radikalische Polymerisation verwendete. Bereits während der Herstellung von Hydroxyethylmethacrylat bildete sich spontan ein schönes, klares, wasserquellbares Gel im Destillationskolben. Im Jahr 1960 veröffentlichten sie gemeinsam einen Artikel über „Hydrophile Gele für biologische Anwendungen“ – einen kurzen, aber prägnanten Artikel mit 735 Wörtern, der auch für Nicht-Chemiker sehr gut lesbar ist – in der führenden internationalen Fachzeitschrift „Nature“.  

Vom Auge ins Auge

Obwohl die Erfindung des neuen Materials revolutionär war, verlief der Weg von der Verwendung dieses Materials als Glaskörperersatz im Auge bis hin zu seiner Nutzung als Linse auf dem Auge alles andere als reibungslos. Das Potenzial des Materials war für Wichterle klar, doch der Herstellungsprozess einer „Linse“ aus diesem weichen Material war ein langwieriges Unterfangen, und weder Lím noch Wichterle waren in irgendeiner Weise Ärzte oder hatten etwas mit Augenheilkunde, Optik oder Kontaktlinsen zu tun. Wichterle probierte die allerersten Linsen zwar an sich selbst aus, doch für die weitere Entwicklung benötigte er fachliche Unterstützung aus Optik und Augenheilkunde. 

Hier betritt der Augenarzt Dr. Maximilián Dreifus (1912–2008) die Szene. Anfang 1961 wechselte Dreifus von der Klinik an das Institut für Makromolekulare Chemie der Tschechoslowakischen Akademie der Wissenschaften in Prag, wo er unter Wichterle an der Erforschung und Erprobung hydrophiler Kunststoffe arbeitete. Dort verteidigte er erfolgreich seine Doktorarbeit mit dem Titel „Experimentelle Erfahrungen mit neuen alloplastischen Materialien im Auge“. Es scheint, dass er der Erste war, der diese neuen weichen Kontaktlinsen bei Patienten anwandte und bewertete, doch Berichte darüber sind spärlich. 

Er ist Ehrenmitglied – sehr wahrscheinlich das erste – der ECLSO (Europäische Gesellschaft für Kontaktlinsen und Augenoberfläche). Weitere Informationen über Dreifus sind lückenhaft und teilweise umstritten, darunter auch mögliche Streitigkeiten zwischen Wichterle und Dreifus bezüglich Patenten. Aus persönlichen Mitteilungen des niederländischen Kontaktlinsenspezialisten Günther Kolbe geht hervor, dass Maximilián Dreifus und einige andere aus Prag (darunter auch Sicherheitsbeamte der Regierung) um 1965 auf einer Reise in die Niederlande kamen, um zu erörtern und zu erläutern, wie die Anpassung dieser Linsen funktionieren würde. Mehr noch als Wichterle war Dreifus in der Lage, die augenmedizinischen Aspekte und Anpassungsprobleme zu erläutern. 

Lösung

Die Entwicklung von weichen Kontaktlinsen war von diesem Zeitpunkt an noch lange kein Kinderspiel. Zum einen war der Herstellungsprozess noch lange nicht ausgereift. In einem Originalbrief von „Prof. O. Wichterle“ (im Besitz des Autors, mit freundlicher Genehmigung von Günther Kolbe) heißt es: „Der zentrale Radius der parabolischen Krümmung variiert im Bereich zwischen etwa 7,0 und 9,0. Aufgrund der Weichheit der Linse und ihrer Anpassungsfähigkeit an die Hornhautkrümmung ist es möglich, die Linsen praktisch ohne Rücksicht auf diesen Radius anzupassen.“

Zudem gab es damals kaum Kenntnisse über die Hygiene bei weichen Linsen und das Wachstum von Mikroorganismen. Frühe Beipackzettel für die Linsen, die in Glasfläschchen verschickt wurden, enthielten Hinweise wie „die Linse stets auf Glassplitter überprüfen“ (da der obere Teil des Glasfläschchens abgebrochen werden musste, um die Linse herauszunehmen) und „Hefepilzbildung auf der Linse ist kein Problem, solange sie nicht den Pupillenbereich bedeckt und die Sehkraft beeinträchtigt“. Die allerersten Linsen (die unter dem Namen „Geltakt“ verkauft wurden, bevor die Marke zu „Spofa“ wurde) wurden sogar in trockenem Zustand versandt, und die Linsen waren flachgedrückt (um nach Erhalt vom Augenoptiker mit Wasser abgespült zu werden, damit sie ihre ursprüngliche Form wiedererlangten). Die Lösung für das Hygieneproblem bei weichen Kontaktlinsen bestand in der Verwendung geeigneter Aufbewahrungs- und Desinfektionslösungen sowie darin, die Linsen stets mit Feuchtigkeit zu versorgen.

Stražisku

Zurück nach Prostějov, genauer gesagt nach Stražisku: ein kleines Städtchen etwa eine halbe Stunde (bequem mit der Straßenbahn erreichbar) nordwestlich von Prostějov, wo die Wichterles ihr wunderschönes Landhaus hatten. An die vielen glücklichen Sommer seiner Kindheit, die er dort verbrachte, erinnerte sich Otto zeitlebens gern. Auf zahlreichen Familien­fotos ist er gemeinsam mit Linda vor diesem Haus zu sehen. Später zogen sich Linda und Otto im Sommer mit ihren Kindern und nach ihrer Pensionierung in dieses Familienhaus (Abbildung 9) zurück. Beide starben in eben diesem Haus in Stražisku, Otto im August 1998 und Linda im November 2023. Das Haus befindet sich nach wie vor im Familienbesitz und ist ein beliebtes Sommerreiseziel. 

Auch wenn Linda Wichterle nicht als Mitautorin genannt wurde, etwa in der „Nature“-Veröffentlichung und anderen Publikationen, war sie während des gesamten Prozesses Ottos intellektuelle Partnerin und korrigierte alle seine Bücher und Artikel. Doch sie war weit mehr als das, denn sie half Otto dabei, in ihrem Familienhaus Experimente vorzubereiten und durchzuführen. Bekanntlich half sie bei der Bedienung und Handhabung der selbstgebauten Spin-Casting-Vorrichtung, die aus dem Merkur-Baukasten ihrer Kinder zusammengesetzt wurde und mit der die ersten erfolgreichen Linsen an ihrem Küchentisch gefertigt wurden. Anfangs stellten Otto und Linda jeden Abend Linsen her, und Linda setzte dies fort, wenn Otto bei der Arbeit war. Empirisch wählten sie Methoden zur Bestimmung der Form der Gussform und der Zusammensetzung der Monomermischung. Offenbar fertigte Linda persönlich mehr als 5.000 dieser Hydrogel-Kontaktlinsen der ersten Generation von Hand an.

Letzte Station

Meine letzte Station war der örtliche Friedhof in Prostějov, wo sowohl Otto als auch Linda in der Familiengruft beigesetzt sind. Otto verstarb im Alter von 84 Jahren, während Linda bis zu ihrem Tod im Alter von 106 Jahren aktiv und dynamisch blieb. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung der weichen Kontaktlinse, wie wir sie heute kennen, das Ergebnis einer Reihe von mehr oder weniger zufälligen Umständen in Verbindung mit akademischer und wissenschaftlicher Sorgfalt war. Nicht nur die Entwicklung des Materials war entscheidend; Wichterle arbeitete zweifellos mit Lím zusammen, dem für seine Rolle dabei Anerkennung gebührt. Für die nächste Phase jedoch – die Umwandlung des Materials in eine funktionsfähige Linse für das Auge – griff Wichterle auf seine ingenieurtechnischen Fähigkeiten und seinen Hintergrund zurück, die maßgeblich durch das Familienunternehmen für Landmaschinen- und Automobilbau geprägt worden waren. Diese Kombination war zweifellos der „Schachmattzug“ für die Herstellung von Kontaktlinsen (und in gewissem Maße auch von Intraokularlinsen) von diesem Zeitpunkt an, da die Verbindung dieses neuen Materials mit einer revolutionären Fertigungstechnik die Landschaft der Kontaktlinsen, wie wir sie kennen, natürlich für immer verändern würde. 

All dies zeichnet ein wunderschönes Bild der Landschaft unseres Fachgebiets der Kontaktlinsenherstellung. Wir benötigen die wesentlichen Fertigkeiten und Werkzeuge der Kontaktlinsenherstellung – z.B. von Drehmaschinen über Diamanten bis hin zu Wachs – sowie Kenntnisse über die anatomischen und physiologischen Eigenschaften des menschlichen Auges, um zu verstehen, wie diese zusammenwirken und miteinander interagieren. Deshalb ist es so eine fantastische Branche, in der man tätig sein kann – mit Fachzeitschriften wie „GlobalCONTACT“* und Tagungen wie der EFCLIN, an denen man teilnehmen, Wissen austauschen und diese Branche und diesen Berufsstand voranbringen kann, ganz so, als würde man in die Fußstapfen von Otto Wichterles Vermächtnis treten.

Danksagung: Vielen Dank an die außerordentlich netten und hilfsbereiten Menschen in Prostějov, insbesondere an Filip Gregor vom Museum und der Galerie in Prostějov, der mir eine ganztägige Führung gab, an Gabriela Dosoudilová, Tereza Snášelová und Aleš Procházka vom Schloss Prostějov sowie an Roman Paulo und Romana Němcová vom Landesarchiv in Prostějov.

Literaturverzeichnis: Bowden, T. (2009). Kontaktlinsen: Die Geschichte. Bower House Publication. Caroline P., Norman, C. (2021) Das Kontaktlinsenmuseum – http://www.thecontactlensmuseum.org. Kvapilová Nováková, M. (2021). Automobilka Wikov: Kraft – Sicherheit – Schönheit. ISBN 978-80-86276-33-5. Kolbe, G. (20226). Persönliche Mitteilung. Dokoupilová, M. (Hrsg.). Otto Wichterle (1913–1998): 100. Geburtstag. Prostějov: Museum der Region Prostějov in Prostějov, 2013. ISBN 978-80-86276-38-0. Michálek J. (2018) Geschichte der weichen Kontaktlinsen: oder wie es wirklich geschah. Wichterle O., Lím D. (1960). Hydrophile Gele für biologische Anwendungen. Nature, 185, 117–118.

*Dieser Beitrag erschien zuerst in unserer Fachzeitschrift GlobalCONTACT 2026_0