Prosím čekejte...
Nepřihlášený uživatel
SVK
iduzel: 28824
idvazba: 47802
šablona: stranka
čas: 29.3.2024 15:27:25
verze: 5378
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-prihlasovadlo.vscht.cz/svk/
branch: trunk
Server: 147.33.89.150
Obnovit | RAW
iduzel: 28824
idvazba: 47802
---Nová url--- (newurl_...)
domena: 'svk.vscht.cz'
jazyk: 'cs'
url: '/home'
iduzel: 28824
path: 1/28821/43620/28823/28824
CMS: Odkaz na newurlCMS
branch: trunk
Obnovit | RAW

Studentská vědecká konference

Každoročně na podzim probíhá na VŠCHT Praha  Studentská vědecká konference, na které studenti bakalářských a magisterských programů prezentují výsledky svých výzkumných prací. Práce jsou rozděleny do cca 60 sekcí podle odborného zaměření, každý soutěžící student prezentuje svou práci před odbornou komisí formou krátké přednášky nebo posteru. Nejlepší práce ve všech sekcích jsou odměňovány hodnotnými cenami, často za přispění našich průmyslových partnerů.

Letošní SVK proběhne 23. 11. 2023.

Chcete-li se stát sponzory SVK na některé z fakult VŠCHT Praha, kontaktujte prosím příslušného fakultního koordinátora.

Seznam fakultních koordinátorů

V případě dotazů ohledně SVK se obracejte na příslušné ústavní či fakultní kordinátory.

  

Přihlašovací formulář

Nejste zalogován/a (anonym)

101 - Ústav anorganické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Martin Brom B3 Ing. Jan Holub, Ph.D. Predikování vlastností koordinačních sloučenin s fotouvolnitelnými ligandy, funkcionalizovanými cytostatiky   detail

Predikování vlastností koordinačních sloučenin s fotouvolnitelnými ligandy, funkcionalizovanými cytostatiky  

Pro doručení cytostatik při léčbě nádorových onemocnění je možné využít látky, které se do organismu vpravují v neaktivní formě a následně jsou aktivovány v místě potřeby. Pro  tyto účely lze využít komplexy se schopností uvolnit ligand při excitaci světlem. Je ovšem nutné zvolit cytostatikum, či vhodný derivát cytostatika, schopné komplexace ke konkrétní částici, a také případný druhý ligand se schopností pohltit foton, a udržet a předat excitovaný elektron, který iniciuje uvolnění cytostatika. Jedná se tedy o velké množství faktorů, které je prakticky nemožné odhadnout. S využitím výpočetních metod (DFT) je však možné chování takovýchto systémů predikovat. Následně budou komplexy s nejvhodnějšími predikovanými vlastnostmi syntetizovány, jejich vlastnosti poté experimentálně ověřeny a klinicky testovány.  



2 Oskar Chmel B4 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Integrace umělých pinningových center do GdBCO/Ag supravodičů připravených novou SDMG metodou   detail

Integrace umělých pinningových center do GdBCO/Ag supravodičů připravených novou SDMG metodou  

Vysoká robustnost SDMG růstu v porovnání s konvenčním umožňuje integraci většího množství pinningu, který je klíčový pro aplikace supravodičů v silných magnetických polích. Na základě literární rešerše byly vybrány potenciálně vhodné pinningové fáze pro GdBCO/Ag systém a připraveny reakcí v pevné fázi. Syntetizovaná pinningová fáze byla přidána do GdBCO/Ag prekurzoru v různých hmotnostních koncentracích, které byly podrobeny SDMG růstu a porovnány s referencí. Dle analýzy laserovou difrakcí byla připravena dvoufrakční pinningová fáze o velikosti částic 10-100 nm a 3-50 μm. S touto fází byly úspěšně připraveny supravodiče s vyšší hmotnostní koncentraci než v referenci. Vzorky vykazují vhodné růstové parametry pro integraci do průmyslové výroby supravodičů, kde naleznou uplatnění především v oblastech, kde jsou kladeny vysoké nároky na jejich vlastnosti, například v magnetických rezonancích nebo v undulátorech.  
3 Bc. Oldřich Cicvárek M2 Ing. Štěpán Huber, Ph.D. Příprava a charakterizace vybraných solí kovů vzácných zemin a jejich oxidů.   detail

Příprava a charakterizace vybraných solí kovů vzácných zemin a jejich oxidů.  

Mimo enviromentálních dopadů je oxid uhličitý nežádoucí složkou v některých výrobních procesech, kde kyslíkaté sloučeniny mohou být katalytickými jedy, příkladem takového procesu je výroba amoniaku. Vlastnosti těchto katalyzátorů lze ovlivnit přidáním oxidů kovů vzácných zemin. Ty svou přítomností zlepšují termální stabilitu katalyzátoru nebo zamezují deponování uhlíku. Kromě toho mohou ovlivňovat počet aktivních míst na katalyzátoru a také konverzi obou plynů. Tyto oxidy lze mimo jiné připravit rozkladem organických solí kovů vzácných zemin.  Práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci vybraných organických solí kovů vzácných zemin. Látky jsou připravovány neutralizační reakcí a poté různými způsoby krystalizovány. Připravené látky jsou charakterizovány například práškovou rentgenovou difrakcí či Ramanovou spektroskopií. Sloučeniny jsou zkoumány metodou TG-MS a dále jsou studovány pevné dekompoziční produkty těchto látek z hlediska složení i morfologie pomocí skenovací elektronové mikroskopie a energiově disperzní spektroskopie.  
4 Danylo Dementiev B2 Ing. Jan Holub, Ph.D. Testing the possibility of organometalic coordination complexes in preparation of bifunctional ligands modifying protein-protein interaction detail

Testing the possibility of organometalic coordination complexes in preparation of bifunctional ligands modifying protein-protein interaction

Multivalency, a key concept in molecular interactions, involves the simultaneous binding of a molecule to multiple sites. This principle finds innovative applications in metallodriven self-assembling coordination complexes. The synergistic coordination between metal nodes and ligands gives rise to well-defined multivalent structures, such as supramolecular grids.  Moreover, the concept of multivalency extends beyond self-assembling grids, being used in emerging fields such as Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs). PROTACs work by simultaneously binding a target protein and E3 ubiquitin ligase to produce a ternary complex. To drive ubiquitination and degradation at low catalytic concentrations, degraders must form appropriately positioned complexes of sufficient stability, aided by intra-complex interactions. We hypothesized these molecular recognition features could be enhanced by increasing binding valency using coordination architectures as multivalent platforms.  Currently we are synthesising model ligands based on pyridines, bipyridines and terpyridines, widely used ligands with a tunable affinity towards different metals providing various structures. Thus prepared motives will be finally tested in cell cultures, cooperating with Department of Biochemistry and Microbiology.  



5 Bc. Ivana Faltysová M2 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Využití odpadních anorganických materiálů v kompozitech na bázi reaktivního oxidu hořečnatého pro udržitelnou budoucnost   detail

Využití odpadních anorganických materiálů v kompozitech na bázi reaktivního oxidu hořečnatého pro udržitelnou budoucnost  

Tématem této práce byla příprava a charakterizace hořečnatých pojiv na bázi reaktivního oxidu hořečnatého, která zahrnovala využití odpadního žáruvzdorného materiálu na bázi MgO-C jako alternativního plniva místo tradičního písku. Nejprve byly z výchozích surovin MgO, MgCl2, písku a vody připraveny čisté referenční materiály obsahující čistou fázi 5 (5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O). Následně byly syntetizovány kompozitní materiály s různým obsahem dvou velikostních frakcí MgO-C (0-1mm a 1-3 mm). Všechny připravené kompozitní materiály byly analyzovány širokým spektrem analytických metod – rentgenovou fluorescenční analýzou (XRF), rentgenovou difrakční analýzou (XRD), skenovací elektronovou mikroskopií (SEM), energiově disperzní spektroskopií (EDS), optickou mikroskopií (OM) a simultánní termickou analýzou (STA). Na závěr byly testovány mechanické vlastnosti vzorků, jako je pevnost v tlaku, v ohybu a Youngův modul pružnosti. Tyto materiály by mohly být použity ve stavebním průmyslu jako ekologická náhrada portlandského cementu. Z navržených kompozitů měl nejlepší výsledky vzorek, u kterého byl písek nahrazen ze 100 % menší frakcí MgO-C (0-1 mm). Jeho pevnost v tlaku dosáhla 74,83 MPa a pevnost v ohybu 16,15 MPa.  
6 Adam Fiedler M1 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Optimalizace přípravy REBCO targetů infiltrační metodou detail

Optimalizace přípravy REBCO targetů infiltrační metodou

Pro naprašování tenkých vrstev vysokoteplotních supravodivých materiálů typu REBCO (RE = Y, Eu, Gd, …) se používají targety a granuláty. Targety připravené infiltrační metodou jsou vhodné díky lepší mikrostruktuře a homogenitě dispergace nesupravodivých fází. Další klíčový faktor, fázové složení targetů, byl optimalizován v systému GdBCO změnami teplotních profilů a tlaku lisování v rozmezí 6–65 MPa. Ke stanovení zastoupení supravodivé fáze Gd-123 v připravených targetech bylo použito XRD a vybrané vzorky byly detailněji charakterizovány pomocí XRF, OM a SEM-EDS. Na základě provedených analýz byl nalezen optimální teplotní profil zvyšující zastoupení fáze Gd-123 a potlačující podíl nesupravodivých fází. Zásadní vliv tlaku při lisování na fázové složení připravených targetů nebyl potvrzen, avšak lisovací tlak podmiňuje množství makroskopických defektů ve struktuře. Pro optimalizaci depozičních technik je tak k dispozici rychlá metoda přípravy supravodivých targetů s vylepšenými vlastnostmi. 
7 Kateřina Hiršová B3 Ing. Irena Hoskovcová, CSc. Příprava ruthenium-sacharidových nanočástic jako selektivních inhibitorů lidského galektinu-1. detail

Příprava ruthenium-sacharidových nanočástic jako selektivních inhibitorů lidského galektinu-1.

Galektiny jsou intra- i extracelulární proteiny se specifickou afinitou k β-d-galaktóze a jejím glykokonjugátům. Nádorové buňky na svém povrchu a ve svém okolí zvyšují produkci některých galektinů a tím podporují růst nádoru. Příprava selektivních inhibitorů galektinů je tudíž aktuálním tématem medicinální chemie. Bylo popsáno celkem čtrnáct lidských galektinů, které mají rozmanitou funkci v organismu – od vývoje buňky přes regulaci buněčné aktivity až po apoptózu. Protože galektiny mají evolučně konzervované vazebné místo, je velmi obtížné připravit selektivní inhibitor vybraného galektinu, který má protumorní efekt.  Tato práce navazuje na nedávný objev naší skupiny: unikátní 3D struktura rutheniových polosendvičových komplexů navázaných na sacharidový skelet cílí na drobné rozdíly ve vazebných místech galektinů a připravené organorutheniové komplexy jsou selektivní inhibitory galektinu-1. V tomto projektu byl pomocí jedenáctikrokové syntézy připraven derivatizovaný organorutheniový komplex s azido skupinou, vhodný pro navázání na multivalentní nosič pomocí azid-alkynové cykloadice za vzniku nanočástic s multivalentní prezentací selektivního inhibitoru galektinu-1.  
8 Bc. Herbert Kindl M2 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Příprava oxidových vrstev hydrotermální metodou detail

Příprava oxidových vrstev hydrotermální metodou

Rychlý rozmach v oblasti elektroniky s sebou přináší velké požadavky na vývoj a zdokonalování nových elektronických součástek. Tyto požadavky jsou kladeny zejména na miniaturizaci a zvyšování jejich výkonu. Jednou z možností zlepšování vlastností materiálů je příprava kompozitů, které efektivně kombinují vlastnosti dvou či více vhodných materiálů. V mé práci se věnuji optimalizaci přípravy oxidových vrstev hydrotermálním růstem. Hydrotermální růst je poměrně nenáročný postup, který je zajímavou alternativou pro jiné metody vycházející z kapalné fáze jako je sol-gel, neboť jde o syntézu za relativně nízkých teplot. Tím se odemyká možnost použití teplotně citlivých materiálů jako součásti kompozitu. V této fázi práce byly vybrány oxidy BaTiO3 a LiNbO3, které mají fyzikální vlastnosti vhodné ke kombinaci s jinými funkčními materiály. Titaničitan barnatý je hojně využívaným materiálem ve výrobě kondenzátorů pro svou vysokou permitivitu, niobát lithný vykazuje zajímavé elektro-optické vlastnosti, pro které se využívá například ve vlnových modulátorech. Cílem práce byla optimalizace růstu těchto dvou materiálů z kovových vrstev deponovaných pomocí PVD na safírové substráty. Byl sledován vliv koncentrace a složení alkalického roztoku, přítomnost pevné fáze, teploty a doby reakce.
9 Bc. Anastasiia Korzhova M2 Ing. Vilém Bartůněk, Ph.D. Kompozity s nanočasticemi elementárního selenu detail

Kompozity s nanočasticemi elementárního selenu

Tato práce se zabývá výzkumem antimikrobiálních vlastností nanočástic amorfního selenu. Nanočastice selenu byly připraveny redukcí pomocí kyseliny askorbové. Pro charakterizaci byly použity analytické metody, jako jsou Ramanova spektroskopie a rentgenová prášková difrakce. Antibakteriální účinky selenu byly testovány různými metodami. Následně se výzkum zaměřil na formulaci tekuté a polotuhé lékové formy.
10 Adéla Kubištová B2 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Kompozitní materiály na bázi reaktivního oxidu hořečnatého s aditivy bohatými na uhlík  detail

Kompozitní materiály na bázi reaktivního oxidu hořečnatého s aditivy bohatými na uhlík 

Kompozitní materiály na bázi reaktivního oxidu hořečnatého se ukazují jako slibná alternativa k široce využívanému Portlandskému cementu. Ve srovnání s Portlandským cementem mají lepší mechanické vlastnosti a s jejich procesem výroby je spojen nižší objem emisí CO2. Tématem této práce byla příprava a charakterizace tohoto materiálu, konkrétně jeho fáze 5Mg(OH)2∙MgCl2∙8H2O (MOC-518). Jako aditiva byly použity materiály bohaté na uhlík, a to uhlíkové sférické nanočástice (CNS) a fluorovaný grafen (FG) s cílem zlepšit vlastnosti daného kompozitního materiálu, pevnost v tlaku, ohybu a odolnost vůči vodě. Taktéž byly připraveny referenční vzorky MOC bez obsahu aditiv. U všech vzorků bylo analyzováno jejich chemické a fázové složení pomocí rentgenové fluorescenční (XRF) a rentgenové difrakční analýzy (XRD). Dále byla studována mikrostruktura pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a zastoupení jednotlivých prvků pomocí energiově disperzní spektroskopie (EDS). Také byly analyzovány jejich mechanické parametry.  U MOC s obsahem CNS 1.0 hm% a 3.0 hm% došlo ke zlepšení mechanických parametrů. Zlepšení mechanických vlastností se nejvíce projevilo u vzorku MOC s 3.0 hm% CNS, kde pevnost v tlaku stoupla zhruba o 5,5 % a v ohybu o 4,3 % ve srovnání s referencí.    
11 Bc. Petr Kupka M1 Ing. Jan Luxa, Ph.D. Elektrochemická exfoliace WSe2 a separace na základě tloušťky exfoliovaných vrstev detail

Elektrochemická exfoliace WSe2 a separace na základě tloušťky exfoliovaných vrstev

Exfoliace WSe2 v 0,1 M roztoku tetrabutylamoniumhexafluorofosfátu v dimethylformamidu. A následná separace získaných nanovloček pomocí centrifugace v dvoukrokovém hustotním gradientu sacharózy a polyethylenglykolu. Termodynamicky stálé rozhraní umožňuje jednoduché odebrání separovaných vloček a následné vymytí surfaktantu.
12 Pavlína Malečková B3 Ing. Martin Pižl, Ph.D. Syntéza kobaltnatých komplexů odvozených od pyridoxalu a jeho 5C-substituentů  detail

Syntéza kobaltnatých komplexů odvozených od pyridoxalu a jeho 5C-substituentů 

Pyridoxal (PL) je jednou ze tří forem vitamínu B6, jehož aktivní formou je pyridoxal-5‘-fosfát (PLP), který je zároveň koenzymem při metabolismu aminokyselin. PLP na sebe reverzibilně váže aminokyselinu, čímž vzniká Schiffova báze (imin). Obecně Schiffova báze vzniká reakcí aminů se sloučeninou obsahující karbonylovou skupinu.    Tato práce se zabývá syntézou kobaltnatých komplexů odvozených od pyridoxalu a jeho derivátů připravených substitucí OH skupiny v poloze 5 - fosfátovou (PLP) a azidovou (PLN3) skupinou (R1 na Obr.1A). Z těchto variant substituovaného pyridoxalu lze následně připravit Schiffovy báze reakcí s aminokyselinami (R2 na Obr.1A), v této práci konkrétně s alaninem (Ala) a tyrosinem (Tyr). Z těchto ligandů a vhodné kobaltnaté soli budou poté připraveny příslušné komplexy. Prozatím jsem úspěšně syntetizovala většinu ligandů a modifikovaný pyridoxal PLN3 (Obr. 1B). Momentálně pracuji na syntéze zbývajících ligandů a kobaltnatých komplexů. 



13 Anna Mašková B3 Ing. Martin Pižl, Ph.D. Interkalátory DNA na bázi α-diiminových komplexů ruthenia: Elektrochemické a spektroelektrochemické vlastnosti   detail

Interkalátory DNA na bázi α-diiminových komplexů ruthenia: Elektrochemické a spektroelektrochemické vlastnosti  

Koordinační sloučeniny s dlouhotrvajícím excitovaným stavem jsou zajímavé pro své foto-oxidační účinky. Často studovanými komplexy jsou ty, které obsahují α-diiminové ligandy jako jsou bpy (2,2´-bipyridin), phen (1,10-fenantrolin) a také dppz ligand (dipyridofenazin), které se všechny mohou interkalovat do DNA (Obr. č. 1). Ru(II) komplexy v kombinaci s těmito ligandy se převážně studují pro jejich vhodné foto-fyzikální a elektrochemické vlastnosti, které v kombinaci s DNA interkalací poskytují látky pro studium a medicinální cílení DNA. V této práci jsem se zaměřila na komplexy Ru(II) obsahující rozdílné α-diiminové ligandy - phen-CN (2-kyano-1,10-fenantrolin), dicnq (6,7-dikyanodipyridoquinoxalin), dppz (dipyridofenazin) a dppz-CN (11-kyanodipyridofenazin). Ligandy dppz, dppz-CN a dicnq jsou využívány díky jejich schopnosti vázat se na sekvence DNA (Obr. č. 2) a phen-CN pro ovlivnění oxidační síly excitovaného stavu. Připravené ligandy byly charakterizovány pomocí 1H NMR, UV-Vis a FTIR. Nyní budu syntetizovat heteroleptické komplexy [Ru(phen-CN)2(NN)]2+, kde NN je dppz, dppz-CN nebo dicnq. Elektrochemické a spektroelektrochemické vlastnosti této skupiny komplexů budou ukázány na [Ru(phen-CN)2(dppz)]2+ (Obr. č. 2).  



14 Rebeka Morvaiová B3 Ing. Jan Holub, Ph.D. Funkcionalizácia supramolekulárnych gridov a ich využitie v elektrochémii detail

Funkcionalizácia supramolekulárnych gridov a ich využitie v elektrochémii

Supramolekulárne gridy sú organokovové zlúčeniny tvorené štyrmi katiónmi kovov s tetraédrickou alebo oktaédrickou koordinačnou geometriou a na ne vhodnými nakoordinovanými ligandami. Ako už názov „grid“ napovedá, výsledná zlúčenina sa vďaka samoskladbe skladá do tvaru pravoúhlej mriežky. Supramolekulárne gridy majú potenciálne široké využitie, ako vo forme jednotlivých molekul, tak aj oligomérov, vďaka možnosti funkcionalizácie ich ligandov. Vhodne zvoleným dizajnom organických ligandov s odlišnými funkčnými skupinami na ich koncoch potom budeme schopní nielen kontrolovať a fixovať pozíciu kovových iónov, ale aj kontrolovať ďalšie chemicko-fyzikálne parametre, medzi ktoré patrí aj ich využitie v cyklickej voltametrii a elektrochémii všeobecne. Je známe, že grid funkcionalizovaný thiofénom na elektróde oxidatívne polymerizuje a vytvára tenkú vrstvu, vďaka čomu je vhodný na elektrochemické aplikácie. V súčasnosti mám pripravené gridy s ligandami funkcionalizovanými ako thiofénom, tak ferocénom a pyrénom, na ktorých prevádzam elektrochemické merania, najmä v oblasti cyklickej voltametrie. Jedným z mojich cieľov je aj dosiahnutie zámeny ligandov a využitie tak novo pripravených gridov v elektrokatalýze.  



15 Bc. Karin Paurová M2 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Studium záchytu nábojů v telluričitých sklech detail

Studium záchytu nábojů v telluričitých sklech

Telluričitá skla jsou v posledních letech předmětem zájmu díky svým jedinečným optickým, fyzikálním a chemickým vlastnostem. Zároveň jsou technologicky zajímavá poměrně jednoduchou metodou přípravy – přímou syntézou při teplotách do 1000 °C. Díky těmto vlastnostem jsou telluričitá skla atraktivní pro širokou škálu aplikací v optice a elektronice. Jejich optické vlastnosti jsou značně ovlivněny nečistotami a centry záchytu nábojů. V rámci této práce byly práškové vzorky telluričitých skel o složení TeO2:ZnO 60:40 a TeO2:ZnO:BaO 60:20:20 ozářeny rentgenovým zářením. Pomocí metody elektronové paramagnetické rezonanční spektroskopie byla studována přirozeně se vyskytující i zářením indukovaná centra záchytu nábojů a byla hodnocena jejich časová a teplotní stabilita. Tato měření byla korelována s fotoluminiscencí, radioluminiscencí a termoluminiscencí. Luminiscenční vlastnosti skel byly přítomnými centry záchytu náboje zlepšeny u vzorku o složení TeO2:ZnO 60:40 a naopak negativně ovlivněny u vzorku o složení TeO2:ZnO:BaO 60:20:20. Na základě tohoto protichůdného efektu byl studován a navržen vliv oxidu barnatého ve složení na centra záchytu nábojů a jejich následnou roli v optických vlastnostech telluričitých skel.
16 Jiří Prikner B3 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Rekrystalizace Y:HfO2 metodou Optical Floating Zone detail

Rekrystalizace Y:HfO2 metodou Optical Floating Zone

Hafnium, jakožto prvek s vysokým efektivním protonovým číslem, je vhodný pro záchyt a následnou detekci vysokoenergetického záření. HfO2 nebo směsné hafnáty jsou vhodným materiálem pro tyto aplikace z důvodu radiační odolnosti a vysoké materiálové hustoty.  Oxid hafničitý má monoklinickou krystalovou strukturu, ovšem po dopaci yttriem dochází ke stabilizaci kubické struktury. Z důvodu vysokého bodu tání je příprava monokrystalů HfO2 možná pouze tzv. bezkelímkovými metodami, např. přetavením v optické peci metodou OFZ (Optical Floating Zone). V této metodě se nejdříve připravují keramické preformy, které se následně zpracují pomocí OFZ. V této práci je prezentována příprava yttriem dopovaného HfO2 v koncentracích od 11 % do 20 %, navíc dopovaného ionty Ce3+, které mají rychlý dosvit luminiscence ve VIS. Tyto preformy byly připraveny pomocí reakcí v pevné fázi několika násobným žíháním, kde byla pomocí XRD sledována krystalová struktura, mikrostruktura pomocí SEM a měřena radioluminiscenční spektra. Následně byly preformy zpracovány přetavením na monokrystaly pomocí metody OFZ. Monokrystaly byly podrobeny analýze pomocí XRD. Ramanově spektroskopii a byla změřena absorpční a radioluminiscenční spektra.  
17 Bc. Kateřina Sinevičová M2 Ing. Štěpán Huber, Ph.D. ZnO tetrapody a jejich aplikace detail

ZnO tetrapody a jejich aplikace

Nanostruktury tvořené oxidy kovů jsou v současnosti studovány pro své výjimečné strukturní, elektrické a piezoelektrické vlastnosti, díky nimž se mohou uplatnit v mnoha oblastech nanotechnologií. Významnými zástupci této skupiny materiálů jsou mikrostruktury a nanostruktury oxidu zinečnatého. Tetrapodický oxid zinečnatý lze z práškové podoby převést do kompaktní formy o požadovaném tvaru a porozitě, která se může libovolně pohybovat v rozmezí mezi 50 a 98 %. Tuto porézní strukturu pak lze mimo jiné využít jako obětovanou šablonu pro přípravu nanostruktur z dalších materiálů. Nanesením vrstvy kovového materiálu by potenciálně mohla vznikat porézní kovová struktura o velké ploše s uplatněním v elektrochemii a elektronice. Tato práce je zaměřena na bezproudé pokovení ZnO tetrapodických tablet o různých porozitách niklem a stříbrem a studium vlastností vzniklých struktur pomocí metod SEM a EDX.  
18 Bc. Jan Sklenka M2 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Vliv různých podílů recyklované suroviny na růst a vlastnosti jednodoménových YBCO disků detail

Vliv různých podílů recyklované suroviny na růst a vlastnosti jednodoménových YBCO disků

YBCO disky jsou vyráběny růstem z taveniny metodou TSMG, během růstu ale vznikají u nezanedbatelné části disků defekty. Defektní disky z průmyslové výroby byly zpracovány skrze námi vyvinutou recyklační metodu a získaná recyklovaná surovina byla následně z 15 hm. %, 30 hm. % a 45 hm. % využita při výrobě částečně recyklovaných YBCO disků. Hlavním cílem bylo zjistit, jak různý obsah recyklované složky ovlivní růst krystalů a jejich výsledné vlastnosti. Analýzou mikrostruktury krystalů bylo zjištěno, že s přibývajícím obsahem recyklované složky klesá objem narostlého krystalu a roste četnost defektů v krystalu, což pak negativně ovlivňuje vlastnosti disku. Z těchto vlastností je klíčová hlavně maximální levitační síla, u které výsledky prokázaly pouze její minimální pokles při přidání 15 % a 30 % recyklované složky. Přidání 45 % recyklované složky snížilo levitační sílu disků kvůli větší četnosti defektů již znatelně. Dat o závislosti vlastností YBCO disků na množství přidané recyklované složky bude do budoucna možné využít pro optimalizaci složení prekurzorů v závislosti na typu aplikace výrobku.  



19 Julie Slámová B4 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Příprava a studium vlastností kodopovaných kompozitních materiálů s přídavkem nanoaditiv na bázi uhlíku detail

Příprava a studium vlastností kodopovaných kompozitních materiálů s přídavkem nanoaditiv na bázi uhlíku

Cílem této práce byla příprava a analýza kompozitů na bázi reaktivního oxidu hořečnatého. Byly studovány změny vlastností Sorelova cementu po přídavku 1D a 2D nanomateriálů do směsi. Pro přípravu byl použit vysoce reaktivní oxid hořečnatý, chlorid hořečnatý, voda, nanoaditiva na bázi uhlíku (grafen, vícevrstvé uhlíkové nanotrubice), písek jako plnivo a kyselina tříslová jako surfaktant. Bylo připraveno pět sad vzorků, jedna referenční, jedna s kyselinou tříslovou a tři s obsahem grafenu, vícevrstvých uhlíkových nanotrubic a kyseliny tříslové jednotlivě i jejich kombinací. Po 28 dnech zrání byly výsledné kompozity podrobeny těmto analýzám: rentgenová difrakční analýza, rastrovací a transmisní elektronová mikroskopie, energiově disperzní spektrometrie a optická mikroskopie. Dále byly změřeny fyzikální a mechanické vlastnosti. K největšímu nárůstu hodnot pevnosti v tlaku došlo u vzorku s obsahem 1D i 2D nanomateriálů a kyseliny tříslové současně, konkrétně o 30,2 %. Dále všechny připravené kompozity vykázaly zvýšení koeficientu měknutí, což dokazuje jejich zvýšenou voděodolnost.
20 Bc. Vojtěch Svoboda M2 Ing. Tomáš Hartman, Ph.D. Chemická exfoliace CrSBr a jeho využití pro lithium-iontové baterie detail

Chemická exfoliace CrSBr a jeho využití pro lithium-iontové baterie

CrSBr patří do rodiny vrstevnatých materiálů, které se v poslední době „znovuobjevují“. K popisu fyzikálních a chemických vlastností došlo už v 90. letech, ale do centra zájmů se materiál dostal teprve nedávno. Využití CrSBr v bateriích se odvíjí od potřeby nových materiálů pro ukládání energie, pro tzv. energy storage. Chemická exfoliace různými činidly umožňuje kvantitativní oddělení jednotlivých vrstev od sebe, čímž je umožněna jejich interakce a podstatně se zvýší plocha aktivního povrchu materiálu. Exfoliovaný CrSBr byl charakterizován metodami XRD, SEM a Ramanovou spektroskopií. Suspenze vytvořená z materiálu byla nanesena na měděnou fólii, vysušena a z vrstvy byly vystřihnuty jednotlivé elektrody. Ty byly využity v lithium-iontových bateriích, u kterých byly charakterizované vztahy např. mezi specifickou kapacitou a počtem cyklů nebo napětím.
21 Bc. Ivana Venkrbcová M2 doc. Ing. Pavla Nekvindová, Ph.D. Dekorativní tenké vrstvy na bázi chromu připravené metodou magnetronového naprašování detail

Dekorativní tenké vrstvy na bázi chromu připravené metodou magnetronového naprašování

Práce se zabývá dekorativními tenkými vrstvami na bázi chromu připravenými metodou magnetronového naprašování pro využití v automobilovém průmyslu, zejména pro povlakování dílů z polymeru ABS (akrylonitrilbutadienstyren). Požadovaných vlastností jako je vzhled povlaků a jejich mechanická odolnost může být dosaženo optimalizací depozičních podmínek nebo pomocí příměsí (např. C, N, Si, O). Navíc je možné vrstvy kombinovat při přípravě multivrstevných struktur. V této práci jsme sledovali vliv depozičních podmínek na vlastnosti chromových tenkých vrstev deponovaných na ABS substrátu. Připravili jsme 3 série chromových tenkých vrstev metodou magnetronového naprašování s různými proměnnými parametry (pracovní tlak, elektrický výkon na terči, tloušťka vrstev). Pomocí konfokálního mikroskopu jsme studovali tloušťku vrstev, povrchovou drsnost a síť trhlin, kterou jsme následně kvantifikovali pomocí obrazové analýzy. U vybraných vzorků byla stanovena povrchová drsnost také metodou AFM. Odolnost vrstev proti abrazi jsme testovali vlastní navrženou zkouškou s využitím tribometru a brusného papíru. Pro studium barevnosti jsme použili spektrofotometricky měřené kolorimetrické parametry. Z výsledků je zřejmé, že měřené parametry jsou závislé především na pracovním tlaku při depozici.
22 Karolína Česneková B3 Ing. Jan Holub, Ph.D. Příprava rutheniových komplexů, jejich imobilizace na C3N4 nanočástitcích a studium jejich katalytické aktivity detail

Příprava rutheniových komplexů, jejich imobilizace na C3N4 nanočástitcích a studium jejich katalytické aktivity

Příprava rutheniových komplexů, jejich imobilizace na C3N4 nanočástitcích a studium jejich katalytické aktivity. Karolína Česneková, Alice Kulagová, Jan Holub Jednou z největších výzev současné vědy je boj proti oteplování planety výzkumem zelených zdrojů energie, nahrazením fossilních paliv a snimi spojeným CO2. Jednou z velmi perspektivních náhrad se jeví vodík. Bylo prokázáno , že určité aromatické komplexy přechodných kovů, jsou schopny elektrochemické oxidace molekul amoniaku a vody, za uvolňování protonů, které jsou posléze redukovány na plynný vodík. Tento vodík lze využít jako efektivní zdroj alternativní energie – tzv.Green hydrogen. V mojí práci, jsem se zabývala přípravou různě modifikovaných terpyridinových komplexů Rutheniaa jejich ukotvením na C3N4 nanočástice. Následně, jsem připravené látky a nanočástice ocharakterizovala pomocí cyklické voltametrie. Pro ověření katalytické aktivity jsem testovala vzorky jak v čisté vodě, tak i s přídavek amoniaku Předmětem dalšího zkoumání práce, bude, kromě dalších syntéz, detailnější studium jejich katalytické aktivity a případně i zapojení fotokatalýzy.  



23 Bc. Vojtěch Ševčík M2 Ing. Vít Jakeš, Ph.D. Scintilátory na bázi aluminátů kovů alkalických zemin detail

Scintilátory na bázi aluminátů kovů alkalických zemin

Alumináty kovů alkalických zemin jsou díky svým kubickým strukturám vhodnými kandidáty pro přípravu transparentní keramiky, která může sloužit jako hostitelská matrice pro dopanty v luminiscenční aplikacích. Podle zamýšlené dopace však materiál musí splňovat nejen náročné požadavky na fázovou čistotu a materiálovou hustotu, ale zároveň je i nutné zhodnotit, má-li pro daný dopant oxidová matrice vhodnou symetrii krystalových poloh, nebo – v případě scintilačních aplikací – například vhodnou šířku zakázaného pásu. Kubické struktury vlastní aluminátům kovů alkalických zemin jsou právě při takových použitích výhodou, protože jejich izotropie přípravu transparentní keramiky usnadňuje. Ta se připravuje sofistikovanějšími metodami slinování, například SPS. Tato práce se zabývá přípravou aluminátů kovů alkalických zemin – Sr3Al2O6 a Ba3Al2O6 – s konečným cílem zpracovat je do formy transparentní keramiky. V práci byly porovnány metody přípravy prekurzorových prášků jednotlivých směsných oxidů – reakce v pevné fázi, reakční odpařování a sol-gel – a jejich vliv na fázové složení připravených prekurzorů. Dále pak byla zkoumána možnost využití metody SPS pro zpracování takto připravených prášků do formy denzní keramiky.
24 Václav Špička B3 Ing. Hana Kotoučová, Ph.D. Chování systému flavin-hexafluoridofosfátový anion-skandité ionty detail

Chování systému flavin-hexafluoridofosfátový anion-skandité ionty

Nečekané chování systému flavin-hexafluoridofosfátový anion-skandité ionty Pro molekuly flavinů  je charakteristická přítomnost alloxazinového nebo isoalloxazinového skeletu. Tento konjugovaný elektronový systém dává flavinům nejen charakteristické žluté zbarvení, ale rovněž zprostředkovává přenos elektronů či malých molekul jako je např. kyslík. Není tedy divu, že jsou flaviny součástí řady enzymů, kde hrají důležitou roli prostetické skupiny. Jejich redoxní aktivita byla inspirací pro derivatizaci a následné testování  jako redoxních organokatalyzátorů. Je známo, že v organismech dochází k interakcím mezi kovy a organickými molekulami, a isoalloxaziny tak mohou vystupovat při interakci s přechodnými kovy jako ligandy. Zajímavá je interakce těchto látek se skanditými ionty, které mají významnou afinitu k tvrdým nukleofilům. Interakci  skanditých iontů a isoalloxazinů lze sledovat prostřednictvím UV/VIS spektrofotometrie. V přítomnosti hexafluoridofosforečnanového aniontu a skanditých kationtů se původně typicky žlutý roztok isoalloxazinu odbarví a ve spektru pozorujeme vznik nového absorpčního pásu. To nás vede k domněnce, že tyto přítomné látky mezi sebou navzájem interagují a vznikající adukt má odlišné spektrofotometrické vlastnosti.  



105 - Ústav anorganické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Martin Augustin M2 doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. Studium provozních charakteristik a degradačních dějů u vysokoteplotní ko-elektrolýzy H2O a CO2 detail

Studium provozních charakteristik a degradačních dějů u vysokoteplotní ko-elektrolýzy H2O a CO2

Vysokoteplotní články s pevnými oxidy představují atraktivní technologii v konceptu energetiky založené na obnovitelných zdrojích. Ko-elektrolýza H2O a CO2 nabízí možnost výroby syntézního plynu, kdy není využíváno fosilních uhlovodíků, ale naopak je zužitkován CO2. Elektrolytický článek, pracující okolo 800 °C, je složen z plynotěsného elektrolytu (ZrO2 dopovaný Y2O3), katody na bázi Ni a anody tvořené směsnými oxidy perovskitické struktury. Do elektrolytického článku vstupuje na katodu vodní pára a CO2, vystupuje směs CO, H2 a nezredukovaných reaktantů. Na anodě vzniká kyslík. Stupeň přeměny H2O a CO2 je limitován poměrem jednotlivých reaktantů ve vstupním proudu, aby chemická rovnováha při dané teplotě nevedla k tvorbě nežádoucích uhlíkových úsad (Boudouardova reakce, redukce CO vodíkem). Cílem práce je charakterizovat laboratorně připravené vysokoteplotní články v režimu elektrolýzy samotné H2O a následně ko-elektrolýzy H2O a CO2, a to při různém poměru a průtoku vstupujícího CO2 a H2O a při různé provozní teplotě. Zkoumán je výkon článků i jeho dlouhodobá stabilita a míra degradace. Výsledky ukázaly, že ko-elektrolýza H2O a CO2 má srovnatelné provozní parametry jako elektrolýza H2O a ani u jednoho procesu nebyla zaznamenána významná degradace ani po desítkách hodin provozu.
2 Bc. Federico Dei Sommi B1 doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. Direct experimental comparison of YSZ electrolytes fabrication approaches: powder compression and slurry casting detail

Direct experimental comparison of YSZ electrolytes fabrication approaches: powder compression and slurry casting

Hydrogen-related technologies have gained importance in the latest period due to the hydrogen role in the energy transition process from fossil to sustainable sources. Solid oxide cells (SOCs) represent one of the most promising technologies. Its basic unit comprises of an electrolyte, an anode and a cathode. Thanks to high operation temperature (~ 800 °C) it does not need Pt-metals catalysts and features higher efficiency than lower temperature cells. However, the high operation temperature poses high requirements on the materials properties. The aim of this work is to fabricate the YSZ electrolyte with suitable properties in a reproducible manner. Two different methods were used: powder compression and slurry casting, where the former is generally used for laboratory and the latter for industrial scale applications. Using both methods electrolytes were successfully prepared. The morphology and electrochemical properties of fabricated electrolytes were analyzed in order to determine the impact of fabrication procedure conditions (e. g. sintering temperature and materials composition). In the case of slurry casting the sintering procedure needs to be optimised to ensure gas impermeability.
3 Bc. Vojtěch Drobný M2 Ing. Martin Prokop, Ph.D. Studie stability materiálů pro mikroporézní vrstvu na anodě pro PEM elektrolýzu vody Vyžaduje anotaci
4 Jan Heřmánek B3 doc. Dr. Ing. Vlastimil Fíla Membrány na bázi polyimidů pro separaci směsi CO2/CH4. detail

Membrány na bázi polyimidů pro separaci směsi CO2/CH4.

Standardní metody separace plynů jsou obecně energeticky a také ekologicky náročné procesy, tudíž se v současné době hledají jejich možné alternativy. Jednou z možností je použití membránové separace, která je šetrná k životnímu prostředí s ohledem na nižší spotřebu energie a zanedbatelnou spotřebu chemikálií.  Tato technologie nachází využití například při zpracování bioplynu na biometan a odstraňování CO2 ze zemního plynu. Jednou zkoumanou skupinou materiálů pro výrobu membrán jsou polyimidy, kvůli jejich dobrým separačním vlastnostem (tj. selektivita a permeabilita). Vlastnosti samotných polyimidů však dosud nedosahují takových parametrů, aby mohly plně nahradit standardní technologie. Z tohoto důvodu se polyimidy používají jako součást membrán se smíšenou matricí (MMM). Nově se také zkoumá vliv tepelné úpravy na separační vlastnosti membrán, přičemž dosavadní výsledky vypadají slibně. Tato práce se zaměřuje na polymery 6FDA-DAM a 6FDA-BisP. Membrány z těchto polymerů byly připraveny metodou lití 0,7-4 % roztoků polymeru v CHCl3. Charakterizace membrán byla provedena pomocí metod FTIR, TGA a permeačních měření dvousložkové směsi CO2/CH4 v poměrech 3:1, 1:1 a 1:3 a o tlacích 2, 4, 6 a 8 bar.  
5 Bc Tomáš Jedlička M2 Ing. Martin Prokop, Ph.D. Charakterizace katalytických vrstev pro PEM palivové články připravených inkoustovým tiskem detail

Charakterizace katalytických vrstev pro PEM palivové články připravených inkoustovým tiskem

S narůstající snahou o dekarbonizaci dopravy jde ruku v ruce i zajištění dostatečné nabídky zařízení pro konverzi energie. Potenciálním řešením je bezemisní technologie nízkoteplotních PEM palivových článků využívajících jako palivo vodík. Širší aplikace v praxi je však u této technologie podmíněna celkovým snížením výrobní ceny a ceny surovin. Oba tyto problémy řeší nově rozvíjená metoda inkoustově tisknutých katalytických vrstev. Tato metoda umožňuje vysokou míru automatizace výroby, snížení množství odpadů a zároveň dovoluje další rozvoj palivových článků v podobě tvorby strukturovaných katalytických vrstev. Ve své práci se zabývám srovnáním katalytických vrstev připravených metodou inkoustového tisku s metodou ultrazvukové depozice ze suspenze. Vzorky byly charakterizovány v laboratorní testovací cele metodou elektrochemické impedanční spektroskopie, cyklické voltametrie a změřením zátěžových křivek. Výkonové charakteristiky jsou zkoumány z hlediska navážky platiny, použité membrány, složení inkoustu a použitého katalyzátoru. Vzorky připravené inkoustovým tiskem vykazují vyšší výkony díky lepší homogenitě vrstev. Navíc jsou schopné dosáhnout srovnatelných výkonů při třetinové navážce platiny oproti vzorkům připravených konvenční metodou.
6 Anežka Karafiátová B3 Ing. Michal Baudys, Ph.D. Fotokatalytická oxidace acetaldehydu na nanostrukturovaných vrstvách TiO2 detail

Fotokatalytická oxidace acetaldehydu na nanostrukturovaných vrstvách TiO2

Práce se zabývá charakterizací fotokatalytických vlastností nanostrukturovaných TiO2 vrstev při odbourávání těkavých organických látek (VOC) ze vzduchu. Byl zkoumán vliv tloušťky vrstvy, průtoku testovacího plynu a intenzity UV záření na konverzi modelového polutantu acetaldehydu. Experimenty byly prováděny v průtočném fotoreaktoru dle standardu ISO 22197-2 a koncentrace acetaldehydu na výstupu byla měřena plynovým chromatografem. Byly zkoumány nanočásticové a nanotrubicové vrstvy TiO2 (TiO2 NT), přičemž TiO2 NT vrstvy se jeví jako vhodnější pro další aplikace z důvodu lepší mechanické odolnosti. Bylo zjištěno, že konverze acetaldehydu se zvyšuje s rostoucí tloušťkou TiO2 NT vrstvy až do 4 μm (60 %). S dalším nárůstem tloušťky nedochází ke zvyšování konverze. Při zkoumání vlivu průtoku testovacího plynu rychlost odbourávání postupně narůstá (0,25 µmol cm-2 h-1) až do průtoku 5 l min-1, s dalším zvýšením průtoku se rychlost odbourávání acetaldehydu nemění.  
7 Petr Kortan B3 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Optimalizace elektrochemické syntézy 2-jodylbenzoové kyseliny detail

Optimalizace elektrochemické syntézy 2-jodylbenzoové kyseliny

2-jodylbenzoová kyselina, v literatuře známá jako IBX, je organická sloučenina obsahující atom hypervalentního jódu. Tato látka se využívá k selektivním oxidačním reakcím, například při oxidaci alkoholů na aldehydy či ketony bez rizika přeoxidování na karboxylové kyseliny. Na rozdíl od jiných oxidačních činidel na bázi těžkých kovů (Cr, Mn,...) je tato sloučenina netoxická, což je výhoda při výrobě řady léčiv. Syntéza IBX je drahá a nebezpečná, důvodem je nestabilita IBX při vyšších teplotách a nutnost použití drahých a potenciálně nebezpečných oxidačních činidel. Problémy s bezpečností by šlo vyřešit využitím elektrochemické syntézy, kdy odpadá nutnost použít oxidační činidlo. Výchozí látkou je 2-jodbenzoová kyselina, která je oxidovaná na bórem dopované diamantové anodě v silně kyselém roztoku vhodného rozpouštědla. Elektrochemickou oxidaci lze navíc provozovat za laboratorní teploty, představujte tak levnou a bezpečnou metodu syntézy IBX. Cílem této práce je optimalizovat syntézu IBX v průtočném elektrochemickém reaktoru, tzn. najít takové podmínky (potenciál anody, rozpouštědlo, koncentrace výchozí látky,...), při kterých bude výtěžek této látky maximální. V současnosti je výzkum zaměřen na minimalizaci vzniku vedlejších produktů.  
8 Bc. Daniela Mauci M2 doc. Ing. Miloslav Lhotka, Ph.D. Zjištění příčin pulsace rozkladného reaktoru při výrobě dusičnanu vápenatého   detail

Zjištění příčin pulsace rozkladného reaktoru při výrobě dusičnanu vápenatého  

Dusičnan vápenatý je bezbarvá krystalická látka dobře rozpustná ve vodě, běžně se vyskytující ve formě tetrahydrátu, která je využívána především jako hnojivo. Jeho výroba spočívá v reakci kusového vápence s kyselinou dusičnou. V našem případě se jako reaktor využívá oválná nádoba s kónickým dnem o objemu cca 11 m3, do jejíž spodní části je přiváděna kyselina dusičná o koncentraci cca. 60 hm. %, zatímco do její vrchní části je kontinuálně přidáván kusový vápenec. Produktem této neutralizační reakce je vodný roztok dusičnanu vápenatého, který obsahuje přibližně 4 hm. % nezreagované kyseliny dusičné, a dále plynné produkty, oxid uhličitý a oxidy dusíku. Při zvýšení rychlosti čerpání kyseliny dusičné do reaktoru, a tedy zvýšení produkce výroby, dochází k pulsaci reaktoru. Ta se projevuje nárazovým výronem plynů z reaktoru v pravidelných intervalech. Tento jev způsobuje zahlcení odtahového ventilátoru a nekontrolovaný únik vznikajících plynů do okolí. Laboratorní experimenty ukázaly, že příčinou pulsace je vytvoření málo propustné vápencové vrstvy, což vede k akumulaci plynu a následnému vzniku pulzu. Na základě tohoto zjištění bylo navrženo využití jednoduchých vestaveb do reaktoru, které usnadňují odvod plynu z reakční zóny.  
9 Uliana Ovchinnikova B3 Ing. Jaromír Hnát, Ph.D. Syntéza a charakterizace bifunkčního katalyzátoru pro reverzibilní palivový článek detail

Syntéza a charakterizace bifunkčního katalyzátoru pro reverzibilní palivový článek

Vodík představuje dostupný způsob snížení produkce CO2 a dosažení klimatických cílů v Evropě i ve světě. Dvě základní technologie spojené s vodíkem nezatíženým produkcí CO2 jsou: i) elektrolýza voda, která umožňuje produkci vodíku z vody s využitím obnovitelných zdrojů energie a ii) palivové články, které využívají vodík k produkci elektrické energie. Reversibilní alkalický palivový článek je zařízení kombinující tyto dva procesy, čímž přináší řadu výhod, zahrnujících snížení nároků na prostor a zjednodušení konstrukce sdílením části podpůrných zařízení. Kombinované zařízení však musí využívat bifunkční katalyzátory, které musí dle zvoleného pracovního režimu katalyzovat rozdílné reakce. Tato práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci bifunkčních katalyzátorů na bázi spinelových oxidů Ni a Co, které budou katalyticky aktivní pro reakce redukce a vývoje kyslíku. Všechny katalyzátory byly připravené metodou srážení. Morfologie a složení katalyzátorů byly studovány pomocí metod SEM-EDS, XRF a XRD. Elektrochemické vlastnosti byly stanoveny pomocí lineární voltametrie na rotační diskové elektrodě a elektrochemické impedanční spektroskopie v 0,1 M KOH při 30 °C. Výsledky ukazují, že přídavek Ni do katalyzátorů zlepšuje katalytickou aktivitu pro reakce redukce a vývoje kyslíku.  
10 Bc. Karel Pecha M2 doc. Ing. Martin Zlámal, Ph.D. Separace vybraných mikropolutantů z vody s různou solností pomocí nanofiltrace detail

Separace vybraných mikropolutantů z vody s různou solností pomocí nanofiltrace

Mikropolutanty, dostávající se do životního prostředí nejčastěji lidskou činností, mohou mít nežádoucí vliv na živé organismy i ve velmi malých koncentracích. Cílem této práce bylo zjistit vliv obsahu anorganických solí v roztoku na účinnost nanofiltrační separace mikropolutantů na membránovém modulu s dutými vlákny MP025 dNF40. Pro experimentální separace byly vybrány 4 mikropolutanty: sladidla Sacharin a Acesulfam-K, herbicid Glyfosát a léčivo Ibuprofen o koncentracích  150 µg l−1. Pro zvýšení solnosti roztoků se použil síran, dusičnan a chlorid sodný. Roztoky určené k separačním experimentům obsahovaly jednotlivé mikropolutanty  nebo jejich směs. Roztoky mikropolutantů byly připraveny jak v čisté destilované vodě, tak s obsahem jednotlivých anorganických solí či s jejich kombinací. Průtok permeátu byl při transmembránovém tlaku 4,5 bar přibližně 40 l m−2 h−1. Účinnost separace mikropolutantů závisí na více parametrech. Obecně lze tvrdit, že účinnost separace samotných mikropolutantů byla cca 95 % a klesá s rostoucí solností roztoku. Zvýšení teploty má negativní vliv na účinnost separace především Acesulfamu-K a Glyfosátu. Nanofiltrace se jeví jako účinná metoda separace mikropolutantů, je však nezbytné zvolit vhodný způsob následného zpracování retentátu.
11 Bc. Jakub Roubal M2 doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. Předúprava vzduchu pro PEM palivové články detail

Předúprava vzduchu pro PEM palivové články

Palivové články PEM představují efektivní způsob konverze vodíku na elektřinu, a proto jsou využívány ve vodíkových energetických systémech. Kvalita přiváděného vzduchu má významný vliv na provoz palivového článku a dlouhodobé životnosti. Problémy pak mohou nastat v případě palivových článků pracujících v průmyslových lokalitách, kde je větší pravděpodobnost přítomnosti kontaminantů, které mohou snižovat výkon palivového článku. Práce se věnuje technologii filtrace vzduchu před vstupem do palivového článku. Do přívodu vzduchu byly přidávány polutanty a byl sledován vliv na výkon palivového článku. Následně byla stanovena účinnost filtrační jednotky pro odstraňování organických a anorganických kontaminantů. Nezbytným bodem bylo posouzení vlivu vniknutí kapalin či pevných částic do prostředí filtru. Byl prokázán relativně malý dopad kontaminace lehkými uhlovodíky na funkci PEM palivového článku stejně tak, jako velmi účinná separace kapek na předřazeném mechanickém odlučovači.  
12 Bc. Jana Volák M1 Ing. Šárka Paušová, Ph.D. Příprava fotokatalyticky aktivních oxyhalogenidů bismutu pro využití při čištění vody detail

Příprava fotokatalyticky aktivních oxyhalogenidů bismutu pro využití při čištění vody

Heterogenní fotokatalýza se jeví jako slibná metoda pro odstraňování perzistentních organických látek z odpadních a pitných vod. Nejčastěji používaným fotokatalyzátorem je oxid titaničitý (TiO2). Jednou z nevýhod je, že pro jeho aktivaci je potřeba ultrafialové záření. Pro průmyslové aplikace je důležité syntetizovat fotokatalyzátory, které budou aktivní v oblasti viditelného světla. Oxyhalogenidy bismutu BiOX (X=Cl, Br, I) patří mezi v současné době hojně studované fotokatalyzátory a jejich velkou výhodou je chemická stabilita, netoxicita a odolnost proti korozi. BiOX má různou šířku zakázaného pásu v závislosti na halogenidu přítomném v molekule, což umožňuje jejich fotokatalytickou aktivitu i ve viditelném světle (BiOBr a BiOI). BiOX lze syntetizovat různými metodami (hydrolýza, sprejová pyrolýza, solvotermální syntéza atd.). Tato práce je zaměřena na přípravu BiOX pomocí hydrolýzy, hydrotermální a solvotermální (v ethylenglykolu) syntézy. Fotokatalytická aktivita byla stanovována pomocí odbourávání modelového polutantu, herbicidu monuronu, při ozařování UV či viditelným zářením. Fotokatalytická účinnost připravených materiálů byla porovnána s komerčně dostupným TiO2 fotokatalyzátorem.  
13 Jan Čada B3 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Elektrochemická syntéza diaryljodoniových solí – studium anodické oxidace derivátů jodbenzenu detail

Elektrochemická syntéza diaryljodoniových solí – studium anodické oxidace derivátů jodbenzenu

Diaryljodoniové soli představují zajímavou skupinu látek, které vynikají schopností být mírná vysoce selektivní oxidační či arylační činidla. Jejich nevýhodou je však jejich nestabilita, tudíž je nutno provádět syntézu těchto činidel před jejich využitím. Jejich běžná příprava probíhá z jodosyl a jodyl sloučenin, avšak příprava těchto látek je velice složitá. Možná je výroba pomocí oxidace směsi jodbenzenu a arenu peroxokyselinou, například m-chlorperoxybenzoovou. Nevýhodami této metody jsou nekompatibilita řady arenů a nízké výtěžky produktu. Oproti tomu, elektrochemická syntéza diaryljodoniových solí je založena na přímé anodické oxidaci směsi v nevodném prostředí. Není tak nutno používat oxidačního činidla, což umožňuje výrazně zvýšit bezpečnost provozu a snížit množství produkovaných odpadů. Cílem této práce bylo pochopení vztahu mezi strukturou jodbenzenu a jeho derivátů a jejich oxidačním potenciálem. Hodnoty oxidačních potenciálů budou korelovány s Hammetovými konstantami derivátů jodbenzenu. Tato informace bude následně využita při vlastní syntéze diaryljodoniových solí. Ke studiu byla využita metoda cyklické voltametrie na platinové mikroelektrodě v prostředí acetonitrilu.  
14 Jan Štrbík B3 Ing. Martin Prokop, Ph.D. Závislost vodivosti, tloušťky a výkonu katalytické vrstvy v PEM palivovém článku na metodě její přípravy   detail

Závislost vodivosti, tloušťky a výkonu katalytické vrstvy v PEM palivovém článku na metodě její přípravy  

Palivové články typu PEM jsou nedílnou součástí vodíkové ekonomiky a představují slibnou technologii pro výrobu čisté energie, avšak jejich nevýhodou je jejich vysoká pořizovací cena. Jednou z cest ke snížení nákladů je optimalizace metod nanášení katalytické vrstvy na polymerní membránu. Alternativou k ultrazvukovému sprejování suspenze je inkoustový tisk, který zefektivňuje průmyslovou výrobu katalytických vrstev a snižuje jejich výrobní náklady. V této práci se věnujeme porovnání obou metod přípravy katalytické vrstvy z hlediska výkonu PEM palivového článku, tloušťky katalytické vrstvy a její elektronové vodivosti. K charakterizaci palivového článku byly využity zátěžové křivky, elektrochemická impedanční spektroskopie a cyklická voltametrie. Dále byly zjištěny vodivosti a tloušťky vrstev, obsahujících různé množství katalyzátoru. Výsledky ukazují, že palivové články s katalytickými vrstvami připravenými inkoustovým tiskem vykazují podobný výkon při použití menšího množství Pt katalyzátoru, vrstvy jsou tenčí a lépe vodivé. Metoda inkoustového tisknutí se jeví jako vhodná pro průmyslovou aplikaci z důvodu nižší spotřeby katalytické směsi a lepších vlastností pro výslednou aplikaci palivového článku.
15 Bc Jakub Štěpánek M1 Ing. Šárka Paušová, Ph.D. Příprava tenkých vrstev směsných oxidů železa a mědi pro potenciální fotoelektrochemické využití detail

Příprava tenkých vrstev směsných oxidů železa a mědi pro potenciální fotoelektrochemické využití

Vodík produkovaný pomocí světlem podpořené elektrolýzy vody se jeví atraktivním médiem pro uchování energie. Vývoj fotokatod s vysokými fotoproudy je proto zásadní pro konstrukci efektivních dvou-elektrodových fotoelektrochemických cel. V tomto ohledu spinel CuFe2O4 a delafossit CuFeO2 představují potenciálně účinné fotokatody, neboť jde o polovodiče typu p. Jejich další výhodou je zároveň relativně nízká cena při současně vyšší odolnosti vůči fotodegradaci. Avšak hlavním problémem ztěžující studium těchto materiálů spočívá v přípravě tenkých vrstev s dostatečnou homogenitou a fázovou čistotou na vodivém substrátu. V této práci se zaměřuji na dvoukrokovou přípravu spinelu a delafossitu metodou sprejové pyrolýzy následovanou kalcinací v definované atmosféře. Volba vhodných prekursorů, jejich koncentrací (za dostatečné stability těchto roztoků) a dále vlastní metoda nanesení na substrát se ukázaly být stěžejními parametry při snaze získat vrstvy vhodné k dalšímu studiu. Mimo jiné velkým omezením je limitní teplota, které můžeme vystavit vodivé substráty bez ztráty jejich vodivosti. Cílem této práce je vyvinout metodu přípravy tenkých vrstev spinelu a delafossitu na vodivých FTO substrátech při teplotách nepřekračujících 750°C.  
16 Bc. Patrik Švejda M2 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Vliv základního elektrolytu na elektrochemickou redukci acetofenonu detail

Vliv základního elektrolytu na elektrochemickou redukci acetofenonu

1-fenylethanol je látka s rozsáhlým industriálním využitím. To nachází například v potravinářském a parfumérském průmyslu, při výrobě styrenu nebo nátěrových hmot. Nemalé uplatnění nalézá také v průmyslu farmaceutickém, kde se používá například jako antimikrobiální agens. 1-fenylethanol se vyrábí z acetofenonu redukcí s využitím nebezpečných a toxických látek jako NaBH4, nebo cestou biotechnologickou, za použití enzymatických reakcí. Problémem alternativní elektrochemické cesty, který ji činí průmyslově nezajímavou, je především dimerizace vznikajících meziproduktů, jež výrazně snižuje výtěžek 1-fenylethanolu. Cílem této studie je prozkoumání vlivu použitého základního elektrolytu na tuto reakci. Potenciál redukce acetofenonu byl studován pomocí cyklické voltametrie na bórem dopované diamantové (BDD) katodě. Následně byl stanoven výtěžek 1-fenylethanolu při preparativní galvanostatické elektrolýze při různých proudových hustotách v průtočné elektrochemické cele s použitím BDD katody. Jako základní elektrolyt byly testovány octany a chloristany s různými protiionty v prostředí methanolu. V prezentaci budou diskutovány zjištěné výsledky ohledně vlivu kationtu a velikosti proudové hustoty na výtěžek 1-fenylethanolu.  

106 - Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Veronika Balejová B3 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Vlastnosti inovativních intermetalických povlaků na titanu připravených reaktivní sintrací detail

Vlastnosti inovativních intermetalických povlaků na titanu připravených reaktivní sintrací

Titan je kov vyznačující se nízkou hustotou a vysokou pevností. Je proto atraktivním materiálem pro použití v leteckém a kosmickém průmyslu. Vyniká i svou vysokou korozní odolností, ta ale prudce klesá s teplotou 600 °C vlivem vzniku méně stabilních oxidů. Snahou je tuto teplotní hranici posunout, a to povlakováním titanu intermetalickým povlakem na bázi Ti-Al. K přípravě intermetalika byla použita metoda reaktivní sintrace, jejíž velkou výhodou je oproti mechanickému legování vyšší čistota výsledných produktů. Použitím této metody vznikl porézní vzorek, na kterém bylo pozorováno nedostatečné proreagování směsi. Vzorek byl následně rozemlet a nanesen na titanový kompakt metodou slinování v plazmatu. Byl proveden příčný řez kompaktním vzorkem, který byl zkoumán pomocí SEM a EDS. Dále byly zkoumány jeho mechanické vlastnosti. Tímto postupem byl vytvořen povlak s nerovnoměrnou strukturou zrn, kterou se pomocí SPS nepodařilo dostatečně zhomogenizovat.
2 Bc. Tomáš Balický M2 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Srovnání difúzních vlastností Cu a Fe v Sn a ve slitině Sn0,8Pb. detail

Srovnání difúzních vlastností Cu a Fe v Sn a ve slitině Sn0,8Pb.

Cínový mor představuje jeden z typů degradace nejen historických materiálů vyrobených z čistého cínu. Jeho průběh je značně ovlivňován přítomností nečistot a legujících prvků. Vliv množství těchto příměsí je v literatuře popsán pouze částečně a vliv rozložení legur je většinou opomíjen. Cílem práce bylo zaznamenat a popsat chování mědi a železa v cínové a SnPb matrici. Tyčky mědi a železa byly umístěny do cínu a slitiny Sn0,8Pb a žíhány v časových intervalech od 36 s až po 100 h a poté analyzovány pomocí XRD a SEM–EDS. Bylo pozorováno, že měď postupně prodifundovala skrz celou matrici. Oproti tomu se na povrchu železa utvořila vrstva, která difúzi železa do matrice téměř úplně potlačila. Díky těmto výsledkům lze vyvodit, že přítomnost Cu ve slitinách Sn může při zvýšených teplotách vést k tvorbě intermetalických fází. Krystalizační tlaky mohou materiál mechanicky poškodit, a toto poškození může být při neodborném průzkumu zaměněno za cínový mor.
3 Bc. Jan Blažek M1 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Bioabsorbovatelné slitiny zinku se zlepšenou pevností při tělesné teplotě detail

Bioabsorbovatelné slitiny zinku se zlepšenou pevností při tělesné teplotě

Zinkové slitiny se jeví jako potenciálně vhodné bioabsorbovatelné materiály zejména pro oblast regenerativní medicíny. Výhodou slitin na bázi zinku je jejich nižší korozní rychlost oproti konkurenčně vyvíjeným materiálům na bázi hořčíku a dobrá biokompatibilita. Čistý zinek však z hlediska mechanických vlastností (zejména pevnosti a odolnosti proti tečení za zvýšené teploty) nesplňuje požadované standardy. Jako postup pro zlepšení jeho mechanických vlastností je velmi často uvažována kombinace vhodného legování a termomechanického zpracování. Zajímavé řešení pak nabízí příprava materiálů postupy práškové metalurgie. V této práci byly připraveny slitiny na bázi Zn-2Mn a Zn-2Cu (hm. %) konvenčními metodami i postupy práškové metalurgie. V mikrostrukturách takto připravených slitin byly v souladu s rovnovážnými fázovými diagramy pozorovány intermetalické fáze, které v kombinaci s vyšší rozpustností prvků v tuhém roztoku Zn vedly ke zvýšení tvrdosti a pevnosti v tlaku a ohybu. U slitiny Zn-2Mn připravené mechanickým legováním prášků a jejich následnou kompaktizací metodou sintrace v plazmatu došlo vlivem nerovnovážného obsahu Mn v tuhém roztoku Zn ke zvýšení plasticity. Následnou extruzí této slitiny bylo dosaženo dalšího zvýšení pevnosti.  
4 Andrea Boháčová B3 prof. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Příprava silicidu Fe5Si3 detail

Příprava silicidu Fe5Si3

V současnosti se pro výrobu řezných materiálů hojně využívají slinuté karbidy, tvořené obvykle karbidem wolframu WC s kobaltovým pojivem.  Problémem těchto materiálů je, že kobalt i wolfram jsou velmi strategickými prvky patřícími ke kritickým surovinám ve státech s jeho nedostatkem. Z tohoto důvodu vznikly snahy o nalezení alternativ pro použití v nástrojových materiálech. Tato práce uvažuje o náhradě slinutých karbidů kompozity na bázi intermetalických sloučenin železa s křemíkem. Fázový diagram Fe-Si obsahuje několik intermetalických fází. Avšak fáze Fe5Si3 není při pokojové teplotě stabilní, a tak ani její vlastnosti nejsou popsané. Naším cílem byla příprava a stabilizace silicidu Fe5Si3 mechanickým legováním prášků a následnou kompaktizací metodou SPS. Byly zkoumány možnosti příprav a stabilizací již zmíněného silicidu, vyhodnocení mikrostruktur dané fáze a zkoušek tvrdosti. Výsledné vlastnosti této fáze byly porovnány s ostatními silicidy železa a byl zvažován jejich potenciál pro použití v nástrojových materiálech.  
5 Bc. Jiří Duda M1 prof. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Kompozitní materiály Cr5Si3-aluminid detail

Kompozitní materiály Cr5Si3-aluminid

V současnosti nejpoužívanějším materiálem pro výrobu obráběcích nástrojů jsou slinuté karbidy, známé například pod obchodním názvem Vidium. Slinuté karbidy obsahují wolfram v tvrdé karbidové fázi a kobalt jako pojivo. Tyto dva kovy mají svá ložiska v Asii a Africe a jsou pro Evropu obtížně dostupné. V rámci této práce je proto vyvíjen pro Evropu dostupnější kompozitní materiál. Tvrdou fází těchto kompozitních materiálů je silicid chromu Cr5Si3. Jako pojivo je použit aluminid železa FeAl nebo aluminid niklu NiAl. Práškové formy silicidu a obou aluminidů byly připraveny v laboratoři mechanickým legováním. Silicidová a aluminidová fáze byly smíchány v různých poměrech a slinuty metodou slinování v plazmatu (SPS) při teplotě 1000 °C s dobou výdrže na teplotě a tlaku 10 minut. U jednotlivých vzorků bylo zkoumáno fázové složení pomocí rentgenové difrakce a hodnocena mikrostruktura pomocí světelné i elektronové mikroskopie (SEM). Nakonec byly u vzorků změřeny vybrané mechanické vlastnosti.
6 Bc. Radek Haišman M2 doc. Ing. Milan Kouřil, Ph.D. Sorpce chloridů v betonu ovlivněném průchodem stejnosměrného proudu detail

Sorpce chloridů v betonu ovlivněném průchodem stejnosměrného proudu

Vzhledem k poréznímu charakteru betonu, pronikají do jeho matrice látky vyvolávající korozi ocelových výztuží, např. chloridy, které jsou přítomny v posypových solích a přímořských oblastech. Na rychlost průchodu porézní strukturou má vliv jak struktura betonu, tak vložené elektrické pole při použití elektrochemických ochran. Dalším způsobem, jak zpomalit průchod chloridových aniontů, je přítomnost specifických doplňkových materiálů (SCM). Příkladem může být mikrosilika (MS) nebo elektrárenské popílky (FA), které vyplňují póry čímž snižují permeabilitu betonu. Práškové vzorky betonů o různém složení na bázi portlandského cementu a doplňkových materiálů (mletý vápenec, mikrosilika) byly podrobeny sorpčním testům. Byly zhotoveny dvě sady vzorků, přičemž jedna byla před sorpcí vystavena DC (20 V, 24 h). Zkušební roztoky obsahovaly vzrůstající koncentraci chloridů. Výsledky ve formě sorpčních izoterm ukázaly významný vliv DC na vaznost chloridů v betonech. Proudově ovlivněnou sorpci v koncentračním rozsahu 5-200 mmol/l Cl- lze popsat Freundlichovým i Langmuirovým vztahem.  
7 Bc. Tomáš Hlava M2 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Austenitické oceli zpevněné částicemi Y2O3 připravené postupy práškové metalurgie detail

Austenitické oceli zpevněné částicemi Y2O3 připravené postupy práškové metalurgie

S cílem dosáhnout lepších mechanických vlastností (pevnost, odolnost proti tečení) je v rámci ocelí využíváno zpevnění matrice disperzí oxidů (ODS oceli). Nejčastěji je jako výztuž využíván Y2O3. Výsledné materiály jsou uvažovány pro vysokoteplotní aplikace, například v jaderných reaktorech příští generace. Tyto materiály jsou připravovány standardně postupy práškové metalurgie zahrnující společné mletí matričního prášku a výztuže a kompaktizaci např. metodou izostatického lisování za tepla. V rámci práce byly studovány austenitické ODS oceli připravené mechanických legováním prášku korozivzdorné oceli 316 a čistého Y. Vytvořená slitina v práškové podobě byla kompaktizována metodou sintrace v plazmatu (SPS). Naším cílem bylo otestovat vliv podmínek přípravy na mikrostrukturu materiálu včetně možné in-situ tvorby Y2O3.  
8 Richard Kubík B3 prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch 3D tisk slitiny TiAl6V4 detail

3D tisk slitiny TiAl6V4

Titové slitiny jsou hojně využívané v oblasti medicíny. Konkrétně slitina TiAl6V4, původně vyvinutá pro letecký průmysl, našla své místo v medicíně. Vyniká vysokou korozní odolností, mechanickou pevností a svou biokompatibilitou. Díky těmto výhodám je často využívána v ortopedii. Vývoj 3D tisku kovových materiálů je pro biomedicínské aplikace velmi zásadní změnou, neboť dovoluje vyrábět implantáty na míru, s komplexní geometrií a povrchovými strukturami pro lepší biokompatibilitu. V práci byly analyzovány dvě 3D tištěné struktury TiAl6V4. Jedná se o struktury tvaru diamond a gyroid, připravené metodou Selective Laser Melting (SLM). Byly testovány mechanické vlastnosti (pevnost jednoosým tlakem, tvrdost), dále byla studována mikrostruktura a morfologie povrchu vzorku pomocí světelného i elektronového mikroskopu. Závěrem práce bylo zhodnotit vliv tvaru tištěné struktury na mechanické vlastnosti a určit vhodnější materiál. Další studium materiálů se bude zabývat eliminací kovového prášku, který při tisku ulpěl na povrchu struktury.
9 Bc. Daniel Kvapil M2 prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch Vysoce otěruvzdorné povlaky připravené termálními nástřiky detail

Vysoce otěruvzdorné povlaky připravené termálními nástřiky

Povrchové úpravy nanášením povlaků jsou efektivním vylepšením vlastností kovových materiálů. Vhodným povlakem je možné výrazně zvýšit například otěruvzdornost, tvrdost povrchu či korozní odolnost. Takto lze zásadně zlepšit životnost a spolehlivost technologicky využívaných komponent či snížit spotřebu energie, a tedy i omezit provozní náklady. K depozici vysoce otěruvzdorných povlaků, které mají nahradit tvrdé chromování, jsou dnes nejvíce používány techniky termálního nástřiku. Jedná se o metody vyvíjející vysoké teploty a rychlosti nanášených částic. Tato práce byla zaměřena na metody vysokorychlostního nástřiku plamenem (HVOF) a atmosférického plazmatického nástřiku (APS). Byly studovány tři typy povlaků: I. kompozitní WC-10Co4Cr (HVOF), II. kovové Tribaloy T-400 a T-800 (HVOF), III. keramické Al2O3-13TiO2 (APS). Jádrem práce bylo extenzivní tribologické testování povlaků proti aluminovým a ocelovým tělesům, kdy byly získány koeficienty tření a objemy otěru. Opotřebené vzorky byly dále zkoumány pomocí mikroskopie, profilometrie a analýz fázového a chemického složení. Bylo zjištěno, že úpravou depozičních parametrů a chlazení substrátu nebo vhodným tepelným zpracováním je možné u jednotlivých povlaků zlepšit chování při kluzném opotřebení a snížit koeficient tření a míru otěru.
10 Aneta Nováková B3 doc. Ing. Luděk Joska, CSc. Slitina TiNbTaSn jako čidlo pH pro bioaplikace detail

Slitina TiNbTaSn jako čidlo pH pro bioaplikace

Zánět je nežádoucí komplikací implantace, který může v případě pozdního zásahu vést až k selhání implantátu. Zánětlivý proces vede k významnému poklesu pH, jehož detekce by mohla pomoct efektivně optimalizovat léčbu. Jako čidlo lze použít materiál, který je v těle inertní, ale zároveň schopný spolehlivě reagovat na změny pH v okolí implantátu. Cílem této práce bylo otestovat možnost využití slitiny Ti25Nb4Ta8Sn jako pH čidla. Zároveň bylo studováno chování slitiny Ti35Nb6Ta a cínu. Měření probíhala v pufrovaném fyziologickém roztoku o pH 7,4 a 6,4. Nejprve byla měřena změna potenciálu v čase pro různé úpravy povrchu slitiny Ti25Nb4Ta8Sn. Z měření vyplynulo, že potenciál vykazuje velký rozptyl hodnot, zejména v nižším pH. Původ tohoto chování byl dále zkoumán na základě měření polarizačního odporu, impedance a potenciodynamických křivek všech uvedených materiálů. Bylo zjištěno, že slitina Ti35Nb6Ta splňuje požadavky na stabilitu, zatímco cín vykazuje na nižší hladině pH významnou elektrochemickou aktivitu, která zásadním způsobem ovlivňuje chování slitiny Ti25Nb4Ta8Sn. Z výsledků plyne, že slitina Ti25Nb4Ta8Sn není vhodná pro použití jako čidlo pH v prostředí lidského těla.    
11 Bc. Vojtěch Nováček M2 Ing. Filip Průša, Ph.D. Vliv substituce prvků na žáruvzdornost refrakční slitiny s vysokou entropií detail

Vliv substituce prvků na žáruvzdornost refrakční slitiny s vysokou entropií

Pro moderní odvětví průmyslu, například jadernou energetiku, letecký a kosmický průmysl, jsou klíčové slitiny s vysokou tepelnou odolností a výbornými mechanickými vlastnostmi. V těchto aplikacích jsou v současnosti používány zejména niklové superslitiny. Ty však za vysokých teplot ztrácejí mechanické vlastnosti. Pro tyto účely je zkoumána možnost použití žárupevných slitin s vysokou entropií (RHEA), což jsou multi-komponentní slitiny, tvořené zejména kovy s vysokou teplotou tání. Mnoho z těchto slitin se vyznačuje výbornou žárupevností, ale nedostatečnou žáruvzdorností. Dále většina RHEA krystalizuje v BCC krystalové mřížce a je tak křehká. Značná rozmanitost RHEA a obtížná předpověď jejich chování vyžaduje experimentální určení vlastností konkrétních slitin. V této práci byla připravena slitina CrNbNiTaW kombinací mechanického legování a slinování v plasmatu. U připravené slitiny bylo analyzováno fázové a chemické složení a byly stanoveny hodnoty základních mechanických vlastností. Žáruvzdornost byla vyhodnocena na základě hmotnostního přírůstku vznikajících oxidů.
12 Bc. Jan Riedl M2 Ing. Filip Průša, Ph.D. Příprava karbidů přechodných kovů pomocí odpadních uhlíkových prekurzorů detail

Příprava karbidů přechodných kovů pomocí odpadních uhlíkových prekurzorů

Karbidy přechodných kovů vynikají zajímavou kombinací vlastností, mezi které patří vysoké body tání, vysoké hodnoty Youngova modulu pružnosti, extrémní tvrdost a dobrá chemická odolnost. Díky této kombinaci mají široké využití od obráběcích nástrojů, po ochranné povlaky nebo pro použití v extrémních podmínkách jako je například jaderný průmysl. Karbidy mohou být připraveny metodou mechanického legování za použití odpadních produktů pyrolýzy jako zdroje uhlíku, který se vyskytuje v tomto produktu také ve svých 2D formách. Tento přístup umožňuje vytvoření vysoce jemnozrnných karbidů díky mechanickému mletí při současném snížení náročnosti jejich přípravy jak po stránce technologické, tak ekonomické. Cílem této práce byla příprava karbidů wolframu a titanu mechanickým legováním. Připravené práškové karbidy byly dále zkompaktizovány slinováním v plazmatu. Pro přípravu byla určena vhodná délka mechanického legování karbidů na základě kinetiky jejich vzniku. Zároveň byl studován vliv množství uhlíku na kinetiku tvorby karbidů, stejně jako mechanické vlastnosti připravených kompaktních vzorků. Příprava prášků karbidů poslouží k dalšímu výzkumu jejich vlivu na vlastnosti slitin s vysokou entropií.
13 Jakub Veselý B3 prof. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Vliv boru na strukturu a vlastnosti kompozitu NiAl-FeSi detail

Vliv boru na strukturu a vlastnosti kompozitu NiAl-FeSi

Oblíbeným materiálem pro výrobu obráběcích nástrojů jsou slinuté karbidy, jejichž hlavní složky však EU řadí mezi kritické suroviny. Vhodnou náhradou mohou být kompozitní materiály z intermetalických sloučenin, například kompozit NiAl-FeSi. Ten vykazuje vysokou tvrdost, srovnatelnou s tvrdostí dnes používaných materiálů, ale zároveň je také velmi křehký. V minulosti byl prokázán pozitivní vliv boru na mechanické vlastnosti a lomovou houževnatost kompozitu s podobnou matricí. Hlavním cílem této práce bylo sledování vlivu boru na mechanické vlastnosti a strukturu zmíněného kompozitu.  
14 Ema Volková B3 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Mikrostruktura a mechanické vlastnosti slitin hořčíku s LPSO fázemi detail

Mikrostruktura a mechanické vlastnosti slitin hořčíku s LPSO fázemi

Hořčík a slitiny hořčíku jsou považovány za perspektivní materiály pro použití v biomedicínských aplikacích díky jejich biokompatibilitě, biodegrabilitě a biomechanické kompatibilitě. Vysoká korozní rychlost hořčíkových slitin v tělním prostředí vede k degradaci a rychlé ztrátě mechanických vlastností, což je nežádoucí. Účinným způsobem pro snížení korozní rychlosti a zlepšení mechanických vlastností je legování vybranými prvky. Mezi vhodné legující prvky lze zařadit Y a Zn. Tato práce byla zaměřena na slitiny hořčíku s ytriem a zinkem s potenciálem vytvářet v mikrostruktuře materiálů LPSO (long-period stacking ordered) fáze. Materiály byly připraveny kombinací procesů lití, tepelného zpracování a extruze. U výsledných slitin byla zkoumána mikrostruktura a základní mechanické vlastnosti. Získané výsledky prokázaly klíčový dopad tepelného zpracování na vyloučení LPSO fází a jejich charakter.   
15 Bc. Tomáš Vrba M1 prof. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Kompozit silicid-aluminid-keramika detail

Kompozit silicid-aluminid-keramika

Při výrobě kovových obráběných součástek je nutné používat nástroje z materiálů s vysokou tvrdostí a otěruvzdorností. Takovými jsou v současné době například slinuté karbidy. Na jejich přípravu je potřeba dostatek wolframu a kobaltu. Tyto strategické suroviny se nacházejí především v Číně a Rusku, a proto je pro zvýšení soběstačnosti Evropy důležité hledat vhodné alternativy pro přípravu obráběcích a tvářecích nástrojů a vysoce namáhaných součástek. Tato práce se zabývá přípravou třífázového kompozitu silicid–aluminid–keramika, který by mohl mít požadované vlastnosti. Nejprve byly připraveny fáze FeSi a NiAl metodou mechanického legování. Následně byly namíchány 3 vzorky s rozdílným obsahem Al2O3, které byly pomocí slinuty metodou SPS. Vzorky byly následně analyzovány pomocí SEM–EDS a byla změřena a vzájemně porovnána jejich tvrdost a otěruvzdornost vhledem k podílu keramické fáze.
16 Bc. Jan Šťovíček M1 doc. Ing. Jaroslav Fojt, Ph.D. Korozní chování NiTinolu v modelovém prostředí lidského těla detail

Korozní chování NiTinolu v modelovém prostředí lidského těla

Při některých nádorových a kardiovaskulárních onemocněních je potřeba obnovit průchodnost a tím i funkci tepen, jícnu, žlučníku či plic. K tomuto účelu se používají stenty. Aby si udržely potřebnou elasticitu a pevnost i v agresivním prostředí lidského těla, vyrábějí se z korozně vysoce odolných slitin (nitinol, ocel 316L). Přesto se potýkají s problémem nerovnoměrné koroze, který může vést až k jejich selhání v těle pacienta a stane se z nich jen další překážka v tělní trubici. Běžně se stává, že ostré konce drátů probodnou okolní tkáň a následně do ní zarůstají. To může vést ke značným zdravotním komplikacím a zejména u starších pacientů se jedná o velké zatížení organismu, spojené s nutností další operace. Další komplikací je nebezpečí uvolňování iontů niklu do okolní tkáně. Navíc dochází k jejich akceleraci vlivem prostředí (koncentrace Cl- iontů, pH, usazováním na povrchu etc.). Jednou z možností, jak jim předejít, je úprava povrchu drátů stentu. Cílem této práce bylo popsat korozní chování nitinolu v prostředí trávicího traktu a najít vhodné povrchové úpravy nitinolových drátů, které by zvýšili jejich korozní odolnost. Pro nastínění vlivu úpravy na průmyslově vyrobený stent byly provedeny kroky simulující následné technologické postupy zpracování.

107 - Ústav skla a keramiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Richard Bursa M2 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Využití electrospinningu při přípravě nanovlákenných materiálů pro elektrody v Li-ion bateriích detail

Využití electrospinningu při přípravě nanovlákenných materiálů pro elektrody v Li-ion bateriích

Electrospinning je sofistikovaná metoda výroby vláken pomocí elektrického napětí. Pomocí něj lze z polymerních prekurzorů připravit vlákna o poloměru několika stovek nanometrů. Podstatou je předání náboje kapalnému polymernímu prekurzoru, který pomocí vzniklého povrchového napětí tvoří vlákna. V našem experimentu byla testována možnost využití této metody při přípravě materiálu z polymerního prekurzoru v kombinaci s částicemi pro katodové a anodové vrstvy, které by mohly být využity v  lithium iontové baterii. Nanovlákenná struktura těchto součástí je výhodná díky své pružnosti a odolnosti, která je velmi důležitá při nabíjecích a vybíjecích procesech. Tato pružnost a odolnost by mohla být klíčová při použití křemíku jako hlavního anodového materiálu místo komerčně používaného grafitu kvůli jeho objemové změně během cyklování baterie. Při optimalizaci vstupního materiálu byla testována viskozita a následně i rychlost toku polymerních prekurzorů s částicemi pro elektrody při samotném procesu vláknění. Pro určení výsledného složení katodového i anodového materiálu byla použita XRF a XRD analýza doplněná snímky z konfokálního a skenovacího elektronového mikroskopu.  
2 Bc. Jindřich Dvořák M1 doc. Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Analýza sekundárního přepalu gotických kachlů detail

Analýza sekundárního přepalu gotických kachlů

V souvislosti s rekonstrukcí Schwarzenberského paláce proběhl archeologický výzkum, v jehož rámci byly odkryty pozůstatky raně novověkých domů, které byly zničeny rozsáhlým požárem roku 1541. Analyzovaný soubor deformovaných torz kachlů pochází ze sondy jednoho z raně novověkých domů, který byl zasypán stavební destrukcí se stopami požáru. Deformované fragmenty byly předmětem výzkumu, jehož cílem bylo popsat projevy sekundárního přepalu keramické hmoty a případných povrchových úprav. Na základě vstupní charakterizace archeologického materiálu (XRF, XRD, STA a OM) byla vytvořena z reálné historické suroviny modelová hmota. Následným výpalem a simulovaným sekundárním přepalem byly připraveny vzorky, které byly použity k identifikaci možných procesů probíhajících během požáru. K hodnocení modelových vzorků byly použity stejné metody jako u vzorků historických. Interpretace výsledků vedla k posouzení vlivu požáru na základní parametry a vlastnosti kachlů včetně určení přibližných teplot, kterými prošly při výrobě a později při požáru.



3 Lucie Eberlová B3 Ing. Zuzana Zlámalová Cílová, Ph.D. Rekonzervace gotické číše českého typu   detail

Rekonzervace gotické číše českého typu  

Restaurování rostlinné ornamentální vitráže - Předmětem práce bylo zrestaurovaní vitráže, na které byly v důsledku nevhodného uložení silné nánosy prachu, hlíny a organických nečistot. Některá skla byla polámána, či úplně chyběla a olověné profily již dále neplnily svou funkci. Cílem práce tedy bylo provést restaurátorský průzkum, navrhnout vhodné restaurátorské postupy a následně je realizovat. V rámci průzkumu byla provedena optická mikroskopie a rentgenová fluorescenční analýza, na jejichž základě byla určena míra poškození předmětu a chemické složení skel včetně barvících oxidů. Navržené postupy restaurování poté zahrnovaly následující po sobě jdoucí body: demontáž olověné sítě, čištění skleněných segmentů, lepení prasklin ve sklech, tvorbu doplňků (včetně malby), skládání skleněných segmentů do olověných profilů, letování a finální čištění. Celý restaurátorský zásah byl průběžně fotograficky dokumentován.  
4 Matouš Eret B3 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Vliv chemické formy zdroje hliníku na konverzi kmene a retenci rhenia při vitrifikaci jaderného odpadu detail

Vliv chemické formy zdroje hliníku na konverzi kmene a retenci rhenia při vitrifikaci jaderného odpadu

Vitrification is one of the safest methods for the treatment and stabilization of nuclear waste. In our work, we are focusing on the issue of technetium volatilization during the vitrification process, developing and testing various glass melter feeds that exhibit high retention of rhenium (surrogate for radioactive technetium). Recently, we found that the source of alumina can have a significant impact on the rhenium retention. Our hypothesis is that during melting, gibbsite dehydrates to nano-crystalline amorphous alumina with high specific surface area. This causes that the early melt (containing Re) is adsorbed on the amorphous alumina surface, which turns to early glass-forming phase at about 600-700°C, increasing the diffusion of Re from the salt phase (from which it later easily volatilizes) into the glass-forming melt. To better understand this proccess, we performed specific surface area measurements, XRD, NMR, and XRF using a simulated low-activity waste with different alumina sources. For example, Fig. 1 displays the results of NMR analysis for the feeds with gibbsite, where we see the crystalline peaks are present until 300°C, and for kyanite, where those peaks remain present until higher temperatures.  



5 Radovan Fojt B3 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Vliv parametrů elektrospinningu na charakter nanovláken detail

Vliv parametrů elektrospinningu na charakter nanovláken

Elektrospinning je velmi slibná metoda pro ekonomickou kvantitativní výrobu nanovláken. Charakter produktu je však silně závislý na optimalizaci parametrů elektrospinningu. Vliv mají vlastnosti zvlákňované látky, tok zvlákňované látky, vlastnosti elektrického pole, vlastnosti kapiláry a vlastnosti prostředí. Pro každou disperzní směs jsou kritické hodnoty veličin odlišné. V této práci byly zkoumány detailně vlivy napětí, toku zvlákňované látky a vzdálenosti kapilára-kolektor, protože se jedná o snadno nastavitelné parametry nevyžadující modifikaci zvlákňované látky, což je pro mnoho aplikací zásadní. Dále byly zkoumány trendy vlivu délky a vnitřního průměru kapiláry a vlastností zvlákňované látky. Získaná vlákna byla předběžně zhodnocena optickou mikroskopií, poté byly vybrané vzorky charakterizovány konfokální mikroskopií (Olympus LEXT™ OLS5000), případně skenovací elektronovou mikroskopií (TESCAN VEGA3). Na základě této charakterizace byly stanoveny optimální kombinace napětí, toku zvlákňované látky a vzdálenosti kapilára-kolektor za daných ostatních podmínek a tendence vlivu délky a vnitřního průměru kapiláry a vlastností zvlákňované látky pro různé disperzní směsi využívané pro výrobu skelných nanovláken pro speciální aplikace.
6 Simona Francová B4 doc. Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Restaurování lužické keramiky převzaté in situ detail

Restaurování lužické keramiky převzaté in situ

Náplní práce bylo restaurování keramické nádoby z mladší doby bronzové. Byla vyzdvižena r. 2013 v rámci rozsáhlého archeologického výzkumu při stavbě obchvatu Chrudimi v lokalitě s názvem Vestec II. Jednalo se o žárové pohřebiště lužické kultury s celkovým počtem 86 hrobů zahrnující velké množství keramiky. Nádoba byla přenesena do laboratoře ve formě in situ. Nalezený objekt byl vyplněn splavenou okolní půdou a dalšími organickými materiály z hrobu. Cílem práce bylo vytvořit čitelný a reprezentativní sbírkový předmět. Nejprve byly provedeny průzkumy stavu předmětu, které zahrnovaly analýzy chemického (XRF) a mineralogického složení (XRD) střepové hmoty, stanovení parametrů střepové hmoty a zdokumentování stavu materiálu metodou optické mikroskopie. Průzkum prokázal, že se jedná o nestabilní keramický materiál se značně pórovitou strukturou a vysokou nasákavostí. Restaurátorský zásah zahrnoval vypreparování střepů z bloku zeminy, jejich umytí, vyhledání a následné lepení vodní akrylátovou disperzí K 498. Ztráty byly doplněny anorganickou výplňovou hmotou na bázi mletého mramoru s vodní akrylátovou disperzí K 498 pomocí otevřené formy. Závěrem byly navrženy vhodné podmínky pro výstavní účely i pro uložení předmětu v depozitáři. Celý postup byl doplněn fotodokumentací.



7 Maria-Luisa Fronková B4 doc. Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Rekonzervace středověké trojnožky detail

Rekonzervace středověké trojnožky

Rekonzervace pozdně středověké, keramické, zevnitř glazované pánve na třech nožkách proběhla v restaurátorské laboratoři ARÚ AV ČR. Předmět byl nalezen při archeologickém průzkumu na dvoře špitálu sv. Antonína v Kanovnické ulici na Hradčanech. V minulosti byly fragmenty slepeny nevhodným adhezivem a došlo k poškození. Při převzetí byl předmět znečištěn prachem a zbytky zeminy, chyběla třetina misky s tvarovaným okrajem a můstkem na připojení nožky, fragment rukojeti se nedochoval. Zásah probíhal dle výsledků restaurátorského průzkumu (rentgenová fluorescenční spektrometrie prokázala použití olovnaté glazury, pod kterou byla optickou mikroskopií identifikována engoba včetně nečistot proniklých přes popraskanou glazuru, fázové složení určené pomocí rentgenové difrakce prokázalo teplotu výpalu do 950 °C, hodnoty kritérií hutnosti svědčí o střední pórovitosti a nasákavosti střepu). Při zásahu byly rozpojeny původní lepené spoje, fragmenty očištěny, opětovně slepeny vhodným adhezivem, ztráty doplněny sádrou pomocí otevřené i uzavřené formy, doplňky byly mechanicky retušovány, pak byla připojena třetí nožka a předmět dočištěn, na závěr byla provedena barevná retuš doplňků, proces byl fotograficky dokumentován.  



8 Bogdan Hryshkevich B3 prof. RNDr. Ondrej Gedeon, Ph.D., DSc. Povrch barnatého skla a jeho korozní změny sledované spektroskopickými metodami  detail

Povrch barnatého skla a jeho korozní změny sledované spektroskopickými metodami 

Povrch skla má vliv na řadu jeho vlastností, například na chemickou odolnost. V experimentální části se vzorky vystavily koroznímu prostředím, následně se jejich povrch analyzoval pomocí SEM (rastrovací elektronová mikroskopie), EDX (rtg. mikroanalýza), TOF – SIMS (Spektroskopie sekundárních iontů s Time-of-Flight detekcí) a získané výsledky se porovnaly s analýzami čistého skla. Vzorky ze sklenice byly vystaveny po dobu 14 dnů vlhkému vzduchu (80 rel% vlhkosti při 80 °C) a demineralizované vodě při 80 °C. Pomocí EDX bylo zjištěno, že došlo ke změně složení povrchu skel, ale nebyl nalezen rozdíl mezi vnějším a vnitřním povrchem sklenice. U skla ve vodě došlo k migraci iontů alkalických kovů k povrchu a k jejich následnému vyluhování do vody. U skla ve vlhkém prostředí se předpokládá, že došlo pouze k prostorové redistribuci iontů v objemu skla, což způsobilo formální pokles jejich koncentrace, měřené pomocí EDX. Tato redistribuce pak byla podrobněji zkoumána pomocí TOF-SIMS. Ve vlhkém prostředí činil úbytek iontů alkalických kovů oproti hodnotám naměřeným u vzorků čistého skla 10 at.rel% pro Na a 21 at.rel% pro K. U skla ve vodě byl úbytek 19 at.rel% pro Na a 34 at.rel% pro K.
9 Tereza Kocincová B2 Ing. Zuzana Zlámalová Cílová, Ph.D. Restaurování novověké skleněné misky detail

Restaurování novověké skleněné misky

Předmětem práce bylo zrestaurování světle modré skleněné misky.  Její vznik je odhadován do 1. poloviny 20. století. Výrobce není znám, nicméně se nabízí podobnost se sortimentem sklárny Heřmanova huť. Restaurátorským záměrem bylo slepit misku a doplnit menší ztrátu. Čištění bylo provedeno pomocí detergentu Tween 20 následované oplachem v demineralizované vodě. Pro analýzu chemického složení skla metodou EPMA byl pomocí skalpelu odebrán malý vzorek (ten byl připraven ve formě leštěného nábrusu). Před lepením předmětu byly hrany lomu očištěny ethanolem a miska byla slepena adhezivem HXTAL NYL-1. Fixace spojů byla provedena magnety separovanými od předmětu polymerní fólií. Ztráta byla doplněna pomocí adheziva HXTAL NYL-1 a barviva Orasol Dye odstínu Blue GN (MuseuM Services Corporation). Součástí práce byla dokumentace a doporučení uložení předmětu.



10 Šimon Jáchym Kotalík B2 Ing. Šárka Msallamová, Ph.D. Restaurování visacího zámku detail

Restaurování visacího zámku

Tématem práce bylo restaurování a konzervace visacího zámku nalezeného v Holešově u Kroměříže, který se aktuálně nachází v soukromém vlastnictví a pochází z 17.-18. století. Danému období odpovídá zámek jak tvarem, tak typem mechanismu. Konstrukce zámku je čistě železná a spoje pájeny mědí. Předmět byl značně mechanicky poškozen. Horní část byla zcela oddělena a mechanismus vysypán ven. Celý zámek byl zevnitř silně napaden korozí, pravděpodobně kvůli proniknutí vody dovnitř. Zadní část zámku byla lokálně zcela zkorodována, což vedlo ke ztrátě soudržnosti materiálu a jeho perforaci v této části. Cílem zásahu bylo zprovoznit mechanismus zámku a zjistit míru poškození jeho částí. V rámci restaurátorského zásahu byl tedy zámek rozebrán a korozní produkty byly mechanicky očištěny. Byla zjištěna míra poškození jednotlivých komponentů mechanismu, a tyto komponenty byly očištěny a doplněny o chybějící části. V případě, že některé části chyběly úplně, byly nové části vyrobeny za použití původních postupů na základě uměleckohistorického průzkumu. Z odebraných vzorků byla provedena zkouška na přítomnost chloridů v korozních produktech a na základě jejich výsledků byl celý zámek ošetřen tanátem.  



11 Jan Kulhánek B4 Ing. Šárka Msallamová, Ph.D. Restaurování držáku na přízi detail

Restaurování držáku na přízi

Poster seznamuje s výsledky průzkumu, postupem restaurování a výroby doplňku uměleckého předmětu vyrobeného v 19. století z litiny, který pochází ze soukromé sbírky. Jde o předmět, který sloužil k umístění klubka při pletení a háčkování, aby se nezakutálelo. Jeho rozměry jsou 12x12x18 cm (š x h x v) a základní tvar předmětu je otevíratelná koule, osazená na podstavci čtvercového půdorysu. Dílo je opatřeno nažloutlým nátěrem na celém svém povrchu a místy zdobeno nátěry červené, zlaté a stříbrné barvy. Předmět byl při materiálovém průzkumu podroben SEM/EDS analýze, infračervené spektroskopii a byl zhotoven metalografický výbrus, na kterém byla pozorována struktura základního materiálu. Předmět byl zbaven korozních produktů, doplněn o chybějící část ornamentu (na žádost vlastníka), zaretušován a opatřen konzervačním nátěrem. Průzkumem pomocí RTG bylo zjištěno, že při ulomení ornamentu došlo k značnému poškození obou polokoulí předmětu, a to v podobě prasklin. Vzhledem k poškození bylo nutné zvýšit nároky na bezpečnou manipulaci s předmětem a byl vyroben úložný a ochranný obal.



12 Bc. Jan Kunc M2 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Viscosity of transient glass-forming melt and its relation to foaming during batch-to-glass conversion detail

Viscosity of transient glass-forming melt and its relation to foaming during batch-to-glass conversion

This project targets one of the fundamental problems related to batch-to-glass conversion during melting, specifically, the estimation and mitigation of the intensity of primary foaming that occurs at the interface between the batch and melt. The primary foam acts as a thermal insulation barrier, adversely affecting heat transfer into the batch. This work focuses on the formation of transient glass-forming melt, with particular attention to the impact of transient melt viscosity and content on foaming. A simulated nuclear waste glass melter feed AP-107 was batched and heat-treated to various temperatures. The heat-treated samples were then analyzed using X-ray diffraction. The next step involved batching transient melt compositions corresponding to different temperatures, and measurements of the transient glass-forming melt viscosity by rotational viscometry. The measured values were then compared with predictions by the Adam-Gibbs viscosity model. It has been concluded that viscosity exhibits a local maximum – with increasing temperature, viscosity initially increases as silica particles are dissolved in the evolving transient melt. When silica dissolution is almost complete, transient melt viscosity reaches maximum (2005 Pa s) and then decreases as temperature increases.



13 Laura Löwy B3 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Vliv zdroje hliníku na retenci rhenia při vitrifikaci jaderného odpadu detail

Vliv zdroje hliníku na retenci rhenia při vitrifikaci jaderného odpadu

During the vitrification process, nuclear waste is mixed with glass-forming additives and immobilized in the form of borosilicate glass. One of the glass-forming additives is aluminum, which enhances the chemical durability of the final glass. In our previous research, we found that the chemical form of the alumina source can significantly affect the retention of volatile rhenium (a non-radioactive surrogate for volatile technetium) during the vitrification of nuclear waste feed to glass. In our research, we used a representative low-activity waste glass feed (AN-102) with different alumina sources to demonstrate its effect on Re retention. Specifically, we used kyanite (Al2SiO5), gibbsite (Al(OH)3), boehmite (AlOOH), and corundum (Al2O3) with various particle sizes, and measured the Re retention during melting using ICP-MS and XRF. The highest retention of rhenium was observed in the boehmite feed, followed by gibbsite and corundum feeds, with kyanite feed retaining the lowest amount of Re. The results of this work thus have the potential to significantly improve the single-pass Re/Tc retention during nuclear waste vitrification. Currently, leaching tests are being performed to understand the phenomenon of Re diffusion from the molten salt phase into the glass-forming melt. 



14 Anna Mašlová B2 Ing. Soňa Hříbalová Elastické vlastnosti bezolovnaté piezoelektrické keramiky K0.5Na0.5NbO3 detail

Elastické vlastnosti bezolovnaté piezoelektrické keramiky K0.5Na0.5NbO3

Niobičnan sodno-draselný (KxNa1-xNbO3 / KNN) je jedním z bezolovnatých keramických materiálů vykazující piezoelektrické vlastnosti, které jsou zásadní pro aplikace jako ultrazvuky, sonary, senzory nebo sběrače energie. Se snahou nalézt alternativu k olovnatým piezoelektrickým materiálům (kvůli toxicitě olova) se zvyšuje zájem o různé alternativy, z nichž jednou by mohlo být právě KNN. Jedním z důležitých faktorů pro možné aplikace tohoto materiálu jsou i jeho elastické vlastnosti.  Cílem práce proto bylo zkoumání elastických vlastností vzorků KNN v závislosti na jejich fázovém složení a pórovitosti. Vzorky byly připraveny ze tří různých výchozích prášků, z nichž dva byly komerční (American Elements, USA; Cerpotech, Norsko) a jeden syntetizovaný zde na VŠCHT Praha. Za účelem lisování bylo k práškům přidáno 5–7,5 hmotnostních % isopropanolu. Uniaxiální lisování trámečků probíhalo při tlaku 75 MPa. Vzorky byly následně vypáleny po dobu 2 hodin při teplotě 1100 °C a rychlosti ohřevu 100 °C/h. Z důvodu rozpustnosti KNN ve vodě byla pórovitost určena geometricky. Dále byl stanoven Youngův modul pomocí metody impulzní excitace. Experimentálně zjištěné hodnoty byly porovnány s předpověďmi a diskutovány v souvislosti s fázovým složením jednotlivých vzorků a výchozích prášků.
15 Emma Osifová B4 doc. Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Rekonzervace renesančního džbánu s mramorováním detail

Rekonzervace renesančního džbánu s mramorováním

Náplní práce byla rekonzervace keramického renesančního džbánu z archeologických nálezů vyzdvižených z výkopu v Kanovnické ulici čp. 73/IV v Praze.  Rekonzervační práce probíhaly v Archeologickém ústavu AV ČR a charakterizace střepové hmoty byla provedena v laboratořích VŠCHT. Pro určení chemického složení keramické hmoty a glazury byla zvolena XRF analýza a pro určení mineralogického složení XRD analýza. Restaurátorský průzkum prokázal použití barevných olovnatých glazur na pórovitou střepovou hmotu. Původní džbán byl zhotoven běžnou technikou vytáčením na kruhu. Na vnější straně byl dekorován překrývajícími se barevnými glazurami, které byly naneseny metodou tzv. mramorování. Předmět byl převzat slepený nekvalitním adhezivem. Proto bylo restaurátorským záměrem odstranit předcházející zákrok a předmět znovu zrestaurovat včetně barevné retuše sádrových doplňků.  Džbán byl rekonzervován v souladu s restaurátorskou etikou. Na závěr byly definovány podmínky uložení rekonzervovaného předmětu.   



16 Eliška Pačesová B3 doc. Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Rekonzervace středověkého hrnce z Pražského hradu detail

Rekonzervace středověkého hrnce z Pražského hradu

Předmětem této práce byla rekonzervace keramického středověkého hrnce pocházejícího z archeologických nálezů z Pražského hradu. Hrnec byl neglazovaný, vyráběný točením na kruhu a střepová hmota byla tenkostěnná a stabilní. Předmět byl restaurován v první polovině dvacátého století za použití, z dnešního pohledu, nevhodného adheziva a v kombinaci s nevhodnými podmínkami uložení došlo k rozpadu předmětu. Při převzetí se skládal z torza spodní části a volných střepů, jak keramických, tak sádrových. Po provedení restaurátorského průzkumu, jehož součástí byly analýzy chemického a mineralogického složení, byly fragmenty střepové hmoty nejprve podrobeny mokrému čištění vodou. Po vyhledání jejich vzájemné polohy byla celá nádoba slepena akrylátovou disperzí K 498. Ztráty byly doplněny dentální sádrou značky Velox®, čemuž předcházela dočasná separace vodním separátorem značky Lukopren a nakonec byly vytvořené sádrové doplňky retušovány tak, aby kopírovaly tvar nádoby. Historické sádrové doplňky byly kvalitní a v dobrém stavu, proto byly ponechány. V rámci zásahu byly použity výhradně reverzibilní materiály a celý proces provázela fotografická dokumentace. Důležitou součástí bylo také stanovení vhodných podmínek uložení.  



17 Radek Pezl B3 doc. Ing. Jaroslav Kloužek, CSc. Vliv rychlosti proudění a složení taveniny na podpovrchovou a krčkovou korozi chromito-hlinitého žáromateriálu detail

Vliv rychlosti proudění a složení taveniny na podpovrchovou a krčkovou korozi chromito-hlinitého žáromateriálu

Important consideration during glass melting process is the integrity of the melting vessels, which require refractory lining that can withstand corrosive environment and high temperature. In this work we evaluate both the melt line (neck) and subsurface (bulk) corrosion of high chromium-aluminum refractory used for vitrification of nuclear waste, aiming to develop corrosion rate models as a function of flow rate, melt composition, and temperature. In our work, we use a dynamic plate test consisting of refractory slabs fixed in a rotating cylindrical platinum-rhodium crucible filled with 2,5 kg of molten glass. The melt velocity around the refractory slabs is regulated by the rotation speed. After 24 hours, the slabs are removed from the glass, embedded in epoxy resin, sectioned, and analyzed. In this work we found that the increase in melt velocity increases the subsurface corrosion rate, but that the neck (flux line) corrosion appears to be virtually independent of it, and evaluated the corrosion rate for different waste glass compositions. This work will continue by evaluating the effect of temperature and investigation of the refractory wear occurring by spalling, which can be caused by melt level changes and contact of cold feed slurry with hot refractory walls.  



18 Bc Zuzana Poláková M1 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Dekorace povrchu skla s využitím barevných nanovláken detail

Dekorace povrchu skla s využitím barevných nanovláken

V této práci je navržen vývoj alternativní metody pro vytvoření povrchové úpravy skla za pomoci barevných nanovláken. Navržený postup výroby by byl vhodnou alternativou k původnímu secesnímu dekoru. Z polymerních roztoků byla pomocí metody elektrospinningu připravena síť vláken obsahující šperkařský smalt, u kterých byly měřeny vybrané vlastnosti. Dále byly vyzkoušeny různé způsoby napařování kovových vrstev v peci změnou chemicko-fyzikálních vlastností nanášených solí kovu a technických parametrů jako je způsob umístění vzorku nad napařovací látkou. Vytvořená barevná vrstva je následně analyzována s důrazem na její optické vlastnosti. Z vyzkoušených metod byl nalezen nejvhodnější technický způsob dekoru a ten byl porovnán s originálním střepem sklárny Lötz. Na základě získaných informací je zhodnoceno možné využití této metody při restaurování historických objektů.  
19 Bc. Aleš Rozvoral M2 prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc. Zpětné srážení křemičitanů při korozi skla detail

Zpětné srážení křemičitanů při korozi skla

Jedním z málo prozkoumaných procesů koroze skla je zpětné srážení rozpuštěných složek. Vyluhováním iontů ze skla do roztoku a následným přesycením roztoku může dojít k tvorbě precipitátů, nejčastěji ve formě různých druhů křemičitanů. Vznik precipitátů je z hlediska obalových a farmaceutických skel jev nežádoucí, neboť může dojít ke kontaminaci obsahu. Cílem práce bylo pomocí modelových testů odhalit zpětnou precipitaci, následně charakterizovat precipitáty a vyhodnotit zmíněný děj pomocí analytických metod. Experimentální práce byla zaměřena na statické modelové testy loužení na skleněných drtích tří typů obalových skel. Dlouhodobé testy probíhaly loužením drtě v demineralizované vodě při laboratorní teplotě, krátkodobé byly prováděny za zvýšených teplot. Z výsledků vyplývá, že u jednotlivých druhů testovaných skel dochází ke kongruentnímu rozpouštění a zpětnému srážení křemičitanů. Produkty zpětného srážení byly objeveny jak u dlouhodobých testů při laboratorní teplotě, tak i u krátkodobých při zvýšených teplotách. Z XRD analýzy bylo zjištěno, že se jedná především o hlinitokřemičitany (zeolity).
20 Bc. Tereza Schreiberová M2 Ing. Helena Peňáková Interakce vysoce chemicky odolných skel s roztoky organických solí používaných ve farmacii detail

Interakce vysoce chemicky odolných skel s roztoky organických solí používaných ve farmacii

Skla určená pro chemii či farmacii mají obecně vysokou chemickou odolnost vůči anorganickým roztokům s pH blízkému neutrální hodnotě. Z literatury však vyplývá, že některé organické roztoky s uvedeným pH mohou mít zvýšený korozivní účinek na sklo. To by mohlo být problematické zejména v případě léčiv či roztoků, které se ve skleněných obalech sterilizují za zvýšených teplot. Předložená práce se proto zabývá sledováním vlivu šesti vybraných roztoků organických solí, používaných ve farmacii, na tři typy chemicky odolných skel (křemenné, borito-křemičité a neutrální). Skla ve formě drtí byla loužena do 4% vodných roztoků solí za podmínek standardní (1h, 98°C) a modelové (24h, 80°C) zkoušky, celistvé lékovky z neutrálního skla různých objemů (30–60ml) dále za podmínek standardní zkoušky (1h, 121°C). Ve výluzích byla sledována změna pH a koncentrace Si uvolněného ze skla (AAS). Výsledky ukázaly, že dochází k rozpouštění všech typů skel, nejvýrazněji se rozpouštělo jednosložkové křemenné sklo. U obou vícesložkových skel byla koroze významně nižší a srovnatelná. Nejagresivněji na všechny typy skel působil roztok citrátu draselného. Podobné účinky organických roztoků byly zjištěny i pro celistvé lékovky, různé objemy lékovek neměly významný vliv na množství Si ve výluzích.  
21 Kateřina Tilleová B2 Ing. Pavla Dvořáková Konzervování-restaurování pravěké nádoby  detail

Konzervování-restaurování pravěké nádoby 

Cílem práce byl konzervátorsko-restaurátorský zásah do pravěké nádoby z doby bronzové (1300 př. n. l.), která typově spadá do kultury popelnicových polí. Nádoba byla nalezena 21. 6. 2023 v obci Hořín ve stavu “in situ“ a přenesena do laboratoře. Stav předmětu při převzetí byl narušen kořenovým systém, který významně narušil stěny nádoby a přispěl ke zhoršení soudržnosti střepového materiálu. Nejprve byla nádoba vypreparována od okolní zeminy a antropologických nálezů. Poté bylo přistoupeno k restaurátorskému průzkumu, který zahrnoval kombinované čištění za pomoci špachtle a štětců a následné vlhčení míst s pevným nánosem zeminy. Během čistění byl předmět průběžně konsolidován za účelem zpevnění a zachování integrity celku pomocí disperzního konsolidantu Lascaux Hydro-grunt (50% vodný roztok). Předmět byl kontrolovaně rozebrán na jednotlivé časti. Součástí průzkumu byla analýza chemického (XRF) a mineralogického složení (XRD) nekonsolidovaných střepů. Na základě analýz a v souladu s etickým přístupem k předmětu byla vybrána vhodná kombinace akrylátových adheziv (Lascaux 498 HV a Lascaux 303 HV v poměru 3:1), která byla použita s pomocí podpůrné aparatury ke slepení nádoby. Pro další uložení předmětu je nutné stanovit vhodné podmínky uložení zrestaurovaného předmětu.
22 Bc. Vojtěch Výborný M1 Ing. Helena Peňáková Porovnání vlivu organických a anorganických roztoků o stejném pH na farmaceutická skla detail

Porovnání vlivu organických a anorganických roztoků o stejném pH na farmaceutická skla

V současné době bývají léčiva složité kombinace organických a anorganických sloučenin, což klade vysoké požadavky na chemickou odolnost obalových materiálů, mezi které patří zejména sklo. Nežádoucí výluh složek ze skla či uvolňování pevných částic zkorodovaného povrchu skla do léčiva (delaminace) by mohly způsobit jeho znehodnocení. V literatuře je zmiňován korozivní účinek roztoků některých organických solí, zejména citrátů. Ty bývají ve farmacii používány jako antikoagulační činidla nebo jako stabilizátory pH. Práce se proto zabývá testováním 2 typů chemicky vysoce odolných lékovek komerční výroby do vodných roztoků citrátu sodného o různé koncentraci (1–20%) v porovnání s anorganickými roztoky o stejném pH (NaOH, fyziologický roztok). Loužení lékovek probíhalo za podmínek standardní zkoušky v autoklávu (1 h, 121 °C), resp. modelovými testy 1–60 dní při 80 °C. Ve výluzích byl stanoven Si (AAS) a sledovány případné produkty delaminace. Výsledky ukázaly, že v roztocích citrátu dochází oproti anorganickým roztokům k významnému rozpouštění obou typů farmaceutických lékovek, s rostoucí teplotou, zvyšující se koncentrací roztoků citrátu a delší dobou jejich působení se koncentrace Si ve výluzích zvyšovala. Delaminace povrchu lékovek za výše uvedených podmínek testů zjištěna nebyla.
23 Sofiia Zadniprianska B1 Ing. Soňa Hříbalová Průhledné keramické nanokompozity - studie rozptylu světla v infračervené oblasti spektra detail

Průhledné keramické nanokompozity - studie rozptylu světla v infračervené oblasti spektra

současnosti aktivně probíhá výzkum v oblasti transparentní keramiky, která má široké využití v oblasti laserů, raketových kopulí, optických čoček atd. Kromě klasické jednofázové transparentní keramiky, roste zájem i o transparentní keramické nanokompozity, tedy materiály, které kombinují dvě a více různých fází za účelem dosažení např. výjimečné mechanické odolnosti, ale zároveň vysoké průhlednosti. Dosažení vysoké průhlednosti je oproti klasické jednofázové transparentní keramice větší výzvou, protože přítomnost druhé fáze vede k rozptylu světla. Z tohoto důvodu je třeba přípravu a následnou mikrostrukturu těchto materiálů pečlivě řídit. Cílem této práce je proto prozkoumání vlivu rozptylu světla na průhlednost (transmitanci) v infračervené oblasti spektra v nanokompozitech na bázi Y2O3-MgO. Zkoumán bude zejména vliv velikosti rozptylujících částic (o velikosti 0,141 µm) a jejich koncentrace (objemová frakce 10–50 %) v závislosti na vlnové délce světla (0,5–5,5 µm) pomocí modelování rozptylu světla Rayleigh-Gansovou aproximací. V rámci této práce bude navíc ukázáno, že Rayleigh-Gansova aproximace poskytuje výsledky velice blízké exaktní Mieově teorii, a tudíž je vhodným způsobem pro modelování rozptylu světla v tomto druhu systémů.
24 Klára Zahradníková B3 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Pevný elektrolyt na základě skelných nanovláken detail

Pevný elektrolyt na základě skelných nanovláken

Základem pevného elektrolytu je fosforečné sklo obsahující lithné ionty, které zajišťují jeho iontovou vodivost. Toto sklo bylo připraveno z uhličitanu lithného a hydrogenfosforečnanu amonného smíchaných v různých poměrech. Obě látky byly společně homogenizovány v třecí misce a následně taveny v elektrické peci při teplotě 1100 °C za vzniku meta- nebo orthofosforečnanu lithného (LiPO3, Li3PO4). Tavenina byla odlita a po vychladnutí rozemleta. Vzniklé částice o rozměrech v řádu mikronů byly dispergovány do roztoku tetraethyl orthosilikátu a polyvinylpyrrolidonu, případně s přídavkem LiCl, v ethanolu, a z těchto suspenzí byla metodou elektrospinningu tvořena vlákna. Byly zkoumány vlastnosti připravených elektrolytů a vzniklých vláken metodou ICP, konfokální mikroskopií a impedanční spektroskopií.  Aktuální výzkum za podpory Škoda Auto a.s. je zaměřen na využití pevného elektrolytu v pevných bateriích elektromobilů. Tím se zvýší jejich bezpečnost, jelikož tento pevný elektrolyt je nehořlavý. Také se zlepší energetická hustota energie baterie a dojezdová vzdálenost automobilu při současném zkrácení doby nabíjení.   
25 Ludmila Řeháková B3 Ing. Zuzana Zlámalová Cílová, Ph.D. Restaurování ornamentální vitráže s florálními motivy detail

Restaurování ornamentální vitráže s florálními motivy

Vitráž vybraná pro restaurátorský zásah pocházela z přelomu 19. a 20. století a v minulosti byla součástí série kostelních oken v některém z plzeňských kostelů. Později byla umístěna ve sklepních prostorách restaurátorské dílny ateliéru Vitraj, kde byla poškozena při povodních. Olověná síť, zajišťující soudržnost vitráže, byla značně pokroucena a v pravé části vitráže chyběla kompletně, což narušilo celkovou stabilitu předmětu. Majoritní část skel byla rozlomena na několika místech a mnoho jich zcela chybělo. Povrch skla byl značně znečištěn prachovými částicemi a v důsledku biologické činnosti. Restaurátorským záměrem bylo vitráž očistit, kompletně vyměnit poškozený olověný rám, slepit zlomená a roztříštěná skla epoxidovým adhezivem Araldite 2020, vytvořit doplňky v místech chybějících skel s odpovídající sklomalbou, skleněné díly opětovně zasadit do olověné sítě a tu zaletovat. V rámci restaurátorského průzkumu byl hodnocen stav povrchu skleněných segmentů optickou mikroskopií a dále bylo stanoveno chemické složení skel metodou XRF (včetně určení barvících iontů). V rámci práce byla obnovena celková integrita vitráže.  
26 Nikola Škodová B3 Ing. Zuzana Zlámalová Cílová, Ph.D. Rekonzervovace číše českého typu detail

Rekonzervovace číše českého typu

Předmětem rekonzervace byla číše českého typu z druhé poloviny 14. až první poloviny 15. století. Fragmenty této číše byly nalezeny roku 1968 ve studni na adrese Národní čp. 61/II, Nové město, Praha 1 během záchranného archeologického výzkumu. Předmět byl převzat v částečně slepeném stavu a dva fragmenty byly přilepeny na plexisklové podpěře. Pro analýzy byly odebrány vzorky původně použitých adheziv a z důvodu nenalezení spojitého profilu nádoby také vzorky skla jednotlivých fragmentů. Provedené analýzy také pomohly k určení vhodných pomocných materiálů k restaurátorskému zásahu. Restaurátorským záměrem, který schválil zadavatel, bylo rozlepení fragmentů v acetonových zábalech, jejich důkladné očištění acetonem a demineralizovanou vodou, následované slepením 40% roztokem Paraloidu B-72 v toluenu a v případě potřeby také vytvoření vhodné výztuže. Veškerá práce a zákroky byly provedeny v souladu s etikou restaurování za použití reverzibilních materiálů.
27 Bc Jan Šrédl M1 Ing. Martina Šídlová, Ph.D. Vlastnosti cementových malt obsahujících odpadní sklo detail

Vlastnosti cementových malt obsahujících odpadní sklo

Práce sleduje vliv přídavku odpadního skla na vlastnosti zkušebních maltových těles. Přestože je sklo poměrně dobře recyklovatelný materiál, vzniká při jeho recyklaci množství skla, které již nelze takto využít. Vzhledem k relativní inertnosti má odpadní sklo potenciál být využito jako náhrada za kamenivo, či jako minerální příměs. Takové využití odpadního skla je ovšem problematické kvůli vzniku alkalicko-křemičité reakce (ASR) mezi zrnem skla a cementem. Při alkalicko-křemičité reakci vzniká gel, který absorpcí vody zvětšuje svůj objem a narušuje tak strukturu materiálu. Připravená zkušební tělesa z odpadního skla, přírodního kameniva a cementu o rozměrech 25 mm × 25 mm × 285 mm byla vystavena urychlené dilatometrické zkoušce ASTM C 1260. Tělesa byla po dobu 28 dnů uložena v roztoku NaOH o koncentraci 1 mol/L při teplotě 80 °C. Po 14 dnech byla na základě dilatometrického měření vyhodnocena rizikovost přídavku odpadního skla v tělesech. Po ukončení dilatometrických zkoušek byly pomocí digitálního mikroskopu pořízeny snímky zkušebních těles. Na snímcích byl pozorován vznik trhlin vlivem ASR.  

108 - Ústav chemie pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Petr Adámek B3 prof. Ing. František Kovanda, CSc. Interkalace apixabanu do struktury Mg-Al hydrotalcitu detail

Interkalace apixabanu do struktury Mg-Al hydrotalcitu

Apixaban je neionogenní léčivo velmi špatně rozpustné ve vodě, které se řadí mezi antikoagulancia snižující srážlivost krve. Cílem práce bylo zabudovat apixaban do anorganického nosiče a ovlivnit tak jeho zpětné uvolnění ve vodném prostředí. Jako hostitelská struktura byl použit Mg-Al hydrotalcit v dusičnanové formě připravený koprecipitační reakcí pod ochrannou dusíkovou atmosférou. Nejprve byl připraven komplex apixabanu s karboxymethyl-β-cyklodextrinem (CMCD) společným odpařením ze směsi roztoku léčiva v methanolu a CMCD ve vodě. Interkalace komplexu pak byla provedena z roztoku ve vodě aniontově-výměnnou reakcí s Mg-Al-NO3 hydrotalcitem. Interkalát byl připraven také rehydratační reakcí, kdy do roztoku komplexu ve vodě byl přidán směsný oxid Mg-Al získaný tepelným rozkladem Mg-Al-NO3 hydrotalcitu. Interkalace organických složek do mezivrství hostitelské struktury byla potvrzena práškovou rentgenovou difrakcí, kdy bylo pozorováno zvětšení bazální mezirovinné vzdálenosti z 0,88 nm, charakteristické pro Mg-Al-NO3 hydrotalcit, na 2,24 nm u interkalovaných produktů.  
2 Bc. Milan Angelis M2 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Směsné materiály na bázi popílků pro adsorpci toxických iontů   detail

Směsné materiály na bázi popílků pro adsorpci toxických iontů  

Popílky představují skupinu odpadních produktů vznikajících při spalování pevných paliv. Ačkoliv nacházejí uplatnění například ve stavebnictví jako příměsi do betonu či při výrobě cihel, s přihlédnutím k jejich vyprodukovanému množství je v rámci udržitelného rozvoje vhodné sledovat další možnosti jejich využití. Vzhledem k příznivým vlastnostem těchto materiálů, zejména vysokému specifickému povrchu, se nabízí možnost jejich využití jako přísad do běžných adsorpčních materiálů (aluminosilikátů) pro zlepšení jejich sorpčních vlastností. K adsorpčním experimentům byly vybrány dva elektrárenské a jeden teplárenský popílek, kdy byly připraveny směsi těchto popílků s aluminosilikáty v poměru 1:1, přičemž byly využity tři komerčně dostupné aluminosilikáty: sedlecký kaolin, bentonit a klinoptilolit. Tyto aluminosilikáty sloužily zároveň jako referenční materiál pro vyhodnocení experimentů. Pro sorpční experimenty byly připraveny modelové roztoky toxických iontů AsO43- a Pb2+ o koncentraci 0,5 mmoll-1 simulující silně kontaminované vodné prostředí. Adsorpce na zmíněné materiály probíhala za laboratorní teploty při reakční době 24 hodin. Poté byl stanoven zbytkový obsah iontů v roztocích pomocí UV-VIS spektrofotometrie a atomové absorpční spektrometrie a vyhodnocena účinnost adsorpce.  
3 Bc. František Fňukal M2 doc. Dr. Ing. Michal Hušák Nové funkce programu checkCIF-DFT pro verifikaci krystalové struktury detail

Nové funkce programu checkCIF-DFT pro verifikaci krystalové struktury

Při řešení krystalové struktury může výpočet geometrické optimalizace založený na teorii funkcionálu elektronové hustoty (DFT) poskytnout cennou alternativní informaci vhodnou k posouzení správnosti experimentálního výsledku. Výpočet je vhodný pro ověření problematických výsledků strukturní analýzy, zejména pak výsledků rentgenové práškové difrakční analýzy. Práce navazuje na předchozí práci, ve které byl vyvíjen program poskytující grafické rozhraní a umožňující provedení DFT výpočtů prostřednictvím DFT programů CASTEP a Quantum ESPRESSO. Práce se zabývá rozšířením vyvíjeného programu o nové funkce týkající se studia krystalových forem sůl/kokrystal a o nové funkce zabývající se hodnocením správnosti experimentálních výsledků. Dále byl program rozšířen podporou kvantově-chemického programu ORCA, který umožňuje provedení DFT výpočtů v neperiodickém prostředí narozdíl od již podporovaných DFT programů.  
4 Bc. Janka Kladivíková M2 Ing. Václav Eigner, Ph.D. Príprava farmaceutických solí isothiouronia pomocou iónových výmen detail

Príprava farmaceutických solí isothiouronia pomocou iónových výmen

Cieľom tejto práce, je overiť vhodnosť využitia výrazného rozdielu rozpustností bromidu sodného a solí isothiouronia s karboxylovými kyselinami, pri použití vody ako rozpúšťadla, na prípravu farmaceutických solí isothiouronia. Metodika práce spočíva vo výmene bromidového aniontu v soliach isothiouronia pomocou jednoduchej aniónovej výmeny so sodnými soľami organických kyselín, a následná analýza pripravených kryštálov solí pomocou vhodných analytických metód. Pre analýzu boli konkrétne zvolené metódy monokryštálovej RTG difraktometrie a Ramanova spektroskopia. Soli isothiouronia nachádzajú svoj potenciál vo farmaceutickom priemysle najmä vďaka antagonistickému účinku na niektoré izoméry syntázy oxidu dusnatého – NOS, z čoho má najväčší význam inhibičný efekt na aktivitu iNOS (inducible nitric oxide synthase). Vďaka tejto ich vlastnosti majú potenciál v liečbe niektorých typov rakoviny, kardiogénneho šoku a zápalových ochorení.[1] Doposiaľ sa podarilo úspešne vyriešiť štruktúrne modely štyroch solí isothiouronia s aniónom organickej kyseliny pomocou monokryštálovej RTG difraktometrie. 1.            Southan, G.J., C. Szabó, and C. Thiemermann, Isothioureas: potent inhibitors of nitric oxide synthases with variable isoform selectivity. British Journal of Pharmacology, 1995. 114(2): p. 510-516.  
5 Žaneta Kratochvílová B3 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Využití efektivních sorbentů z druhořadých a odpadních materiálů pro sorpci arsenu a olova detail

Využití efektivních sorbentů z druhořadých a odpadních materiálů pro sorpci arsenu a olova

Arsen (As) a olovo (Pb) jsou prvky, které do životního prostředí pronikají jak přirozeně, tak zejména lidskou činností, například při spalovacích procesech nebo při zpracovávání rud. Jejich zvýšený výskyt ve vodách a půdě představuje velký problém především kvůli jejich vysoké akutní toxicitě a kvůli jejich tendenci se akumulovat v půdě, vodách i organismech. Tato práce se zabývá testováním a zhodnocením účinnosti vybraných druhořadých a odpadních materiálů pro sorpci arsenu jako AsV a olova jako Pb2+ z modelových roztoků o koncentraci 0,5 mmol/l. Jako sorbent byl použit klinoptilolit, betonový kal, cihelný prach, kal z výroby umělého kamene a  elektrárenské popílky ze spalování biomasy a uhlí. Na základě předběžných experimentů byly zvoleny optimální navážky pro sorpční řady. Zbytkové koncentrace iontů v roztocích byly analyzovány UV-VIS spektrofotometrií a Atomovou absorpční spektrometrií. Výsledky sorpčních experimentů byly zpracovány Langmuirovým modelem pro výpočet  adsorpčních parametrů (teoretické sorpční kapacity a konstanty adsorpčního děje).  
6 Bc. Tomáš Morys M2 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Krystalizační screening imatinibu mesylátu detail

Krystalizační screening imatinibu mesylátu

Imatinib mesylát je cytostatikum sloužící k léčbě leukémie a zhoubných nádorů v gastrointestinálním traktu. Experimenty byly zaměřeny na přípravu farmaceutických solí imatinibu s využitím alkalických solí organických látek, jež sloužily jako zdroj protiiontů. Krystalizace byla provedena volným odpařením rozpouštědla. Z roztoku v methanolu a v destilované vodě se podařilo připravit vždy po 14 produktech, ve směsi methanol/destilovaná voda bylo připraveno 11 produktů. Krystalické produkty byly následně analyzovány práškovou rentgenovou difrakcí a experimentální výsledky byly porovnány s teoretickými záznamy dosud známých forem imatinibu a použitých solí. V případě, že byly připraveny monokrystaly (7 vzorků), byly mřížkové parametry těchto forem stanovené na monokrystalovém rentgenovém difraktometru.  
7 Michaela Picková B3 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Stabilizace fosfátů a amonných iontů na biosorbentech   detail

Stabilizace fosfátů a amonných iontů na biosorbentech  

Cílem práce je studium možného záchytu amonných a fosforečnanových iontů z vody na přírodních biosorbentech. Amonné a fosforečnanové ionty způsobují ve vyšších koncentracích nepřirozenou eutrofizaci vod - nadměrné obohacování o živiny, které může vést až k rozvrácení ekosystémů. Pro tuto práci byly z přírodních materiálů vybrány: biochar, standardní jílovitohlinitá půda, dřevný derivát po studené destilaci a krmné droždí. Adsorpční experimenty byly provedeny s modelovými roztoky simulujícími koncentrace amonných a fosforečnanových iontů v odpadních vodách, kdy koncentrace amonných iontů byla 2 mmol.l-1 a fosforečnanů 0,5 mmol.l-1. Optimální navážky sorbentů pro sorpční řady byly zvoleny na základě předběžných zkoušek. Zbytkový obsah sledovaných iontů v roztoku byl stanoven pomocí UV-Vis spektrofotometrie. Výsledky byly proloženy linearizovaným tvarem Langmuirovy adsorpční izotermy, z její rovnice pak byly vypočítány adsorpční parametry jednotlivých biosorbentů.  
8 Martina Střílková B3 Ing. David Koloušek, CSc. Hydratační schopnosti chemicky modifikovaného klinoptilolitu detail

Hydratační schopnosti chemicky modifikovaného klinoptilolitu

Přírodní zeolit klinoptilolit je mikroporézní krystalický aluminosilikát, který se omezeně používá při adsorpci vody. Důvodem je jeho komplikovaná struktura kanálkového systému a především poměr mezi křemíkem a hliníkem na úrovni hodnoty 5. Klinoptilolit tedy obsahuje množství kompenzujících kationtů úměrné poměru Si/Al, které je zodpovědné za sorpci vázané vody. Cílem této práce byla příprava zeolitů vhodnějších pro adsorpční využití. Jednou z k tomuto účelu využívaných možností je alterace klinoptilolitu v roztoku hlinitanu sodném při teplotě laboratoře. Bylo prokázáno, že klinoptilolit je v alkalickém prostředí nestabilní a ochotně přechází na směs zeolitu A, zeolitu X případně zeolitu P. Tyto formy mají díky své struktuře a složení skeletu lepší adsorpční charakteristiky.  
9 Nadija Čuščakova B3 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Strukturní analýza prasugrelu detail

Strukturní analýza prasugrelu

Znalost struktury léčivé látky je zásadním kritériem ve farmaceutickém průmyslu. Cílem práce je nalezení a charakterizace nových forem prasugrelu pomocí krystalizačního screeningu. Prasugrel je léčivý přípravek používaný k prevenci trombózy, patří mezi antikoagulancia. Jsou známy dva polymorfy prasugrelu hydrochloridu prokázané práškovou difrakcí a jeden polymorf báze. Pro stanovení zdánlivé rozpustnosti Prasugrelu hydrochloridu bylo použito 15 rozpouštědel. Dobře rozpustné bylo léčivo v alkoholech. Krystalizace byla provedena volným odpařováním nebo za zvýšené teploty z 5 vybraných rozpouštědel. Krystalické produkty byly analyzovány metodou rentgenové difrakce na monokrystalu.  



110 - Ústav organické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Karolína Bangievská M2 RNDr. Tomáš Slanina, Ph.D. Biaryl-based redox switches for photoinduced electron transfer detail

Biaryl-based redox switches for photoinduced electron transfer

Our research deals with the design, synthesis and electrochemical, photophysical and photochemical studies of monomolecular photo-redox switches for controllable and reversible intramolecular photoinduced electron transfer (PET). These systems, consisting of triarylamine and redox switch moiety, use their unique structure to prevent the undesired back electron transfer (BET). Our photo-redox switches may find applications in the field of optical memories, organic solar cells, redox sensors, functionalised surfaces or smart materials. To accomplish this aim, we first designed a bimolecular redox system with intermolecular PET to prove the compatibility of the participating donor and acceptor. To find possible candidates, we investigated known photo- and electrochromic systems as donor and acceptor components of our monomolecular photo-redox switch. We found p-substituted triphenylamines (TPAs) and biaryl-based redox-switching dienes as the best candidates. As TPAs are well-known and intensively studied, our main focus is to synthesise compatible biaryl-based dienes and analyse their photophysical and electrochemical properties. The compatibility of donors and acceptors will be subsequently studied in bidirectional PET.



2 Vít Bechynský B3 Ing. Aleš Machara, Ph.D. Model for PROTAC-based targeting of influenza polymerase   detail

Model for PROTAC-based targeting of influenza polymerase  

Proteolysis targeting chimeras (PROTACs) provide a novel approach for specific protein degradation. This emerging field has proven its therapeutic potential over the past few years. PROTACs consist of two main parts: Protein of interest (POI)-binding and E3 ligase-binding. The mode of action is driven by the proximity effect, where the PROTAC links the POI and the E3 ligase closely together resulting in polyubiquitination of said POI leading to subsequent proteasome mediated degradation. This mechanism provides many benefits over the standard inhibition model such as catalytic properties, ability to target undruggable proteins and higher resistance to mutations. Antiviral PROTACs thereby present a different perspective for fighting viral infections. This fact led to an opportunity to develop a PROTAC-based model for targeting the influenza virus, namely its polymerase. This project focuses on the PB2 subunit responsible for cap-binding, a process crucial to viral protein expression. Herein, we developed an experimental and synthetic approach for synthesis of derivatives similar to the successful small-molecule inhibitor for PB2 (VX-787) with marginally worse activity, followed by the selection of the most suitable one for the final PROTAC and investigation of its activity.  



3 Vojtěch Boháček B3 Ing. Jiří Tůma, Ph.D. Syntéza a studium vlastností nové generace opticky aktivních spiropyranových fotopřepínačů detail

Syntéza a studium vlastností nové generace opticky aktivních spiropyranových fotopřepínačů

Spiropyrany jsou heterocyklické fotochromní sloučeniny schopné přecházet mezi nízkopolární spiroformou a otevřeným, zwitteriontovým merocyaninem (viz. obr.). Právě díky této dramatické změně nejen své geometrie, ale především polarity, nalezly spiropyranové fotopřepínače již řadu aplikací v moderních materiálech. Soudobý trend ve výzkumu chytrých materiálů často zahrnuje implementaci chirality, která umožňuje vznik orientovaných domén materiálu, a tím otevírá prostor pro zcela nové, často neočekávané aplikace. Spiropyrany jsou ve své povaze látky chirální díky asymetrickému spirocentru. Avšak příprava opticky čistého spiropyranového fotopřepínače je prakticky nedosažitelná, jelikož spiropyrany podléhají spontánní racemizaci skrze otevřenou merocyaninovou formu. V naší pracovní skupině se věnujeme přípravě derivátů spiropyranu s pomocným centrem chirality v poloze 3‘. Toto centrum řídí rovnováhu spontánního zavírání merocyaninové formy za vzniku dvou epimerů, kde je v ideálním případě vznik jednoho z nich zcela potlačen, a tím získán opticky čistý spiropyran.  V rámci této práce byly připraveny tři modelové fotopřepínače na bázi spiropyranu s centrem chirality v poloze 3‘ a prodlužujícím ramenem v poloze 6. Cílové sloučeniny byly studovány pomocí NMR a UV-Vis spektroskopie.  



4 Bc. Ondřej Daněk M2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of novel M2 selective dualsteric agonists of muscarinic receptors as potential new analgesics. detail

Synthesis of novel M2 selective dualsteric agonists of muscarinic receptors as potential new analgesics.

Muscarinic receptors are G-protein coupled receptors (GPCRs) that take part in many signalling pathways in the human body. There are five main subtypes of the muscarinic receptors (M1–M5) which each can take part in more than one signalling pathway, so selectivity for one subtype and bias towards one of the signalling pathways is critical when developing drugs targeting the muscarinic receptors. This project aims to synthesize new agonists of the M2 receptor derived from M2 selective agonist with a bias towards Giα signalling pathway – N-(thiophen-2-ylmethyl)-1,2,5,6-tetrahydropyridinium that was identified in 2020 in the group of Dr. Jakubík at the Institute of Physiology, CAS using a dualsteric architecture that draws inspiration from molecular dynamics studies of Iperoxo-derived agonists (Bock et al. 2016). A series of compounds with varying linker designs was synthesized, preliminary testing of the affinity to the receptor was evaluated by [3H]-N-methylscopolamine competition assay and their ability to selectively activate the M2 receptor will be determined. Optimized M2 selective agonists could have potent analgesic activity with reduced side effects caused by phospholipase C signalling pathway activation in comparison with currently used opioid or steroidal analgesics.  



5 Bc. Lukáš Dvořák M2 Ing. Radek Jurok, Ph.D. Syntéza deuterovaných derivátů fytokanabinoidů jako vnitřních standardů pro LC-MS detail

Syntéza deuterovaných derivátů fytokanabinoidů jako vnitřních standardů pro LC-MS

Fytokanabinoidy, zejména pak kanabidiol (CBD) a ∆9-tetrahydrokanabinol (∆9-THC), jsou klíčovými bioaktivními složkami, které se vyskytují v rostlinách konopí (Cannabis). S rostoucím vědeckým poznáním jejich terapeutických vlastností a také rozšiřující se legalizací konopí po celém světě neustále stoupá poptávka po komerčních produktech obsahující fytokanabinoidy. Pro zajištění bezpečnosti a přesnosti těchto produktů je nezbytné jejich důkladné analytické hodnocení. Deuteriem značené deriváty fytokanabinoidů jsou nezbytné v hmotnostní spektrometrii jako vnitřní standardy pro přesnou kvalitativní a kvantitativní analýzu. Tato práce se zaměřuje na výběr vhodného syntetického přístupu pro nejdůležitější fytokanabinoidy, optimalizaci jednotlivých kroků a syntézu příslušných deuterovaných derivátů. Cílem této práce bylo vyvinout univerzální syntézu fytokanabinoidů, umožňující efektivní přípravu jednotlivých deuterovaných derivátů. Vzhledem k ceně výchozích deuterovaných sloučenin bylo nezbytné optimalizovat syntézu tak, aby bylo dosaženo co nejvyšších výtěžků. Takto bylo úspěšně připraveno několik deuterovaných derivátů fytokanabinoidů, které byly následně přečištěny na čistotu vhodnou pro použití jako vnitřních standardů v LC-MS/MS.  
6 Bc. Margarita Faizulina M2 Ing. Petr Kovaříček, Ph.D. Optimalizace hydrosilylační reakce pro povrchové funkcionalizace detail

Optimalizace hydrosilylační reakce pro povrchové funkcionalizace

Pro funkcionalizaci jsou běžně používané trialkoxysilany obsahující atom křemíku tetraedricky koordinovaný třemi methoxy nebo ethoxy skupinami a s funkční skupinou vázanou přes Si-C vazbu. Komerčně je dostupná celá řada podobných sloučenin, ale některé z nich je potřeba syntetizovat. Tato práce se zabývá syntézou propargyl-PEG3-triethoxysilanu a optimalizaci nejproblematičtějšího kroku- hydrosililace.
7 Šárka Friedrichová M1 Ing. Radek Jurok, Ph.D. Syntéza vybraných metabolitů látky 2-fluordeschlorketaminu detail

Syntéza vybraných metabolitů látky 2-fluordeschlorketaminu

Nové psychoaktivní látky jsou fenomén, se kterým se stále častěji setkáváme na drogové scéně. Jsou často odvozené od známých, zákonem již regulovaných látek. Strukturní změny v molekule mohou mít za následek odlišnou farmakokinetiku od parentní drogy. Pro lepší poznání rizik a vyvinutí nových metod pro jejich detekci je důležité znát jejich metabolismus. Cílem této práce je syntetizovat některé metabolity 2-fluordeschlorketaminu vybrané na základě rešerše metabolismu strukturně podobné látky ketaminu a dostupných dat o metabolismu 2-fluordeschlorketaminu. Syntetizované metabolity budou použity v dalším výzkumu metabolismu této látky jako analytické standardy.  
8 Bc. Adam Hroch M2 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Arylfluorsilany jako prekurzory analogů TBAT detail

Arylfluorsilany jako prekurzory analogů TBAT

Tetrabutylammonium-trifenyldifluorsilikát (TBAT) je organická sůl odvozená od molekuly TBAF, běžného zdroje fluoridového aniontu rozpustného v organických rozpouštědlech. Výhodou TBAT proti TBAF je zejména jeho nehygroskopicita a stabilita. Při fluoraci sekundárních substrátů oběma činidly však dochází do značné míry ke vzniku vedlejších produktů eliminace. Tato práce se zabývá přípravou substituovaných arylfluorsilanů, které budou sloužit jako prekurzory analogů TBAT. Ty by měly být na základě našich předchozích zkušeností reaktivnější a selektivnější. Lithiací výchozích arylbromidů butyllithiem a následnou reakcí s vhodnými silany byla připravena malá knihovna fluorsilanů substituovaných trifluormethylovou či jednou nebo více methoxy skupinami v různých polohách arylového cyklu. Byly rozpracovány transformace získaných fluorsilanů na odpovídající difluorsilikáty a fluorace těmito činidly.



9 Jakub Janáč B2 Ing. Petra Cuřínová, Ph.D. Hit expansion on novel antiviral compounds: investigating the replacement of a sulphonamide linker with an amine detail

Hit expansion on novel antiviral compounds: investigating the replacement of a sulphonamide linker with an amine

Dengue is a mosquito-borne viral disease causing an estimated 100 million infections per year. The development of antivirals against dengue is still in its early stages. Inhibition of protein-protein interactions in viral replication complexes is a promising strategy to disrupt viral replication. NS3 and NS5 complex plays a vital role in the dengue life cycle and its structure is conserved throughout other dengue serotypes, which makes it an attractive target for broad-spectrum antivirals. Docking-based virtual screening of 1 million compounds revealed 30 possible small molecules suitable for disrupting the NS3/NS5 complex. Further in-vitro analysis showed exceptional activity of sulphonamide compound A. Substitution of the sulphonamide group with an amine should bring multiple benefits, such as shortening the synthetic route or stabilization of the compound. Moreover, it should give us clues about the role/necessity of the sulphonamidic group in the biological activity of the original hit compound. The goal is to prepare compound B via 4-step synthesis and develop analogues using different heteroaryl substituents in the highlighted position.



10 Bc. Vít Jeníček M2 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. [2.2]Paracyklofan-4-aminy jako prekurzory fluoračních činidel detail

[2.2]Paracyklofan-4-aminy jako prekurzory fluoračních činidel

Planárně chirální deriváty [2.2]paracyklofanu se využívají jako stavební bloky pro enantioselektivní činidla a katalyzátory. Tato práce se zabývá přípravou ortho-alkylovaných aminoparacyklofanů 3 reprezentujících prekurzory chirálních analogů deoxyfluoračního činidla AlkylFluor (4). Alkylová substituce v ortho-poloze by měla zvýšit stabilitu intermediárních N-heterocyklických karbenů. Příprava vycházela z komerčně dostupného [2.2]paracyklofanu (1), který byl převeden na bromderiváty 2. Ty byly poté derivatizovány na aminy 3.



11 Bc. Ondřej Ježowicz M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. 1-(9-Anthryl)-1H-imidazol jako prekurzor ypticenových imidazoliových solí detail

1-(9-Anthryl)-1H-imidazol jako prekurzor ypticenových imidazoliových solí

            NHC ligandy jsou součástí celé řady katalyzátorů, jako je například rutheniový Grubbsův katalyzátor 2. generace, který se používá při metatezi alkenů nebo palladiový PEPPSI katalyzátor využívaný pro Suzukiho coupling. Cílem této práce je příprava 1-(9-anthryl)-1H-imidazolu (1), který představuje prekurzor imidazoliových solí 5. Pro jejich přípravu byly navrženy dvě syntetické cesty. První spočívá v převedení anthrylimidazolu 1 na imidazoliové soli 2 a 3, které by reakcí s 1,4-epoxy-1,4-dihydronaftalenem a následnou aromatizací polyfosforečnou kyselinou (PPA) poskytly imidazoliovou sůl 5 nesoucí ypticenovou stavební jednotku vázanou přes můstkový atom. Druhá cesta vedoucí k imidazoliové soli 5 je založena na vybudování triptycenového jádra za vzniku imidazolu 4 a následné tvorbě imidazoliové soli. Oba syntetické přístupy budou porovnány.  



12 Adam Kleman B2 Ing. Petr Beier, Ph.D. Synthesis of 1-fluoroalkylisoquinoline derivates detail

Synthesis of 1-fluoroalkylisoquinoline derivates

Isoquinoline core is present in many natural products and in drugs, such as anesthetics or medications against Parkinson's disease. Therefore, new ways of their synthesis are being sought, although their formation is rarely a short and simple synthetic way. Introduction of one or multiple atoms of fluorine into the molecule can have a positive influence on its pharmacological properties, yet only a small number of 1-fluoroalkylated isoquinolines are known. In our group we are focusing on the reactivity of N-fluoroalkylated azides and triazoles. When exposed to microwave irradiation, N-fluoroalkylated triazoles underwent a rearrangement with the loss of nitrogen to form N-fluoroalkylated ketenimines. Further heating of these ketenimines induced 1,3-fluorine shift and resulted in the formation of 1-fluoroalkylated-3-fluoroisoquinolines in poor yields. The aim of this work was to prepare starting triazoles, to increase the yields and optimize the reaction conditions with the use of suitable additives which facilitated the fluorine shift, and to reveal the scope of substituted 1-fluoroalkylated-3-fluoroisoquinolines.  



13 Bc. Daniel Kozový M2 Mgr. et Mgr. Pavla Perlíková, Ph.D. Příprava proléčiv migrastatických cytochalasanových analogů se zvýšenou rozpustností detail

Příprava proléčiv migrastatických cytochalasanových analogů se zvýšenou rozpustností

Syntéza proléčiv migrastatických cytochalasanových analogů Cytochalasany jsou metabolity hub, produkované především zástupci z řádu dřevnatkotvarých (Xylariales). Mnohé cytochalasany disponují biologickou aktivitou, jako např.: inhibice růstu rostlin, antimikrobiální působení, ale hlavně inhibice polymerizace aktinu. Cytochalasin B a D mají následkem destabilizace aktinového cytoskeletu migrastatickou aktivitu. Migrastatická aktivita je definována jako schopnost inhibovat všechny typy invazivity nádorových buněk a tvořit metastázy. V naší laboratoři již byly připraveny aktivní analogy cytochalasinů, ale vzhledem k tomu, že jsou cytochalasiny velmi špatně rozpustné ve vodě, je cílem této práce syntéza proléčiv se zvýšenou rozpustností. Několikastupňová syntéza cytochalasinových analogů vycházející z l-fenylalaninu byla optimalizována a následně bude připravena řada proléčiv pro testování biologické aktivity. Připravovanými typy proléčiv budou N-Mannichovy báze (I) a poté proléčiva esterového (II) nebo fosfátového typu (III).  
14 Bc. Jakub Krištof M2 RNDr. Tomáš Slanina, Ph.D. Synthetic approaches towards heterocyclic fulgides detail

Synthetic approaches towards heterocyclic fulgides

Photoswitches are compounds capable of a photoinduced reversible transformation between two isomeric forms. As a result, the corresponding photoswitch isomers can differ in physico-chemical properties, such as absorption spectra, refractive index or polarity. Photoswitching has recently attracted considerable attention, and its applications as fast optical data storage devices, organic sensors, actinometers or smart materials have been proposed. Our research aims at preparing a fulgide-based photoswitch with thiophene moiety. Substitution of the fulgide core, including meso-trifluoromethyl and terminal dicyclopropyl functional groups, was designed to provide high fatigue resistance and thermal stability of the photoswitch. Synthesis of the photoswitch uses two building blocks, thiophene-based aromatic ketone, prepared by the means of Friedel-Crafts reaction, and succinate-based moiety, prepared by condensation of dicyclopropylketone to succinate.  These two building blocks were condensed together by the means of Stobbe condensation reaction utilizing LDA as a base. Subsequently, the condensed intermediate underwent elimination reaction to produce a derivative of fulgenic acid, which was then dehydrated using acetic acid anhydride to afford the desired fulgide.



15 Bc. Kryštof Malý M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Syntéza chirálních 1,5-disubstituovaných triptycenů detail

Syntéza chirálních 1,5-disubstituovaných triptycenů

Triptyceny jsou nejjednoduššími molekulami ze skupiny iptycenů. Jedná se o látky obsahující 3 aromatická jádra navzájem spojená můstkovými uhlíkovými atomy. Díky své neobvyklé D3h symetrii našly využití například v chemii materiálů, polymerů ale i v medicinální chemii a v katalýze. Po substituci například v polohách 1 a 5 se stávají chirálními. Tato práce se zabývá syntézou 1,4,5-trisubstituovaných triptycenů jakožto prekurzorů pro přípravu chirálních NHC-ligandů.  V první části byly připraveny dva 1,5-dialkylderiváty anthracenu s využitím regioselektivní Friedelovy-Craftsovy acylace a následné Wolffovy-Kižněrovy redukce. Pro přípravu 1,5-diisopropylanthracenu byla použita Wittigova reakce 1,5-diacetylanthracenu s trifenyl(methyl)fosfonium-bromidem následovaná katalytickou hydrogenací.  Dále byla studována reaktivita připravených derivátů anthracenu při nitraci a bromaci. Pro nitraci se jako selektivní činidlo osvědčil N-nitrosacharin, nejlepší výsledky bromace dialkylanthracenů pak poskytoval brom v přítomnosti železa.  Na závěr byla úspěšně provedena syntéza pěti chirálních 1,4,5-trisubstituovaných derivátů triptycenu. Nitroderiváty byly izolovány v nižších výtěžcích (32-44 %), zatímco v případě bromderivátů byl izolovaný výtěžek až 73 %.



16 Eliška Marková B3 Ing. Jiří Tůma, Ph.D. Studium interakce spiropyranových přepínačů s α-aminokyselinami detail

Studium interakce spiropyranových přepínačů s α-aminokyselinami

Spiropyrany představují unikátní typ fotopřepínače, který na základě externího světelného impulsu přechází mezi uzavřenou, nepolární spiropyranovou formou (SP) a otevřeným, zwitterionickým merocyaninem (MC). Díky této dynamické, reverzibilní transformaci našly spiropyrany uplatnění v mnoha materiálech užívaných např. jako senzory, sorbenty pro čištění odpadních vod, či světlem ovladatelné katalyzátory. V naší laboratoři studujeme interakce spiropyranů, resp. jejich otevřených MC forem s aminokyselinami. Aminokyseliny, jakožto přirozené zwitterionty, jsou vhodným partnerem pro tvorbu dvojnásobné iontové vazby s MC formou spiropyranu. MC forma je tak schopna selektivního záchytu aminokyselin z roztoku a jejich následného uvolnění pomocí světelného impulsu (Obr. 1). Nastíněný koncept může v budoucnu najít aplikaci pro chromatografickou separaci aminokyselin, či pro direktivní transport a řízené uvolnění léčiva na bázi aminokyseliny. V rámci této práce byl připraven modelový spiropyran I s propargyloxylovou skupinou v poloze 5‘, která umožňuje další modifikaci materiálu pomocí click-reakce. U cílové sloučeniny byla studována kinetika světlem indukovaného přepínání mezi SP a MC formou pomocí UV-Vis spektroskopie a interakce s modelovou aminokyselinou (fenylalaninem) pomocí NMR.  



17 Bc. Sámer Melhem M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Syntéza rozšířených derivátů triptycenu detail

Syntéza rozšířených derivátů triptycenu

Triptyceny jsou látky s poměrně unikátní strukturou, díky čemuž mohou nalézt uplatnění v mnoha oblastech, od medicíny až po elektrotechniku. Cílem této práce je příprava rozšířených derivátů triptycenu 3 u kterých je v jednom rameni benzenové jádro nahrazeno naftalenem. Navržené struktury mají na můstkovém atomu uhlíku zabudovánu funkční skupinu a mohou tak sloužit jako prekursory pro (dihydro)imidazoliové soli 4, z nichž by mělo být možné připravit katalyzátory přechodných kovů na bázi NHC-ligandů. Syntetická cesta k rozšířeným derivátům triptycenu 3 vede přes Dielsovu-Alderovu reakci mezi anthraceny 1 a 1,4-epoxy-1,4-dihydronaftalenem (2), a následnou aromatizaci pomocí dehydratačních činidel.  



18 Monika Nešněrová B3 Ing. Ondřej Kundrát, Ph.D. Syntéza ligandů pro multivalentní interakce s galektiny detail

Syntéza ligandů pro multivalentní interakce s galektiny

  Galektiny jsou molekuly patřící do skupiny lektinu, což jsou proteiny mezi jejichž vlastnosti patří schopnost vázat β-galaktosidy či oligosacharidy zakončené β-D-galaktózou.  Toto navázání může následně ovlivňovat řadu biologických procesů, jako je například apoptóza či regulace imunitního systému. Galektiny také figurují v různých chorobách, jako jsou záněty, srdeční onemocnění či dokonce rakovina. Cílem práce je syntéza glykocalixarenů, kdy postranní řetězce calixarenů, nesou ligandy obsahující β-D-galaktózový motiv. Takto vytvořené multivalentní systémy by měly mít vysokou afinitu ke galektinům, a tak působit jako jejich inhibitory.              V porovnání s předchozími glykocalixareny jsou tyto calixareny modifikovány dialkylaminoethylovými skupinami (R2NCH2CH2-), které zvyšují rozpustnost v biologických systémech, jak bylo ukázáno na derivátu samotného calixarenu s tímto uskupením, kdy se navíc zjistil jeho inhibiční účinek růstů nádorů hlavy a krku na myších modelech.  



19 Vít Novotný B2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of chromone-based DC-SIGN inhibitors detail

Synthesis of chromone-based DC-SIGN inhibitors

DC-SIGN is an immune system receptor important in the processes of antigen presenting, but also subject to misuse by many pathogens (e.g., HIV). Exploiting the medicinal potential of DC-SIGN is challenging due to the shallow and hydrophilic nature of the receptors’ primary carbohydrate binding site. A pioneer study of secondary binding sites was performed by Rademacher et al. These secondary sites are less hydrophilic and could interact with non-carbohydrate drug-like molecules. In continuity with our previous research on quinolone derivatives as DC-SIGN inhibitors, my work focuses on the synthesis and bioactivity evaluation of chromone derivatives.  The synthetic route begins with the Vilsmeier–Haack reaction of substituted 2-hydroxyacetophenone, forming the chromene-3-carbaldehyde core. Using the Pinnick oxidation, the aldehyde is then converted to an acid. Subsequently, nucleophilic fragments with suggested DC-SIGN affinity will be coupled; from these, 1-(2-(trifluoromethyl)phenyl)piperazine has already been tried.  The affinity evaluation of the synthetized chromone-based compounds is in progress in Prof. Rademacher’s group in Vienna.



20 Marek Novák B3 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza chirálních fotosensitivních surfaktantů pro magnetické nanočástice detail

Syntéza chirálních fotosensitivních surfaktantů pro magnetické nanočástice

Cílem práce je příprava speciálních surfaktantů, které po navázání na magnetické nanočástice kobalt ferritu (CoFe2O4), předají své vlastnosti uspořádané achirální struktuře kapalných krystalů (mesofázi). Surfaktant byl navržen tak, aby ve své struktuře obsahoval chirální a fotosenzitivní složku. Zavedením do kapalně-krystalické matrice tak dojde k indukování chirálního uspořádání, zároveň se celý systém stane citlivým na UV záření a získá magnetické vlastnosti propůjčené nanočásticemi. Vzniklou chirální mesofázi pak bude možné ovlivnit mechanicky, magneticky, světlem i elektrickým polem, což je v případě uspořádaných tekutin zcela unikátní fenomén. Jako chirální stavební prvek dopantu použijeme (R)-1,1'-bi-2-naftol (BINOL). Fotosenzitivní vlastnosti zajistí azoskupina, která při absorpci UV záření reverzibilně změní konfiguraci dvojné vazby z E na Z a tím dojde k rozvolnění struktury mesofáze. Surfaktanty se pak liší v délce alkoxylových řetězců ramen obsahujících azoskupinu (Obr. 1).



21 Bc. Anna Nožičková M2 Ing. Petr Kovaříček, Ph.D. Acylhydrazone-indigo photoswitching dyads detail

Acylhydrazone-indigo photoswitching dyads

Acylhydrazones and indigos are photoswitchable molecules that respond to light of specific wavelengths, causing structural isomerization around the C=N and C=C bond. These photoswitches exhibit significant spectral separation, enabling individual control of their functions through irradiation wavelength adjustment. This allows for the design of multi-responsive systems within a single molecular architecture.  We synthesized and characterized indigo modified with thiophene-based acylhydrazones. Indigo switches in the yellow-red spectrum, while acylhydrazones are prominent in the violet-UV range. Thiophene acylhydrazones have distinct spectral features, making them identifiable even in the presence of other absorbing species. Synthesizing acylhydrazone-indigo dyad photoswitches presents challenges due to indigo's susceptibility to nucleophilic attacks. We adopted a late-stage functionalization approach to address this issue. The preliminary investigations indeed show that specific photoswitching functions can be addressed selectively and that the two photoswitching units can be coupled via electronic conjugation.  



22 Bc. Michal Pavlůsek M1 Ing. Jiří Tůma, Ph.D. Syntéza a studium heterogenních močovinových organokatalyzátorů v nukleofilních fluoracích   detail

Syntéza a studium heterogenních močovinových organokatalyzátorů v nukleofilních fluoracích  

Organické sloučeniny fluoru jsou každodenní součástí našeho života. Jejich aplikace sahají do různorodých oblastí, jako např. farmakochemie, agrochemie a materiálové inženýrství. Není proto překvapivé, že se moderní výzkum v oblasti organofluorové chemie zaměřuje na vývoj jednoduchých, cenově dostupných metod fluorace organických substrátů šetrných k životnímu prostředí. Fluorace organických sloučenin jsou obvykle obtížné, jelikož vyžadují specifické reakční podmínky a drahá, atomově neekonomická činidla. Vhodnou alternativu představují fluoridy alkalických kovů, které jsou cenově dobře dostupné a poskytují minimální množství odpadu. Jejich nespornou nevýhodou je však značně omezená rozpustnost v organických rozpouštědlech. Tento problém lze překonat pomocí katalýzy fázového přenosu s užitím vodíkových vazeb (HB PTC). Pro tento účel byl v naší laboratoři vyvinut katalyzátor na bázi 1,1'-binaftalen-2,2'-diaminu (BINAMu), jehož účinnost byla studována v modelové reakci - nukleofilní fluoraci organického β-bromsulfidu pomocí CsF (Obr. 1). Připravený katalyzátor byl dále vhodně derivatizován a následně ukotven na pevný nosič – modifikovaný silikagel, čímž je zaručena jeho snadná recyklovatelnost běžnou filtrací. Imobilizovaný katalyzátor byl poté testován ve stejné modelové reakci.



23 Bc Soňa Poláčková M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Studium arylace 4-hydroxypyridinu detail

Studium arylace 4-hydroxypyridinu

N-arylované heterocyklické sloučeniny jsou lukrativní cílové molekuly pro organickou syntézu díky své potenciální biologické aktivitě. Ve své práci se zabývám studiem arylace 4-hydroxypyridinu 1 prostřednictvím cross-coupling reakcí, a to zejména Ullmanovou kondenzací. Lze předpokládat, že za podmínek Ullmanovy kondenzace bude 4-hydroxypyridin (1) v reakcích vystupovat jako ambidentní nukleofil, který v závislosti na reakčních podmínkách umožní vznik produktů O-, nebo N-arylace 2 a 3. Hlavním předmětem mé práce je studium vlivu reakčních podmínek na průběh Ullmanovy kondenzace.  



24 Bc. Šárka Polívková M2 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Chirální 9-substituované triptyceny detail

Chirální 9-substituované triptyceny

Triptyceny substituované v polohách 2 a 6 patří mezi zajímavé chirální sloučeniny, které by mohly najít uplatnění při asymetrické syntéze jako součást enantioselektivních činidel či katalyzátorů na bázi NHC ligandů, připravených z imidazoliových nebo dihydroimidazoliových solí 6. Tato práce se zabývá přípravou diiminů 5, které představují prekurzory (dihydro)imidazoliových solí 6. Navržená syntéza diiminů 5 vychází z trisubstituovaných 9-bromanthracenů 1, které se převedou na příslušné 9-bromtriptyceny 2 pomocí Dielsovy-Alderovy reakce s in-situ generovaným benzynem. Ze vzniklých 9-bromtriptycenů 2 je možné připravit azidy 3, a ty následně zredukovat na aminy 4. Posledním krokem přípravy diiminů 5 je pak kondenzační reakce triptycen-9-aminů 4 s glyoxalem.  



25 Bc. Adam Pospíšil M1 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Design a syntéza polárních materiálů aneb cesta k ferroelektrické nematické mesofázi detail

Design a syntéza polárních materiálů aneb cesta k ferroelektrické nematické mesofázi

Cílem této práce je design a syntéza nových kapalně-krystalických materiálů s ferroelektrickou nematickou mesofází. Byly připraveny celkem 3 série látek s 2,5-disubstituovaným thiofenem jakožto centrálním jádrem, a prodlužujícími rameny obsahující jednu alkoxy skupinu v donorové části molekuly a různé typy elektronakceptorních substituentů v části akceptorové. Série jedna a dvě obsahovaly alkoxy substituenty o délce C1 až C5 s rozdílem v akceptorové části molekuly, kde první série měla ve struktuře kyanskupinu a druhá nitroskupinu. Na základě výsledků analýzy mesomorfního chování látek z prvních dvou sérií, literární rešerše a výpočtů dipólových momentů, byla navržena struktura série tři. Tato série byla omezena pouze na methoxy substituent v donorové části molekuly, ale naopak docházelo ke změnám v akceptorové části, kam byly vedle kyan a nitro skupiny do různých poloh zavedeny atomy fluoru. Struktury cílových látek byly ověřeny 1H a 13C NMR spektroskopií a mesomorfní chování bylo určeno pomocí diferenční skenovací kalorimetrie a optické polarizační mikroskopie ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR.  



26 Karolína Roháčová B3 Ing. Michal Himl, Ph.D. Syntéza a studium komplexačních vlastností 1,3-dibutoxy-1,3-fenylen močovinového makrocyklu detail

Syntéza a studium komplexačních vlastností 1,3-dibutoxy-1,3-fenylen močovinového makrocyklu

Cílem této práce je optimalizace syntézy 1,3-dibutoxy-1,3-fenylen močovinového makrocyklu a studium jeho komplexačních vlastností. Základ struktury makrocyklu tvoří čtyři benzenová jádra substituována butoxy skupinami, které zlepšují rozpustnost makrocyklu. Benzenová jádra jsou propojena močovinovými můstky, které zajišťují interakci s ionty. S připraveným makrocyklem byla provedena komplexační studie s vybranými kationty a pokus o stanovení komplexačních konstant.



27 Marie Rozmušová M1 Mgr. Roman Holakovský, Ph.D. Syntéza analogů flavinových kofaktorů detail

Syntéza analogů flavinových kofaktorů

Flaviny jsou biologicky aktivní látky, které se jako kofaktory enzymů nacházejí ve všech organismech. Modifikací základního skeletu v přírodě se vyskytujících kofaktorů jsme schopni dosáhnout výrazných změn v jejich vlastnostech, jako je například změna redoxního potenciálu nebo způsob interakce kofaktoru s enzymem či substrátem. Zmíněné změny mohou dále ovlivňovat katalytickou aktivitu flavinů. Cílem mé práce bylo připravit flavinová analoga, která mají deaktivovaná důležitá vazebná místa. Prvním připraveným kofaktorem je 3‑methylriboflavin (I), který oproti přírodnímu derivátu obsahuje methylovou skupinou v poloze N3. Substituce methylovou skupinou flavinu zabraňuje v tvorbě vodíkové vazby, což vede ke snížení aktivity enzymu. Druhým syntetizovaným kofaktorem je 8‑hydroxy‑10‑ribitylisoalloxazin (II), analog přírodního deazaflavinu F0, ve kterém je uhlík C5 nahrazen dusíkem, což způsobuje zvýšení redoxního potenciálu a omezuje katalytické schopnosti původního kofaktoru. Třetí analog, 8‑desmethylriboflavin (III), na rozdíl od přírodního derivátu nemá substituovanou polohu C8. Tato modifikace znemožňuje tvorbu kovalentní vazby mezi enzymem a flavinovým kofaktorem, která enzymu dovoluje modulovat katalytickou aktivitu flavinu nebo vázat objemnější substráty.  



28 Kristián Schwan B3 prof. Andrea Brancale, Ph.D. Synthesis and NMR structure elucidation of new tetrahydroquinoxaline derivatives as NMAT2 activators detail

Synthesis and NMR structure elucidation of new tetrahydroquinoxaline derivatives as NMAT2 activators

NMAT2 is a neuron-specific enzyme, found in the cytoplasm, which stimulates the synthesis of NAD+. A recently identified natural compound (EGCG, epigallocatechin gallate) showed a positive effect on increasing the NAD+ levels in cells. Neurodegeneration is associated with low levels of NAD+, and it could be possibly delayed, or suppressed, by stimulating the NMAT2 enzyme. This work is focused on synthesis, purification and characterization of tetrahydoquinoxaline derivatives as structural analouges of EGCG. In this project, we focus especially on 3-phenyl-3,4-dihydroquinoxaline-2(1H)-one (1) and 2-phenyl-1,2,3,4-tetrahydroquinoxaline (2) derivatives. The synthesis of these compounds is possible through the reaction of  o-phenylenediamines with oxoacid esters followed by reduction. The reduction can be partial (1) or complete (2) on the right reaction conditions. The resulting amide (1) and amine (2) offer the possibility of selective alkylation of nitrogen atoms.  By altering the substituents on the starting compounds,  different tetrahydroquinoxaline derivatives were prepared. Structures of all products were elucidated by 1H,  13C and 2D NMR spectra.



29 Bc. Jakub Semecký M2 prof. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. Flavin-Based Photocatalytic Oxidative Homocoupling of Silyl Enol Ethers detail

Flavin-Based Photocatalytic Oxidative Homocoupling of Silyl Enol Ethers

Flavins, derivatives of vitamin B2, are a class of compounds exhibiting interesting spectral and chemical properties, which make them appealing catalysts in a multitude of both biomimetic and artificial reactions. In this work, flavins’ photochemistry and redox properties are exploited to provide a transition metal-free path towards symmetrical 1,4‑difunctional compounds. Silyl enol ethers are easily accessible derivatives of ketones with activated alpha position. Using flavin as a photocatalyst, we are able to convert silyl enol ethers into 1,4‑diketones in an oxidative homocoupling reaction under anaerobic conditions using a sacrificial oxidant. These products have the potential to be valuable intermediates in the synthesis of, among others, five‑membered heterocyclics.



30 Eliška Smolová M2 Ing. Radek Jurok, Ph.D. Syntéza helicenů s fosfininovými kruhy detail

Syntéza helicenů s fosfininovými kruhy

Molekuly složené z ortho-kondenzovaných benzenových jader jsou nazývány heliceny dle šroubovice, která vzniká vlivem sterické repulze koncových kruhů helixu. Heliceny vykazují výjimečné optické a elektronické vlastnosti, jako například vysoké hodnoty specifické optické otáčivosti, cirkulárně polarizovanou luminiscenci, nebo silný cirkulární dichroismus.  Díky tomu jsou v popředí zájmu mnoha vědeckých skupin. Uplatňují se napříč několika oblastmi: lze je aplikovat v asymetrické katalýze, jako chemické senzory či jako součást OLED (organic light-emitting diode). Již takto perspektivní vlastnosti helicenů lze dále rozšířit zavedením heteroatomu do jejich šroubovice. Bylo publikováno mnoho metod příprav heterohelicenů obsahujících například dusík, síru, křemík a bor. Naproti tomu fosfor, ve formě fosfininového jádra, byl do molekuly šroubovice začleněn teprve nedávno a potenciální využití tohoto spojení je aktuálním tématem. Předkládaná práce navazuje na dosavadní poznání v této oblasti syntézou helicenů s fosfininovými kruhy v terminálních pozicích šroubovice.  



31 Bc. František Stara M2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. The Radiochemistry of Rotaxanes detail

The Radiochemistry of Rotaxanes

Radiation activated prodrugs represent one approach to developing drugs capable of targeting tissue with high degree of precision. By selectively activating cytotoxic drugs only at the site of an irradiated tumor, the systemic side-effects typical for chemotherapy would be reduced. Such drugs could prove useful for cancer patients that undergo concurrent radiotherapy and chemotherapy treatments. This work looks into the possibility of using mechanically interlocked molecules (MIMs) as a template design for creating these radiation-activated prodrugs. MIMs are a class of chemicals with a unique interlocked molecular structure which were shown to exhibit co-conformational flexibility and dynamic response to stimuli. In order to take advantage of the radiation–activation strategy, MIMs that undergo selective and predictable break-down under radiation need to be developed and tested. This work presents the results of a five-month internship towards this goal. The internship was carried out at the KTH Royal Institute of Technology in the research group of Fredrik Schaufelberger. During this internship, two [2]rotaxanes were successfully synthesized and their stability under γ-radiation was tested.



32 Miroslav Stroka B3 Dr. habil. Ullrich Jahn Towards the total synthesis of ampelopsin F detail

Towards the total synthesis of ampelopsin F

Ampelopsin F belongs to a diversified class of polyphenolic compounds distributed in Vitaceous plants.1 Although this molecule exhibits unique biological activities such as antimalarial activity2 and hepatoprotective function,3 further biological screening is restricted by its sparse amounts extractable from Nature. Therefore, it is necessary to develop a practical method that allows access to larger quantities of ampelopsin F and its analogues. The total synthesis is envisaged by a tandem reaction consisting of two consecutive 1,4-additions and subsequent oxidation reactions to furnish the core of ampelopsin F. References: [1] H. Y. Jeong, J. Y. Kim, H. K. Lee, D. T. Ha, K. S. Song, K. Bae, Y. H. Seong, Arch. Pharm. Res. 2010, 33, 1655–1664. [2] Indriani, Y. Takaya, N. N. T. Puspaningsih, N. S. Aminah, Chem. Nat. Compd. 2017, 53, 559–561. [3] X. Kou, N. Chen, Food Sci. Hum. Wellness 2012, 1, 14-18.  



33 Matúš Tomčo B3 Ing. Petr Beier, Ph.D. Strain-promoted [3+2] cycloaddition of cyclic alkynes with fluorinated azides detail

Strain-promoted [3+2] cycloaddition of cyclic alkynes with fluorinated azides

Strain promoted azide-alkyne cycloaddition (SPAAC) is an important tool for biorthogonal chemistry – bioconjugations, bioimaging and even drug delivery. For its application, the reaction needs to be selective, fast, and most importantly biocompatible. In our group we study the preparation and reactivity of new stable α-fluorinated azides. The aim of this work is to show that α-fluorinated azides can be used as reagents in SPAAC. Their reactivity with cyclooctyne derivatives DIBAC or BCN was investigated, and the reaction rate constants were determined by IR monitoring. Moreover, the analogous nonfluorinated azide was also studied for a reactivity comparison. Lastly the impact of water, buffers, and common biomolecules, such as glutathione and lysine, on the stability of α-fluorinated azides was studied to ascertain their biocompatibility.



34 Bc. Vojtěch Urban M2 Ing. Michal Himl, Ph.D. Syntéza derivátů bifenylu pro toxikologický výzkum detail

Syntéza derivátů bifenylu pro toxikologický výzkum

4-Amino- a 4-nitrobifenyl jsou toxické karcinogenní látky. Obě zmíněné látky jsou obsaženy v cigaretovém kouři, dále jsou v menší míře přítomny v barvách na vlasy a ve výparech olejů na vaření. Cílem práce bylo připravit aminokyselinové deriváty 4-aminobifenylu, které budou použity v toxikologických studiích jako standardy při analýze proteinových aduktů odvozených od 4-aminobifenylu. Klíčovým krokem přípravy derivátů aminokyselin byl Buchwald-Hartwigův coupling esteru vhodné aminokyseliny a 3-jod-4-nitro bifenylu. Vhodnými výchozími aminokyselinami pro syntézu analytických standardů byly zvoleny L-Valin a Nα‑acetyl-L-Lysin. V rámci prezentace budou podrobněji diskutovány další syntetické kroky.  



35 Bc. Hynek Varga M2 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Fragmentová syntéza monothiacalix[4]arenů a jejich derivatizace detail

Fragmentová syntéza monothiacalix[4]arenů a jejich derivatizace

Cílem práce je syntéza monothiacalix[4]arenů coby představitelů nové skupiny calixarenů se smíšenými můstky. Syntéza je založena na kondenzaci vhodně substituovaných fragmentů – dimerů, které byly připraveny z výchozích para-substituovaných fenolů. Takto získané makrocykly, nesoucí na horním okraji methylové, popř. terc-butylové skupiny, jsou podrobeny alkylačním reakcím spodního okraje za účelem studia konformačních preferencí těchto systémů. Výsledky budou porovnány se situací v mateřských makrocyklech, tedy v klasických calix[4]arenech a thiacalix[4]arenech.



36 Bc. Karolína Vatrová M2 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Syntéza stavebních bloků calixarenů s lichým počtem jader detail

Syntéza stavebních bloků calixarenů s lichým počtem jader

Jeden z možných postupů přípravy vyšších calixarenů s lichým počtem představuje postupná konvergentní syntéza, během které jsou pomocí několika kroků připraveny příslušně substituované lineární prekurzory. Ty jsou ve finálním kroku kondenzovány za vzniku nového makrocyklu. V rámci svého tématu pracuji na postupné výstavbě makrocyklů vhodně substituovaných pro následnou derivatizaci. Vzniklé deriváty budou v dalším studiu zkoumány z hlediska jejich schopnosti komplexace některých látek jako jsou například fullereny.  



37 Anna Velebová B3 prof. Andrea Brancale, Ph.D. Synthesis of Methyl di-N,-diacetyllactosaminide via Stereoselective Chemical Glycosylation detail

Synthesis of Methyl di-N,-diacetyllactosaminide via Stereoselective Chemical Glycosylation

Galectins are family of 15 biologically active proteins, commonly found in human tissues. The specific inhibition of human galectins has a vast pharmacological potential. Especially the inhibition of human galectin-3 (Gal-3) is desirable because of its direct link to tumour genesis and other cancer related processes. Even though all β-galactosides are Gal-3 ligands in general, previous study has shown that Gal-3 recognise N,N'-β-diacetyllactosamine epitope with high selectivity compared to other galectins. In this work, we describe a partial synthesis of novel tetra-saccharide galectin inhibitor with di-N,N'- diacetyllactosaminide epitope. The synthesis of the target compound consists of the preparation of suitably protected monomeric units and their connection via stereoselective chemical glycosylation. The initial synthetic plan had to be modified several times due to the unexpected issues with reactivity or selectivity which led to a series of dead ends. Such dead ends however illustrated the complexity of oligosaccharide synthesis and provided valuable insight into the reactivity of synthetic intermediates going beyond current state-of-the-art.    



38 Bc. Eliška Vlasáková M2 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Příprava rel-(1R,2R)-cyklohex-4-en-1,2-diolu a jeho využití při přípravách organokřemičitých materiálů detail

Příprava rel-(1R,2R)-cyklohex-4-en-1,2-diolu a jeho využití při přípravách organokřemičitých materiálů

Práce se zabývá přípravou enantiomerně čistého hybridního organokřemičitého materiálu 1, který by sloužil jako heterogenní katalyzátor v enantioselektivních reakcích. V křemičitém materiálu je zabudován strukturní motiv trans-cyklohexan-1,2-diaminu, který je součástí mnoha homogenních katalyzátorů1,2. V rámci bakalářské práce byla vypracována syntetická sekvence (Schéma 1), pomocí které byly později syntetizovány dva enantiomerně čisté hybridní organokřemičité materiály. Jeden z materiálů byl otestován na enantioselektivní Henryho reakci nitromethanu s benzaldehydem, která poskytla 2-nitroalkohol ve výtěžku 48 % s ee 59 %. Pro další studie bude potřeba připravit větší množství prekurzoru 2. Klíčovým krokem celé syntézy je štěpení racemického trans-cyklohex-4-en-1,2-diolu (3), proto jsem se zaměřila na hledání vhodné štěpící metody, která by umožnila multigramovou přípravu diolu 3. Dalším důležitým intermediátem je rel-(1R,2R)-1,2-diazidocyklohex-4-en (4). Věnovala jsem se proto též optimalizaci této syntézy.



39 Lenka Vondráčková B3 Ing. Petra Cuřínová, Ph.D. Synthesis of aromatic amines through the rearrangements of thiocarbonyl intermediates. detail

Synthesis of aromatic amines through the rearrangements of thiocarbonyl intermediates.

Dengue virus (DENV) is the most widespread human viral pathogen transmitted by mosquitoes (Aedes Albopictus and Aedes Aegypti). Although over 100 countries are affected, roughly half of the world’s population is at risk and DENV is spreading to new areas – including Europe, there is no specific treatment yet.                         My project is focused on the hit expansion of new antiviral compounds that were selected by virtual screening to weaken or even abolish interactions between proteins NS3 and NS5, which are responsible for the replication of a virus in a host cell. While synthesizing the original hit II, we met a problem of unexpected behavior of the starting material I in the presence of hydrazine. Instead of the substitution of the oxygen atom in the oxadiazole ring of I to form the compound II, we observed the quantitative formation of III, the structure of which was confirmed by NMR, HRMS, and X-ray analysis. We proposed the mechanism in analogy with Smiles rearrangement and we are investigating necessary conditions and possible use of this reaction.  



40 Bc. Scarlet Stefanie Vraník M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Príprava amínov z aminoalkoholov detail

Príprava amínov z aminoalkoholov

Amíny ako celok majú nezastupiteľné miesto v medicinálnej chémii. Počet syntetických ciest vedúcich k amínom je veľké množstvo, avšak pri viacerých sa stretávame s problémami so stereoselektivitou, či jednoduchosťou prevedenia. V tejto práci sa sústredí na syntézu amínov z aminoalkoholov, čo je výhodné z viacerých hľadísk. Sú to jednoducho dostupné látky a v budúcnosti existuje potenciál použitia prirodzene enantiomerne čistých aminokyselín ako východiskových látok. Syntéza je navrhnutá tak, že sa očakáva stereošpecificita jednotlivých krokov. Kľúčovým krokom je výroba fosformamidátu z aminoalkoholu, ktorý sa následne podrobí cross-coupling reakcii. Práca sa aktuálne sústredí sa štúdium reaktivity fosforamidátu s organokovmi.  



41 Bc. Jan Wohlgemuth M2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of Acrylate-Based DC-SIGN Inhibitors detail

Synthesis of Acrylate-Based DC-SIGN Inhibitors

DC‑SIGN is a C-type lectin receptor, which can be found on the surface of dendritic cells and macrophages. This protein is prominent in pathogen recognition and antigen presenting during immune response, as its extracellular carbohydrate recognition domain interacts with oligosaccharides rich in D-mannose and L-fucose. Some pathogens, such as HIV, Ebola and Mycobacterium tuberculosis, use this interaction in the first stages of infection. HIV in particular uses dendritic cells as a Trojan horse to escape being detected by the immune system. This fact makes DC‑SIGN an interesting target for the synthesis of new pharmaceuticals. However, although several DC‑SIGN inhibitors have been described in recent years, none are commercially available as medication. During a primary library screening, three 2-phenylsulfonyl acrylates showed moderate affinity towards DC‑SIGN. The aim of this work is to expand the acrylate library and identify compounds with higher affinity. In particular, we aim to introduce modifications on the arylsulfonyl moiety and synthesizing derivatives both with primary aromatic amines and secondary amines with proven affinity towards DC-SIGN. Apart from evaluating the affinity to DC-SIGN, the compounds are also being tested for antibacterial and cytostatic properties.  



42 Bc. Jan Řeháček M1 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Příprava 8-substituovaných isoalloxazinů a studium jejich vlastností detail

Příprava 8-substituovaných isoalloxazinů a studium jejich vlastností

Flaviny jsou perspektivní a neškodné organokatalyzátory a fotokatalyzátory. Jejich struktura je do velké míry modifikovatelná, což je jejich výhodou. Na flavinový skelet lze zavést různé elektrondonorní a elektronakceptorní skupiny a také některé pozice alkylovat, čímž lze jemně vyladit důležité vlastnosti pro organo- a fotokatalýzu, jakými jsou například redoxní potenciál či spektrální vlastnosti. Tento příspěvek se zabývá syntézou nových flavinů pomocí nukleofilní aromatické substituce 8-chlorisoalloxazinů v poloze 8, což je zatím málo prozkoumaný způsob syntézy flavinových katalyzátorů. V přírodě je poloha 8 často místem kovalentní vazby mezi koenzymem a nukleofilními skupinami proteinu v mnoha flavoenzymech. Přirozeně se vyskytujícím flavinem s modifikací v poloze 8 je roseoflavin, který obsahuje dimethylaminoskupinu místo methylové skupiny. V rámci tohoto příspěvku byla provedena syntéza vybraných 8-chlorisoalloxazinů, se kterými byly dále úspěšně provedeny nukleofilní aromatické substituce za nukleofily butan-1-thiol a dimethylamin.



43 Pavel Říkovský B2 - Příprava makrocyklických analogů pepstatinu A detail

Příprava makrocyklických analogů pepstatinu A

Lidský proteolytický enzym katepsin D je předmětem nemálo publikací kvůli jeho nadprodukci v buňkách karcinomu prsu. Nejpotentnějším známým přirozeně se vyskytujícím inhibitorem katepsinu D je pepstatin A. Pepstatin A však nevykazuje vhodné vlastnosti, nesplňuje žádné z pěti obecných Lipinského pravidel. Proto je pro nás zajímavým cílem připravit jeho makrocyklické analogy, které by vykazovaly stejnou či vyšší míru inhibice a zároveň lepší vlastnosti, co se především rozpustnosti a biodostupnosti týče. Několik takových makrocyklických analogů již bylo připraveno a uvedeno v rámci publikace, ze které jsem vycházel při tvorbě své práce pro Středoškolskou odbornou činnosti, v rámci které jsem úspěšně připravil dva prekurzory jednoho makrocyklického analogu. Na tuto publikaci a svou předchozí práci nyní navazuji právě přípravou makrocyklických analogů z dříve syntetizovaných prekurzorů.



111 - Ústav organické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Jakub Bočko M2 Ing. Tomáš Sommer, Ph.D. výzkum výťažku FAME z hľadiska vstupných surovín detail

výzkum výťažku FAME z hľadiska vstupných surovín

Projekt byl zaměřen na sledování přeměny látek v čase při kyselé esterifikaci s následnou transesterifikací jako podkladu k vyhodnocení optimalizace procesu průmyslového partnera. Laboratorní experimenty byly provedeny na šesti různých vstupních surovinách, které byly charakterizovány jejich složením a výpočtem teoretického výtěžku FAME. Vzorky byly analyzovány metodou plynové chromatografie vyvinutou na míru tomuto projektu.   Metodou totální methanolýzy byla stanovena minimální teoretická spotřeba vstupních surovin k výtěžku FAME. U nejlepších vzorků je teoreticky dosažitelná spotřeba vstupní suroviny na výrobu  1 t FAME menší než při stávající průmyslové výrobě. Zároveň byla zjištěna korelace s obsahem glyceridů ve vstupní surovině. Suroviny obsahující glyceridy vykazovali lepší teoretickou výtěžnost než suroviny, které glyceridy neobsahují. Byly provedeny laboratorní experimenty kyselé esterifikace při 60 °C za atmosférického tlaku a při 120 °C za tlaku 4,5–5,5 bar. Z experimentů vyplývá, že byl dosažen významně vyšší obsah esterů ve výsledném proudu FAME než udává průmyslný partner. To lze vysvětlit kvalitou dispergace reakční směsi v laboratorních podmínkách, kdy je snáze a rychleji dosaženo kinetické oblasti a požadované koncentrace esterů v reakční směsi.  
2 Linda Chárová M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Heterogenně katalyzovaná aldolová kondenzace kamfolenického aldehydu s butanalem detail

Heterogenně katalyzovaná aldolová kondenzace kamfolenického aldehydu s butanalem

Práce se zabývá optimalizací podmínek aldolové kondenzace kamfolenického aldehydu s butanalem za využití heterogenních bazických katalyzátorů typu hydrotalcitů. Žádaným produktem této reakce je 2-ethyl-4-(2,2,3-trimethylcyklopent-3-en-1-yl)but-2-enal, který po následujícím zpracování lze použít pro výrobu vonných látek s odérem santalového dřeva. Cílem práce byla příprava hydrotalcitů, jejich aktivace a optimalizace podmínek aldolové kondenzace.  Byl sledován vliv rozpouštědla, teploty, množství katalyzátoru a poměru výchozích látek s cílem dosáhnout vysoké konverze kamfolenického aldehydu a selektivity k žádanému produktu. Dále byl sledován vliv poměru Mg:Al v připravených hydrotalcitech a  způsob jejich aktivace a schopnost regenerace. Jako nejvhodnější byla vybrána teplota reakce 75 °C, poměr výchozích látek 1:1, dávkování butanalu a ethanol jako rozpouštědlo. Pro reakci byly využity aktivované hydrotalcity s poměrem Mg:Al iontů 3,4:1 a hmotnostním poměrem katalyzátoru vůči kamfolenickému aldehydu 0,4:1. Za těchto podmínek po 3. hodině reakce bylo dosaženo konverze kamfolenického aldehydu 68 % a selektivity k žádanému produktu 84 %.   
3 Lucia Gabošová B3 Ing. Maria Kotova, Ph.D. Príprava linalyl-acetátu. detail

Príprava linalyl-acetátu.

Linalool (3,7-dimethyl-1,6-oktadien-3-ol) je terciárny alkohol vyskytujúci sa vo forme dvoch enantiomérov, ktoré sa líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami. Linalool a jeho ester linalyl-acetát sa vďaka vonným vlastnostiam používajú v kozmetike a drogérií ako vonná prísada. Štúdiami bola preukázaná taktiež rôznorodá biologická aktivita linalyl-acetátu. Kvôli stérickému bráneniu hydroxylovej skupiny je príprava linalyl-acetátu technologicky náročná a spravidla poskytuje malé výťažky.  Cieľom tejto práce je príprava linalyl-acetátu kyslo katalyzovanou acetyláciou linaloolu pomocou anhydridu kyseliny octovej (obr. 1) a optimalizácia reakčných podmienok. Ako katalyzátory boli použité Lewisove kyseliny, napríklad BiBr3, Sc(OTf)3 a Zn(OTf)2 (OTf = CF3SO3-). V tejto práci bol sledovaný vplyv druhu katalyzátora a pomeru reaktantov na konverziu linaloolu a selektivitu tvorby linalyl-acetátu.  



4 Bc. Barbora Haláková M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Studium smáčivosti povrchu interaktivních směsí meloxikam-nosič detail

Studium smáčivosti povrchu interaktivních směsí meloxikam-nosič

Mnoho účinných látek dnešní doby se vyznačuje nevyhovující rozpustností a ve svém důsledku tak představuje problém pro jednoduché uplatnění v praxi. Zájem o využití interaktivních směsí proto každým rokem roste zejména díky možnosti optimalizace rozpouštěcí rychlosti. Použitím interaktivních směsí zahrnujících léčivo nanesené na povrchu pevného nosiče vzniká strukturovaný povrch tvořený doménami hydrofilnějšího nosiče a hydrofobního léčiva, který je klíčový pro smáčivost systému, jeho povrchovou energii a v konečném důsledku i kinetiku uvolňování léčiva a jeho biologickou dostupnost. Cílem této práce je studium interakce kapaliny s povrchem kompozitních materiálů určováním povrchové energie za pomocí měření kontaktního úhlu a následné porovnání s výsledky z disolučních testů. Modelovou interaktivní směsí zde byla směs Neusilin-meloxikam. Porovnáním výsledků pro různě strukturované směsi bylo možno získat korelaci mezi množstvím obsaženého meloxikamu na povrchu a smáčivostí povrchu a následně uvést vše do souvislosti s výsledky disolučních zkoušek. V širším kontextu je možné na základě získaných dat dospět ke zobecnění vlivu struktury povrchu na smáčivost systémů hydrofobního léčiva naneseného na hydrofilnější nosič.
5 Bc. Simona Havrilová M1 Ing. Martin Veselý, Ph.D. Heterogenita katalytickej aktivity hydrotalcitov na úrovni jednotlivej častice katalyzátoru detail

Heterogenita katalytickej aktivity hydrotalcitov na úrovni jednotlivej častice katalyzátoru

Hydrotalcity sú podvojné vrstevnaté hydroxidy, ktorých vlastnosti sa dajú potenciálne využiť, ako vo farmaceutickom, tak v chemickom priemysle. Sú napríklad schopné vystupovať ako heterogénne katalyzátory so schopnosťou katalyzovať širokú škálu chemických reakcií. Nehomogenita jednotlivých hydrotalcitových častíc je zodpovedná za ich variabilnú aktivitu, ako aj rozdielnu selektivitu v priebehu chemickej reakcie. Cieľom práce bol preto vývoj metodiky chemického značkovania jednotlivých hydrotalcitových častíc pomocou modelovej reakcie, ktorou bola disproporcionácia furfuralu, tak aby celkové množstvo prebehnutých reakčných obratov na jednotlivých časticiach mohlo byť stanovené na základe snímkov z fluorescenčného mikroskopu. Výsledkom bol rozsah heterogénnej katalytickej aktivity naprieč jednotlivými časticami. Snímky z fluorescenčného mikroskopu boli doplnené o snímky zo SEM, ktoré boli využité ku korelácii samotného chemického (prvkového) zloženia jednotlivých častíc s ich pozorovanou katalytickou aktivitou. Tieto zistenia možno implementovať pri syntéze hydrotalcitových katalyzátorov, a tak spoľahlivo produkovať katalyzátory s uniformnou katalytickou aktivitou  a selektivitou.  
6 Bc. Helena Hinterholzová M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Studium kinetiky esterifikace glycerolu kyselinou propanovou a butanovou detail

Studium kinetiky esterifikace glycerolu kyselinou propanovou a butanovou

Díky obavám z antimikrobiální rezistence je používání antibiotik jako stimulátorů růstu u zvířat v EU od roku 2006 zakázáno a je zde snaha nacházet látky nové, na které rezistence nevzniká. Monoglyceridy kyseliny propanové či butanové vykazují antimikrobiální aktivitu a jsou tak vhodnými látkami, které by nahradily antibiotika např. v krmivech pro drůbež. Jejich hlavní výhodou je nevznikající rezistence, zrychlování růstu zvířat a zvyšování kvality vajec a masa drůbeže. Práce se zaměřuje na studium kinetiky esterifikace glycerolu s kyselinou butanovou či propanovou a na optimalizaci podmínek této reakce. Byl studován vliv teploty reakce a množství katalyzátoru H2SO4. Pro reakci s kyselinou butanovou bylo nejvyšší koncentrace monoglyceridů dosaženo při teplotě 80 °C a 0,1 hm. % H2SO4. Po 300 minutách reakce byla výsledná koncentrace monoglyceridů 3,37 mol/l a rychlostní konstanta vypočtená regresí v programu ERA byla 0,16 dm9.mol-3.min-1. Nejlepších výsledků s kyselinou propanovou bylo dosaženo za stejné teploty i množství katalyzátoru jako s kyselinou butanovou. Výsledná koncentrace monoglyceridů po 300 minutách reakce byla 3,71 mol/l a rychlostní konstanta vypočtená regresí v programu ERA byla 0,211 dm9.mol-3.min-1.  
7 Bc. Jan Hladovec M1 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Sorpce biologicky aktivních látek s pyridinovou jednotkou na silikátové materiály  detail

Sorpce biologicky aktivních látek s pyridinovou jednotkou na silikátové materiály 

V této práci byla sledována adsorpce kyseliny nikotinové, pyridoxinu a alopurinolu. Jde o běžně užívané biologicky aktivní látky. Použitými adsorbenty byly MCM-41 a jeho modifikované varianty MCM-COOH a MCM-NH2, u kterých byl sledován vliv modifikací na průběh sorpce. Dále bylo pro porovnání zvoleno aktivní uhlí Norit™ SX1 a montmorillonit. Adsorpce byla provedena z roztoků methanolu, dimethylsulfoxidu a ze směsi těchto rozpouštědel, vše za laboratorní teploty. MCM-41 byl schopný díky svému velkému specifickému povrchu (1052 m2/g) adsorbovat modelové látky ze všech rozpouštědel. Množství adsorbované látky a vliv modifikace závisel na použitém rozpouštědle a látce, která byla sorbována. Vhodným rozpouštědlem pro adsorpci kyseliny nikotinové a pyridoxinu byl methanol, v případě alopurinolu pak směs methanolu a dimethylsulfoxidu v objemovém poměru 9:1. Kyselinu nikotinovou nejvíce adsorboval MCM-41 a to v množství 150-200 mg/g adsorbentu. Pyridoxin byl z MeOH nejvíce adsorbován na MCM-NH2, kde bylo dosaženo adsorpce až 270 mg/g adsorbentu. Alopurinol byl nejvíce adsorbován na MCM-41 a MCM-COOH. U obou těchto materiálů bylo dosaženo adsorpce 700 mg/g adsorbentu. Ze směsi MeOH:DMSO 9:1 byl nejvíce adsorbován alopurinol, z MeOH byl více adsorbován pyridoxin než kyselina nikotinová.
8 Bc. Ondřej Holoubek M2 Ing. Jiří Trejbal, Ph.D. Použití zeolitových katalyzátorů při přípravě methylaminů reakcí methanolu s amoniakem detail

Použití zeolitových katalyzátorů při přípravě methylaminů reakcí methanolu s amoniakem

Syntéza methylaminů je technologicky důležitý proces vzhledem k jejich hlavnímu využití jako meziproduktů pro výrobu rozpouštědel, pesticidů a chemikálií pro úpravu vody. Methylamin se vyskytuje ve třech substituovaných formách: monomethylamin (MMA), dimethylamin (DMA) a trimethylamin (TMA). Průmyslová výroba methylaminů je založena na reakci methanolu s amoniakem na pevném kyselém katalyzátoru, kdy dochází ke společnému vzniku všech forem. Největší poptávka na trhu je po DMA, ale při vysokých konverzích je termodynamicky preferovaným produktem TMA. Použití zeolitů jako katalyzátorů pro tuto reakci se zakládá na odlišných velikostech molekul jednotlivých methylaminů. Jednou z vlastností zeolitů je totiž schopnost tvarové (velikostní) selektivity. To znamená, že je možné potlačit vznik TMA, jehož molekula je největší, pokud máme zeolit s vhodnou strukturou a dostatečně malými póry. Cílem této práce bylo otestovat několik různých zeolitových katalyzátorů a následně výsledky porovnat s katalyzátorem, který se při výrobě běžně používá. Konkrétně se jednalo o zeolity Mordenit, MFI-240, Beta, Ferrierit, Y (SiO2/Al2O3 = 5,2) a Y (SiO2/Al2O3 = 80). Porovnání bylo zaměřeno na selektivitu a aktivitu katalyzátorů.  
9 Bc. Veronika Hrůzová M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Optimalizace výroby tablet přímým lisováním detail

Optimalizace výroby tablet přímým lisováním

Směs pro přípravu farmaceutických tablet (tabletovina) musí splňovat mnoho kritérií, aby vyhověla požadavkům na efektivitu výroby a legislativě. Pro tablety s vysokým obsahem účinné látky (API) je běžnou praxí tabletovinu po smísení složek dále upravovat např. granulací. Cílem této práce je vyvarovat se zmíněných dalších úprav směsi a připravit vysokodávkové tablety ibuprofenu metodou přímého lisování. V první fázi výzkumu byly studovány binární směsi ibuprofenu a plniva (laktosa, mikrokrystalická celulóza), u nichž bylo při lisování zjištěno, že nevyhovují svými kompaktačními vlastnostmi, proto byly rozšířeny o lubrikant. Racionálním přístupem byly vybrány směsi, na nichž byl v další fázi studován rozpad tablet. Zde se ukázala nutnost přidání rozvolňovadla do tablet obsahujících laktosu. Směsi byly nakonec komplexně zhodnoceny bezrozměrným kritériem vyrobitelnosti, které ukázalo, že nejlepší vlastnosti vykazuje směs s mikrokrystalickou celulózou obsahující 0,75 hm.% lubrikantu. Z laktosových směsí se nejlépe jevila směs s 0,75 hm. % lubrikantu a 2 hm. % rozvolňovadla. Vhodnost tablet z vybraných směsí byla ověřena disoluční zkouškou.  
10 Bc. Markéta Hudcová M2 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Katalyzátory na bázi solí N-heterocyklů pro přípravu styrenkarbonátů detail

Katalyzátory na bázi solí N-heterocyklů pro přípravu styrenkarbonátů

Cyklické karbonáty nacházejí uplatnění jako aprotická rozpouštědla, elektrolyty v lithiových článcích, prekurzory pro výrobu polymerů, či jako intermediáty při přípravě biologicky aktivních látek. Možným způsobem přípravy cyklických karbonátů je cykloadice oxidu uhličitého na epoxidy.  Cílem práce byla příprava materiálů na bázi pyridiniových a imidazoliniových solí katalyzujících reakci styrenoxidu s CO2 a následné studium reakce za různých podmínek (Schéma 1). S výzkumem chirálních materiálů výrazně vzrostla i poptávka po opticky čistých sloučeninách. Proto byla rovněž studována asymetrická cykloadice CO2 na styrenoxid v přítomnosti chirálních katalyzátorů za vzniku preferenčního enantiomeru žádaného styrenkarbonátu. Reakce byly vedeny při mírných podmínkách.  Katalyzátory byly úspěšně připraveny a charakterizovány. Katalytická aktivita byla ověřena při cykloadici CO2 na styrenoxid. Pozorována byla konverze výchozí látky, která rostla s rostoucí teplotou a s klesajícím tlakem. Při studiu asymetrické cykloadiční reakce nedocházelo k preferenčnímu vzniku jednoho enantiomeru. Ve všech případech však vznikal styrenkarbonát se 100% selektivitou. Tyto nově připravené katalyzátory tak představují jednoduché a perspektivní materiály pro reakci epoxidů s oxidem uhličitým.  



11 Ludmila Kolářová B3 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Příprava citronellyl acetátu transesterifikací detail

Příprava citronellyl acetátu transesterifikací

Citronellol a citronellyl-acetát patří mezi přírodní látky, konkrétně mezi kyslíkaté deriváty monoterpenů. Jsou to sekundární metabolity rostlin, které slouží především jako atraktanty nebo repelenty. Díky své vůni mohou lákat opylovače nebo naopak odpuzovat škůdce. Obě látky se využívají jako vonné látky v kosmetice a mohou být také součástí parfémových kompozic nebo aromat v potravinách. (R)-citronellol má citrónovou vůni a citronellyl-acetát voní jako růže. Tato práce je zaměřená na přípravu citronellyl-acetátu kysele katalyzovanou transesterifikací citronellolu. V první části práce byl zkoumán vliv katalyzátoru na průběh reakce. Na studium tohoto vlivu byl použit jako transesterifikační činidlo ethyl-acetát. Z pěti testovaných katalyzátorů se jako nejlepší ukázala kyselina p-toluensulfonová (PTSA). Po dvou hodinách při použití 12 mol. % PTSA byla konverze citronellolu 76 % se selektivitou 95 % pro citronellyl-acetát. PTSA byla dále použita jako katalyzátor ve všech následujících reakcích. Další část práce se týkala vlivu množství katalyzátoru s použitím ethyl-acetátu jako transesterifikačního činidla. Práce má potenciál pro využití mimo jiné i proto, že je v souladu s principy zelené chemie. Produkt vzniká poměrně rychle a s vysokou selektivitou i při nízké teplotě.  
12 Bc. Lucie Kočová M1 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Příprava a charakterizace polymerních nanočástic s dexamethasonem Vyžaduje anotaci
13 Bc. Martin Králík M1 Ing. Tereza Školáková, Ph.D. Formulace a in vitro charakterizace liquisolid systémů detail

Formulace a in vitro charakterizace liquisolid systémů

Cílem práce byla formulace liquisolid systémů (LSS) a jejich následné zhodnocení. Liquisolid systémy neboli systémy kapalina v pevné fázi jsou lékovou formulací zlepšující biodostupnost léčivé látky. K přípravě LSS byl použit indomethacin jako modelová léčivá látka, Neusilin® US2, FujiSil® a Avicel® PH-101 byly použity jako nosiče, Aerosil® 200 a Syloid® Al-1 FP byly použity jako obalovací materiály a PEG 200, PEG 400 a Tween® 80 byly použity jako rozpouštědla. Připravené LSS byly tabletovány při různém lisovacím zatížení a poté byla proměřena radiální pevnost jejich tablet. Nejvyšší hodnoty radiální pevnosti vykazovaly tablety připravené ze směsi indomethacin, Neusilin® US 2, Syloid® Al-1 FP a PEG 200. Dále byly tablety z LSS podrobeny disoluční zkoušce (USP 2). Bylo zjištěno, že dané LSS jsou na základě disolučních křivek potenciálně vhodné k prodlouženému uvolňování. Dále bylo zjištěno, že LSS obsahující Avicel® PH-101 mají menší schopnost zadržet použitá rozpouštědla než systémy, které jako nosič obsahují Neusilin® US2 či FujiSil®. LSS obsahující Neusilin® US2 vykazovaly vyšší nebo srovnatelnou rychlost uvolňování API jako LSS obsahující FujiSil®.
14 Martin Kubelka B3 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Vliv typu ceramidu na obnovu poškozené kožní bariéry detail

Vliv typu ceramidu na obnovu poškozené kožní bariéry

Stratum corneum, nejvrchnější vrstva kůže, slouží jako klíčová bariéra proti toxinům z prostředí a dehydrataci. Jeho zdraví a funkčnost jsou úzce spojeny s přítomností sfingolipidů jménem ceramidy, které se zde přirozeně vyskytují a jsou esenciální pro tvorbu lipidové matrix, která je zodpovědná za bariérové schopnosti kůže. Pokles jejich koncentrace vede k oslabení kožní bariéry, což může způsobit různá onemocnění kůže, jako je ekzém nebo psoriáza. V současné době se pro řešení tohoto problému používají léčiva na bázi kortikosteroidů, které ale mají mnoho vedlejších účinku a mohou na ně vznikat alergické reakce. Naproti tomu regenerace pokožky přímou aplikací chybějících ceramidů se jeví jako kvalitní alternativa. Naše vědecká skupina prokázala pozitivní účinky lipozomální formulace obsahující dva typy ceramidů – C3 a C6, na regeneraci pokožky. Dosud ale nebyla popsána účinnost samotného C3 a C6. Cílem mé práce bylo popsat rozdíl mezi cerosomy obsahující pouze zmíněný C3 či C6, které byly připraveny metodou hydratace lipidového filmu a vysokotlakou homogenizací.  Cerosomy byly charakterizovány pomocí dynamického rozptylu světla, čímž byla stanovena jejich velikost a povrchový náboj. Efekt na obnovu bariérových schopností kůže byl ověřen v rámci ex vivo studií na prasečí kůži.  
15 Bc. Zuzana Kubešová M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Kombinované formulace lipidových nanočástic s urychlovači permeace aneb ve dvou se to lépe táhne  detail

Kombinované formulace lipidových nanočástic s urychlovači permeace aneb ve dvou se to lépe táhne 

Topické podání léčiv má řadu výhod – je neinvazivní, nedochází při něm k first-pass efektu ani dráždění trávicího traktu a obecně má méně vedlejších účinků než jiné způsoby podání. Nevýhodou je však nutnost překonání kůže, hlavní ochranné bariéry před vnikem cizorodých látek (tedy i léčiv) do organismu. Cílem práce bylo zvýšení efektivity absorpce léčiv kůží za pomoci lipidových nanotobolek (LNC) v kombinaci s urychlovači permeace. LNC enkapsulují léčivou látku v lipidovém jádře, čímž zvyšují její rozpustnost a chrání ji před degradací. Po aplikaci na kůži se rozkládají a léčivo je z nich uvolněno. Difuse léčiva kůží je usnadněna urychlovači permeace, které dočasně rozruší její uspořádanou strukturu. Byly připraveny LNC s obsahem dvou léčiv – diklofenaku sodného (DF) a indomethacinu (IND). Součástí formulací byly také urychlovače kožní absorpce – isopropylmyristát, Azone® a N-alkylmorfoliny Mo12 a Mo14. Byl sledován vliv urychlovačů na základní charakteristiky částic (velikost, polydisperzitu a stabilitu) a efektivitu transdermální absorpce in vitro permeačními experimenty. Všechny připravené formulace byly stabilní, ale vliv urychlovačů na kožní absorpci léčiv se lišil. U DF se projevil pouze urychlovací efekt isopropylmyristátu, kdežto u IND se projevil efekt všech urychlovačů. 
16 Bc. Anna Kutějová M1 Ing. Tereza Školáková, Ph.D. Vliv doby mletí v kulovém mlýnu na povrchovou energii léčivé látky   detail

Vliv doby mletí v kulovém mlýnu na povrchovou energii léčivé látky  

Cílem této práce bylo zjistit vliv doby a způsobu mletí v kulovém planetovém mlýnu na povrchovou energii léčivé látky naproxenu. Naproxen byl namlet metodou suchého a mokrého mletí. Bylo zjištěno, že velikost částic se obecně s délku mletí zmenšuje a že menší částice mají tendenci aglomerovat, což bylo potvrzeno i pomocí optického mikroskopu. Pomocí rentgenové práškové difrakce bylo zjištěno, že délka a způsob mletí nemají vliv na formu naproxenu. Pomocí inverzní plynové chromatografie bylo zjištěno, že disperzní složka tvořila vždy větší příspěvek k celkové povrchové energii než složka specifická. Při suchém mletí docházelo při prodlužující se době mlecího procesu k růstu povrchové energie (především její specifické složky) pouze do určité doby, poté dochází pravděpodobně ke stabilizaci povrchu a jeho vlastnosti se tak již neměnily. U mokrého mletí bylo pozorováno, že heptan stabilizuje dle obou hodnot složek povrchové energie povrchové vlastnosti, které jsou tak téměř neměnné po všech dobách mlecího procesu. Dále bylo pozorováno, že menší částice mají obecně větší povrchovou energii. Byly změřeny i kontaktní úhly na tabletách, které byly připraveny z prášků namletého naproxenu. Bylo zjištěno, že všechny vytvořené tablety vykazovaly dobrou smáčivost.
17 Bc. Anna Křížová M1 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Příprava molekulárně otištěných polymerů s využitím thymolu jako templátu detail

Příprava molekulárně otištěných polymerů s využitím thymolu jako templátu

Molekulárně otištěné polymery (MIPy) jsou polymerní materiály při jejichž syntéze je do vznikající struktury otištěna cílová (templátová) molekula, která po sobě zanechá v polymerní matrici komplementární kavity. MIPy je možné využít pro analytické metody jako jsou chromatografická separace, či extrakce na pevné fázi, další jejich významnou aplikací je cílený transport léčiv a mohou být taktéž použity jako rozpoznávací prvek pro elektrochemické biosenzory. Tato práce se zabývala syntézou molekulárně otištěných polymerů blokovou polymerací s thymolem jako templátem, optimalizací extrakce (metoda – třepání, míchání, Soxhletova extrakce; rozpouštědlo – methanol, isopropylalkohol, diethylether) thymolu z připraveného polymeru a využitím připraveného polymeru jako stacionární fáze pro extrakci na pevné fázi (SPE). Z testovaných extrakčních metod dosáhla nejlepších výsledků extrakce v Soxhletově extraktoru při použití methanolu jako extrakčního činidla (výtěžek extrakce 60 % po 5 h).  Byla potvrzena možnost využití připraveného molekulárně otištěného polymeru jako stacionární fáze pro SPE, přičemž minimální kapacita polymeru byla 20 mg thymolu/g MIPu. Zachycený thymol byl následně kvantitativně eluován jak methanolem, tak isopropylalkoholem.  
18 Nikolas Letzel B2 Ing. Martin Veselý, Ph.D. Minimalizace uvolňování hliníku z Raneyova niklového katalyzátoru do reakční směsi detail

Minimalizace uvolňování hliníku z Raneyova niklového katalyzátoru do reakční směsi

Raneyův niklový katalyzátor je jedním z nejpoužívanějších hydrogenačních činidel. Při reakcích se z něho do reakční směsi uvolňuje hliník, který je nedílnou součástí při výrobě katalyzátoru, ale nežádoucí při jeho použití. V úvodní části této práce byla provedena série vyluhovacích experimentů, při nichž bylo sledováno množství uvolňovaného hliníku v závislosti na pH, teplotě a času. Při provedení 72hodinového experimentu s pH 13 a teplotou 35 °C bylo z Raneyova niklu vylouženo 30 % hliníku. Následně byla modelovými hydrogenacemi (glukózy a benzonitrilu) ověřena nesnížená aktivita takto vylouženého katalyzátoru a zároveň bylo dosaženo poklesu kontaminace produktu hliníkem až na desetinu oproti použití čerstvého katalyzátoru. Koncentrace hliníku byly stanovovány pomocí atomové absorpční spektrometrie a UV/VIS spektrofotometrie.  
19 Bc. Radek Ludas M1 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Efektivita lubrikace z pohledu přípravy směsi a typu použitého lubrikantu detail

Efektivita lubrikace z pohledu přípravy směsi a typu použitého lubrikantu

Jedním z problémů při výrobě tablet je nadměrná lepivost API, v důsledku čehož jsou produkovány tablety nedostatečné kvality. Nástrojem k eliminaci tohoto problému jsou lubrikanty. Jejich použití je však limitováno obsaženým množstvím v lékové formulaci, jelikož jejich nadměrné množství zhoršuje pevnost tablet a uvolňování API. Klíčovým parametrem je tak co největší efektivita lubrikantu při jeho co nejnižším použitém množství. Práce studuje efekt dvou typů lubrikantů o rozdílném mechanismu účinku a odpovídá na otázku vlivu pořadí přidávaných látek při přípravě směsi na její vlastnosti. Použitými lubrikanty byly stearát hořečnatý a Syloid®. Pro účely práce byly formulovány binární směsi lubrikantu s API a ternární směsi obou lubrikantů s API. Efektivita lubrikace byla studována skrze měření separačního a ejekčního napětí, jakožto lisovacích parametrů. U tablet byla zhodnocena jejich radiální pevnost. Výsledek ukázal, že binární směs Syloidu® s API je nefunkční a vede ke zhoršení studovaných parametrů. Naopak účinky stearátu hořečnatého byly pozitivní. Výsledky ternárních směsích však překvapivě odhalily pozitivní synergický účinek Syloidu® v kombinaci se stearátem, kdy tato směs byla nejefektivnější. Je tak zřejmé, že příprava vícesložkových směsí je závislá na kompozici směsi.  
20 Bc. Jiří Machyán M2 Ing. Tereza Školáková, Ph.D. Studium disolučního chování pevných disperzí naproxenu detail

Studium disolučního chování pevných disperzí naproxenu

Mnoho léčivých látek (API) vykazuje špatnou rozpustnost ve vodném prostředí, což představuje problém při formulaci pevných lékových forem, které musí zaručit odpovídající biodostupnost. U API s nízkou permeabilitou ji lze zlepšit pomocí zvýšení rychlosti rozpouštění, protože právě ta je krokem určujícím absorpci.   Cílem práce je popsat rozpouštěcí rychlost analgetika naproxenu (NPX) v pevných disperzích s 5 různými mezoporézními nosiči (Syloid®, Neusilin® UFL2, Neusilin® US2, FujiSil™ a FujiCalin®). Pevné disperze byly připraveny metodou společného mletí. Byl sledován vliv složení pevné disperze (1:1 a 1:5, hm. %), dále vliv doby mletí (1 h, 3 h) a vliv stárnutí během skladování při stresových podmínkách (40 °C, 75% RH) na amorficitu pevné disperze a na její rozpouštěcí rychlost.  Jednotlivé pevné disperze byly charakterizovány pomocí XRPD a pomocí disoluce v průtokové cele (USP 4) v 0,1M HCl simulující prostředí žaludku.  Z výsledků XRPD bylo zjištěno, že u disperzí s nižším obsahem NPX došlo k vymizení krystalické fáze. Doba mletí měla také příznivý účinek pro jeho amorfizaci.  U pevných disperzí bylo pozorováno převážně zlepšení rozpouštěcí rychlosti oproti čistému NPX. Disperze stresově namáhané nevykazovaly rekrystalizaci API.  
21 Bc. Jitka Malínská M1 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Hydrogenace dehydrosantalinolu  na Ru katalyzátoru detail

Hydrogenace dehydrosantalinolu  na Ru katalyzátoru

2-Methyl-4-(2,2,3-trimethyl-3-cyclopenten-1-yl)-1-butanol známý pod komerčním názvem Brahmanol je alkohol s širokým využitím v parfumářském a potravinářském průmyslu. Cílem této práce byla příprava výchozích látek a následná optimalizace přípravy Brahmanolu. Syntéza začíná izomerací α-pinenoxidu a vzniklý kamfolenický aldehyd je následně kondenzován s propanalem za vzniku dehydrosantalinolu. Ten je následně hydrogenován v autoklávu s využitím Ru katalyzátorů. Byl studován vliv různých rozpouštědel, Ru katalyzátorů, reakční teploty a tlaku vodíku na průběh reakce. Optimalizací reakčních podmínek bylo při hydrogenaci dosaženo 100% konverze a 80% selektivity k Brahmanolu.
22 Bc. Martin Maľa M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Zlepšování rozpouštění ezetimibu impregnací SiOjako nosiče detail

Zlepšování rozpouštění ezetimibu impregnací SiOjako nosiče

V současnosti je největším problémem při vývoji nových léčiv špatná rozpustnost ve vodném prostředí, což významně komplikuje formulaci lékové formy. Je proto důležitým cílem výroby zvýšení rozpustnosti a rychlosti rozpouštění léčivých látek a tím i zvýšení biodostupnosti. Používají se různé metody modifikace účinné látky. Jednou z nich je použití nosičů pro účinné látky, které by umožnily optimální a kontrolované uvolňování léčivých či jiných aktivních složek. Stále větší pozornost v této oblasti získává silikagel, který se vyznačuje výjimečnými povrchovými vlastnostmi a chemickou stabilitou, což ho činí atraktivním kandidátem. Cílem této práce je podrobněji zkoumat povrchové vlastnosti SiO2 v závislosti na relativní vlhkosti vzduchu při přípravě nosiče. Ta může mít za následek změnu chemické struktury povrchu. Právě tato změna povrchových vlastností by mohla mít vliv na uchycení a/nebo uvolnění API z/na povrchu nosiče. Jako účinná látka byl použit ezetimib, kterým byl silikagel impregnován. Takto se připravili vzorky za použití SiO2 uchovávaného při různé vzdušné vlhkosti. Byla zkoumána míra tvorby skelné fáze pomocí XRD, disoluční chování bylo sledováno pomocí disoluce v průtokové cele a povrchové vlastnosti byly měřeny pomocí IGC a BET metody.
23 Bc. Marcel Mimra M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Vliv mikrostruktury tablet na jejich deintegraci detail

Vliv mikrostruktury tablet na jejich deintegraci

Dezintegrace tablet je jedním ze základních faktorů ovlivňujících biologickou dostupnost, a proto se používá jako důležitý kvalitativní atribut tablet s okamžitým uvolňováním. Cílem výzkumu bylo zjistit závislost mezi složením formulace, její mikrostrukturou a dezintegrací tablet. Modelové ternární tablety obsahující účinnou látku amlodipin a excipienty CaHPO4·2H2O a mikrokrystalickou celulózu byly připraveny ve 4 variantách složení a za použití tří lisovacích tlaků. Dezintegrace jednotlivých tablet byla sledována v disolučním médiu pomocí optického mikroskopu na začátku experimentu a posléze ve stanovených časových intervalech. Mezi jednotlivými časovými úseky bylo disoluční médium s tabletou promícháváno tak, aby se zamezilo sedimentaci tablety/dezintegrovaných částic a agregátů. Snímky pořízené v průběhu experimentu byly podrobeny obrazové analýze. Ze získaných výsledků bylo zjištěno, že se zvyšujícím se lisovacím tlakem dochází k pomalejšímu rozpadu fragmentů na menší částice. Data budou dále využita k propojení známých disolučních profilů modelových tablet s jejich dezintegračním chováním a nalezení souvislostí mezi těmito faktory. To by umožnilo připravovat tablety s určitou distribucí velikosti částic v průběhu rozpadu a dosáhnout tak řízení disolučního profilu.
24 Bc. Jana Mušková M2 Ing. Maria Kotova, Ph.D. Hydrogenace esterů kyseliny itakonové detail

Hydrogenace esterů kyseliny itakonové

Estery kyseliny 2-methyljantarové (dimethyl, diethyl, dipropyl a dibutyl) se používají jako prekurzory pro syntézu léčiv, pesticidů a polymerních materiálů. Lze je použít v nátěrových hmotách, pojivech, změkčovadlech a tvarovacích plastech. Tyto estery lze získat hydrogenací odpovídajících esterů kyseliny itakonové (Obrázek 1). Cílem práce byla hydrogenace esterů kyseliny itakonové za použití homogenních a heterogenních katalyzátorů. Pro heterogenní katalýzu byl použit Pd/C. Při použití 1 hm. % Pd/C na navážku výchozí látky, tlaku 2 MPa, laboratorní teploty a v 50 ml methanolu bylo totální konverze výchozích látek dosaženo již po 30. minutě reakce. Hlavním produktem byla racemická směs odpovídajících esterů kyseliny 2-methyljantarové. Pro homogenní katalýzu byly použity chirální Ru komplexy, které ve své struktuře obsahovaly chirální difosfinové ligandy BINAP nebo SEGPHOS (Obrázek 1). Hydrogenace byla vedena za použití 1 mol. % katalyzátoru na navážku výchozí látky, laboratorní teploty, tlaku 1 MPa a ve 12 ml rozpouštědla. Hlavním produktem byl odpovídající 2R- nebo 2S- ester kyseliny 2‑methyljantarové. Bylo zjištěno, že konverze a stereoselektivita hydrogenací byla značně závislá na struktuře použitého komplexu.



25 Bc. Huyen Thao Nguyen M2 Ing. Tereza Školáková, Ph.D. Využití bifázické disoluční metody pro studium rozpouštění ternárních pevných disperzí detail

Využití bifázické disoluční metody pro studium rozpouštění ternárních pevných disperzí

V současnosti je přibližně 40 % na trhu dostupných léčivých látek (API) prakticky nerozpustných ve vodě. Špatná rozpustnost tedy představuje jeden z největších problémů během vývoje nových léčiv, protože s klesající rozpustností rovněž klesá i biodostupnost dané API v těle. Zlepšení rozpustnosti lze docílit např. přípravou ternárních pevných disperzí (TSD), které vykazují lepší rychlost rozpouštění a fyzikální stabilitu. Tato práce je zaměřena na studium uvolňování špatně rozpustného indomethacinu z TSD, které byly připraveny metodou volného odpařování rozpouštědla. V rámci práce byly připraveny TSD se třemi různými polymerními nosiči (Benecel™ K250 PH PRM, Natrosol™ 250L PHARM a Plasdon S- 630) a laurylsulfátem sodným. Cílem práce je poté prozkoumat vliv použitých nosičů na uvolňování léčivé látky pomocí pádlové metody (USP2) a dále pomocí bifázické disoluce, jež umožňuje odhadnout i absorpci. Získané profily tak rámcově odpovídají průběhu plazmatické koncentrace v čase po perorálním podání.
26 Bc. Martin Sap M2 Ing. Kamila Syslová, Ph.D. Zkoumání vlivu bezlepkové diety na Parkinsonovu chorobu s využitím NMR metabolomiky detail

Zkoumání vlivu bezlepkové diety na Parkinsonovu chorobu s využitím NMR metabolomiky

Parkinsonova choroba (PD) je druhé nejčastější neurodegenerativní onemocnění, které je spojeno s úbytkem dopaminergních neuronů v mozku a na něž v současnosti neexistuje vhodná léčba. Protože patogeneze neurodegenerativních onemocnění může být spojena s chronickým zánětem střeva, nedávně studie ukázaly pozitivní vliv protizánětlivé diety na průběh a rozvoj PD. Jedním z nástrojů ke sledování a diagnostice onemocnění je metabolomika, která stav organismu charakterizuje na základě komplexní analýzy všech metabolitů ve studovaném vzorku. Cílem této výzkumné práce je zhodnotit efekt bezlepkové diety podávané pacientům s PD po dobu 12 měsíců. Pomocí NMR metabolomiky je průběžně monitorován metabolomický profil plasmy a moči u pacientů s bezlepkovou a normální dietou. Detekované změny jsou hodnoceny metodami statistické analýzy. Cílem této části studie je identifikovat změny metabolomu spojené s podáváním bezlepkové diety a korelovat je s dostupnými klinickými parametry pacientů s PD.  
27 Bc. Tereza Staňková M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Vliv přidání rozvolňovadla na velikost částic během dezintegrace tablet detail

Vliv přidání rozvolňovadla na velikost částic během dezintegrace tablet

Rozvolňovadla se do tablet přidávají za účelem efektivnějšího rozpadu tablety na menší částice a rychlejšího uvolňování API ze struktury tablety. Množství a způsob přidání rozvolňovadla může mít značný vliv na výsledný proces dezintegrace tablet. Tato práce se zabývá studiem změny velikosti uvolněných částic při procesu dezintegrace tablet, v závislosti na fázi homogenizačního procesu, v níž bylo rozvolňovadlo přidáno, různých kombinacích předmísení a hlavního mísení tabletoviny a množství rozvolňovadla ve směsi. Získané hodnoty ekvivalentních průměrů částic z laserové difrakce byly poté graficky znázorněny a porovnány. Výsledky ukázaly, že u tablet vylisovaných ze směsi, kde byl předmíchán ibuprofen s laktózou a následně přidáno rozvolňovadlo, se při procesu dezintegrace uvolňovaly mnohem menší částice, než u tablet vylisovaných z ostatních směsí. Na základě sledování vlivu rozdílné doby přidání rozvolňovadla do tabletové směsi bylo pozorováno, že v případě kdy je rozvolňovadlo přidáno až po 5 minutách mísení, dochází k uvolnění menších částic než v případě, kdy je přítomno od začátku míchání. Při sledování vlivu přidání rozdílného množství rozvolňovadla bylo zjištěno, že optimální proces dezintegrace tablet nastal u tabletoviny obsahující 3 hm. % rozvolňovadla.
28 Bc. Lucie Stoupová M1 Ing. Eva Zapletalová, Ph.D. Příprava thymyl esterů detail

Příprava thymyl esterů

Předkládaná práce se zabývá syntézou vybraných thymyl esterů z chloridů či anhydridů příslušných karboxylových kyselin. V rámci práce byl testován vliv reakčních podmínek – volba rozpouštědla, teplota reakce, použitá báze, poměr reaktantů na průběh reakce. Cílem práce bylo nalezení optimálních reakčních podmínek pro syntézu a přípravu vybraného thymyl esteru ve větším měřítku. Z hlediska volby rozpouštědla bylo zjištěno, že optimální výsledky poskytují reakce v dichlormethanu, acetonitrilu, toluenu a 1,4‑dioxanu. Bylo zjištěno, že terciární aminy s krátkým uhlíkatým řetězcem – triethylamin, tripropylamin a tributylamin jsou vhodné báze dané syntézy. V malých navážkách nebyl pozorován vliv teploty na průběh reakce. Délka uhlíkatého řetězce pro všechny použité chloridy (C2–C14) neměla na průběh reakce vliv. Pro syntézu thymyl esterů je obecně výhodnější využití příslušných chloridů oproti anhydridům z důvodu reakční rychlosti. Po navýšení měřítka bylo zapotřebí reakční směs chladit v ledové lázni. Pro přípravu thymyl esteru ve větším měřítku byl zvolen thymylbutanoát, který byl připraven reakcí butyrylchloridu s thymolem za přítomnosti triethylaminu v dichlormethanu. Po následné extrakci a destilaci byl získán produkt s 99% čistotou.  
29 Bc. Nikola Strnádková M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Lipozomy jako prostředek možné terapeutické aplikace léčiv indometacinu a diklofenaku detail

Lipozomy jako prostředek možné terapeutické aplikace léčiv indometacinu a diklofenaku

Ochranná funkce kůže představuje hlavní limitaci pro vstup vnějších látek do organismu.  To, v jakém rozsahu může být kůže efektivně využita k podání léčiv, určuje stratum corneum, nejsvrchnější vrstva kůže, která svými vlastnostmi a složením představuje největší překážku pro prostup léčiv kůží. Snaha o překonání této bariéry vedla k vývoji systémů, které by umožnily dopravu léčiv lokálně, do jednotlivých vrstev kůže, či do systémové cirkulace. Takovými systémy mohou být různé nanočásticové nosiče, vektory nebo systémy s využitím urychlovačů transdermální absorpce.   Projekt byl zaměřen na vývoj lipozomů v kombinaci s urychlovačem transdermální absorpce Azone® s následným hodnocením fyzikálně–chemických vlastností vzniklých formulací, optimalizací složení, snížením velikosti částic pomocí vysokotlaké homogenizace a sledováním jejich stability. Dále byl zkoumán vliv přídavku cholesterolu, množství a druh léčiva či urychlovače. V rámci práce byly provedeny permeační experimenty in vitro pro stanovení efektivity formulací. V neposlední řadě byl sledován vliv kombinovaných nanočástic na integritu kůže. Bylo prokázáno, že kombinace lipozomů s urychlovačem je efektivní pro transdermální cílení léčiva.  
30 Bc Anna Tvrdá M1 Ing. Lada Dolejšová Sekerová, Ph.D. Optimalizace přípravy molekulárně otištěných polymerů s využitím kyseliny laurové jako templátu detail

Optimalizace přípravy molekulárně otištěných polymerů s využitím kyseliny laurové jako templátu

Molekulárně otištěné polymery (zkratka MIPy) jsou látky schopné specificky navázat určitou látku. Při jejich přípravě dochází k zakomponování molekuly templátu do struktury polymeru. Po odstranění templátu, např. extrakcí, vzniknou specifická vazebná místa pro danou molekulu. Vlastnosti MIPu závisí na polymerizačním mechanismu, typu a množství použitých reaktantů a na dalších podmínkách syntézy (např. teplota či přítomnost inertní atmosféry). MIPy nachází uplatnění např. v analýze odpadních vod, katalýze, při cíleném transportu léčiv, či jako stacionární fáze při extrakci na pevné fázi.Tato práce se zabývala optimalizací podmínek přípravy MIPů, a to teploty, reakční doby a množství reaktantů. Přípravené polymery byly následně použity jako stacionární fáze pro extrakci na pevné fázi. Po zhodnocení průběhu extrakce byl jako nejlepší vybrán polymer připraven při 60 ⁰C, s molárními poměry templát:monomer 1:6, monomer:síťovací činidlo 1:6 a 3 ml porogenu po dobu 60 min.  
31 Bc Jana Vostrá M2 Ing. Martin Zapletal, Ph.D. Vliv podmínek destilace kaprolaktamu na jeho čistotu detail

Vliv podmínek destilace kaprolaktamu na jeho čistotu

Kaprolaktam je organická látka se sumárním vzorcem (CH2)5C(O)NH. Je to cyklický amid primárně využívaný při výrobě nylonu 6, který je široce používán v textiliích, a průmyslových vláknech. Kaprolaktam je jeho významným meziproduktem, protože nylon 6 se vyrábí přímo polymerací molekuly kaprolaktamu. Aby měl polymer požadované vlastnosti, je při jeho výrobě vyžadována vysoká čistota kaprolaktamu. Proto je tato práce věnována právě problematice čištění surového kaprolaktamu. V České republice se výrobou kaprolaktamu zabývá Spolana s.r.o. v Neratovicích. Pro finální čištění surového kaprolaktamu se používá extrakce do trichlorethylenu následovaná destilací. To vede k uvolňování trichlorethylenu do okolí a společnost se díky tomu dlouhodobě potýká s neschopností plnit ekologické cíle EU. Existuje však snaha o zavedení nového postupu čištění kaprolaktamu tak, aby se omezilo vypouštění chlorovaných odpadních látek. V této práci navazuji na dlouhodobý projekt laboratoře výzkumu a vývoje chemických technologií a diplomové práce Judity Fojtáchové (2019) a Valentiny Shcherbii (2019) a zabývám se vlivem teploty a tlaku při destilačním čištění na obsah síry a kvalitu přečištěného produktu.
32 Bc. Tereza Vrňatová M1 Ing. Jan Patera, Ph.D. Úprava rychlosti rozpouštění špatně rozpustné léčivé látky společným mletím detail

Úprava rychlosti rozpouštění špatně rozpustné léčivé látky společným mletím

V současné době se stále více nově vyvíjených léčiv potýká se špatnou rozpustností ve vodném prostředí, což může negativně ovlivňovat jejich biodostupnost. Jelikož biodostupnost závisí především na rozpustnosti léčiva, rychlosti rozpouštění a permeabilitě léčiva, je hlavním úkolem pro farmaceutické firmy optimalizace právě těchto parametrů. Rozpustnost léčiva lze zvýšit různými chemickými nebo fyzikálními metodami, mezi které spadá i snížení velikosti částic společným mletím. U společného mletí dochází nejen k zmenšení částic, ale také k zesílení interakcí mezi léčivou látkou a koformerem, což často vede k hydrofilizaci povrchu. Cílem práce bylo zhodnotit vliv různých koformerů na rychlost rozpouštění ezetimibu. Byly připraveny fyzikální i společně mleté směsi v poměrech ezetimib:pomocná látka 1:1 a 1:4, které byly následně podrobeny disolučním testům s průtokovou celou. Pomocí rentgenové práškové difrakční analýzy bylo zjištěno, že jen u společně mletých směsí s laktózou, v obou poměrech, dochází k přechodu mezi krystalickými fázemi ezetimibu – z formy anhydrátu na monohydrát. Z výsledků disolučních testů vyplývá, že fyzikální i společně mleté směsi v poměru 1:4 vykazují vyšší množství uvolněné léčivé látky než směsi v poměru 1:1.
33 Bc. Aneta Vyskočilová M1 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Charakterizace nanonosičových systémů pro topické podání léčiv pomocí membránové dialýzy detail

Charakterizace nanonosičových systémů pro topické podání léčiv pomocí membránové dialýzy

Tato práce se zabývá využitím membránové dialýzy pro stanovení disolučního profilu léčiv z nanočásticových formulací. V první řadě se testuje vhodnost této metody pro léčiva indometacin a kofein. Obě tyto látky byly inkorporovány do lipidových a polymerních nanočástic. Poté byly podrobeny in vitro membránové dialýze a následně ex vivo permeačnímu experimentu. Pomocí membránové dialýzy můžeme stanovit disoluční profil léčiva. Ten popisuje rychlost uvolňování léčiv z různých typů nanočástic. Druhým cílem bylo zjistit, zda výsledky in vitro membránové dialýzy korelují s výsledky ex vivo permeačního experimentu. Z výsledků in vitro membránové dialýzy indometacinu lze usoudit, že lipofilní látka se rychle a prudce uvolňuje z polymerních nanočástic. Oproti tomu z lipidových nanočástic uvolňování probíhá postupně v průběhu celého experimentu. Pro kofein již rozdíly v uvolňování z lipidových a polymerních nanočástic nejsou tak výrazné. Rychlostní profil je pro oba typy nanočástic téměř stejný, z lipidových nanočástic je však látka uvolňována až na úroveň sta procent a z polymerních nanočástic uvolňování probíhá okolo osmdesáti procent. Výsledky pro obě látky korelují s výsledky ex vivo permeačního experimentu.
34 Bc. František Vávra M2 Ing. Tomáš Sommer, Ph.D. Řešení problému průmyslové separace azeotropické směsi TMEDA-H2O       detail

Řešení problému průmyslové separace azeotropické směsi TMEDA-H2O      

Tetramethylethylendiamin (TMEDA) se uplatňuje jako katalyzátor polymeračních reakcí nebo jako ligand v homogenní katalýze. Průmyslový partner zkoumal pro účely výroby TMEDA možnosti separace azeotropické směsi TMEDA-H2O pomocí azeotropické rektifikace. Cílem práce bylo nalézt vhodnou pomocnou látku, která by tuto separaci umožnila, a popsat příslušné fázové rovnováhy. Azeotropická rektifikace byla provedena v přítomnosti isobutylalkoholu (IBOL) a diisopropylaminu (DIPA). DIPA se ukázal jako vhodnější z důvodu účinnější separace a vyšší čistoty produktu, a proto s ním byly proměřeny fázové rovnováhy kapalina-pára a kapalina-kapalina příslušných binárních systémů. Na základě získaných dat byly pro rovnováhy kapalina-pára vytvořeny modely NRTL a pro rovnováhu kapalina-kapalina model UNIQUAC. Tyto modely lze ve vhodném simulačním programu použít k návrhu azeotropické rektifikace směsi TMEDA-H2O.              
35 Bc. Šimon Zahradník M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Optimalizace procesu přípravy nosičových systémů meloxikamu metodou částečného zvlhčení   detail

Optimalizace procesu přípravy nosičových systémů meloxikamu metodou částečného zvlhčení  

V oblasti moderní farmakologie a lékařství hraje výroba léčiv a jejich efektivní formulace zásadní roli při zajištění terapeutické účinnosti a bezpečnosti pacientů. Jedním z klíčových aspektů této problematiky je vývoj nosičových systémů, které umožňují cílené a kontrolované uvolňování léčivých látek, zvyšují jejich stabilitu a zlepšují jejich biologickou dostupnost. V rámci tohoto výzkumu se zaměřujeme na přípravu nosičových systémů, ve kterých je jako modelová léčivá látka využit meloxikam. Ten patří do skupiny nesteroidních protizánětlivých léčiv (NSAID) a je využíván k úlevě od bolesti a zánětu. Tato studie se zaměřila na vývoj nosičového systému s cílem zvýšit biologickou dostupnost a kontrolu uvolňování. Byl studován proces postupného nanášení léčiva na porézní nosič a následné vysoušení. Rostoucí počet nanášecích cyklů snižuje počáteční uvolňovací rychlost, ale zvyšuje množství uvolněného meloxikamu na jednotku hmotnosti nosiče. Prostudování těchto parametrů a stanovení jejich vlivu na celkovou biologickou dostupnost účinné látky, umožní přípravu formulací se specifickými profily uvolňování.  
36 Bc. Kateřina Čermáková M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat. Role kyseliny hyaluronové jako vehikula nanosystémů pro dermální podání   detail

Role kyseliny hyaluronové jako vehikula nanosystémů pro dermální podání  

Kyselina hyaluronová je biologicky aktivní polymer, který má významný potenciál v oblasti farmaceutického výzkumu, zejména pro svou schopnost udržovat vlhkost a interagovat s kůží. Hlavním cílem této práce je sledovat vliv molekulové hmotnosti kyseliny hyaluronové na záchyt léčivé látky imiquimod, který je využíván v léčbě (pre)karcerózních stavů kůže. Z důvodu jeho nízké biodostupnosti byl imiquimod nejdříve zformulován do nanosystémů (konkrétně nanokrystalů o velikosti 206 ± 13 nm a PLGA nanočástic o velikosti 164 ± 6 nm) a až poté kombinován s kyselinou hyaluronovou o různých molekulových hmotnostech. Byly testovány celkově tři molekulové hmotnosti kyseliny hyaluronové, a to 1‑1,5 MDa, 90-130 kDa a 8-15 kDa. Celkově tedy bylo testováno 6 různých gelů – 3 obsahující PLGA nanočástice s celkovou koncentrací imiquimodu 0,1 hm. % a 3 nanokrystalické formulace s 2 hm. % imiquimodu. Vliv jak nanoformulace, tak kyseliny hyaluronové byl pozorován už na stabilitě a viskozitě vzniklých kombinovaných systémů. Účinek typu hyaluronové kyseliny na záchyt imiquimodu v kůži z nanočástic i nanokrystalů byl hodnocen v ex vivo permeační studii na prasečí kůži.  
37 Bc. Terézia Šlosárová M2 Ing. Lada Dolejšová Sekerová, Ph.D. Identifikácia biologicky aktívnych látok v extrakte z listov rakytníku  detail

Identifikácia biologicky aktívnych látok v extrakte z listov rakytníku 

Rakytník, latinsky Hippophae rhamnoides L., je tŕnitý opadavý ker pôvodom z Ázie a Európy. Všetky časti rastliny sú považované za vysoký zdroj biologicky aktívnych látok. Rakytník bol využívaný už v tradičnej medicíne na liečbu rôznych druhov ochorení ako napríklad na liečbu kašľa, kožných problémov, žalúdočných ťažkostí, astmy a pľúcnych porúch. Jednou z možností stanovenia biologicky aktívnych látok je HPLC-MS analýza. V rámci tejto práce bola optimalizovaná HPLC-MS metóda pre stanovenie bioaktívných látok v superkritickom extrakte z listov rakytníku. Pre získanie vhodnej metódy je nutné vziať do úvahy viacero faktorov ako napríklad výber kolóny, zloženie mobilných fázy, priebeh gradientu metódy a radu ďalších. Získané chromatogramy boli následné vyhodnocované v programe Compound Discoverer, ktorý využíva chemické knižnice k identifikácii jednotlivých separovaných látok a umožňuje zároveň i štatistické zpracovánie získaných dát. Takto bola identifikovaná celá rada zlúčenín ako napríklad kyselina medronová, kyselina myristová, lauryldimethylamín oxid, myristamín oxid a ďalšie, vďaka ktorým sa rakytníku pripisujú pozitívne účinky na ľudské zdravie.  
38 Anna Šmídová M2 Ing. Lada Dolejšová Sekerová, Ph.D. Profilování plazmatických metabolitů u psů s rakovinnými onemocněními a gastrointestinálními potížemi   detail

Profilování plazmatických metabolitů u psů s rakovinnými onemocněními a gastrointestinálními potížemi  

V dnešní době jsou psi pro mnoho lidí nedílnou součástí rodiny a péče o jejich zdraví a kvalitu jejich života je stále důležitější. Jedním z významných zdravotních problémů, který může psy postihnout, jsou různé formy rakoviny. Diagnostika těchto onemocnění je obtížná a nádory jsou tak často odhaleny až v pokročilých stádiích, což může mít vliv na úspěšnost léčby. Výsledky metabolomických studií ukazují, že tento přístup má slibný potenciál pro brzkou diagnostiku rakoviny u psů a může nabídnout jednoduchý a rychlý způsob vyšetření, což může znamenat zlepšení prognózy a úspěšnosti léčby. Tento projekt byl zaměřen na využití metabolomiky k identifikaci biomarkerů pro diagnostiku rakoviny u psů. Předmětem práce bylo provedení analýzy vzorků krevní plazmy s využitím LC‑ESI-MS s následným zpracováním výsledků v programu Compound Discoverer, kde byla provedena identifikace metabolitů a následné statistické vyhodnocení. Výstupem bylo porovnání plazmatických koncentrací vybraných metabolitů psů s rakovinným onemocněním s kontrolní skupinou klinicky zdravých psů a psů s gastrointestinálními potížemi. Mezi sledované metabolity patřily plazmatické aminokyseliny (prolin, tryptofan, tyrosin) a některé karboxylové kyseliny (stearová, eikosapentaenová, linolová, jalovcová).  
39 Bc. Matúš Švichký M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Meranie závislosti degradácie na pH detail

Meranie závislosti degradácie na pH

Stabilita liečivých látok (LL) je jedna z najdôležitejších vlastností liečivých prípravkov (LP) či už ide o stabilitu chemickú alebo fyzikálnu. Počas formulácie či skladovania liečivého prípravku môže dochádzať k degradácií liečivej látky, čo vedie k vzniku degradantov a úbytku účinnej látky. To má vplyv na zhoršenie čistoty LP, jeho bezpečnosti a môže mať vplyv aj na jeho účinnosť. Degradanty vznikajúce v LP musia byť jasne definované a ich množstvo prísne kontrolované. Liečivá látka môže byť chemicky degradovaná rôznymi degradačnými mechanizmami. Ide najmä o hydrolytickú degradáciu, termické štepenie, oxidačnú degradáciu a degradáciu svetlom. Identifikácia degradačných mechanizmov uplatňujúcich sa pri degradácií LL je preto dôležitým vodítkom pri vývoji chemicky stabilného liečivého prípravku. Cieľom tejto práce bola charakterizácia závislosti degradácie liečivej látky na pH a stanovenie hydrolytickej degradácie. Závislosť bola stanovená experimentálne na modelovej látke za využitia ôsmych rôznych stresových podmienok pH pri teplote 60°C a 75% RH. Na stanovenie prítomnosti degradantov bola použitá metóda UPLC s vlastnou vyvinutou metódou. Ukázalo sa, že zmena pH má vplyv na degradáciu LL, kde bolo možné sledovať niekoľko rôznych degradantov líšiacich sa retenčnými časmi.

112 - Ústav polymerů

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Tomáš Beinhauer M2 Ing. Radka Kalousková, CSc. Modifikace PVC přídavkem recyklátu vulkanizovaného NBR detail

Modifikace PVC přídavkem recyklátu vulkanizovaného NBR

Práce ověřuje možnost využití prášku sesíťovaného butadienakrylonitrilového kaučuku (NBR) jako aditiva proměkčené i neměkčené PVC. NBR inkorporovaný v PVC zvyšuje odolnost blendu povětrnosti a působení ozónu a můžepůsobit, s ohledem na podíl nitrilových skupin v kaučuku, i jako změkčovadlo,  plnivo či modifikátor houževnatosti. NBR s dostatečným množstvím nitrilových skupin je snášenlivý s polárním PVC, působí jako permanentní změkčovadlo atakové blendy PVC/NBR jsou v praxi běžně užívány. Co se týče modifikace houževnatosti PVC  jsou v současné doběpreferovány spíše chlorovaný PE, EPM kaučuk, kopolymer PE-PVAc a Core-Shell kopolymery. Tato práce zkoumávyužitelnost zcela konkrétního NBR recyklátu získaného drcením použitých jednorázových rukavic.
2 Bc. Anežka Chodounská M1 Ing. Radka Kalousková, CSc. Příprava a charakterizace hydrofilní epoxidové pryskyřice detail

Příprava a charakterizace hydrofilní epoxidové pryskyřice

Epoxidové pryskyřice jsou díky malému smrštění při vytvrzování, vysoké chemické a teplotní odolnosti a díky vysoké korozní odolnosti hojně využívány. Většina používaných epoxidů jsou hydrofobní materiály, pro některé aplikace je ovšem zapotřebí materiálů hydrofilních. V rámci mojí práce byly zkoumány epoxidové pryskyřice na bázi bisfenol A propoxylát diglycidyl etheru (PDGEBA) vytvrzovaného vodorozpustným polyetherdiaminem (Jeffamin® ED-900), které vykazují díky polyethylen glykolovému bloku hydrofilní chování. Byly zkoumány některé materiálové vlastnosti jako obsah gelu, sorpce vody, teplota skelného přechodu, mechanické vlastnosti a vliv UV záření na tyto pryskyřice. Jako testovací vzorky byly použity destičky epoxidové pryskyřice z ekvimolární směsi s různými vytvrzovacími časy a destičky plněné různým množstvím suspenze grafen oxidu.
3 Bc. Tomáš Doubek M1 prof. Ing. Jan Merna, Ph.D. Koncově funkcionalizované polyolefiny připravené chain-walking katalyzátory detail

Koncově funkcionalizované polyolefiny připravené chain-walking katalyzátory

Tato práce se zabývá možnostmi zavedení koncových funkčních skupin do struktury polyolefinů připravených živou CW polymerací olefinů katalyzovanou diiminovými komplexy niklu a palladia (viz schéma). Strategie funkcionalizace spočívá na přidání pent-4-en-1-olu k živým polymerním řetězcům. Hodnotí se způsob a účinnost zapojení funkční skupiny na konec řetězce. Cílem práce je získání makroiniciátorů pro následné kopolymerace. Polymery vzniklé za katalýzy komplexu niklu s koncovou hydroxy skupinou byly podrobeny reakci ε-kaprolaktonem s cílem získání blokového kopolymeru. Polymery připravené pomocí komplexu palladia mají zabudovanou na konci aldehydovou skupinu. Reakcí této skupiny s diaminem jsme se pokusili o přípravu polyethylenu s koncovou amino skupinou.  Molární hmotnost získaných polymerů byla analyzována pomocí vysokoteplotní rozměrově-vylučovací chromatografie (SEC/GPC) a účinnost funkcionalizace a určení koncových skupin pomocí 1H-NMR spektroskopie.  



4 Marika Julie Gregorová B3 Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Porovnání metod hodnocení hustoty taveniny přírodního kaučuku při 105 °C detail

Porovnání metod hodnocení hustoty taveniny přírodního kaučuku při 105 °C

Pro zpracování přírodního kaučuku řadou technik (lisování, kalandrování, vytlačování) jsou nesmírně důležité jeho tokové vlastnosti. Pro stanovení viskozity kaučuku nebo kaučukové směsi při dané teplotě je potřebná i hustota taveniny, jež se pro nekompaktní materiály nesnadno měří. Stanovit hustotu taveniny lze více způsoby, a to přímo a nepřímo. Tato práce je zaměřena na tři metody stanovení hustoty taveniny přírodního kaučuku a jeho směsi. Použitými metodami byly pyknometrická metoda (nepřímé stanovení), měření elektronickým densimetrem (nepřímé stanovení) a stanovení pomocí přístroje pro měření tavného indexu (přímé stanovení). Každá metoda je jinak přesná a časově náročná. Cílem bylo vybrat nejoptimálnější metodu pro použití v praxi.  
5 Bc. Michal Handt M1 prof. Ing. Jan Merna, Ph.D. Příprava blokových kopolymerů přepínáním koordinačního a radikálového mechanismu detail

Příprava blokových kopolymerů přepínáním koordinačního a radikálového mechanismu

Blokové kopolymery z polárních a nepolárních bloků představují atraktivní třídu materiálů uplatnitelných v mnoha průmyslových oblastech. Takovéto materiály je však obtížné syntetizovat běžnými technikami, protože každý z monomerů často polymeruje jiným reakčním mechanismem, přičemž přítomnost jednoho z monomerů v reakční směsi může znemožnit polymeraci druhého. Tato práce se zabývá syntézou blokových kopolymerů polyolefin-blok-polyakrylát s použitím katalyzátoru na bázi α-diiminového komplexu palladia. Tento katalyzátor je schopen, vlivem vnějšího stimulu (modrým světlem), přepínat reakční mechanismus z koordinačního na radikálový a je tak schopný vytvořit blokový kopolymer. Při koordinační polymeraci toleruje přítomnost akrylátu, což umožňuje i tzv. „one‑pot“ polymeraci obou monomerů. Výsledné produkty byly analyzovány 1H NMR spektroskopií a rozměrově vylučovací chromatografií.  



6 Bc. Michaela Jindrová M1 Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Příprava a vlastnosti esterifikovaného termoplastického škrobu detail

Příprava a vlastnosti esterifikovaného termoplastického škrobu

Termoplastický bramborový škrob (TPS), materiál na bázi přírodního polysacharidu a glycerolu, je levný, obnovitelný a kompletně rozložitelný. K jeho dalším výhodám se řadí možnost zpracování běžnými plastikářskými technikami, čímž se nabízí jako ekologická náhrada nerozložitelných plastů, zvláště těch na jednorázové použití. TPS je ovšem citlivý na vlhkost, která zhoršuje jeho vlastnosti. Proto bylo cílem této práce bramborový škrob nejdříve esterifikovat a poté z něj připravit takzvaný esterifikovaný termoplastický škrob (TPES), jež by byl více odolný vůči vlhkosti než klasický TPS. Před samotnou plastifikací byly provedeny analýzy ke zjištění rozsahu esterifikace, po plastifikaci byla zjišťována nasákavost a také mechanické vlastnosti.  
7 Marie Kolářová B3 Ing. Václava Benešová Polyesteramidové membrány pro pervaporaci detail

Polyesteramidové membrány pro pervaporaci

  Kopolymery obsahující strukturní jednotky ε-kaprolaktonu a ε-kaprolaktamu – polyesteramidy - vykazují zajímavé vlastnosti. Jejich mechanické vlastnosti a citlivost k biologické rozložitelnosti jsou určovány poměrem strukturních jednotek. Při určitých poměrech těchto jednotek má polymer amorfní charakter. Této vlastnosti se může využít například v membránových procesech, například pervaporativního dělení kapalných roztoků.  Tato práce se zabývá přípravou polyesteramidů aniontovou polymerizací ε-kaprolaktonu a ε-kaprolaktamu v různých poměrech tak, aby výsledný materiál obsahoval co nejvyšší podíl amorfní struktury a zároveň vykazoval potřebnou mechanickou odolnost. Z těchto kopolymerů byly připraveny folie lisováním a odpařením rozpouštědla z polymerních roztoků, a byly studovány jejich pervaporační charakteristiky pro směsi isopropylalkoholu a vody. Cílem práce je optimalizace složení folií pro dělení azeotropů pervaporativní dehydratací.
8 Bc. Lucie Reinšteinová M1 prof. Ing. Jiří Brožek, CSc. Polyamid 4 — nanovlákenné vrstvy a jejich degradace detail

Polyamid 4 — nanovlákenné vrstvy a jejich degradace

Polyamid 4 byl v 70. letech minulého století považován za perspektivní vláknařský materiál vykazující dobré mechanické vlastnosti, vysokou hydrofilitu a sorpci vody podobnou bavlně. Problémem byla jeho nízká tepelná stabilita v blízkosti jeho teploty tání, a tak nebylo možné ho zvlákňovat z taveniny. S rozvojem technologie elektrostatického zvlákňování polymerů z roztoků a vytváření nanovlákenných vrstev se pozornost vrátila k polyamidu 4. V rámci této práce byly elektrostatickým zvlákňováním z roztoku kyseliny mravenčí a dichlormethanu připraveny nanovlákenné vrstvy z polyamidu 4. Následně byly vrstvy podrobeny degradaci ve fosfátovém pufru. Míra degradace v průběhu pokusu byla posuzována na základě změn hmotnostních úbytků vzorků a změn molární hmotnosti stanovené viskozimetrickou metodou. Morfologie vrstev byla zkoumána pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Informace o teplotách tání byly získány z diferenciální snímací kalorimetrie.
9 Sára Trnková B3 Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Vliv různých parametrů na tahové zkoušky pryží přírodního kaučuku detail

Vliv různých parametrů na tahové zkoušky pryží přírodního kaučuku

Tahové zkoušky pryží patří mezi základní metody charakterizace v gumárenském průmyslu, díky kterým lze stanovit např. pevnost, tažnost či gumárenský modul. Na základě tahových zkoušek lze stanovovat výsledné vlastnosti výrobků a předvídat jejich chování. Mezinárodní norma ČSN EN ISO 37 jasně popisuje stanovování tahových zkoušek – tloušťka a typ vzorků, rychlost trhání, teplota při zkoušce, …  V rámci této práce byly prováděny experimenty na vulkanizátech neplněné a plněné směsi přírodního kaučuku, z nichž byly připraveny tělesa (oboustranné lopatky) pro měření tahových vlastností. Parametry, jež byly při tahových zkouškách hodnoceny, byly rozdílná rychlost posuvu příčníku trhacího stroje (100, 500 a 1000 mm/min), různá tloušťka (1 a 2 mm) a typ zkušebních těles (typ těles 1 a 2). I když se řada těchto parametrů považuje za zanedbatelné z pohledu provádění zkoušky (kromě rychlosti posuvu, kde teorie říká, že s rostoucí rychlostí posuvu roste pevnost v tahu), ukazuje se, že situace nebude úplně jednoznačná. Cílem realizovaných experimentů bylo zjistit vlivy výše zmíněných parametrů na výsledné tahové vlastnosti použitých pryží.
10 Adriana Šmejkalová M2 Ing. Radka Kalousková, CSc. Polymerace ε-kaprolaktonu iniciovaná laktamátem vápenatým a hořečnatým a jeho využití při měkčení PVC.   detail

Polymerace ε-kaprolaktonu iniciovaná laktamátem vápenatým a hořečnatým a jeho využití při měkčení PVC.  

Poly(ɛ-kaprolakton)  je považován, díky nízké teplotě skelného přechodu, zdravotní přijatelnosti a dobré mísitelnosti s PVC za nejslibnější náhradu potenciálně toxických ftalátových změkčovadel. K iniciaci polymerace kaprolaktonu (CLO)  jsou běžně užívány organocínaté, resp. zinečnaté sloučeniny, které do řetězce polymeru vnáší nežádoucí prvek. Ze zdravotního hlediska se jeví vhodnějšími kandidáty iniciace CLO  sloučeniny vápníku a hořčíku.  Předmětem práce je příprava ekologického polymerního změkčovadla na bázi ε-kaprolaktonu, přiraveného v přítomnosti laktamátu vápníku, resp. hořčíku a jeho aplikace v polyvinylchloridu.  

126 - Ústav inženýrství pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Oleg Gorin M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Plasmon-assisted electrochemical C-H amination   detail

Plasmon-assisted electrochemical C-H amination  

Organická elektrochemie právě prochází érou renesance, což je úzce spojeno s možností provádět organické transformace za mírných podmínek, s vysokou selektivitou, vysokým výtěžkem a bez použití toxických rozpouštědel. Kombinace organické elektrochemie s alternativními přístupy, jako je fotochemie, má velký potenciál díky indukovaným synergickým efektům. V této práci poprvé navrhujeme využití plazmoniky pro zvýšení rychlosti a regioselektivity chemické reakce provedené ve fotoelektrochemickém režimu. Výhody navrhované cesty jsou demonstrovány na modelové reakci s tvorbou vazby C-N mezi pyrazolem a substituovanými deriváty benzenu. Reakce byla provedena ve fotoelektrochemickém režimu na povrchu plazmonicky aktivní elektrody Au@Pt a pozorovali jsme vliv plazmonu na výtěžek reakce a regioselektivitu. Bylo demonstrováno výrazné zvýšení rychlosti reakce a změna regio-selektivity produktů za tvorby převážně "stericky nevýhodných" ortho izomerů.  
2 Bc. Lenka Hrudníková M2 Ing. Alena Řezníčková, Ph.D. Příprava a charakterizace tenkých měděných vrstev žíhaných ve vakuu   detail

Příprava a charakterizace tenkých měděných vrstev žíhaných ve vakuu  

Náplní této práce je charakterizace povrchových vlastností tenkých měděných vrstev, které byly připraveny katodovým naprašováním na plazmaticky aktivované sklo s následným žíháním ve vakuu. Fyzikální, chemické a morfologické vlastností povrchu meděných vrstev byly zkoumány řadou analytických metod. Pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) bylo zjištěno, že množství Cu roste se zvyšující se dobou depozice. S vyšším obsahem mědi na povrchu také narůstá i hodnota u kontaktního úhlu vody. Snímky z mikroskopu atomárních sil (AFM) a skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) potvrzují, že povrch silnějších vrstev je jednolitý. Stárnutím vzorků se mírně snižuje jejich smáčivost a jsou tedy hydrofobnější. Takto připravené materiály nacházejí uplatnění v elektronice (díky jejich vodivosti) či optoelektronice (solární panely). Dalším cílem práce je pozorovat antibakteriální, cytotoxické či fungicidní účinky měděných nanovrstev, neboť měď silně inhibuje růst některých bakterií a zároveň je biogenním prvkem, což má potenciál v medicinálních aplikacích.
3 Bc. Tereza Jílková M2 Ing. Roman Elashnikov, Ph.D. Příprava a charakterizace N-dopovaných uhlíkových nanostruktur dekorovaných kovovými nanočásticemi pro katalytické aplikace       detail

Příprava a charakterizace N-dopovaných uhlíkových nanostruktur dekorovaných kovovými nanočásticemi pro katalytické aplikace      

Plazmon-aktivní materiály si díky svým vlastnostem získávají pozornost mimo jiné na poli elektrochemie a katalýzy. V této práci jsme se zabývali přípravou plazmon-aktivního katalyzátoru na bázi karbonizovaných polypyrolových nanotrubiček (cPPyNTs) a měděných nanočástic (CuNPs). Nejdříve byly syntetizovány a poté žíhány polypyrolové nanotrubičky jako templát pro přípravu N-dopovaných uhlíkových nanostruktur. Následně byly na jejich povrchu redukovány CuNPs s cílem zavést do struktury plazmon-aktivní komponent. Úspěšná syntéza požadovaných struktur byla prokázána pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a SEM-EDX analýza potvrdila chemické složení připravených nanostruktur. Kromě toho metody XPS a XRD neukázaly přítomnost oxidů mědi. Tvorba kovových nanočástic byla potvrzena i pomocí UV-Vis spektroskopie, která zaznamenala absorpční maximum kolem 600 nm typické pro nanočástice mědi. Následně byla prozkoumána elektrochemická aktivita pomocí modelových reakcí HER a ORR bez osvícení a při osvícení různými vlnovými délkami. ORR měření ukázala zvýšení hustoty proudu při ozáření vzorků v závislosti na používaných vlnových délkách. Získané výsledky prokázaly, že připravený materiál má vysoký potenciál pro katalytické aplikace v oblastech palivových článků a použití zeleného vodíku.
4 Bc. Daria Karepova M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Příprava smart antimikrobiálních povrchů na bází hydrofobního MOFu a jeho elektro-aktivací samočisticích vlastností detail

Příprava smart antimikrobiálních povrchů na bází hydrofobního MOFu a jeho elektro-aktivací samočisticích vlastností

Metal-organické sítě jsou porézní koordinační sloučeniny složené z organických ligandů a kovových iontů nebo shluků kovových atomů. Velká rozmanitost struktur metal-organických sítí skýtá potenciál pro jejich použití v různých aplikacích včetně přípravy antibakteriálních materiálů pro zdravotnické prostředí. Tato práce se zabývá vývojem antibakteriálního materiálu na bázi metal-organické sítě UiO-66 poskytujícího elektrickým proudem přepínatelné samočisticí a antimikrobiální vlastnosti založené na vzniku plynné vrstvy na povrchu substrátu ve vodném prostředí. Vzorky byly připraveny roubováním UiO-66 na povrch skla s tenkou vrstvou platiny. Následně u vzorků byly sledovány spektrální a chemické změny na povrchu, byla studována změna jejich hydrofobnosti v každém kroku syntézy a optimalizovány vlastnosti finálních hydrofobních povlaků. Výsledný materiál byl podroben zkouškám samočisticích vlastností v imitovaném kontaminovaném a vodném prostředí.
5 Bc. Kristýna Požárová M1 Ing. Ondřej Kvítek, Ph.D. Příprava a řízené uvolňování Ag nanočástic z hydrogelu karboxymethylcelulózy detail

Příprava a řízené uvolňování Ag nanočástic z hydrogelu karboxymethylcelulózy

Nanočástice stříbra mají díky prokázaným antibakteriálním účinkům široké uplatnění, např. ve zdravotnictví, chemickém průmyslu a kosmetice, ale ve vyšších koncentracích jsou toxické. Řešením tohoto problému by mohlo být jejich řízené uvolňování z polymerních hydrogelů. Hydrogely byly připraveny z karboxymethylcelulózy síťováním pomocí kyseliny citronové. Kyselina citronová byla rovněž využita pro redukci AgNO3 při přípravě stříbrných nanočástic, které byly následně do hydrogelu zabudovány. Připravované nanočástice byly kulovitého tvaru o průměru cca 20 nm. K jejich uvolnění ze struktur hydrogelů docházelo během 24 hodin. Připravované vzorky byly stabilní v destilované vodě a málo stabilní v pufrovaném fyziologickém roztoku. U vzorků byla sledována prokazatelná antibakteriální aktivita vůči E. Coli a S. aureus. Tyto kompozitní materiály se jeví jako perspektivní pro využití v medicíně např. pro prostředky ke krytí ran.  
6 Bc. Jonáš Priškin M2 prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Solvent casting COC: povrchové a tepelné úpravy a charakterizace detail

Solvent casting COC: povrchové a tepelné úpravy a charakterizace

Cyklické olefinové kopolymery patří mezi novou třídou polymerních materiálů. Tyto materiály nacházejí použití ve výrobě transparentních výlisků pro ukládání optických dat nebo v optice, např. pro čočky či senzory. Tyto materiály jsou také zvláště zajímavé pro primární balení léčiv, zdravotnické prostředky a diagnostické jednorázové produkty. V práci jsou charakterizovány folie vyrobené metodou solvent casting a podrobené povrchové plazmatické aktivaci či s deponovanými Au nanovrstvami. V rámci práce byl charakterizován vliv plazmatické modifikace na povrchovou morfologii a chemii připravených struktur. U vzorků s naprašovanými Au vrstvami byly sledovány jejich morfologické a optické vlastnosti. Při přípravě folií metodou solvent casting zůstává zbytkové množství chloroformu v polymeru jako změkčovadlo, čehož bylo využito pro tvorbu 3D bublinkaté struktury obohacené o ušlechtilý kov. Takto připravené materiály mohou nalézt uplatnění jak 3D skefoldy pro růst buněk.
7 Bc. Andrea Tošovská M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Chirální plazmon-aktivní nanostruktury pro enantioselektivní detekci léčiv na základě SERS   detail

Chirální plazmon-aktivní nanostruktury pro enantioselektivní detekci léčiv na základě SERS  

Interakci mezi světlem a hmotou lze výrazně posílit pomocí excitace povrchových plazmonů, která umožňuje subdifrakční fokusování světelné energie. Tento jev je zvláště výrazný v případě tzv. plazmonických horkých míst, která našly široké uplatnění v oblasti povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS). Tato práce se zabývá přípravou a použitím chirálních nanostruktur zlata, které mají unikátní tvar helikoidů a chiralitu zakódovanou v každé jednotlivé nanočástici. Zkoumá se vliv chirálních analytů umístěných v plazmonickém horkém místě na intenzitu lokálního elektrického pole a jejich SERS odezvu. Byla vyrobena uspořádaná vrstva Au helikoidů s konzistentní mezerou mezi nanočásticemi na plazmonově aktivní zlaté mřížce, která je schopna podporovat excitaci a šíření povrchových plazmon-polaritonů. Chirální molekuly analytu, konkrétně R(+) nebo S(-) enantiomery naproxenu, byly umístěny v prostoru mezi Au helikoidy a byl pozorovan významný rozdíl v zesílení SERS mezi enantiomery v závislosti na chiralitě helikoidů. Tyto experimentální poznatky mají potenciál výrazně přispět k rozvoji enantioselektivní detekce léčiv.  
8 Bc. Šárka Trhoňová M2 Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D. Příprava hydrogelů na bázi PVA pro tkáňové inženýrství detail

Příprava hydrogelů na bázi PVA pro tkáňové inženýrství

Polyvinylalkohol (PVA) je hydrofilní polymer s vynikající biokompatibilitou, který díky svým vlastnostem nachází uplatnění v různých biomedicínských oblastech. Hydrogely na bázi PVA se v průběhu času ukázaly jako slibné biomateriálypro nejrůznější aplikace tkáňového inženýrství, zejména pro krytí ran, kultivaci vaskulárních buněk a cévní implantace. V této práci byly porovnávány vlastnosti PVA hydrogelů síťovaných kyselinou citronovou, jednak čistých a jednak dotovaných polyethylengykolem (PEG). Metodou gravimetrie byl studován hmotnostní úbytek materiálu po expozici vodě a hmotnostní úbytek způsobený ablací po modifikaci argonovým plasmatem. Dále byla stanovována změna pH vody a buněčných kultivačních médií, které byly ve styku s hydrogely. V neposlední řadě bylo sledováno stárnutí hydrogelů a změny jejich povrchové morfologie.
9 Bc. Cyril Vacek M2 prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Charakterizace a povrchová modifikace nového biopolymerního nanokompozitu Hastalex detail

Charakterizace a povrchová modifikace nového biopolymerního nanokompozitu Hastalex

Při hledání materiálů s unikátními vlastnostmi je nutné tyto vlastnosti velmi často optimalizovat pomocí vhodné kombinace materiálů při tvorbě kompozitů. Jedním takovým je i nový biopolymerní nanokompozit Hastalex obsahující grafen. Tato práce se zabývá jeho povrchovou modifikací plazmatem, depozicí ušlechtilého kovu či tepelným namáhání s cílem změnit jeho povrchové vlastnosti pro použití v tkáňovém inženýrství. Modifikovaný povrch byl studován pomocí mikroskopie atomárních sil, goniometrie a SEM. Byla sledována cytokompatibilita, antibakteriální vlastnosti, smáčivost a morfologie povrchu, jeho prvkové složení a mechanické vlastnosti. Plazmatická expozice měla významný vliv na cytokompatibilitu fólie Hastalex pro oba výkony plazmatu 3 W i 8 W. Počet buněk lidských fibroblastů na plazmaticky exponované fólii Hastalex se výrazně zvýšil ve srovnání s původním polymerem a předčil tkáňový polystyren. Plazmatická expozice také ovlivnila růst a tvar buněk fibroblastů. Depozice Ag v kombinaci s tepelným namáháním významně ovlivnila antibakteriální vlastnosti polymeru Hastalex.  
10 Bc. Laura Špaková M2 prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Systémy polymer-protoporfyrin pro fotodynamickou terapii nádorů detail

Systémy polymer-protoporfyrin pro fotodynamickou terapii nádorů

Experimentálna fotodynamická terapia nádorov v súčasnosti na seba púta veľkú pozornosť pre svoju efektivitu v liečbe rakoviny vďaka použitiu špecifických fotosenzibilizátorov – látok, ktoré absorbujú žiarenie určitej vlnovej dĺžky a premieňajú ho na fluorescenciu alebo aktivujú kyslík na reaktívne kyslíkové radikály. Efektivita spočíva v cielení na rakovinové bunky, pričom bunky zdravého tkaniva nie sú liečbou zaťažované. Pre tento proces je dôležitý tzv. EPR efekt, vďaka ktorému je zabezpečená preferenčná akumulácia polymérneho konjugátu s fotosenzibilizátorom v nádorovom tkanive v dôsledku jeho poškodenej vaskulatúry a nevyvinutému lymfatickému systému. Po akumulácii konjugátu a následnom odštiepení fotosenzibilizátoru v nádore je na aktiváciu fotosenzibilizátoru použité žiarenie s vhodnou vlnovou dĺžkou, čo zabezpečí tvorbu cytotoxických reaktivních foriem kyslíka, singletový kyslík, a zničenie rakovinových buniek. Spomínaná fluorescencia môže byť nápomocná pri diagnostike rakoviny a fluorescenčne riadených chirurgických zákrokov. Cieľom tejto práce bolo pripraviť konjugáty biokompatibilných polymérov s fotosenzibilizátorom Pyf-B (Pyropheophorbide B), ich charakterizácia, štúdium fluorescencie a štúdium uvoľňovania fotosenzibilizátoru z konjugátov.  

143 - Ústav informatiky a chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Martin Engst B1 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Gathering the knowledge of terpene biosynthesis detail

Gathering the knowledge of terpene biosynthesis

About 60% of all known natural products are terpenoids, precursors to terpenoids are called terpenes. While there are many terpenes, they are all made from a set of very simple substrates, all comprised of connected isoprene units. The enzymes that catalyze these reactions, terpene synthases, must employ very clever biochemistry, which makes them interesting study subjects for understanding the intricacies of enzymatic catalysis. We have built a comprehensive dataset of known mechanisms of terpene biosynthesis which we are using to assess the feasibility of utilizing machine learning approaches like large language models to predict features and properties of terpene synthases.
2 Bc. Jozef Fülöp M2 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. A comprehensive analysis of RNA binders detail

A comprehensive analysis of RNA binders

The field of RNA-targeted therapeutics is growing quickly and holds great promise for treating many diseases. In my diploma thesis, I analyzed large amounts of data from sources like the Enamine Hit Locator and other RNA libraries to find molecules that can modulate RNA behavior. I focused on the chemical properties and distributions of RNA-binding molecules, using quantitative estimates of drug-likeness (QED), dimensionality reduction, and scaffold analysis to create RNA-binders' comprehensive profile. I also developed a machine learning model that uses ECFP6 fingerprints, which helps us find promising RNA-binding molecules much faster. This study provides valuable insights for developing RNA-based therapies and advances the field of medicinal chemistry.
3 Bc. Adam Hanzlík M1 Ing. Petr Čech, Ph.D. Applications for Optical Chemical Structure Recognition detail

Applications for Optical Chemical Structure Recognition

Chemical literature often presents information in raster images of chemical structures. These are interpretable by humans but are not suitable for computer tasks such as storage and querying. Optical Chemical Structure Recognition (OCSR) tools bridge this gap by converting images into machine-readable formats like SMILES and MOL files, facilitating the extraction of chemical knowledge, most commonly to be stored in large optimized databases. First OCSR tools relied on chemical drawing rules, for example open-source tools OSRA, MolVec, and Imago. Advancements in deep learning have led to the development of machine-learning based tools like Decimer, MolScribe, and MolGrapher. This work benchmarks these tools against a dataset, evaluating their performance against varying degrees of graphical damage. The benchmarking indicates that different tools perform worse when working with  different types of damage. As such a composite approach employing multiple OCSR tools in tandem with compound validation checks is appropriate when seeking to maximize succesful recognition rates. This strategy has been successfully employed in a real data extraction project.
4 Oleksandra Shumilina B4 doc. Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Sequence dependent structural dynamics of DNA containing radiation damage detail

Sequence dependent structural dynamics of DNA containing radiation damage

The photo-induced formation of cyclobutane pyrimidine dimers is a highly mutagenic and cancerogenic DNA lesion. Plants repairing that damage with photolyases, placental mammals with nucleotide excision pathway. However, the exact mechanism how the repair enzymes recognize a damaged site in DNA is not fully understood. Molecular dynamics simulations are very powerful tool for study macromolecular dynamics. It could provide an information about structural changes in DNA sequence and its stability. By analyzing simulation results some patterns in damaged DNA could be detected which is leads to better understanding of recognition mechanisms and even possibly some cure design.  
5 Pavlína Slavníková M1 doc. Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Modelling sequence dependant structure and deformability of DNA detail

Modelling sequence dependant structure and deformability of DNA

The sequence of the DNA double helix plays a significant role in determining its three-dimensional structure and mechanical flexibility. This understanding is essential for the shape-specific recognition of DNA‘s structural motifs by many proteins and small ligands, as it affects their binding affinity and provides us with a way to estimate the specificity of transcription factors, nucleosome core histone proteins, and other regulatory molecules involved in gene expression. The most efficient way to explore and comprehend this matter in greater detail is probably through the use of computer simulations. Atomic-resolution molecular dynamics (MD) simulations are employed to measure the deviations of a DNA molecule from the ideal B-DNA form and model its mechanical properties. To this end, DNA is described in a coarse-grained manner as an ensemble of interacting rigid bodies representing individual bases. The sequence-dependent structure and deformability is then deduced from statistical properties of internal coordinates describing the relative displacement and rotation of the bases. I plan to extend this standard model by adding the phosphate group to the description as another rigid body, so that DNA sequence-specific structure and deformability may be studied at a finer level.
6 Bc. Antonín Zajíček M1 Ing. Ivan Čmelo, Ph.D. Stratified data selection using Kohonen maps detail

Stratified data selection using Kohonen maps

The splitting of data between a training and a testing set is one of the core tasks that contributes to overall quality of the validated machine learning model. There are numerous approaches to conducting this split, all with their own strengths and weaknesses. This work focuses on development and testing of a new approach based on Kohonen self-organizing maps for predicting biological activities of organic compounds from their structures (i.e., QSAR). This approach was compared against a baseline method represented by a random data split between the training and testing set.

148 - Ústav chemické technologie restaurování památek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Viktorie Antošová B4 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Restaurování panenky z 19. století detail

Restaurování panenky z 19. století

Má práce se zabývala restaurováním panenky z 19. století ze sbírek Národního muzea. Před restaurováním byl proveden uměleckohistorický a textilně-technologický průzkum předmětu. Panenka se skládá z těla a kabátku se sukní. Ty jsou sešity z více různobarevných textilií. Nejprve byla provedena demontáž kabátku a sukně. Tělo, kabátek i sukně byly odsávány restaurátorským vysavačem. Tělo bylo mechanicky čištěno polyuretanovou houbičkou. Poté bylo stíráno vatovým tamponkem navlhčeným destilovanou vodou. Nakonec byla konsolidována stužka na čelence, která se nachází na hlavě panenky, pomocí 4% roztoku Tylosy MH300. Oblečky nemohly přijít do kontaktu s vodou, kvůli nestálosti některých barev, proto byly stírány tamponkem napuštěným perchlorethylenem. Na podšívce sukně se nacházela popraskaná vrstva škrobu, která byla odstraněna mechanicky pomocí pinzety a skalpelu. Následovala konsolidace poškozených míst na sukni a kabátku. Trhliny na kabátku byly konsolidovány hedvábnou nití taženou z organzy a záplaty z hedvábné krepelíny. U sukně byla bodově přichycena hedvábnou nití ozdobná síťka. Dále byl poškozený ozdobný lem sukně překryt hedvábnou krepelínou a přichycen nití. Po zásahu byl předmět adjustován na lůžko z polyethylenové pěny a uložen do krabice s víkem z nekyselé lepenky.
2 Bc. Ondřej Görtler M1 doc. Ing. Milan Kouřil, Ph.D. Vývoj patinovaných rezistometrických čidel detail

Vývoj patinovaných rezistometrických čidel

Korozní degradace kovových materiálů je v oblasti ochrany kulturního dědictví jedním z nejzávažnějších problémů. Korozní degradace mědi může vést z dlouhodobého hlediska k nevratným poškozením artefaktů, což vyžaduje vývoj nových a lepších metod jednak pro samotné konzervování a restaurování, tak ale i pro zlepšení korozního monitoringu prostředí.  V posledních desetiletích bylo vyvinuto mnoho metod pro monitorování a hodnocení korozního stavu kovů, přičemž jednou z nich je i měření pomocí rezistometrických čidel. Tato metoda je výhodná díky velké přesnosti měření korozního úbytku v čase, a to bez nutnosti kontaktu s kovovou plochou, čímž je minimalizováno poškození předmětů. Tato práce je zaměřena na vývoj nových patinovaných rezistometrických čidel na bázi mědi pro použití v preventivní památkové péči. Hlavním cílem práce bylo zkoumat vliv předkorodování mědi na měření korozní rychlosti pomocí těchto čidel. V rámci práce byl proveden srovnávací výzkum různých metod patinování mědi vzhledem k vhodnosti jejich použití na rezistometrická čidla. Dále byl zkoumán následný vliv vrstvy umělé patiny na korozní chování mědi v atmosférických podmínkách pomocí expozice v klimatické komoře. 



3 Bc. Alexandra Kocmichová M1 Ing. Michal Novák, Ph.D. Vliv přídavku derivátu celulózy  na vlastnosti injektážních malt detail

Vliv přídavku derivátu celulózy  na vlastnosti injektážních malt

Pro restaurování a konsolidaci cenných delaminovaných vrstev omítek, mozaik či nástěnných maleb lze při restaurování in situ využít techniku injektáže malt. Stabilizací a připevněním povrchové vrstvy k původnímu zdivu tak nemusí dojít k transferu cenné vrstvy na nový podklad a lze dosáhnout maximální autentičnosti a záchrany povrchových vrstev architektonických památek. Účelem bylo popsat chování derivátu celulózy v injektážních maltách na bázi přirozeně hydraulického vápna. Na základě pozorování vlivu přidané methylhydroxyethylcelulózy byl nalezen optimální obsah derivátu pro získání pozitivních účinků na kvalitu a chování malty při injektáži a dosažení přiměřené pevnosti spoje.  
4 Katerina Lagazzi B4 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Restaurování živůtku detail

Restaurování živůtku

Restaurování živůtku V rámci předmětu Semestrální práce III a IV byl v akademickém roce 2022/2023 restaurován zelený živůtek ze sbírek Národního muzea. Restaurování proběhlo v restaurátorských dílnách VOŠTŘ a SUŠTŘ, Praha 1, U Půjčovny 9. Byl proveden uměleckohistorický, textilně-technologický průzkum předmětu a čištění stíráním zvlhčenými vatovými tampónky. Hlavní částí restaurátorského zásahu byla snaha konsolidovat rozsáhlé poškození textilního materiálu v pase živůtku pomocí dvou různých postupů. V prvním semestru bylo postupováno především technikou šité skeletáže na různé druhy pomocného textilního materiálu, zatímco v následujícím semestru bylo přistoupeno ke konsolidaci podlepením polyamidovým práškovým lepidlem na bavlněný pomocný materiál. Dále byla pro předmět vytvořena vhodná adjustace dle přání zadavatele.  
5 Kateřina Mrázková B3 - Využití mikroskopických technik při identifikaci pigmentů v barevných vrstvách detail

Využití mikroskopických technik při identifikaci pigmentů v barevných vrstvách

Mikroskopické metody jako je skenovací elektronová mikroskopie (SEM) a optická mikroskopie (OM) jsou klíčovými nástroji pro identifikaci a analýzu pigmentů v barevných vrstvách uměleckých děl. Tyto metody umožňují restaurátorům a technologům v oblasti konzervování-restaurování provádět důkladné studie pigmentů a to i například při odhalení padělků. Chemicko-technologická laboratoř Národní galerie v Praze je autorem databáze DatUM, která obsahuje data z analýz standardůn pigmentů známého složení od výrobců, jako jsou Kremer, Winsor & Newton a Sigma-Aldrich. Tato databáze bude mimo jiné obsahovat fotografie z optické a elektronové mikroskopie. V rámci práce je představen výběr pigmentů obsahujících ve své struktuře kobalt: coelinová modř (Winsor & Newton), kobaltová modř střední (Kremer 45710), kobaltová violeť světlá (Winsor & Newton), kobaltová violeť tmavá (Kremer 45800), kobaltová violeť světlá (Kremer 45820), kobaltová zeleň namodralá (Kremer 44151) a kobaltová žluť (Kremer 43500). Díky snímkům z mikroskopických metod lze tak pozorovat rozdílnost nejen v barvě, velikosti a v morfologii částic, ale i v jejich optických vlastnostech.



6 Anna Procházková B4 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Restaurování vějíře z období empíru detail

Restaurování vějíře z období empíru

Vějíř byl restaurován v rámci předmětu Semestrální práce IV specializace Konzervování – restaurování uměleckořemeslných děl z textilních materiálů. Práce byli prováděny v ateliéru Vyšší odborné školy textilních řemesel a Střední umělecké školy textilních řemesel. Součástí práce byl uměleckohistorický a textilně technologický průzkum. Vějíř byl mechanicky očištěn pomocí PUR houbiček a měkké gumy. Dále následovalo odstranění druhotných oprav, které způsobovaly pnutí a vytvářely žluté skvrny. Opravy byly vlhčeny studenou parou a poté snímány skalpelem. Takto byly odstraněny také žluté skvrny vzniklé při dřívější aplikaci druhotných oprav. Při průzkumu předmětu bylo zjištěno, že malované části vějíře krakelují a sprašují, tato místa byla zafixována 3% roztokem Klucelu G v ethanolu. Vzhledem ke stavu a charakteru tkaniny, byl vějíř restaurován pomocí metod vycházejících spíše z restaurování papíru. Ztráty a praskliny v lomech listu byly konsolidovány pomocí japonského papíru a 5 % roztoku Klucelu G v ethanolu. Prasklá žebra byla lepena v lomu a dále plošně podlepena dlahami z melinexové folie pomocí 60% roztoku Paraloidu B72 v toluenu. Pro adjustaci vějíře bylo vytvořené stupňovité lůžko z polypropylenové pěny umístěné do krabice z kartonu Klug.  
7 Bc. Kristýna Radostová B3 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Konzervování fragmentů roušky a textilní korunky abatyše Judity Eibenštolerové z Eibenštolu detail

Konzervování fragmentů roušky a textilní korunky abatyše Judity Eibenštolerové z Eibenštolu

Restaurování fragmentů roušky a textilní korunky abatyše Judity Eibenštolerové z Eibenštolu. Restaurovaným předmětem byl archeologický soubor fragmentů roušky a textilní korunky abatyše Judity Eibenštolerové z Eibenštolu. Fragmenty, datované do roku 1600, byly nalezeny v hrobu abatyše v bazilice sv. Jiří na Pražském hradě. Během textilně technologického průzkumu bylo zjištěno, že se jedná o několik druhů fragmentů tkanin s rozmanitými vazbami. U port textilní korunky bylo z důvodu degradace kovových nití přistoupeno pouze k čištění suchou cestou a jejímu vyrovnávání pomocí ultrazvukového zvlhčovače. Mokrá cesta čištění byla zvolena pro zbylé fragmenty, především tedy části roušky. Nakonec byla zhotovena vhodná adjustace a byly navrženy doporučené podmínky pro uložení a vystavení archeologického souboru.     
8 Marie Rafajová B3 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Rekonzervace medailonku s textilním závěsem detail

Rekonzervace medailonku s textilním závěsem

Předmětem rekonzervace je medailon s mosaznou obrubou a nekovovou výplní zavěšený na hedvábné stužce a provázku. Medailon je součástí pohřební výbavy svatojiřské abatyše Anny Mechtildy Schenweisové z Ecksteinu, doložené v úřadu v letech 1671-1691. V rámci restaurátorských prací byl proveden mikrobiologický průzkum, uměleckohistorický průzkum, technologický průzkum a následně rekonzervační zásah. Při průzkumu předmětu bylo zjištěno, že byl celý předmět v minulosti nevhodně konzervován ponorem do laku (identifikován pomocí IČ jako nitrát celulózy). Tento zásah znemožnil analýzu materiálového složení výplně medailonu, způsobil křehnutí hedvábné stužky, a tím její mechanické poškození, které vedlo k roztržení stužky na dvou místech. Z jednotlivých částí medailonu byl odstraněn lak pomocí acetonu, následovalo mechanické čištění obruby a výplně medailonu a mokré čištění hedvábné stužky a provázku. Trhliny na stužce byly zajištěny metodou podlepení tavným polyamidem na novou netkanou textilii. Závěrem byl medailon adjustován na podložku z Moltonu a vložen do krabice z lepenky s alkalickou rezervou.
9 Yuliya Ryabyts B4 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Restaurování manipulu detail

Restaurování manipulu

Restaurování manipulu.  Restaurovaný předmět, s inventárním číslem H2 – 36632, je součástí sbírek Národního muzea. Manipul pochází ze zabaveného německého majetku v Miroticích roku 1946. Jedná se o předmět z 1. poloviny 19. st. Byl proveden umělecko-historický a textilně-technologický průzkum. Čištění bylo uskutečněno pomocí restaurátorského vysavače s regulovatelným odtahem přes síťku, stíráním pomocí PUR houbiček a pryže v tužce. Lokálně, pomocí ultrazvukového párového zvlhčovače, byl odstraněn přilepený papír. Na základě zkoušky stálobarevnosti bylo zvoleno čistit manipul  pomocí zvlhčených vatových tampónků a vatových tyčinek za současného vysoušení studeným proudem vzduchu. Byla provedena demontáž inventárního čísla, hnědé nitě, a demontáž světlomodré degradované tkaniny. Po vyčištění předmětu následovalo vyrovnávání – zatěžkáváním sklíčky a pomocí kovových závaží. Konsolidace byla zvolena kombinací podlepování polyamidovým práškem (Lascaux 5350) a šitých oprav (skeletáž, šitý sendvič, přišití zpět demontované tkaniny). Jako adjustace byla zvolena výroba krabice s víčkem z kartonu KLUG a ušití válečku z netkané textilie (Tyveku), vycpaného vatelínem.  
10 Ľudmila Uhrinová B4 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Restaurování pánské vesty detail

Restaurování pánské vesty

Predmetom mojej práce bolo reštaurovanie pánskej vesty, ktorá bola podľa karty datovaná na 18. storočie. Prostredníctvom umelecko – historického prieskumu bolo datovanie upresnené na prelom 18. a 19. storočia. Bol uskutočnený textilno – technologický prieskum pomocou optickej mikroskopii a vlákna boli identifikované na základe morfologických znakov. Vesta bola čistená pomocou múzejného vysávača s regulovateľným odsávaním cez sieťku. Následne bola uskutočnená skúška stálofarebnosti, ktorá preukázala nestálosť farbiva vyšívacích priadzí. Preto boli stieraním pomocou navlhčeného tampónu v destilovanej vode čistené len zadné diely, následne boli sušené studeným prúdom vzduchu. Poškodené časti vesty boli konsolidované pomocou šijacích techník alebo kombináciou podlepovania a šitia. Pre vestu bola na mieru vytvorená krabica z lepenky s alkalickou rezervou so zarážkami pre zamedzenie pohybu a vekom. Ďalej bola vytvorená vypchávka z nebielenej bavlny, ktorá bola vyplnená vatelínom.  
11 Elizaveta Vershinina M1 Ing. Vítězslav Knotek, Ph.D. Vliv magnetické zvukové stopy na degradaci kinofilmových pásů z triacetátu celulózy detail

Vliv magnetické zvukové stopy na degradaci kinofilmových pásů z triacetátu celulózy

Kinofilmy představují rozmanitou a komplexní soustavu materiálů s různým chemickým složením. Většina moderních filmů je složena z želatinové vrstvy obsahující fotocitlivé komponenty, polymerní podložky a antifrikčních vrstev. Od 50. let 20. století se v kinematografii začal využívat záznam zvuku pomocí magnetických částic, které byly dispergovány v pojivu a nanášely se na polymerní podložku ve formě proužků nebo polevu celé šířky pásu. Lepší pochopení vlivu magnetické zvukové stopy na degradační mechanismy acetátové kinematografické podložky má nezanedbatelný vliv na další rozvoj možností uchování a průběžných kontrol stavu archivního materiálů.
12 Bc. Otto Wiener M1 Ing. Vítězslav Knotek, Ph.D. Možnosti určení obsahu trifenylfosfátu v kinematografických filmech pomocí rentgenové  fluorescence detail

Možnosti určení obsahu trifenylfosfátu v kinematografických filmech pomocí rentgenové  fluorescence

Trifenylfosfát je běžně používané změkčovadlo triacetátových filmových podložek. Jeho množství v materiálu se časem snižuje s postupující degradací. Proto může obsah změkčovadla vypovídat o míře poškození filmu. Práce zjišťuje použitelnost ručního XRF spektrometru na průzkum tohoto materiálu z hlediska obsahu trifenylfosfátu. Na základě připravených kalibračních standardů byla nalezena lineární závislost signálu fosforu obsaženého v trifenylfosfátu na hmotnostním zlomku této látky ve vzorku. V práci jsou diskutovány vlivy různých faktorů na přesnost měření. Zároveň jsou naznačeny směry pro další výzkum.
13 Anna Čáslavská B3 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Restaurování stuhy s železným zapínáním detail

Restaurování stuhy s železným zapínáním

Předmětem restaurování je hedvábná stuha hnědé barvy s železným zapínáním nalezená v hrobě č. 80 abatyše Anny Scholastiky Baulerové z Hohenburku v bazilice sv. Jiří na Pražském hradě. Stuha je datována do poloviny 18. století. V rámci restaurátorské práce byl proveden mikrobiologický průzkum, uměleckohistorický průzkum, technologický průzkum a následně restaurátorský zásah.  Pro možnost provedení restaurátorského zásahu bylo nutné stuhu složenou do mašle nejprve rozvázat. Při rozvázání bylo zjištěno, že je stuha složena ze dvou dílů, na jednom z nich byla přichycena část železného zapínání. Obě části stuhy byly ošetřeny nejprve suchou a poté mokrou cestou. Po celém procesu čištění se část kovového zapínání téměř uvolnila a pro lepší manipulaci a konzervování byla šetrně oddělena. Poté bylo možné stuhu svázat zpět do původního stavu.  Prvním krokem při konzervaci železného zapínání bylo mechanické čištění, následovalo odsolování, stabilizace tanátováním a závěrečná konzervace. Při manipulaci s částmi zapínání bylo zjištěno, že do sebe dvě části zapadají a byly slepeny zpět k sobě Paraloidem B72. Do ok stuhy byly vytvořeny vhodné vycpávky a následně byla uložena společně s částmi železného zapínání do krabice z lepenky s alkalickou rezervou.
14 Zuzana Štokrová M1 - Chování železa ve vodném prostředí obsahujícím chloridové ionty v přítomnosti migračních inhibitorů koroze detail

Chování železa ve vodném prostředí obsahujícím chloridové ionty v přítomnosti migračních inhibitorů koroze

Anotace Koroze kovů je poměrně rozsáhlým problémem týkajícím se mnoha oblastí včetně té bezpečnostní, ekonomické a ekologické. Přitom mnoha haváriím, mezi jejichž příčiny patřila koroze materiálu, by se dalo účinně předcházet, kdyby byla dodržována preventivní opatření. Mezi objekty ohrožené korozí kovů patří také železobetonové konstrukce, kde proces může probíhat na ocelové výztuži. Tyto objekty navíc bývají nezřídka postaveny poblíž dopravních komunikací (popř. přímo jsou komunikacemi – mosty) ošetřovaných v zimním období posypovou solí, která má na korozi stimulující vliv. Způsoby prevence objektů před korozí jsou různé. Vedle např. katodové ochrany nebo hydrofobních impregnací sem patří také aplikace migračních inhibitorů koroze. Ty mohou být aplikovány přímo do betonové směsi, nebo na povrch hotové stavby, odkud materiálem migrují k výztuži (odtud „migrační“). Cílem projektu bylo seznámit se se základní problematikou inhibitorů koroze, korozního chování slitin železa a porovnat inhibiční schopnosti vybraných migračních inhibitorů koroze ve vodném prostředí obsahujícím chloridové ionty. Za tímto účelem byly nejdříve provedeny ponorové zkoušky trvající třicet dní a následně elektrochemická měření. Oba typy zkoušek prokázaly inhibiční účinnost inhibitorů.  

215 - Ústav technologie ropy a alternativních paliv

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Petr Chládek M2 doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D. Katalytická konverze COna CO detail

Katalytická konverze COna CO

Cílem této práce je zmapovat proces výroby oxidu uhelnatého (CO) z oxidu uhličitého (CO2) a vodíku (H2), včetně popisu reakcí, katalyzátorů a analýzy produktů. Hlavní zaměření je pak na zhodnocení potenciálu reverzní reakce vodního plynu (RWGS) na produkci udržitelných a nízkouhlíkových dieselových paliv pomocí Fischer-Tropschovy syntézy (FTS). Tato práce přináší nejen teoretické a technické poznatky, ale také přispívá k diskusi o budoucnosti energetických zdrojů a snižování emisí skleníkových plynů.
2 Bc. Stanislav Erhart M1 Ing. Martin Staš, Ph.D. Analýza chemického složení bio-olejů z pyrolýzy celulózy, hemicelulózy a ligninu detail

Analýza chemického složení bio-olejů z pyrolýzy celulózy, hemicelulózy a ligninu

Pyrolýzní bio-oleje představují atraktivní alternativní zdroj energie, paliv a cenných chemikálií, jejich složení a vlastnosti se však velmi liší dle použité suroviny. Cílem práce bylo provedení pyrolýzy vzorků celulózy, hemicelulózy a ligninů ze slámy, měkkého a tvrdého dřeva a následná analýza a diskuse vybraných fyzikálně-chemických vlastností bio-olejů v závislosti na použité surovině. Pyrolyzáty byly analyzovány normovanými metodami na stanovení čísla kyselosti (ASTM D664) a obsahu síry (ASTM D6667), dále byla provedena infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) a stanovení obsahu vody. Těkavý podíl pyrolyzátů byl analyzován na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem (GC-MS). Netěkavá a vysokomolekulární frakce pyrolyzátů byla analyzována na vysokorozlišovacím hmotnostním detektoru typu orbitrap s využitím dvou ionizačních technik: chemické ionizace za atmosférického tlaku (APCI) a elektrospreje (ESI). Pyrolyzát z celulóz byl charakteristický vysokým obsahem vody, přítomností levoglukosanu a nízkým obsahem síry. Vlastnosti bio-oleje z hemicelulózy byly úzce spjaty se špatnou termickou stabilitou suroviny. Vzorky bio-olejů z ligninů se navzájem lišily především ve vlastnostech vycházejících z obsahu methoxy- a dimethoxy- fenolů v surovině.
3 Bc. Matěj Mašín M1 Ing. Daniel Maxa, Ph.D. Požárně-technické charakteristiky zemního plynu s příměsí vodíku detail

Požárně-technické charakteristiky zemního plynu s příměsí vodíku

Snaha o využívání zdrojů energie s nízkou nebo nulovou uhlíkovou stopou vede k omezování konvenčních fosilních paliv a jejich náhradě obnovitelnými zdroji. Jednou z cest energetické transformace je příměs "uhlíkově neutrálního" vodíku k zemnímu plynu v distribuční síti. Do určité koncentrace vodíku lze tuto směs používat ve stávajících energetických zařízeních a domácích spotřebičích bez dodatečných technických úprav, takže přídavek vodíku nevyžaduje další investiční náklady na straně spotřebitele. Kromě zaměnitelnosti vodíkové směsi s čistým zemním plynem z hlediska užitných vlastností v energetických aplikacích je však také nutné ověřit, zda se příměsí vodíku významně nezhorší požárně-technické charakteristiky tohoto paliva. Příspěvek shrnuje výsledky výpočtu a stanovení mezí výbušnosti a dalších požárně-technických parametrů u zemního plynu s příměsí 10 a 20 % vodíku.
4 Michal Šiman B1 Ing. Miloš Auersvald, PhD. Stanovení obsahu karbonylů v bio-olejích z biomasy obsahující významné množství dusíku detail

Stanovení obsahu karbonylů v bio-olejích z biomasy obsahující významné množství dusíku

Stanovení obsahu karbonylových sloučenin v bio-olejích získaných z pyrolýzy nebo hydrotermálního zkapalňování biomasy je klíčové pro odhad stability vzorku při skladování a návrhu vhodného hydrogenačního procesu. Složení bio-olejů z různých typů biomasy se však může výrazně lišit od bio-olejů ze dřeva, které byly využity pro vývoj Faixovy metody. Během tohoto výzkumu bylo odhaleno omezení této metody při analýze bio-olejů připravených z biomasy s vyšším obsahem bílkovin. Tyto bio-oleje jsou známé vysokým obsahem dusíku, který může být přítomen v podobě sloučenin, které mohou ovlivnit a zkreslit výsledky titračního stanovení obsahu karbonylů. V rámci této studie byly identifikovány dusíkaté interferenty a byl zaveden korekční krok pro přesné stanovení obsahu karbonylů. Tento nový přístup byl testován pro analýzu 13 surových bio-olejů s rozmanitým obsahem dusíku. Kromě surových bio-olejů bylo také analyzováno 5 hydrogenačně upravených bio-olejů z čistírenských kalů. Pro bio-oleje se zvýšeným obsahem dusíku obsahující méně než 0,5 mmol/g karbonylových skupin, může Faixova metoda bez korekčního kroku poskytovat nulové a v extrémních případech dokonce záporné hodnoty. Výsledky měření ukázaly, že implementace korekčního kroku je klíčová pro bio-oleje obsahující více než 2 %hm. dusíku.



216 - Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Jan Drábek B3 Ing. Lenka Polívková, Ph.D. Zachytávání atmosférického CO2 sorpčními materiály detail

Zachytávání atmosférického CO2 sorpčními materiály

Klimatická změna je jedním z největších problémů dnešní doby a je spojována především s uvolňováním emisí oxidu uhličitého do ovzduší. S ohledem na celosvětová opatření a mezinárodní tlak na snížování uhlíkové stopy jednotlivých států by mohl přímý záchyt CO2 z ovzduší neboli DAC (Direct Air Capture) pomoct dosáhnout těchto cílů. Proces DAC zachytává oxid uhličitý do kapalné (L-DAC), či pevné (S-DAC) fáze. Tato práce se zabývá S-DAC, konkrétně testováním na základě rešerše vybraných adsorpčních materiálů, které by mohly být schopné zachycovat oxid uhličitý přímo ze vzduchu, a zjištěním, zda-li je možné jejich efektivní použití. Testovanými materiály jsou různé typy molekulových sít, aktivních uhlí a MOFs.  
2 Bc. Tereza Kochová M2 Ing. Siarhei Skoblia, Ph.D. Pyrolýza vybraných odpadních materiálů pro jejich energetické a materiálové využití detail

Pyrolýza vybraných odpadních materiálů pro jejich energetické a materiálové využití

Pyrolýza je termochemická konverze organických materiálů za nepřítomnosti oxidačního media. Pyrolýza je jedním ze základních procesů probíhajících při všech termokonverzních dějích (spalování, zplyňování), a tak distribuce vznikajících produktů pyrolýzy ovlivňuje kvalitativní a kvantitativní průběh navazujících dějů. Na distribuci a vlastnosti produktů vzniklých při pyrolýze mají vliv podmínky procesu (teplota, doba reakce) a rovněž i vlastnosti vstupního materiálu. Organická hmota je transformována na plynné, kapalné a pevné produkty, které lze dále využít jak energeticky, tak i materiálově. Uhlíkatý zbytek s vysokým obsahem uhlíku lze použít pro nízkonákladovou sekvestraci COa zlepšení základních vlastností půdy. Cílem práce je zjištění chování vybraných vzorků odpadních materiálů z biomasy za podmínek pomalé pyrolýzy a určení distribuce hlavních produktů a jejich vlastností z hlediska jejich následného materiálového či energetického využití. K pyrolýzním experimentům byl vybrán vzorek posklizňových zbytků testovaný v laboratorní aparatuře s  kovovým reaktorem. V příspěvku jsou uvedeny výsledky pyrolýzního experimentu při teplotě 600 °C. Výsledkem procesu byl pevný uhlíkatý zbytek (26,06 %), kapalný kondenzát (56,08 %) a hořlavý plynný podíl (17,86 %).  



3 Dorian Manto B3 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Bioplyn versus SOFC detail

Bioplyn versus SOFC

V současné době se jeví využití bioplynu v palivových článcích jako nový zajímavý zdroj obnovitelné energie. V rámci výzkumné práce bylo testováno složení bioplynu z vybrané atypické bioplynové stanice v Čechách a byla posouzena možnost jeho využití v palivových článcích typu SOFC. Práce je dále zaměřena na stanovení provozních parametrů energetické soustavy bioplynové stanice s ohledem na specifika využití systému palivových článků SOFC. Součástí práce je porovnání modelové ČOV z českého prostředí s jednotkou DEMO SOFC (Collegno, Itálie). Na závěr budou diskutovány možné provozní, ekonomické a environmentální aspekty energetického využití bioplynu v palivových článcích.  
4 Vojtěch Mohelník B3 Ing. Zdeněk Beňo, Ph.D. Vliv teploty sušení na analýzu palivářské dřevní štěpky   detail

Vliv teploty sušení na analýzu palivářské dřevní štěpky  

V důsledku politiky EU v oblasti omezování změn klimatu je patrný stále se stupňující tlak na odklon od využívání fosilních zdrojů energie. Tato skutečnost se rovněž týká provozovatelů tepláren, kteří aktivně vyhledávají náhradu za fosilní paliva. Jedním z možných řešení je spalování biomasy, zejména dřevní štěpky. Její kvalitativní parametry jsou značně proměnlivé, obzvláště co se obsahu veškeré vody týče. Přechod na spalování dřevní štěpky je spojen i se změnami v dodavatelských řetězcích, čehož důsledkem jsou zvýšené nároky na provozní laboratoře, které vyplývají ze zvýšeného denního množství vzorků k analýze. Společně se samotnou technologií se tak transformují i provozní laboratoře, které hledají postupy vedoucí k optimalizaci jejich chodu za účelem úspory času a personálních nákladů při udržení kvality. Práce se zabývá vlivem optimalizačních návrhů na kvalitu výsledků v oblasti stanovení výhřevnosti biopaliv.
5 Bc. Gleb Petrenko M1 Ing. Marek Staf, Ph.D. Pyrolýza odpadních plastů s využitím získaných produktových frakcí. detail

Pyrolýza odpadních plastů s využitím získaných produktových frakcí.

Při nakládání s odpadními plasty je obecně preferována jejich recyklace. V některých případech však není možné dané plasty k produkci nových výrobků použít. Takové materiály je třeba využít jiným způsobem, jímž je např. spalování s využitím tepelné energie nebo pyrolýza. Pyrolýza umožňuje kromě energetického využití získat i další produkty použitelné jako surovinový vstup pro jiné technologie. V rámci práce byla zkoumána pomalá pyrolýza odpadních polymerů na bázi polyvinylchloridu a polyvinylacetátu. Průmyslová pyrolýza uvedených plastů je obtížná vzhledem k uvolňování vysoce korozivních plynů. V laboratorním měřítku musí být studována mimo jiné i proto, aby bylo možné predikovat vliv těchto materiálů na pyrolýzní zařízení, do kterého mohou vstupovat i jako nežádoucí kontaminanty vsádky. Výstupem práce je hmotnostní bilance pyrolýzy, údaje o složení jednotlivých frakcí produktů a parametry tuhých zbytků podrobených aktivaci vodní párou a kyselým roztokem. Během měření byl také testován vliv teploty a kontaktního času s aktivačním médiem na specifický povrch a distribuci velikosti pórů produktů aktivace.  
6 Bc. Jan Vojnik M1 Ing. Ondřej Hlaváček Automatizovaný systém vzorkování dřevní štěpky detail

Automatizovaný systém vzorkování dřevní štěpky

Práce se zabývá dílčí částí projektu modernizace teplárny v Mladé Boleslavi, konkrétně návrhem automatizovaného systému vzorkování dřevní štěpky. S ohledem na bezpečnost práce a optimalizaci provozních nákladů je cílem práce veškerou technologii odběru a nakládání se vzorkem dřevní štěpky automatizovat. To obnáší řešení všech dílčích kroků vzorkování, počínaje odběrem dřevní štěpky z paralelních pásových dopravníků, jejich identifikaci, dopravu a především udržení stálosti vzorků při jejich uskladnění. Přínosem zavedení této technologie je také např. zamezení pohybu obsluhy laboratoře v prašném a potencionálně nebezpečném prostředí, či znemožnění ovlivnění parametrů dřevní štěpky personálem za účelem zvýhodnění jednotlivých dodavatelů.  
7 Adam Vojtovič B3 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Syntéza a testování katalyzátorů na bázi MoO3 detail

Syntéza a testování katalyzátorů na bázi MoO3

V rámci výzkumné práce byl testován katalyzátor na bázi oxidu molybdenového, který se používá v různých typech reakcí za účelem ovlivnění reakčních podmínek.  Cílem práce bylo otestovat a porovnat nosiče s různými poměry impregnací molybdenem. Vybraný nosič pocházel z komerční sféry, současně byl ale v laboratorních podmínkách vyroben jiný, který byl také impregnován. U obou byly porovnávány základní parametry. Vlastnosti katalyzátoru se mění podle množství nanesené impregnace na plochu pórů nosiče. Za použití metody dynamické sorpce par a analýzy povrchu materiálu byl zkoumán průmyslový nosič MCM-41 s různým obsahem impregnace oxidu molybdenového a laboratorně vyrobený nosič. 
8 Daniel Vízner B3 Ing. Veronika Kyselová, Ph.D. Porovnání impregnovaných silikagelů detail

Porovnání impregnovaných silikagelů

Během práce byly impregnovány dva druhy adsorpčních materiálů, jeden čistý silikagel a druhý složený z 85 % SiO2 a zbytek aktivní uhlí. Jako impregnační činidlo byl na základě literární rešerše použit polyethylenimin, který by měl zabudováním dusíkatých funkčních skupin do matrice materiálu zvýšit sorpční kapacitu pro záchyt CO2 u jednotlivých upravených materiálů. Cílem bylo porovnat různé způsoby impregnace vybraných materiálů a následně zjistit vlastnosti upravených materiálů (např. elementární složení, BET povrch, distribuce pórů a objem pórů). Vybrané materiály byly dále použity pro sorpci oxidu uhličitého při teplotě  50°C.   
9 Jiří Zlámal B3 Ing. Veronika Kyselová, Ph.D. Porovnávání sorpčních kapacit oxidu uhličitého u vybraných porézních materiálů detail

Porovnávání sorpčních kapacit oxidu uhličitého u vybraných porézních materiálů

Tato práce byla zaměřena na porovnání sorpčních kapacit vybraných porézních materiálů. Cílem práce bylo kromě srovnání rozdílných vlastností materiálů také prověření změny sorpční kapacity u stejných použitých materiálů za jiných podmínek. Celkem 8 adsorpčních materiálů, včetně sorbentů na bázi aktivního uhlí, aluminy, silikagelu či molekulových sít, bylo simultánně měřeno za teploty 20 °C a 40 °C pro tři různé modelové směsi plynů s rozdílnou koncentrací oxidu uhličitého, a to 10, 15 a 20 %. Pro všechny materiály byly proměřeny jejich strukturní vlastnosti na přístroji Coulter SA 3100. U některých materiálů bylo zároveň provedeno měření sorpční kapacity metodou dynamické sorpce par na přístroji DVS Advantage.

217 - Ústav technologie vody a prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Katarína Hanusová M2 prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D. Sledování genů antibiotické rezistence v šedé vodě detail

Sledování genů antibiotické rezistence v šedé vodě

Antibiotická rezistence je rostoucí hrozbou pro lidské zdraví, jelikož komplikuje až znemožňuje léčbu některých bakteriálních onemocnění. Rezidua antibiotik se zároveň s geny rezistence dostávají do odpadních vod a tím i na čistírny odpadních vod, kde jsou ideální podmínky k jejich další proliferaci. Monitoring šedých vod prokázal, že i v nich je možné geny rezistence sledovat. Tento fakt by mohl být problémem při opětovném využití vyčištěných šedých vod. Tato práce se zabývá vlivem užívání antibiotik na výskyt genů antibiotické rezistence v šedé vodě a sleduje vývoj jejich množství v čase a procesu čištění. Konkrétně byly sledovány geny antibiotické rezistence v šedé vodě z obytné jednotky s čistírnou šedých vod po dobu užívání antibiotika tetracyklinu jedním z obyvatel. Sledování bylo zahájeno v počátku léčby a pokračovalo i po jejím ukončení. Byly sledovány geny rezistence vůči tetracyklinu (tetA, tet39, tetO), bakteriální marker 16S – rRNA a integron třídy 1. Byl pozorován nárůst genů antibiotické rezistence v samotné šedé vodě a následně i v biomase vymyté z biofiltru, kde došlo k významnému zvýšení jejich množství v průběhu měření. Z toho je možné usuzovat, že docházelo k jejich zadržování v biomase, případně i k přenosu genů a jejich proliferaci.
2 Adriana Hačková B1 Ing. Vojtěch Kouba, Ph.D. Anammox bakterie jako nástroj pro energeticky šetrné odstraňování dusíku z odpadních vod a produkci cenných lipidů detail

Anammox bakterie jako nástroj pro energeticky šetrné odstraňování dusíku z odpadních vod a produkci cenných lipidů

Anammox bakterie (kmen Planctomycetes) se používají na čistírnách odpadních vod pro odstraňování dusíku. V novém kontextu by bylo přínosné tyto bakterie využít i pro produkci unikátních a potenciálně cenných biomateriálů, jako jsou například ladderánové lipidy. Pro tyto aplikace anammox bakterií je mimo jiné klíčová znalost jejich reakční stechiometrie, a taktéž jejich růstová rychlost (typicky 15-30 dní). Cílem této práce bylo kultivovat anammox bakterie Candidatus Brocadia v laboratorním bioreaktoru o pracovním objemu 6 litrů, stanovit jejich reakční stechiometrii a optimalizovat její růstovou rychlost. Výsledky testování přispějí k využití anammox bakterií pro šetrnější odstranění dusíku z vod, a také pro účinnější produkci ladderánových lipidů.
3 Bc. Linda Herbríková M2 doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D. Vliv PUR pěn na charakter a složení aktivovaného kalu detail

Vliv PUR pěn na charakter a složení aktivovaného kalu

V současné době ekologické odpovědnosti k životnímu prostředí je kladen zvýšený důraz na efektivní čištění odpadních vod. V reakci na neustále rostoucí environmentální výzvy se očekává, že Evropský parlament zváží přísnější limity pro odtok z čistíren odpadních vod, s důrazem na odstraňování nutrientů. Zejména v oblasti odstraňování dusíku se objevuje naléhavá potřeba inovativních přístupů k posílení účinnosti čistíren odpadních vod. Předmětem této práce je hodnocení různých typů biodegradabilního porézního materiálu na bázi polyuretanových pěn (PUR) a jejich vlivu na biologické parametry za účelem dosažení vyšší účinnosti odstraňování dusíku. Laboratorní testování probíhá v SBR reaktorech s aktivovaným kalem, ve kterém jsou umístěny různé typy PUR materiálů a v jejich přítomnosti je hodnocen vliv na rozmanitost mikroorganismů pomocí mikroskopie a kultivačních postupů. V rámci analýz jsou stanovovány termotolerantní koliformní bakterie, pseudomonády, klostridia, kultivovatelné mikroorganismy při 36 °C, nitrifikační a denitrifikační bakterie. Spolu s kinetickými testy je takto zkoumán vliv jednotlivých PUR materiálů na biologické procesy v kalu. Laboratorní výsledky poskytují základ pro následnou optimalizaci receptury PUR hmot v reálných podmínkách čistírny odpadních vod.



4 Bc. Kateřina Hlaváčková M1 Ing. Ondřej Hlaváček Technologie likvidace zaolejovaných vod z průmyslového areálu detail

Technologie likvidace zaolejovaných vod z průmyslového areálu

Průmyslové areály jsou původci řady odpadních proudů, které jsou svým znečištěním specifické. To se týká i produkce specificky znečištěných odpadních vod. Průmyslové zóny disponují vlastní čistící technologií, které tyto proudy upraví dle požadavků následujícího recipienta. Práce se zabývá likvidací zaolejovaných vod produkovaných v průmyslové zóně v Mladé Boleslavi, kde jsou likvidovány za pomocí technologie odparky v teplárenských kotlích. Tento postup je alternativou vůči externí likvidaci, která podléhá likvidaci v kategorii nebezpečného odpadu. Práce se zabývá popisem problematiky a technologického postupu, hodnocením účinnosti odstranění polutantů a dopady na následné technologie.
5 Bc. Jakub Sochor M1 - Adsorpce aminokyseliny fenylalaninu produkovaného fytoplanktonem na aktivním uhlí při úpravě pitné vody detail

Adsorpce aminokyseliny fenylalaninu produkovaného fytoplanktonem na aktivním uhlí při úpravě pitné vody

Vlivem eutrofizace zdrojů povrchové vody pro úpravu na vodu pitnou je potřeba reagovat na tento stav optimalizací technologií úpravy pro eliminaci organických látek produkovaných sinicemi a řasami (tzv. algal organic matter, AOM). Nízkomolekulární frakce AOM je minimálně odstranitelná pomocí konvenčních úpravárenských postupů typu koagulace/flokulace. Je proto nutné využít metody založené na jiném principu. V tomto příspěvku se jedná o metodu adsorpce kontaminantu na aktivním uhlí (GAU). Prostřednictvím laboratorních rovnovážných adsorpčních testů byl zkoumán vliv počáteční koncentrace aminokyseliny fenylalaninu, hodnoty pH a teploty systému na odstranění této látky z vodného prostředí vlivem adsorpce na vybraném druhu GAU. Adsorpce aminokyselin je výrazně ovlivněna nábojovými poměry v systému, které jsou závislé na hodnotě pH roztoku. Hodnota pH vodné fáze přímo ovlivňuje jak náboj povrchu GAU, tak i disociaci a protonizaci funkčních skupin aminokyseliny. Výběr vhodného typu GAU pro daný typ sorbované látky a určení optimálních podmínek pro proces sorpce jsou základními faktory ovlivňujícími účinnost eliminace těchto nežádoucích látek z vody. Experimentální práce probíhala ve spolupráci s Ústavem pro hydrodynamiku AV ČR.
6 Bc Barbora Stiborová M2 Ing. Martin Pečenka, Ph.D. Využití biodegradabilních polyurethanových pěn k intenzifikaci nitrifikace na čistírnách odpadních vod detail

Využití biodegradabilních polyurethanových pěn k intenzifikaci nitrifikace na čistírnách odpadních vod

Biologické odstraňování nutrientů, tj. sloučenin dusíku a fosforu, z odpadních vod je běžným postupem při čištění na městských čistírnách odpadních vod. Limitujícím procesem je biologická nitrifikace, která je negativně ovlivňována řadou technologických parametrů. Zvýšením účinnosti nitrifikace by mohlo na některých čistírnách odpadních vod dojít k lepšímu plnění emisních standardů, vyšší úrovni ochrany vodních zdrojů a optimalizaci provozních nákladů dané čistírny. Tato práce se zabývá zvýšením účinnosti procesu nitrifikace použitím biodegradabilních nosičů biomasy z polyuretanových materiálů (PUR). Experimenty byly prováděny ve čtyřech SBR reaktorech, přičemž ve třech reaktorech byly do aktivační směsi vloženy různé typy PUR pěn, zatímco čtvrtý reaktor sloužil jako srovnávací, bez nosičů biomasy. Cílem této práce bylo v laboratorním měřítku sledovat a vyhodnocovat fyzikálně-chemické a technologické parametry procesu čištění z hlediska vlivu aplikace nosičů biomasy na procesy odstraňování anorganických forem dusíku. Z naměřených hodnot těchto parametrů bylo vyhodnoceno, který nosič biomasy je nejvhodnější pro kultivaci nitrifikačních mikroorganismů za neoptimálních podmínek, a tedy jeho použitelnost pro intenzifikaci procesu nitrifikace na komunálních čistírnách odpadních vod.
7 Eva Svárovská B3 doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D. Udržitelnost kvality vody v chladících systémech  detail

Udržitelnost kvality vody v chladících systémech 

Mikrobiální znečištění vody má významný vliv na stav a funkčnost zařízení v chladících systémech. Organismy klíčové z pohledu základní kvality vody jsou zástupci koliformních bakterií a E. coli a mikroorganismy kultivovatelné při 22 °C a 36 °C. Indikátorem formace biofilmů jsou bakterie rodu Pseudomonas, případně mikromycety, které indikují sekundární kontaminaci např. vzduchem anebo rezistenci vůči technologickému zásahu. Na probíhající biotickou korozi poukazuje přítomnost a abundance aerobně kultivovaných železitých bakterií a anaerobně kultivovaných sulfát-redukujících bakterií a klostridií. Při ošetřování chladicích vod se zpravidla používají biocidy, kondicionační prostředky a antikorozní adheziva. Jejich zvýšená aplikace může vést  k ovlivnění funkčnosti zařízení a k rezistenci mikroorganismů. Vhodným a šetrným způsobem ošetření chladicích vod jsou pokročilé oxidační procesy. Proces ozonizace a UV záření s různou intenzitou a dobou expozice je aplikován na zdroj surové vody (používané jako chladící kapaliny) s cílem minimalizace jejího mikrobiálního znečištění a případného rizika vzniku resistence. Cílem této práce je zjištění účinnosti procesů ozonizace a UV záření na eliminaci vybraných mikroorganismů z reálné vody.   
8 Bc. Ondřej Veselý M2 Ing. Dana Pokorná, CSc. Biomethanizace CO2 z bioplynu v technologickém uspořádání in-situ detail

Biomethanizace CO2 z bioplynu v technologickém uspořádání in-situ

Biomethanizace oxidu uhličitého (CO2) je procesem vedoucím k lepší energetické využitelnosti bioplynu, při kterém je využito metabolických cest hydrogenotrofních methanogenů běžně přítomných v anaerobním společenství. Hydrogenotrofní methanogeny metabolizují CO2 a vodík, a produkují energeticky využitelný methan. Dnes již běžně zavedené fyzikálně-chemické metody zušlechťování bioplynu zajišťují pouze separaci CO2. Při biologické metodě dochází však ke konverzi CO2, který je normálně nevyužit, právě na methan, což vede k navýšení jeho obsahu v bioplynu a celkové objemové produkce methanu. Biomethanizace v uspořádání in-situ je založena na dávkování vodíku přímo do anaerobního fermentoru a využití hydrogenotrofních methanogenů již v anaerobním fermentoru. Cílem této práce bylo vyhodnotit provoz modelového in-situ biomethanizačního reaktoru v reálných podmínkách. Model zpracovával směs primárního a přebytečného kalu z ČOV Hradec Králové pro simulaci anaerobního fermentoru. Po ustálení modelu byl přidáván vodík ze zásobních tlakových lahví. V průběhu provozu bylo postupně zvyšováno zatížení vodíkem s účelem najít limity procesu a optimální provozní podmínky pro maximální navýšení efektivity anaerobní fermentace bez inhibice celkového procesu.  
9 Kateřina Vokurková B3 Ing. Hana Kujalová, Ph.D. Snížení koncentrace fosforu v povrchových vodách pomocí tuhých sorbentů detail

Snížení koncentrace fosforu v povrchových vodách pomocí tuhých sorbentů

V přírodních vodách dochází během vegetačního období k přirozené eutrofizaci způsobené přítomností sloučenin fosforu a dusíku, které se uvolňují do vodního sloupce ze sedimentů a odumřelých organismů. Účinkem antropogenního znečištění se zvyšuje koncentrace nutrientů, proto také stoupá míra eutrofizace a pro vodní ekosystém se stává neúnosnou. Dochází k přemnožení mikroorganismů, zakalení vody, růstu vodního květu, vyšší fotosyntetické produkci, při které se snižuje obsah CO2 a tím vzrůstá hodnota pH. Uvedené procesy jsou příčinou zhoršené kvality vody a týkají se především stojatých povrchových vod. Prvkem limitujícím rozsah eutrofizace v kontinentálních vodách je fosfor.   Tato práce je zaměřena na otázku snížení koncentrace forem fosforu ve stojatých přírodních vodách pomocí adsorpce na pevné sorbenty. V rámci vsádkového pokusu s reálnou povrchovou vodou ze dvou lokalit je sledována koncentrace rozpuštěného reaktivního fosforu neboli rozpuštěných orthofosforečnanů a koncentrace celkového fosforu ve vodě v závislosti na době kontaktu s vybranými sorbenty. Cílem práce je vytipovat sorbent vhodný pro snížení koncentrace fosforu v přírodních vodách pod mezní hodnotu způsobující eutrofizaci a zjistit, zda nedochází ke zpětnému uvolňování nutrientů ze sorbentu do vodního sloupce.  
10 Bc. Adéla Vykydalová M1 - Použití recyklační membránové technologie pro průmyslové vody detail

Použití recyklační membránové technologie pro průmyslové vody

Průmyslové podniky spotřebovávají velké množství vody pro chlazení, čištění, zpracování a výrobu surovin. Opětovné využití průmyslových odpadních vod může pomoci snížit spotřebu distribuované vody, snížit náklady na likvidaci odpadů a snížit negativní dopad na životní prostředí. Možnosti na recyklaci průmyslové odpadní vody jsou rozmanité, např. procesy biologické nebo fyzikálně-chemické, které jsou hojně používané po celém světě. Každý sektor určitého průmyslu produkuje konkrétní kombinaci polutantů. Recyklační jednotka, ze které byly odebírány vzorky, byla umístěna v průmyslové prádelně. V odpadní vodě z prádelen se nejčastěji vyskytují tenzidy, změkčovadla, bělidla, fosfor a detergenty na bázi fosfátů. Jednotka zahrnuje proces flotace a membránové procesy, např. ultrafiltrace, reverzní osmóza. Sledovalo se osm fyzikálně-chemických parametrů vybraných pro posouzení kvality odpadní a vyčištěné vody. Stanovované parametry jsou pH, vodivost, CHSKCr, BSK7, nerozpuštěné látky, rozpuštěné látky, rozpuštěné anorganické soli a celkový fosfor. Cílem práce bylo posouzení aplikovatelnosti a využitelnosti jednotky. 
11 Bc. Tereza Wasniowska M1 - Stanovení aniontů v odpadních vodách z výroby buničiny  detail

Stanovení aniontů v odpadních vodách z výroby buničiny 

Výroba viskózové buničiny sulfitovým způsobem je spojená s produkcí velkého množství odpadní vody, kterou je potřeba před vypuštěním do vodního toku vyčistit na čistírně odpadních vod. Nutnost sledovat charakter odpadní vody vyplývá ze zákonných maximálních limitních koncentrací látek, které může podnik za 1 rok vypustit do řeky, a jejich překročení je pokutováno. Výskyt iontů je podmíněn dávkováním chemikálií s obsahem sledovaných iontů (SO42-, Cl-) při výrobě buničiny i při čištění odpadních vod. Sledované ionty byly ve vzorcích stanoveny izotachoforeticky (ITP). Metoda ITP se řadí do skupiny elektromigračních separačních metod. Pro ověření správnosti výsledků získaných metodou ITP byly použity analytické metody, které jsou založeny na jiném principu stanovení, konkrétně gravimetrie a titrace. Pro stanovení obsahu síranu byla použitá i metoda kyvetového testu (KIT) od firmy HACH, jejíž účinnost byla rovněž sledována.  
12 Bc. Tomáš Zetek M1 Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Faktory ovlivňující adsorpci pesticidních látek na GAU detail

Faktory ovlivňující adsorpci pesticidních látek na GAU

Pesticidní látky patří mezi mikropolutanty, které negativně ovlivňují lidské zdraví. Jejich výskyt v pitných vodách je nežádoucí a proto musí být účinně odstraňovány. Vhodnou metodou jejich eliminace je adsorpce na granulovaném aktivním uhlí. S vyčerpáním sorpční kapacity aktivního uhlí dochází k postupnému průniku pesticidních látek do upravené vody. Jejich koncentrace ale není přímo úměrná jejich výchozí koncentraci v surové vodě. Účinnost adsorpce je ovlivněna řadou faktorů, které souvisí s fyzikálně-chemickými vlastnostmi molekuly pesticidní látky a rovněž tak typem použitého aktivního uhlí. Cílem práce bylo hodnocení  vlivu molární hmotnosti, polarity povrchu a hydrofobicity molekuly pesticidů na průběh adsorpce.

218 - Ústav energetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Claudia Bartošová M2 Ing. Jana Rejková, Ph.D. Chování slitin a ocelí ve vysokoteplotních prostředích detail

Chování slitin a ocelí ve vysokoteplotních prostředích

Vlivem rostoucích nároků na snižování emisí skleníkových plynů jsou stále vytvářeny nové technologie, které tuto problematiku řeší. Jednou z nich jsou technologie CCS, jejichž principem je záchyt CO2 ze spalin průmyslových technologií a jeho uložení pro potenciální budoucí využití. Technologie čištění spalin a záchytu CO2 probíhají za vysokých teplot v korozně agresivních prostředích, které mohou být náročné pro kovové konstrukční materiály. Pro studia chování materiálů byly provedeny dvě expozice, první v prostředí oxidu uhličitého a druhá v argonu, u obou byla teplota 900 °C a doba expozice 500 hodin. Výsledky těchto expozic budou vyhodnoceny gravimetricky a metodami XPS, SEM a EDS. Následně budou zhodnoceny stavy povrchů exponovaných materiálů a jejich vhodnost a životnost v oblasti CCS technologii.
2 Eva Bažantová B3 Ing. Mariana Arnoult Růžičková, Ph.D. Studium kinetiky koroze slitiny 800H v superkritické vodě detail

Studium kinetiky koroze slitiny 800H v superkritické vodě

Ve své práci se zabývám kinetikou korozního chování oceli 800H v superkritické vodě. Korozní kinetika popisuje rychlost a průběh koroze studované oceli. V současné době má testování vlivu superkritické vody na korozi ocele velký význam a to především v jaderné energetice, neboť v budoucnu se plánuje využití reaktorů IV. generace, které jsou superkritickou vodou chlazené. V současnosti existují dvě hlavní metody měření rychlosti koroze. První možností je gravimetrie, která je založena na principu zvážení vzorku oceli před a po korozi. Toto měření je ovšem nepřesné vzhledem k tomu, že část zkorodované vrstvy se může například během experimentu odloučit. Druhou možností je elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS), kdy se na elektrodách detekují elektrony probíhající korozní reakce. Výstupem tohoto měření je impedance vystihující odporové vlastnosti prostředí. Výsledné impedanční spektrum se dále zpracovává a vyhodnocuje. Výsledkem je pak náboj, z něhož se pomocí Faradayova zákona spočítá změna hmotnosti. Ta odpovídá přírůstku korozního produktu. Elektrochemická impedanční spektroskopie je ve srovnání s gravimetrií přesnější. Cílem mé práce je analýza a zpracování impedančního spektra a porovnání získaných dat pomocí obou metod.  
3 Bc. Kryštof Frank M2 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Analýza korozních vrstev ZrO2 Ramanovou spektrometrií detail

Analýza korozních vrstev ZrO2 Ramanovou spektrometrií

Při analýzách oxidických vrstev na slitinách zirkonia se Ramanova spektroskopie na VŠCHT Praha s úspěchem využívá již delší dobu. Metoda je rovněž používána jako doplňková metoda k elektrochemické impedanční spekroskopii. Další výzkum v této oblasti se zabývá zpřesňováním metodiky měření Ramanových spekter. Tato práce se zabývá analýzou oxidické vrstvy po rozpuštění kovového zirkonia ve směsi kyselin fluorovodíkové a dusičné. Cílem této práce je analyzovat oxidické vrstvy v různých vzdálenostech od rozhraní ropuštěný kov-oxid.
4 Adéla Plachá B3 Ing. Eva Mištová, Ph.D. Sorpce fosforečnanů z vodných roztoků pomocí aktivované aluminy KA 402 detail

Sorpce fosforečnanů z vodných roztoků pomocí aktivované aluminy KA 402

Vysoké koncentrace fosforu v povrchových vodách jsou dlouhodobým problémem, při úpravě vody pro různé účely je tedy potřeba hledat efektivní cesty pro jeho odstranění. Zároveň pak s narůstajícím nedostatkem zpracovatelných zásob fosforu je třeba tyto procesy navrhovat i s návazností na zpětnou těžbu fosforu zachyceného při úpravě. Pro všechny experimenty se používá aktivovaná alumina KA 402 v granulované formě. Pomocí dynamických kolonových experimentů je sledován vliv regeneračního roztoku (NaOH - 0,5 mol/l) a kondicionačních roztoků (HCl - 0,1 mol/l nebo voda nasycená oxidem uhličitým) na­ chemickou stabilitu sorbentu. Zároveň je sledována délka sorpčních cyklů a účinnost regenerace. Vstupní sorpční roztok má koncentraci 20 mg/l fosforečnanů, limitní koncentrace pro ukončení sorpční fáze je pak 0,5 mg/l. Kolony obsahují 10 ml sorbetu o velikosti částic 500 μm. Dále byly měřeny tlakové ztráty při průtoku kolonou v závislosti na zrnitosti sorbetu a pomocí rovnovážných vsádkových experimentů byl zjištěn vliv pH sorpčního roztoku na zachycené množství fosforečnanů.  
5 Viachaslau Radzeuski B3 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Studium korozního chování Fe-Cr-Ni slitin v superkritické vodě pomocí in-situ elektrochemických technik detail

Studium korozního chování Fe-Cr-Ni slitin v superkritické vodě pomocí in-situ elektrochemických technik

V jednom ze šesti navržených typů jaderných reaktorů IV. generace (SCWR) je předpokládáno použití superkritické vody jako chladícího média. Kvůli specifickým vlastnostem vody v superkritickém stavu (t >373 °C, p >22 MPa) je důležité najít materiály pokrytí jaderného paliva, které budou mít v daném prostředí dobré korozní a mechanické vlastnosti s nízkým záchytem neutronů. Byly provedeny in-situ korozní testy na slitinách 310S a 800H pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS), což je metoda, která nám umožnuje stanovit korozní vlastnosti daných materiálů. Experimentální data byla vyhodnocena a byly získány parametry, odpovídající okamžité korozní rychlosti.  
6 Bc. Petr Čech M2 Ing. Mariana Arnoult Růžičková, Ph.D. Studium korozního chování slitiny 310S-AFA v superkritické vodě detail

Studium korozního chování slitiny 310S-AFA v superkritické vodě

V rámci materiálového výzkumu pro 4. generaci jaderných reaktorů a konkrétně pro jaderný reaktor chlazený superkritickou vodou (SCWR), se pro pokrytí paliva uvažuje především o korozivzdorných ocelích, neboť oxidy zirkonia neodolají extrémním teplotám a tlakům. V rámci mezinárodního projektu ECC-Smart je nejvíce pozornosti věnováno slitinám 310S a 800H. Ve své práci se zaměřuji na AFA úpravu oceli 310S. AFA-SS (Alumina forming austenitic stainless steel) je adaptace korozivzdorných austenitických ocelí, která obsahuje vyšší množství hliníku. Dvě hmotnostní procenta hliníku ve slitině podporují růst ochranné vrstvy oxidu hlinitého, která zvyšuje korozní odolnost a další chemicko-mechanické vlastnosti slitiny. Oxid chromitý má za vysokých teplot tendence se oxidovat na rozpustný chroman, oxid hlinitý je teplotně stálejší bez tendence k oxidaci. Slitina byla podrobena elektrochemické impedanční spektroskopii v nadkritickém autoklávu. Tato data byla následně vyhodnocena a poskytla nám užitečné informace o korozním chování v prostředí superkritické vody.
7 Stella Špirochová B3 Ing. Jaroslav Moško Porovnání obsahu síry v produktech termochemického zpracování čistírenských kalů detail

Porovnání obsahu síry v produktech termochemického zpracování čistírenských kalů

V rámci hierarchie nakládání s odpady, která je součástí politiky Evropské unie, je preferována recyklace nebo energetické využití vzniklého odpadu před skládkováním. Jeden ze způsobů zpracování odpadních kalů z čistíren odpadních vod představuje pyrolýza, během které dochází jak ke snížení objemu a hmoty odpadu, tak k termickém rozkladu organických polutantů, což umožňuje další materiálové využití produktů pyrolýzy. Předmětem zkoumání byl sušený stabilizovaný čistírenský kal a produkty pyrolyzního zpracování. V rámci práce byly stanoveny základní palivo-energetické vlastnosti a dále byla provedena analýza celkové síry v kalu a náležitých pyrolýzních produktech. Stanovení celkové síry bylo provedeno spalováním vzorků v kyslíkové atmosféře za vysokého tlaku v kalorimetru a následnou analýzou absorpčních roztoků obsahujících vzniklé sírany pomocí iontové chromatografie. Výsledky této metody byly porovnány s elementární analýzou provedenou přístrojem Flash EA 1112. Vysoké koncentrace síry byly zjištěny ve vzorcích pocházejících z výměníku (27,06 hm.%) a z filtru (52,65 hm.%). Příčiny tohoto jevu a stanovení různých forem síry v jednotlivých vzorcích kalu budou předmětem dalšího zkoumání.  

240 - Ústav chemie ochrany prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Eliška Bradová B3 Ing. Václav Durďák, Ph.D. Analýza materiálových toků z linky pro recyklaci solárních panelů detail

Analýza materiálových toků z linky pro recyklaci solárních panelů

Množství instalovaných solárních panelů v České republice prudce narůstá. I přes nízkou environmentální zátěž spojenou se získáváním energie ze slunečního záření pomocí solárních panelů je nutné brát v úvahu jejich omezenou životnost a s tím spojený vznik odpadů. Optimální koncovku tvoří v rámci udržitelnosti přirozeně recyklace. Také legislativně je v České republice Zákonem 542/2020 Sb., o výrobcích s ukončenou životností dána hranice recyklace a opětovného použití 80 % hmotnosti dosloužených solárních panelů. Jelikož značnou část používaných materiálů lze považovat za ekonomicky méně zajímavou, je stěžejní výzvou v rámci recyklace solárních panelů jejich separace od cenných materiálů a surovin, které jsou Evropskou komisí chápany jako kritické. Následné efektivní zpracování materiálových toků umožňuje omezení dopadů využívání solárních panelů na životní prostředí. Současné tuzemské třídící linky využívají zejména mechanicko-fyzikálních procesů, v rámci kterých vznikají materiály o různém zastoupení sekundárních surovin. Předkládaný příspěvek se zabývá analýzou výstupních proudů z prototypové třídicí linky. Na jejím základě bude následně možné optimalizovat procesy dalšího zpracování vznikajících materiálových toků, jejichž objem bude v příštích letech nevyhnutelně narůstat.
2 Bc. Andrey Bulkin M1 Dr. Ing. Jana Chumchalová Analysis of gypsum drywall residue for applications as soil amendment  detail

Analysis of gypsum drywall residue for applications as soil amendment 

Gypsum drywall is a common building material that is used in construction of residential and public spaces. It has seen a great increase in production and use in recent years. Gypsum waste drywall paper is a side product of commercial attempts at gypsum recycling. In this study, its properties as a soil amendment in agricultural use were examined and evaluated. To achieve this, research of several branches of government legislature, regarding waste treatment and disposal, guidelines for fertiliser use, and legislation was done. Series of biological and chemical experiments to obtain data where conducted. The resulting data was compared with prescribed limits.  Material fulfils requirements for ecotoxicology test on mustard seeds (Sinapis alba), with some inhibitory effects observed. Additionally, it fulfils requirements for E. coli and enterococci according to AHEM, concentrations of toxic elements, and pH value limit in leachates. However, it does not meet the safety limits of total organic carbon concentration. Results signify that drywall residues need to undergo additional processing to allow agricultural use.  



3 Bc. Magdaléna Dibdiaková M1 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Enviromentálne hodnotenie stavebných materiálov a odpadov pomocou kontaktných testov detail

Enviromentálne hodnotenie stavebných materiálov a odpadov pomocou kontaktných testov

Obehové hospodárstvo prináša so sebou nové vnímanie a prístup k odpadu, a tak aj tému udržateľnosti stavebného priemyslu. Dôležité je posúdiť environmentálne aspekty stavebných recyklátov, aby spĺňali normy a kritéria pre ich bezpečné použitie, a to z dôvodu potenciálneho využitia aj po tom, ako sa stanú stavebným odpadom. Materiály ako betón, tehly a hlinené omietky sú bežnou súčasťou takéhoto odpadu. Tieto materiály sa líšia od seba fyzikálnymi vlastnosťami, matricou a aj tým, ako sú udržateľné. Tento príspevok sa zameriava na posúdenie stavebných materiálov z hľadiska ich dopadu na životné prostredie, čo je podkladom pre ich opätovné využitie v praxi. Hodnotenie vzoriek bolo vykonané pomocou kontaktných testov, kde sa merali morfologické parametre jačmeňa (Hordeum vulgare) a enzymatická pôdna aktivita mikroorganizmov. Výsledky testov umožňujú zistiť a porovnávať vplyv jednotlivých vzoriek na klíčivosť a rastový výkon jačmeňa, pomocou parametrov ako sú napríklad inhibícia/stimulácia chlorofylov a karotoneidov, dĺžka výhonkov, DHA, UH a parametre koreňa rastliny. To pomáha pri výbere vhodného stavebného materiálu, optimalizácii jeho vlastností či určení jeho využitia po recyklácii.
4 Richard Kostrakiewicz B3 Mgr. Ing. Marek Martinec, Ph.D. Studium interakcí peroxodisíranu s horninovým prostředím v rámci ISCO detail

Studium interakcí peroxodisíranu s horninovým prostředím v rámci ISCO

In-situ chemická oxidace (ISCO) s využitím oxidačního činidla peroxodisíranu (PDS) je jednou z rozšířených technik sanace kontaminovaných zvodnělých zemin. Avšak účinnost odstranění kontaminantu ze zeminy pomocí PDS je závislá na schopnosti PDS setrvat v ošetřovaném zvodnělém horninovém prostředí. Tato schopnost je však značně ovlivněna vlastnostmi horninového prostředí, a to především obsahy přechodných kovů jako je železo, mangan a další. K porozumění tohoto vlivu byla provedena série vsádkových experimentů zkoumajících vliv složení horninového prostředí na spotřebu PDS. Z prvotních výsledků vsádkových experimentů je zřejmý vliv složení zeminy na spotřebu PDS a rychlost průběhu, kdy experimenty s reálnou zeminou vykazují rychlejší průběh rozkladu PDS oproti experimentům prováděným s modelovým mořským pískem a kontrolním obsahujícím pouze demineralizovanou vodu. Konkrétní vliv jednotlivých složek zeminy na aktivaci PDS a jeho rozklad bude součástí dalších plánovaných experimentů.  
5 Hana Moravcová B3 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Vliv přídavku živin do výluhů na biodostupnost prvků a ekotoxicitu  Vyžaduje anotaci
6 Bc. Nikola Němcová M2 Ing. Lenka McGachy, Ph.D. Degradace UV filtrů benzofenonového typu ve vodném roztoku za použití železem aktivovaného peroxodisíranu detail

Degradace UV filtrů benzofenonového typu ve vodném roztoku za použití železem aktivovaného peroxodisíranu

Degradace UV filtrů benzofenonového typu ve vodném roztoku za použití železem aktivovaného peroxodisíranu Bc. Nikola Němcová (M2), Školitel: Ing. Lenka McGachy, Ph.D. V současnosti je mikropolutantům věnována stále větší pozornost. Tyto látky se kumulují v životním prostředí a představují tak vzrůstající riziko zejména kvůli své toxicitě a jejich synergickým efektům. Tato práce se zabývá benzofenony. Díky své schopnosti absorbovat UV záření se benzofenony hojně vyskytují v produktech osobní péče, nebo v obalech. Cílem práce je rozšířit znalosti o degradaci benzofenonů v prostředí pokročilých oxidačních procesů za přítomnosti nanoželezem aktivovaného peroxodisíranu. Chování bude zkoumáno ve vodném prostředí s proměnnými parametry, jakými jsou teplota, pH, přítomnost iontů jako HCO3- a Cl-. V rámci provedených experimentů bylo použito nanoželezo NANOFER 25DS (Nanoiron spol. s.r.o.). Skenovací elektronová mikroskopie, využitá k charakterizaci NANOFER 25DS ukázala, že se jedná o nanočástice železa o průměrné velikosti 50-300 nmNásledně byla provedena sada vsádkových experimentů zaměřených na vliv NANOFER 25DS na odbourávání vybraného zástupce benzofenonů (benzofenon 1) a potenciál NANOFER 25DS aktivovat peroxodisíran a zvyšovat jeho účinnost při odbourávání benzofenonu 1.  

241 - Ústav udržitelnosti a produktové ekologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Iveta Hrdá B3 prof. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA Analýza environmentálních dopadů energetických mixů metodou LCA   detail

Analýza environmentálních dopadů energetických mixů metodou LCA  

Environmentální dopady energetiky jsou v současnosti důležitým tématem v souvislosti se změnou klimatu a závazkem Evropské unie k dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050. Výroba elektrické energie zatěžuje životní prostředí vysokými emisemi oxidu uhličitého vznikajícími spalováním fosilních paliv. Pro zamezení dalšího růstu uhlíkové stopy byly navrženy možnosti změny energetického mixu v České republice do roku 2040. Cílem příspěvku je porovnání těchto energetických mixů ve vztahu k jejich environmentálním dopadům metodou Life Cycle Assessment a hledání optimálního složení vedoucího k efektivnímu snižování emisí CO2. Výsledky práce poukazují na možnost dlouhodobého snížení uhlíkové stopy do roku 2040 omezením spotřeby uhelných produktů za současného navýšení jaderných zdrojů elektrické energie. Pokles do roku 2030 je umožněn za výrazného úbytku spalování hnědého uhlí a nárůstu podílů zemního plynu, větrné a solární energie.  
2 Bc. Martina Hájková, MBA M2 RNDr. et Mgr. Miloš Polák, Ph.D. Analýza materiálových toků odpadních mobilních telefonů v kontextu cirkulární ekonomiky  detail

Analýza materiálových toků odpadních mobilních telefonů v kontextu cirkulární ekonomiky 

Spotřeba mobilních telefonů celosvětově zaznamenává enormní nárůst, jejich inovační cyklus a životnost se zkracuje, což každoročně vede ke vzniku velkého množství odpadních mobilních telefonů, které mají z materiálového hlediska stále významnou hodnotu. Ze spotřebitelských průzkumů vyplývá, že vysloužilé mobilní telefony se ve velké míře akumulují v domácnostech a každý rok je vyhozeno určité množství mobilních telefonů do směsného komunálního odpadu. Pro přesnější pochopení odpadového hospodářství mobilních telefonů v České republice byla vypracovaná databáze obsahující více než 2 000 odpadních mobilních telefonů a jejich parametrů selektovaných vzorkovací metodou na sběrném místě. Provedená kvantitativní analýza zahrnovala statistické analýzy a analýzu materiálových toků (MFA), která představuje často používaný nástroj v oboru průmyslové ekologie, který měří vstupy a výstupy materiálů a zkoumá cesty a toky jednotlivých materiálových toků v rámci celého systému. Základem pro provedení MFA analýzy byl výpočet celkové životnosti mobilních telefonů stanovený podle Weibullova rozdělení, jejíž odhad činil 11,04 let.   

319 - Ústav biotechnologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Daniela Doubková M2 Ing. Barbora Branská, Ph.D. Regulace tvorby azafilonových pigmentů u Monascus purpureus detail

Regulace tvorby azafilonových pigmentů u Monascus purpureus

Monascus purpureus je vláknitá houba, u které byla zkoumána regulace genové exprese a v závislosti na ní produkce azafilonových pigmentů. Genová exprese byla ovlivňována na epigenetické úrovni pomocí modulátorů. Konkrétně jsem cílila na tři třídy histondeacetylas, které umožňují dekondenzaci chromatinu a přechod do jeho transkripčně aktivní formy. Jako modulátory byly vybrány nikotinamid, butyrát sodný, farnesol a valproová kyselina. Zároveň k dosažení optimálních podmínek, za kterých je výhodné ovlivňovat genovou expresi, byl sledován vliv zdroje uhlíku a pH na tvorbu sekundárních metabolitů. Podařilo se pozitivně ovlivnit produkci sekundárních metabolitů a to nejvíce za využití farnesolu a nikotinamidu. Každý z epigenetických modulátorů ovlivnil produkci sekundárních metabolitů jiným způsobem a to s největší pravděpodobností v důsledku toho, že každý z nich působí na jiný typ histondeacetylas.  
2 Bc. Adéla Foglarová M2 prof. Ing. Jan Masák, CSc. Hledání vhodných podmínek přípravy stříbrných nanočástic s využitím ligninu detail

Hledání vhodných podmínek přípravy stříbrných nanočástic s využitím ligninu

Se zvyšující se rezistencí patogenních bakterií vůči antibiotikům roste motivace k vývoji nových terapeutických prostředků s antimikrobiálními účinky. Jedním ze současných přístupů jsou díky svým unikátním fyzikálně-chemickým vlastnostem stříbrné nanočástice (AgNPs). Předmětem této práce bylo nalezení vhodných podmínek syntézy AgNPs pomocí ligninu a jejich charakterizace. Byl sledován vliv vstupní koncentrace ligninu a vzájemný reakční poměr mezi Ag a ligninem. Analýza vzniklých AgNPs probíhala na základě dat naměřených pomocí UV-VIS spektrofotometrie, dynamického rozptylu světla, transmisní elektronové mikroskopie a stanovením zeta potenciálu. Jako vhodné podmínky syntézy byl vyhodnocen hmotnostní poměr Ag a ligninu 0,23 při vstupní koncentraci ligninu 10 g/L. Takto připravené AgNPS vykazují uniformní morfologii, náboj v rozmezí -40 až -30 mV a jejich jádro je tvořeno Ag0. Připravené AgNPs budou dále testovány z hlediska antimikrobiální aktivity vůči Pseudomonas aeruginosa.  
3 Bc. Lenka Holá M2 prof. Ing. Jan Masák, CSc. Příprava hybridních nanočástic lignin-stříbro a jejich antimikrobiální účinky detail

Příprava hybridních nanočástic lignin-stříbro a jejich antimikrobiální účinky

Lignin je jedním z nejhojněji zastoupených přírodních polymerů, který je obsažen v rostlinné biomase. Ačkoliv je v přírodě bohatě zastoupen, většina ligninu je spalována jako odpadní produkt při zpracování dřeva. Použití ligninu k přípravě nanočástic představuje novou možnost jeho utilizace. Organosolv lignin izolovaný z bukového dřeva byl využit k syntéze LigNPs, které sloužily jako vstupní materiál pro syntézu hybridních nanočástic lignin-stříbro. Cílem této práce bylo nalézt vhodné podmínky přípravy LigAgNPs, které byly hodnoceny s využitím AAS, SEM a TEM. Z naměřených dat vyplývá, že příprava LigAgNPs je závislá zejména na pH. Jako vhodné podmínky syntézy byly zvoleny pH 11 a reakční poměr mezi stříbrnými ionty a ligninem obsaženým v NPs (mAg+/mLig 0,25). U takto připravených LigAgNPs byla hodnocena antimikrobiální aktivita v kontextu dvou kmenů P. aeruginosa. U obou kmenů byly stanoveny hodnoty MIC pro LigAgNPs v koncentraci ligninu obsaženého v NPs 80 mg/l a 160 mg/l a koncentraci Ag ve stříbrných nanočásticích 10,75 mg/l a 21,5 mg/l, které byly součástí připraveného kompozitu. Tato práce se v další části bude věnovat hodnocením účinku hybridních nanočástic na adhezi P. aeruginosa.
4 Bc. Kristián Hrabica M2 doc. Ing. Irena Jarošová, Ph.D. Vliv netermálního plazmatu na houbový biofilm detail

Vliv netermálního plazmatu na houbový biofilm

Mikrobiální kontaminace má každoročně znatelný ekonomický dopad na potravinářský průmysl a zároveň může představovat vážná zdravotní rizika. Mimo to představuje problém i ve zdravotnických zařízeních. Velkou překážkou při sterilaci potravin, zařízení či nástrojů představuje mikrobiální biofilm. Buňky biofilmu mají od volných planktonních buněk odlišný fenotyp, a jsou obaleny ochrannou vrstvou extracelulární matrix, díky čemuž lépe odolávají nepříznivým podmínkám. Tato práce zkoumá účinek netermálního plazmatu (NTP) na spory a biofilm čtyř vybraných vláknitých hub (Alternaria alternata, Fusarium graminearum, Aspergillus niger a Fusarium culmorum), které bývají kontaminanty jak v potravinářském průmyslu, tak v lékařských zařízeních. NTP ničí buňky zejména tvorbou reaktivních forem kyslíku a dusíku, dále vznikem UV záření a případně elektroporací. NTP bylo vysoce účinné na spory všech zkoumaných mikromycet a díky jeho efektivnímu působení na biofilm hub by bylo možné ho průmyslově využít jako dekontaminační nástroj.
5 Bc. Michal Knížek M2 Ing. Marcel Karabín, Ph.D. Charakterizace profilu silic a pryskyřic v nových chmelových materiálech detail

Charakterizace profilu silic a pryskyřic v nových chmelových materiálech

Chmelové pelety a další, v dnešní době běžně používané, chmelové výrobky, jsou tradičně produkovány prostřednictvím postupů, které mají negativní vliv na obsah a zastoupení sekundárních metabolitů chmele. Použití těchto produktů v pivovarské výrobě má za následek změnu výsledné chuti a aroma piva, které se výrazně liší od původního aroma čerstvého chmele. Moderní chmelové preparáty vyráběné za pomoci technologií, využívajících extrémně nízkých teplot a inertní atmosféry, jako je například vymrazování lupulinových zrn (Cryo Hops®) či lyofilizace, mohou být prostředkem pro omezení těchto nežádoucích dopadů na složení chmelových silic a pryskyřic. Cílem této práce bylo prokázání odlišnosti ve složení chmelových produktů v důsledku přeměn sekundárních metabolitů chmele, jež byly způsobeny termickým a oxidačním zatížením chmelového materiálu v průběhu zpracování na konkrétní typy výrobků. Analýzy chmelových silic, α-, β-hořkých kyselin a z nich odvozených oxidovaných produktů ve vzorcích čerstvého a různě zpracovaného chmele odpovídající odrůdy, ročníku a místa sklizně, by měly být základem pro posouzení rizik a potenciálu pro využití takto zpracovaných chmelů k dodání charakteristických vlastností původního chmele hotovému produktu.  
6 Bc. Lucie Korbová M2 doc. Ing. Irena Jarošová, Ph.D. Siderofory jako faktor virulence u patogenního kmene Escherichia coli detail

Siderofory jako faktor virulence u patogenního kmene Escherichia coli

V této práci jsou zkoumány způsoby detekce molekulárních mechanismů E. coli, uropatogenního kmene CCM 5172, zaměřené na produkci sekundárních metabolitů konkrétně sideroforů. V kontextu patogeneze E. coli jsou siderofory klíčovými molekulami, které umožňují získat železo z hostitelského prostředí pro svůj růst a šíření infekce. Profil sekretovaných sideroforů v závislosti na růstových fázích byl sledován pomocí metabolomické analýzy za použití kapalinové chromatografie s hmotnostním spektrometrem. Morfologická analýza kmene byla prováděna pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Hmotnostní spektrometrií byly detekovány tři produkované siderofory, konkrétně aerobaktin, enterobaktin a salmochelin. Vedle těchto hlavních sideroforů byly identifikovány i jejich degradační produkty, konkrétně lineární enterobactin, dimerní enterobaktin, DHBS a salmochelin S2, S5 a SX. Pomocí rastrovací elektronové mikroskopie byly charakterizovány morfologické vlastnosti kultury ve fázi agregovaných buněk. Dále bude vytvářen in vitro model tvorby biofilmu E. coli na mozkových endoteliálních buňkách (hBMEC) a přechodu patogenu přes endoteliální vrstvu tvořící primární hematoencefalickou bariéru mozku.
7 Bc. Daniel Křížek M2 prof. Dr. Ing. Petra Patáková Clostridium cultivation on seaweed hydrosylate-like substrate detail

Clostridium cultivation on seaweed hydrosylate-like substrate

Biomass sources rich in carbohydrates, such as seaweeds, are currently in focus, as they can potentially be used to produce biofuels through fermentation. This study aimed to expand our understanding of the cultivation process of Clostridium acetobutylicum on an ensiled seaweed hydrolysate, mimicking the conditions of an ensiled Saccharina latissima seaweed hydrolysate. While S. latissima naturally provides interesting saccharides that can be fermented after pretreatment, such as mannitol, laminarin, or cellulose, the process of ensilation enriches the substrate with organic acids that could be used to form solvents as well. We conducted a series of experiments in serum bottles and bioreactors with four variations of a starting medium with an emphasis on following growth, pH trends, morphological traits, solvents and acids production, and substrate utilization (glucose, lactic acid, mannitol). For those experiments, a wild-type strain of C. acetobutylicum ATCC 824 and C. acetobutylicum ATCC 824 D4-HS, a strain adapted to grow on partially demineralized hydrolysate of S. latissima, were used. The findings suggest that C. acetobutylicum ATCC 824 may have the potential for fermentation on ensiled seaweed, offering a possible option for obtaining valuable products such as biofuels.  
8 Bc. Zuzana Laudová M2 doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D. Testování biostimulačního potenciálu zástupců rodu Bacillus detail

Testování biostimulačního potenciálu zástupců rodu Bacillus

Mikrobiálne rastlinné biostimulanty sú prípravkami, ktorých účinnú zložku predstavujú mikroorganizmy alebo ich produkty, a ktorých primárnou vlastnosťou je schopnosť stimulácie rastu rastlín. V pôdnom prostredí, rhizosfére a endosfére rastlín je predominantným rodom Bacillus, sekretujúci radu metabolitov, ktoré svojím účinkom podporujú rast a stresovú toleranciu rastlín. Cieľom screeningovej štúdie daného rodu bolo determinovať biostimulačný potenciál 3 izolátov s potvrdenou produkciou chytinolytických enzýmov, izolovaných z koreňovej čističky odpadných vôd. V rámci experimentálnej časti bola ako prvé stanovená fytotoxicita izolátov, založená na metóde ovplyvnenia klíčenia semien šalátu – lociky siatej (Lactuca sativa L.). Druhou časťou screeningu bolo sledovanie vplyvu bakteriálnych izolátov na rast a zdravie tejto rastliny. Za pomoci bezkontaktnej kultivácie na agarových pôdach bol stanovený biostimulačný potenciál prípadných prchavých organických látok, produkovaných mikroorganizmami. Druhý spôsob bol založený na inokulácií semien mikroorganizmami a ich pestovaní na agarovej pôde. Za účelom vyhodnotenia bola využitá multispektrálna analýza a 3D skenovanie nasledovené obrazovou analýzou. Bol vyhodnotený vplyv mikroorganizmov na nadzemné časti rastliny aj koreňový systém.  
9 Bc. Daniela Nečasová M1 prof. Dr. Ing. Michaela Rumlová Produkce a zavedení metody na testování aktivity exoribonukleasy nsp14 SARS-CoV-2 detail

Produkce a zavedení metody na testování aktivity exoribonukleasy nsp14 SARS-CoV-2

SARS‑CoV‑2 (z angl. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) způsobil značné pozdvižení ve světě kvůli vyvolané pandemii. Nyní jsou jedinými užívanými léčivy analogy nukleotidů (např. Remdesivir®), které se dokáží inkorporovat do virové RNA a zastavit její replikaci. SARS-CoV-2 však disponuje neobvyklou exoribonukleasovou aktivitou, kterou využívá k opravě chyb během replikace, čímž může vznikat rezistence vůči zmíněným léčivům. Opravný mechanismus je proto předmětem studií v oblasti návrhu nových léčiv, jeho inhibice by mohla významně zvýšit účinnost již používaných léčiv, nebo být pro virus až letální. Samotná exoribonukleasa je tvořena nestrukturním proteinem nsp14 (z angl. non‑structural protein) nesoucím hlavní enzymovou aktivitu a nsp10, který působí jako kofaktor a násobně zvyšuje aktivitu. V rámci tohoto projektu jsme pro testování aktivity exoribonukleasy nejprve optimalizovali bakteriální produkci proteinů nsp14 a nsp10 a jejich následnou purifikaci pomocí série chromatografických metod. Poté jsme zavedli a optimalizovali metodu založenou na inkubaci exoribonukleasy s fluorescenčně značenou RNA s následnou elektroforetickou analýzou. Takto připravený systém může být využit pro studium opravného mechanismu SARS-CoV-2 i pro testování inhibitorů tohoto procesu.
10 Bc. Daniel Polák M2 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Vliv nanočástic syntetizovaných pomocí rostlinných extraktů na grampozitivní bakterie detail

Vliv nanočástic syntetizovaných pomocí rostlinných extraktů na grampozitivní bakterie

V oblasti nanotechnológií je výskum zameraný na vývoj nových materiálov s jedinečnými vlastnosťami. Táto práca sa venuje reprodukovateľnej príprave nanočastíc s dôrazom na ekonomickú efektívnosť a minimalizáciu kontaminácie toxickými látkami. Je venovaná "zeleným" metódam, ktoré využívajú biologické činitele, v tomto prípade rastlinné odpady, s dôrazom na biodostupnosť, stabilitu a environmentálnu priaznivosť. Práca sleduje antimikrobiálne účinky a špecificky sa zameriava na syntézu strieborných nanočastíc pomocou zelenej metódy, kde využíva letorasty viniča (Vitis vinifera) a časti rastliny konope (Cannabis sativa) ako dostupného poľnohospodárskeho odpadu. Výskum analyzuje antimikrobiálne účinky týchto nanočastíc na rezistentné gram-pozitívne baktérie Staphylococcus aureus a Staphylococcus epidermidis.
11 Bc. Vojtěch Rubeš M2 Ing. Marcel Karabín, Ph.D. Testování využitelnosti POF+ mikroorganismů pro výrobu piva detail

Testování využitelnosti POF+ mikroorganismů pro výrobu piva

Fermentační část pivovarské technologie je velice komplexní jev, při kterém vznikají různé skupiny sloučenin, mimo jiné i těkavé fenoly. Těkavé fenoly vznikají metabolickou přeměnou při fermentaci mladiny a hotovému pivu dodávají zejména senzorické vlastnosti, jako například aroma hřebíčku, pražené kávy, vanilky nebo čokolády. Rozvoj řemeslného pivovarství podporuje využívání méně obvyklých kmenů mikroorganismů, které produkují právě tyto sloučeniny. Cílem této práce bylo provést zevrubný screening jednotlivých kmenů a určit konkrétní profil jednotlivých sloučenin. Pozornost byla věnována podstatě fyzikálně-chemických procesů, které se podílejí na tvorbě těkavých fenolů v průběhu pivovarské technologie, s důrazem na parametry fermentace. Praktickým výstupem této práce by pak měl být jakýsi návod, vhodný způsob jakým řídit studenou fázi výroby piva a dosáhnout příznivého profilu těkavých fenolů v pivu, nebo naopak dosáhnout minimalizace jejich vzniku při výrobě pivních stylů, které těkavé fenoly běžně obsahují a mít tak možnost přinášet do pivovarství nové, neznámé produkty a oslovit případné nové konzumenty.  
12 Vítězslav Rybář B3 prof. Dr. Ing. Petra Patáková Fermentační produkce glycerolu vybranými kvasinkami detail

Fermentační produkce glycerolu vybranými kvasinkami

Saccharomyces cerevisiae, se už tisíce let používá k výrobě ethanolu, avšak při jejím fermentačním metabolismu vzniká kromě etanolu i glycerol při reoxidaci NADH z dihydroxyacetonfosfátu k udržení celkově nulového redoxního potenciálu uvnitř buňky. Zároveň se při osmotickém stresu tvoří glycerol jako stabilizátor osmotického tlaku uvnitř kvasničných buněk. Schopnost tvořit glycerol mají kvasinky, kultivované jak za aerobních, tak za anaerobních podmínek. Cílem práce je nalézt optimální podmínky pro dosažení co nejvyšší koncentrace glycerolu a co nejvyšší výtěžnosti na vnesený substrát za anaerobních podmínek nebo za podmínek limitace kyslíkem. V bioreaktoru byl prováděn pokus se dvěma kmeny kvasinky Saccharomyces cerevisiae, konkrétně lihovarskými kmeny P a Red, při vysoké koncentraci glukózy 200 g/l a s přídavkem NaCl (50 g/l)  bez aerace. Nejvyšší dosažená koncentrace glycerolu byla za těchto podmínek u obou kmenů 21 g/l.  
13 Bc. Lukáš Zadák M2 Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D. Studium přestupu chmelových silic do mladiny a piva detail

Studium přestupu chmelových silic do mladiny a piva

V souvislosti s rostoucím zájmem konzumentů o piva s intenzivnějším chmelovým aroma a s ním spojeným rozvojem pivních stylů se studium chmelových silic dostalo do popředí zájmu mnoha vědeckých skupin. Přesné a rychlé analytické stanovení silic v pivu však bývá značně komplikováno velmi nízkými koncentracemi analytů, jejich strukturální komplexitou a přítomností interferujících sloučenin. Cílem této práce bylo použít optimalizovanou a validovanou HS‑SPME‑GC/MS metodu k posouzení vlivu spodního a svrchního kvašení a studeného chmelení na přestup chmelových silic do mladiny a piva. K tomuto účelu byla vybrána nově vyšlechtěná česká aromatická chmelová odrůda Eris. V pokusném studeně chmeleném ležáku i pivu typu ale bylo identifikováno celkem 47 identických chmelových silic s největším zastoupením geraniolu, linaloolu a β‑citronellolu, které tvořily přes polovinu z jejich celkového množství, přičemž u svrchně kvašeného piva byla absolutní koncentrace silic o více než 30 % vyšší. Po kvašení došlo k nárůstu obsahu většiny oxidovaných silic, zatímco uhlovodíková frakce vykazovala opačný trend. Během studeného chmelení byl po počátečním nárůstu koncentrace chmelových silic (den 1) pozorován její významný pokles po druhém dni doby kontaktu s chmelem následovaný opětovným zvyšováním.  
14 Dominik Čech M2 Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D. Rmutování surogovaných várek pomocí komerčních enzymatických preparátů detail

Rmutování surogovaných várek pomocí komerčních enzymatických preparátů

Surogace piva nesladovanými obilovinami je v posledních letech velkým trendem po celém světě, a to zejména z ekonomických a ekologických důvodů. Při vyšších surogačních dávkách může ovšem docházet ke snížení efektivity rmutování kvůli nedostatečné enzymatické přístupnosti cereálních makromolekul a nízké koncentraci enzymů. V této práci bylo provedeno laboratorní rmutování s přídavkem nativní a upravené (napařované, extrudované) mouky za pomoci komerčních mikrobiálních enzymů používaných v pivovarství (α-amyláza, α-glukosidáza a proteáza). Bylo zjištěno, že efektivita rmutování roste v pořadí nativní < napařovaná < extrudovaná mouka. Opačné pořadí bylo ovšem stanoveno pro filtrovatelnost sladiny. Obě formy upravené mouky rovněž poskytují mírně sníženou koncentraci FAN. U přídavku jednotlivých enzymů bylo zjištěno, že α-amyláza a α-glukosidáza nejvíce zefektivnily proces rmutování s nativní moukou. V případě proteázy byl nejvyšší nárůst koncentrace volného aminodusíku pozorován u extrudované mouky. Použití tohoto enzymu na nativní mouku mělo velmi příznivý vliv rovněž na vývoj extraktu, který se ovšem projevil zejména na koncentraci maltotriózy, maltózy a glukózy.
15 Bc. Matej Čečot M2 prof. Dr. Ing. Petra Patáková Produkce sekundárních metabolitů houbou Monascus za stresových podmínek   detail

Produkce sekundárních metabolitů houbou Monascus za stresových podmínek  

Huba Monascus, často nazývaná aj ako červená vláknitá huba, je fascinujúcim druhom húb, ktorý sa vyskytuje v rôznych častiach juhovýchodnej Ázie. Pigmenty produkované hubou Monascus majú pozitívny vplyv na ľudské zdravie, a preto sa široko využívajú v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Medzi ich prospešné účinky patrí prevencia srdcovo-cievnych ochorení, protizápalové vlastnosti a protirakovinové účinky. Konkrétny druh huby Monascus dokáže za určitých podmienok produkovať sekundárne metabolity, vrátane pigmentov, citrinínu, monakolínu K a ďalších. Tieto sekundárne metabolity sa vyznačujú polyketidovou štruktúrou a biologickou aktivitou. Existujú tri hlavné páry polyketidových pigmentov produkovaných hubou Monascus, ktorých analógy sa líšia dĺžkou bočného reťazca: žlté (ankaflavín, monascín), oranžové (rubropunktatin, monaskorubrin) a červené (rubropunktamín, monaskorubramín). V našom výskume sme sa zameriavali na indukovanie stresu pomocou NaCl a peroxidu vodíka a na sledovanie produkcie sekundárnych metabolitov huby Monascus purpureus za stresových podmienok. Na tento výskum sme použili kmene M. purpureus DBM 4360, M. purpureus NBRC 4478 a M. purpureus NBRC 4482. Použili sme dva typy kultivácie, konkrétne kultiváciu na pevných a kvapalných médiách.
16 Bc. Karolína Žižková M2 prof. Dr. Ing. Petra Patáková Mikrobiální produkce glycerolu detail

Mikrobiální produkce glycerolu

V dnešní době je nejčastějším způsobem výroby glycerolu transesterifikace tuků, kdy jako hlavní produkt vzniká bionafta a glycerol je až produkt vedlejší. Jelikož má glycerol širokou škálu využití v různých průmyslových odvětvích, může se stát, že v případě poklesu poptávky po bionaftě, nebude množství glycerolu dostačující. Alternativním způsobem výroby glycerolu je mikrobiální produkce. Osmofilní kvasinky jsou schopné produkovat glycerol jako tzv. osmoprotektant v případě, že jsou vystaveny vysokému osmotickému stresu. V této práci byly použity čtyři kmeny osmofilních kvasinek Saccharomyces cerevisiae, přičemž osmotický stres byl vyvolán kombinací vysoké koncentrace substrátu a chloridu sodného v médiu. Glycerol se vytváří jak za aerobních tak za anaerobních podmínek. Experimenty byly nejprve prováděny v baňkách, kdy byla hledána optimální koncentrace substrátu, a kultivaci v bioreaktorech, kdy byl testován vliv kyslíku při různém míchání a aeraci. Kmeny RED a P vykazovaly při vsádkové kultivaci v bioreaktoru podobné chování a zároveň dosahovaly nejvyšších hodnot koncentrace glycerolu – za podmínek: počáteční koncentrace glukosy 200 g/l, 50 g/l NaCl, aerace 1 – 1,5 VVM a míchání 400 – 600 rpm až 4 % glycerolu v médiu.  

320 - Ústav biochemie a mikrobiologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Barbora Bajerová M1 Ing. Markéta Častorálová, Ph.D. Aminokyselinové záměny na rozhraní matrixového proteinu a fosfoproteinu Masonova-Pfizerova opičího viru blokující štěpení virovou proteasou detail

Aminokyselinové záměny na rozhraní matrixového proteinu a fosfoproteinu Masonova-Pfizerova opičího viru blokující štěpení virovou proteasou

Masonův-Pfizerův opičí virus (M-PMV) je retrovirus z rodu Betaretrovirus. Životní cyklus M-PMV se dá rozdělit na časnou a pozdní fázi. Během pozdní fáze dochází ke skládání virové částice, jejímu transportu k buněčné membráně, pučení a následné maturaci. Během maturace nezralé virové částice dochází k sekvenčnímu štěpení virového polyproteinu Gag virovou proteasou a to vede k významným morfologickým změnám, které jsou podstatné pro vznik zralé virové částice schopné infekce nové hostitelské buňky. N-koncovou doménou polyproteinu Gag je matrixová (MA) doména, která se podílí na transportu nezralé virové částice k cytoplasmatické membráně a jejich následné interakci. Pro studium významu štěpení MA v další maturaci virové částice bylo zapotřebí ověřit, které aminokyselinové záměny ve fúzním proteinu MA-PP zabrání jeho štěpení. Tyto aminokyselinové záměny budou následně použity ke studiu maturace M-PMV in vivo. Cílem práce bylo navrhnout a připravit fůzní proteiny MA-PP M-PMV s aminokyselinovými záměnami v okolí štěpného místa a otestovat štěpení těchto proteinů virovou proteasou. Podařilo se nám ověřit, že aminokyselinové záměny A101K, A102K a M100P v MA-PP blokují jeho štěpení virovou proteasou.
2 Bc. Maksym Bilozerskyi M1 prof. Ing. Kateřina Demnerová, CSc. Interakce bakterií a kompozitu na bázi nanodiamantu a stříbra detail

Interakce bakterií a kompozitu na bázi nanodiamantu a stříbra

Kmeny bakterií rezistentní k antibiotikům a dezinfekčním prostředkům se rozšířili na globální úrovni a představují značný problém pro veřejné zdravotnictví a farmaceutický sektor.  V této souvislosti se zkoumají slibné nanokompozity na bázi nanodiamantů a stříbra, které by mohly mít nejen antibakteriální účinky, ale také potenciál pro využití v biosenzorice a při cíleném podání léčiv. V presentované práci byly zkoumány hydrogenované a oxygenované nanokompozity o dvou velikostech, s/bez stříbra. Na vybraných grampozitivních a gramnegativních kmenů bakterií byla prokázaná inhibiční schopnost hydrogenovaného kompozitu se stříbrem již v koncentraci 0,1 mg/ml, naopak oxygenované kompozity nevykazovaly žádnou významnou inhibiční schopnost. Více pozornosti bylo věnováno analýze vztahů mezi inhibičními schopnostmi nanokompozitů, jejich stabilitou a velikostí částic, což bylo sledováno pomocí metod DLS a FT-IR. Další výzkum bude zaměřen na podrobnější popsání mechanismu antibakteriální aktivity, stability vzorků v různých prostředích, stanovení MIC, vliv účinných koncentraci na bakteriální proliferaci a biokompatibilitu.
3 Bc. Katarína Bjalončíková M2 doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D. Vplyv teplotných podmienok na určenie zvieracieho pôvodu kostí  detail

Vplyv teplotných podmienok na určenie zvieracieho pôvodu kostí 

Identifikácia zvieracieho pôvodu tepelne upravených zvieracích kostí je dôležitá napríklad v archeológii, keďže nám môže poskytnúť pohľad na minulé spôsoby života, kultúry a environmentálne podmienky, ale tiež je dôležitá vo forenzných vedách a v potravinárskom priemysle. A preto bolo cieľom tejto práce pomocí proteomické analýzy určiť živočíšny pôvod vybraných zvieracích kostí (jahňaťa, kravy, prasaťa a sliepky). Stehenné kosti týchto zvierat sa varili pri teplote 100 °C a piekli pri teplote 180 °C po dobu 2 hodín. K porovnaní sa použili kosti, ktoré neboli tepelne spracované. Vzorky sa najskôr demineralizovali (24 hodín) a následne sa štiepili trypsínom (4 hodiny). Na prečistenie vniknutých peptidov sa použila reverzná fáza ZipTip C18. K analýze sa využila metóda hmotnostnej spektrometrie MALDI-TOF. K vyhodnoteniu spektier bol použitý počítačový software mMass a následne sa pre spracovanie dát použil databázový systém PostgreSQL, ku ktorému sa pristupovalo pomocou nástroja pgAdmin. Týmto spôsobom sa získali charakteristické m/z hodnoty pre jednotlivé živočíšne druhy a rôznym spôsobom opracované kostí. V budúcnosti sa práca zameria na vzorky jeleňa, kačky a kozy a na určenie zvieracieho pôvodu kostí prostredníctvom hmotnostnej spektrometrie typu LC-ESI-Q-TOF.
4 Bc. Václav Borůvka M2 Ing. Hana Stiborová, Ph.D. Interakce nanodiamantů s bakteriemi detail

Interakce nanodiamantů s bakteriemi

Cílem této práce je analyzovat vliv nového druhu nanodiamantů na růst bakterií a na schopnost bakterií tvořit biofilm. Použitým materiálem jsou nanokompozity nanodiamantů s nanočásticemi stříbra vázanými chitosanem (ND). Byly analyzovány čtyři druhy ND o velikosti 18 nm a 125 nm, s oxidovaným nebo hydrogenovaným povrchem, v roztoku o koncentraci 0,1 mg/ml. Interakce byly testovány pro bakterie Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Staphylococcus intermedius a Escherichia coli.   Nejprve byla stanovena schopnost ND inhibovat růst bakteriální kultury v suspenzi, následně schopnost inhibice tvorby biofilmu a eradikace již narostlého biofilmu. Bylo vyzkoušeno několik metod detekce tvorby biofilmu. Metoda barvení krystalovou violetí se prokázala jako nepřesná z důvodu interakcí barviva s chitosanem obsaženým v nanokompozitu, místo toho byla použita metoda sonikace a stanovení KTJ.  Dosavadní výsledky ukazují výrazně vyšší schopnost inhibice růstu bakterií u ND s hydrogenovaným povrchem. ND o velikosti 18 nm vykazují vší inhibici růstu bakterií i tvorby biofilmu než ND o velikosti 125 nm. Další postup práce by měl směřovat k určení schopnosti ND eradikovat již narostlý biofilm, objasnění mechanismu působení vybraných ND a prozkoumání závislosti účinnosti ND na jejich koncentraci.  
5 Bc. Veronika Bočková M2 Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D. Detekce a studium genů rezistence k antibiotikům v genomu Salmonella enterica detail

Detekce a studium genů rezistence k antibiotikům v genomu Salmonella enterica

Bakterie druhu Salmonella enterica jsou původcem lidského alimentárního onemocnění salmonelóza. Zvyšující se výskyt genů rezistence k antibiotikům (ARG) v kmenech S. enterica se tak stává kritickým problémem pro veřejné zdraví. Cílem této práce je metodou nanopórového sekvenování zjistit výskyt ARG u izolátů S. enterica a dále nalézt korelaci mezi genotypem a fenotypovým projevem rezistence. Sekvenace genomové DNA byla provedena na platformě MinION pro celkem čtyři izoláty sérotypů Typhimurium a Infantis. Detekce ARG v sestavených genomech byla provedena v programech Galaxy, ResFinder a RGI. U izolátů byly detekovány geny rezistence k aminoglykosidům, beta-laktamům a tetracyklinům, dále geny pro efluxní pumpy pro antibiotika a jednobodové mutace v genech gyrA, gyrB, parC a nfsA. Fenotypová rezistence k 29 antibiotikům (ze 16 různých skupin antibiotik) byla stanovena diskovou difúzní metodou. Korelace fenotypového projevu rezistence a genotypu byla jednoznačně potvrzena pro rezistenci k aminoglykosidům, beta-laktamům, nitrofuranům, fluorochinolonům a chloramfenikolům. Do budoucna bude tato detekce ARG provedena i pro další izoláty s cílem zjistit změny výskytu ARG v průběhu času a bude též rozšířeno spektrum testovaných antibiotik pro dosažení co nejvalidnějších výsledků korelace.  
6 Bc. Andrea Brožková M2 doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D. Proteomická diferenciace krevní plasmy pacientů s cirhózou a hepatocelulárním karcinomem detail

Proteomická diferenciace krevní plasmy pacientů s cirhózou a hepatocelulárním karcinomem

Cirhóza jater je závažné onemocnění charakterizované ztrátou funkce jater a významným zvýšením rizika vzniku hepatocelulárního karcinomu. V dnešní době je cirhóza a hepatocelulární karcinom příčinou 3,5 % všech celosvětových úmrtí. Tato onemocnění často zůstávají asymptomatická až do pokročilých stadií, což komplikuje jejich diagnostiku a léčbu. K jejich diagnostice jsou používány nespecifické krevní biomarkery, některé zobrazovací techniky jako počítačová tomografie a magnetická rezonance nebo invasivní biopsie jater. Cílem práce je nalezení a sestavení specifických panelů proteinových biomarkerů v krevní plazmě, které umožní rychlejší a přesnější diagnostiku zmíněných onemocnění a které povedou k účinnější léčbě a lepší prognóze pacientů. K rozlišení skupin pacientů s cirhózou a hepatocelulárním karcinomem byla využita hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF, získaná spektra byla zpracována pomocí analýzy hlavních komponent a pro další zpracování a analýzu dat byl použit databázový systém PostgreSQL, ke kterému se přistupovalo pomocí nástroje pgAdmin. Tímto způsobem byly získány hodnoty m/z odlišující jednotlivé skupiny. V budoucnu je plánováno využít i hmotnostní spektrometrii LC-MS/MS, která spolu se statistickým zpracováním pomůže identifikovat potenciální proteinové biomarkery.
7 Bc. Veronika Brožková M1 doc. Ing. Lenka Burketová, CSc. Souvislost mezi imunitní odpovědí rostlin řízenou kyselinou salicylovou a reakcí na špatně sbalené proteiny detail

Souvislost mezi imunitní odpovědí rostlin řízenou kyselinou salicylovou a reakcí na špatně sbalené proteiny

Studium rostlin a jejich imunitního systému je důležité pro hledání řešení stále vyšší produkce zemědělských plodin a s tím spojeného nadměrného používání pesticidů. Je nutné porozumět tomu, jak se rostliny brání stresům z vnějšího prostředí. Obranný systém rostlin je velmi komplikovaný a některé mechanismy adaptace na stresové podmínky se na buněčné úrovni překrývají. Tato práce zkoumá propojení signálních drah, které jsou aktivovány při odpovědi na přítomnost patogenů (a jsou řízeny kyselinou salicylovou) a drah, které regulují produkci a sbalování proteinů (konkrétně ty, které jsou zodpovědné za reakci na stres způsobený špatně sbalenými proteiny). Experimenty provedené v rámci této práce potvrdily souvislost imunitní reakce s odpovědí na špatně sbalené proteiny a prokázaly, že spojení vede přes imunitu aktivovanou molekulovými vzory asociovanými s patogeny. Bylo prokázáno, že v odpovědi na stres způsobený špatně sbalenými proteiny má nepostradatelnou funkci větev vedoucí přes IRE1. Dále byla prokázána souvislost reakce na akutní stres endoplazmatického retikula v listech se signalizací kyselinou salicylovou. V rámci další práce je plánováno provedení experimentů, které ověří získané hypotézy.
8 Bc. Klára Daniševská M2 Ing. Jan Prchal, Ph.D. Identifikace spouštěčů myristoylového přepínače viru M-PMV a jejich role v pozdní fázi infekce detail

Identifikace spouštěčů myristoylového přepínače viru M-PMV a jejich role v pozdní fázi infekce

Matrixový protein MA je N-koncová doména Gag polyproteinu Masonova-Pfizerova opičího viru M-PMV, jenž je zodpovědná za jeho interakci s cytoplasmatickou membránou hostitelské buňky během pozdní fáze virové infekce. N-koncový glycin matrixového proteinu je myristoylován a tato posttranslační modifikace je esenciální pro vazbu Gag k membráně. Tato vazba je reversibilní, a proto musí matrixový protein existovat ve dvou stavech – ve stavu, kdy je myristát exponovaný a může zprotředkovat vazbu na membránu a ve stavu, kdy je zanořen do hydrofóbní kapsy matrixu, když se nachází volně v cytoplasmě. Přechod mezi těmito stavy se nazývá myristoylový přepínač. V rámci této práce se zabýváme identifikací spouštěčů myristoylového přepínače. Bylo zjištěno, že myristoylový přepínač řídí odštěpování MA od Gag virovou proteasou, čehož jsme využili pro jeho studium. Dále byl zkoumán vliv interakce matrixového proteinu s kalmodulinem. Kalmodulin je všudypřítomný a vysoce konzervovaný protein a je známo, že HIV-1 i další viry jej využívají při infekci buňky. Naše výsledky ukazují, že interakce s kalmodulinem podporuje vazbu matrixového proteinu M-PMV na cytoplasmatickou membránu a spouští myristoylový přepínač.
9 Bc. Michal Dvořák M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Destruktasy multirezistentních kmenů Staphylococcus aureus a jejich inhibice adjuvantní terapií detail

Destruktasy multirezistentních kmenů Staphylococcus aureus a jejich inhibice adjuvantní terapií

Staphylococcus aureus je jedním z nejobávanějších patogenů dnešního světa. Jeho multirezistentní kmeny (MRSA či VRSA) se šíří obzvláště v nemocničním prostředí a způsobují stále hůře léčitelné infekce. Naději pro úspěšnou léčbu představuje tzv. adjuvantní terapie, která spočívá v inhibici konkrétního mechanismu rezistence nízkomolekulární látkou (adjuvans) a následnou léčbu infekce tím antibiotikem, které mělo být příslušným mechanismem rezistence eliminováno. Jedním z masivně rozšířených enzymů, který způsobuje rezistenci MRSA vůči mnoha aminoglykosidům, je bifunkční enzym AAC/APH (aminoglykosid-acetyltransferasa/fosfotransferasa). Po klonování příslušného genu z chromosomální DNA MRSA jsme bifunkční enzym úspěšně produkovali, purifikovali a zavedli vhodné metody pro stanovení obou jeho aktivit. Na základě pokusů s MRSA byly vybrány flavonoidní, steroidní a selenoesterové látky, u kterých byl změřen jejich inhibiční vliv na aktivitu bifunkčního AAC/APH. Dle výsledků jsme vytipovali hlavní strukturní rysy adjuvans a přibližně určili i místo jejich vazby na enzym. Získaná data budeme dále ověřovat na rozdělených strukturně-funkčních doménách bifunkčního AAC/APH. Specifitu inhibitorů ověříme také na další acetyltransferase, která způsobuje rezistenci k chloramfenikolu.
10 Bc. Anna Dvořáková M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Cytotoxicita nových syntetických kathinonů in vitro a jejich interakce s vybranými dopaminovými receptory detail

Cytotoxicita nových syntetických kathinonů in vitro a jejich interakce s vybranými dopaminovými receptory

Kata jedlá (Catha edulis) je rostlina využívaná pro svou schopnost stimulovat sekreci monoaminových neurotransmiterů v synaptické štěrbině. Požití listů této rostliny způsobuje například snížení únavy, zvýšení krevního tlaku, ztrátu apetitu či vyvolání euforie. Výše zmíněné účinky jsou způsobeny zejména alkaloidem kathinonem obsahujícím keto skupinu. Tato látka je svou strukturou podobná neurotransmiterům, čehož lze potenciálně využít například k léčbě depresí, Parkinsonovy choroby či schizofrenie. V současnosti existuje pouze jeden derivát kathinonu (bupropion) schválený pro klinické využití (léčba depresí). V této práci se věnujeme studiu pěti nových syntetických derivátů kathinonu a jejich interakcím s vybranými dopaminovými receptory D1 a D2 in vitro v buňkách metodou PRESTO-Tango a in silico pomocí molekulového dockingu. Kromě toho byla také stanovena cytotoxicita těchto nových potenciálně psychoaktivních látek v lidských buňkách neuroblastomu (SHSY-5Y), plicních fibroblastech (MRC-5), embryonálních ledvinových buňkách (HEK 293T) a buňkách karcinomu jater (HepG2). Z dosavadních měření in vitro se naše látky neprokázaly jako agonisté D1 a D2 receptoru. Dále budeme studovat antagonismus zmíněných látek pro tyto receptory.
11 Bc. Eliška Filipová M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Cell factories for producing HMOs   detail

Cell factories for producing HMOs  

Human milk oligosaccharides (HMOs) are complex compounds responsible for healthy neonatal development of infants with a positive impact on the gastrointestinal microbiome and immune system.1 Though HMOs are in vitroprepared by enzymatic synthesis, this pathway is often complicated by the high price of sugar nucleotides, the low substrate specificity and stability of the enzymes. Production of HMOs via genetically-engineered microbial cell factories is a more promising approach.2 It enables large-scale production in bioreactors with high conversion rates and selectivity. Construction of a functional cell factory comprises establishing new metabolic pathways.3 The present work shows a[PL1]  large-scale production of first intermediate lacto-N-triaose (LNTII) in 2L bioreactor with 60% conversion (10 g yield) and outlines its further possible conversion into lacto-N-neotetraose (LNnT) and lacto-N-tetraose (LNT), the most abundant neutral oligosaccharides in milk, using engineered Escherichia coli cell factory. Complementary to the upstream process of production, this work also describes downstream process of isolation and purification of LNTII.                                     



12 Bc. Jakub Halbrštát M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Potvrzení role adenylyltransferasy v rezistenci ke gentamycinu v MRSA 9 detail

Potvrzení role adenylyltransferasy v rezistenci ke gentamycinu v MRSA 9

MRSA, neboli Meticilin-rezistentní zlatý stafylokok, je naším nejobávanějším problémem v medicíně. Díky šíření antibiotické rezistence, se v roce 2050 přepokládá, že infekce Staphylococcus aureus bude nejčastější příčinou úmrtí (v dnešním době nejčastější příčinou úmrtí je rakovina). Cílem této práce je najít v genu enzym adenylyltransferasunu ant(4´)-Ia, který je zodpovědný za modifikaci aminoglykosidových antibiotik (například: gentamycin, kanamycin, streptomycin,…), které se využívají při léčbě zlatým stafylokokem. Mechanismus modifikace probíhá tak, že se přenáší AMP z ATP na cílové aminoglykosidové antibiotikum. V této práci jsme v databázi vyhledali sekvenci adenylyltransferasy a nechali jsme si podle ní nasyntetizovat plasmid. Poté jsme rekombinantně produkovali protein s histidovou kotvou, pročistili afinitní chromatografií, ověřili izolovaný protein pomocí Western blotu a následně jsme otestovali enzymovou aktivitu. V budoucnu chceme otestovat vybrané potenciální inhibitory, které by se mohly použít v klinické léčbě infekcí Staphylococcus aureus.  
13 Bc. Magdalena Havlová M1 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Charakterizace proteinu JASPer a jeho komplexu s kinasou JIL-1 detail

Charakterizace proteinu JASPer a jeho komplexu s kinasou JIL-1

Fosforylace serinu 10 histonu H3 zabraňuje kondenzaci chromatinu a umožňuje aktivní transkripci genů z rozvolněné DNA. U Drosophila malongaster většinu těchto fosforylací katalyzuje kinasa – JIL-1, která neobsahuje doménu vázající se na chromatin. Tuto funkci zastupuje protein JASPer, jenž rozpoznává specifické místo na histonu a po tvorbě stabilního komplexu s JIL-1 navede kinasu k nukleosomu. Lidský homolog proteinu JASPer, LEDGF/p75, má podobnou funkci, doménovou organizaci a také dimerizuje. LEDGF hraje roli i v HIV infekci nebo vzniku rakoviny, což zdůrazňuje důležitost studia těchto „naváděcích“ proteinů. Pro hlubší porozumění navedení k chromatinu je důležité znát strukturu JIL-1:JASPer komplexu. Dostupná je jen predikce struktury jednotlivých proteinů a komplexu v programu AlphaFold. Pro experimentální ověření byly vazebné domény obou proteinů rekombinantně produkovány a purifikovány pro NMR analýzu. Dynamická dimerizace JASPeru interferovala s měřením, proto byly připraveny zkrácené konstrukty JASPeru pro ovlivnění dimerizace. S vybraným konstruktem byly následně provedeny crosslink experimenty, jako vhodné doplnění strukturních metod. Prozatím byla potvrzena tvorba dimeru a komplexu. Tyto poznatky přispějí k objasnění regulace transkripce eukaryotních organismů.



14 Bc. Lucie Hodboďová M2 Ing. Markéta Častorálová, Ph.D. Studium interakce HIV-1 proteasy s fúzními proteiny odvozenými od matrixového a kapsidového proteinu viru HIV-1 detail

Studium interakce HIV-1 proteasy s fúzními proteiny odvozenými od matrixového a kapsidového proteinu viru HIV-1

Inhibitory proteasy jsou jednou ze tříd antiretrovirových léků používaných k léčbě infekce virem HIV-1. HIV-1 proteasa je klíčový enzym v životním cyklu viru HIV-1 a je zodpovědná za štěpení virových polyproteinů na jednotlivé funkční jednotky, což je nezbytné pro tvorbu zralých infekčních částic. HIV-1 proteasa není sekvenčně specifická, avšak výskyt kompenzačních mutací v globulárních doménách polyproteinů a NMR experimenty naznačují možný vliv těchto domén na rozpoznání cílových míst štěpení. Cílem práce je studium interakce virové proteasy s fúzními proteiny odvozenými od polyproteinu Gag, které se liší přítomností globulární domény po stranách štěpného místa. Pro studium byly produkovány tři fúzní proteiny a aktivní i inaktivní forma HIV-1 proteasy. Fúzní proteiny byly navrženy tak, že jejich základem je matrixový protein a N-terminální doména kapsidového proteinu viru HIV-1, avšak liší se přítomností a počtem jednotlivých globulárních domén. Byly připraveny vektory pro produkci těchto proteinů v bakteriálních buňkách a proteiny byly produkovány a izolovány. Bylo provedeno štěpení fúzních proteinů proteasou a byl sledován vliv přítomnosti globulárních domén na štěpení. Následně bude studována interakce inaktivní proteasy s fúzními proteiny pomocí termoforézy.
15 Bc. Terézia Horníková M2 doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D. Plasmonic biosensor for detection of cancer biomarkers in blood detail

Plasmonic biosensor for detection of cancer biomarkers in blood

Biosensors are used daily in many fields, such as food control, healthcare, environmental monitoring, security, and forensics. A wide range of biosensors are used, like enzyme-based, tissue-based, immunosensors, DNA biosensors, etc. In this work, we focus on optical affinity biosensors based on surface plasmon resonance (SPR) and improvements in their sensing performance for the detection of cancer biomarkers in blood samples. An SPR affinity biosensor is a device that measures changes in refractive index in the close vicinity of the sensor surface caused by the interaction between a receptor attached to the sensor surface and an analyte in a solution. For sensitive detection of small concentrations of molecules, advanced detection formats are applied, such as sandwich detection with signal enhancement via functionalized gold nanoparticles (AuNPs) (Figure 1). Here, we aim to advance the standard sandwich format to achieve a better limit of detection (LOD). As a model system, we exploit the carcinoembryonic antigen (CEA), a well-known biomarker of colorectal cancer.



16 Bc. Zuzana Hurtová M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Inhibitory karbapenemas: Nový pohled na léčbu rezistence k β-laktamovým antibiotikům detail

Inhibitory karbapenemas: Nový pohled na léčbu rezistence k β-laktamovým antibiotikům

Rezistence vůči karbapenemům, širokospektrým 𝛽-laktámovým antibiotikům, je závažným celosvětovým problémem, který ohrožuje léčbu bakteriálních infekcí způsobených nejen nozokomiálními patogeny. Rezistence ke karbapenemům vzniká především produkcí karbapenemas, což jsou bakteriální hydrolytické enzymy schopné štěpení jak nových generací karbapenemů, tak i řady penicilinů a cefalosporinů. V případě úspěšné inhibice těchto enzymů by se již zavedená 𝛽-laktámová antibiotika stala znovu účinnými v boji proti bakteriálním infekcím způsobených ESBL kmeny. Tato práce se věnuje rekombinantní produkci a izolaci karbapenemasy 3 (KPC-3) Klebsiella pneumoniae, její charakterizaci a studiu její inhibice deriváty kyseliny borité. Za účelem studia inhibičního potenciálu borátových sloučenin byla KPC-3 podrobena řadě testů enyzmové aktivity v jejich přítomnosti. Bylo odhaleno, že hned několik sloučenin vyvolává slibný inhibiční efekt, kde byla pozorována snížená rychlost štěpení 𝛽-laktámového antibiotika jakožto substrátu. Tato zjištění nabízejí slibnou cestu k řešení rezistence vůči karbapenemům, konkrétně v souvislosti s ESBL kmeny produkujícími KPC-3 a potenciálním budoucím terapeutickým využitím identifikovaných inhibitorů.  
17 Bc Veronika Jechová, MA M2 - Účinky chlorovaných parafínů na směsnou buněčnou linii adipocytů a makrofágů detail

Účinky chlorovaných parafínů na směsnou buněčnou linii adipocytů a makrofágů

Chlorované parafíny (CP) jsou perzistentní organické polutanty, o jejichž působení na organismus je minimum poznatků. CP jsou lipofilní povahy, proto bylo naším cílem studovat, zda budou ovlivňovat zánětlivé procesy v tukové tkáni. Prvním cílem bylo vytvoření in vitro modelu tukové tkáně, který by simuloval interakci mezi adipocyty a imunitními buňkami. Toho bylo docíleno společnou kultivací buněk adipocytů 3T3‑L1 a makrofágů RAW264.7 ve směsné kultuře. Následně jsme sledovali účinek CP v koncentracích 0-100 μg.ml-1 na jednotlivé buněčné linie a směsnou kulturu. Účinek CP byl hodnocen na základě měření zánětlivé odpovědi Griessovou metodou jakožto produkce dusitanů. Rovněž byla hodnocena viabilita na základě metabolické aktivity buněk za využití komerční soupravy WST-1. Po přidání CP jsme pozorovali obecný trend ve zvyšování produkce dusitanů makrofágy, zatímco směsná kultura si po celou dobu držela stabilní produkci dusitanů. Dále výsledky ukázaly, že ve směsné kultuře s rostoucí koncentrací CP klesal detekovaný signál dusitanů a současně klesala viabilita buněk. Výrazný pokles signálu dusitanů jsme pak sledovali od 10 μg.ml-1. Naše výsledky ukazují, že CP mohou negativně působit na buňky a ovlivnit zánětlivou odpověď v tukové tkáni.  
18 Bc. Tereza Jedličková M2 - Vliv zvýšené hladiny nikotinamidfosforibosyltransferasy na buněčnou senescenci   detail

Vliv zvýšené hladiny nikotinamidfosforibosyltransferasy na buněčnou senescenci  

Se vzrůstajícím věkem dochází v organismu k akumulaci senescentních buněk, což je nežádoucí a přispívá to k rozvoji onemocnění jako je diabetes mellitus 2. typu nebo ateroskleróza. Mimo jiné senescenci provází snížené množství NAD. Není však jasné, zda by zvýšení hladiny NAD dokázalo senescenci zabránit nebo její rozvoj zpomalit. V této studii jsme zjišťovali, zda budou preadipocyty 3T3-L1 se zvýšenou hladinou nikotinamidfosforibosyltransferasy (Nampt), což je enzym určující rychlost biosyntetické dráhy NAD vycházející z nikotinamidu, méně náchylné k senescenci. Senescence byla navozována H2O2 o koncentraci 250 µmol·l-1. V případě kontrolních buněk vedlo ošetření  H2O2 k rozvoji senescence u 49,3 ± 5,5 % živých buněk. Podobné množství senescentních buněk (42,3 ± 4,7 %) však bylo nalezeno i v případě buněk se zvýšeným množstvím Nampt. Syntéza NAD byla dále podpořena přidáním nikotinamidu (substrátu Nampt) do média v rozmezí 0,5-10 mmol·l-1. Ani přídavek nikotinamidu nevedl k větší rezistenci vůči senescenci indukované H2O2. Výsledky naznačují, že zvýšení hladiny NAD není vhodný přístup k prevenci senescence.  
19 Bc. Filip Kapral M2 prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Hľadanie nových väzobných miest pre liečiva pomocou metadynamiky detail

Hľadanie nových väzobných miest pre liečiva pomocou metadynamiky

Ako sa medicína a veda posúva vpred ľudstvo sa snaží nachádzať rôzne spôsoby ako bojovať proti infekčným agens, ktoré nás obklopujú. Cieľom tejto práce je vyhľadávanie miest na proteíne, do ktorých by sa viazali nízkomolekulárne liečiva. Tieto látky sú schopné sa viazať do funkčného miesta enzýmu alebo na väzobné miesta receptoru. Postupným vývojom v oblasti biochémie sa snažíme hľadať aj liečiva, ktoré by boli schopné viazať sa na proteín ale nie do aktívneho miesta. Tieto miesta, cryptic pockets, sú v neprítomnosti vhodného inhibítoru skryté. Úlohou je vyhľadávanie týchto miest pomocou povrchu proteínu prístupného pre rozpúšťadlo (SASA). Ak sa otvorí nejaký cryptic pocket na povrchu enzýmu, dochádza ku zvýšeniu SASA, toto je docielené využívaním metódy metadynamiky, ktorá pri simuláciách núti proteín objavovať svoje nové konformacie pridávaním umelej energie do systému. Využitím týchto dvoch metód sa nám podarilo čiastočne otvoriť cryptic pocket na enzýme β-laktamázy, ktorý slúži ako náš vzorový proteín.



20 Bc. Kateřina Keltnerová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Stanovení kombinatoriálního účinku kolchicinu s inhibitory P-glykoproteinů v buněčných liniích karcinomu prsu detail

Stanovení kombinatoriálního účinku kolchicinu s inhibitory P-glykoproteinů v buněčných liniích karcinomu prsu

Mitotické jedy jsou látky studované především pro své cytostatické účinky na lidské nádorové buňky. Významný zástupce mitotických jedů je kolchicin, který se váže na mikrotubuly a brání tím jejich polymeraci, čímž způsobuje zastavení buněčného cyklu ve fázi mitózy a následnou buněčnou smrt. Kromě toho je kolchicin také substrátem P-glykoproteinů, transmembránových efluxních pump, které snižují jeho biologickou dostupnost. Zvýšená produkce těchto pump tak může být jednou z příčin rezistence nádorových buněk k aplikované látce. Předpokládáme, že při kombinaci kolchicinu s vhodnými inhibitory P-glykoproteinů může být jeho terapeutický účinek zvýšen. Cílem této práce bylo stanovit cytotoxicitu vybraných inhibitorů P-glykoproteinů kanabidiolu, kyseliny betulinové a tariquidaru v kombinaci s kolchicinem v prsních nádorových buňkách a jejich rezistentních variantách. Cytotoxicita byla stanovena pomocí WST-1 testu buněčné viability po 72h ošetření buněčných linií karcinomu prsu MCF-7 a UFH-001 studovanými látkami. Ve zvolených podmínkách nebyly však kombinace látek synergické. Vyšší synergismus kombinací těchto látek předpokládáme v připravovaných buněčných liniích rezistentních ke kolchicinu, ve kterých bude kromě cytotoxicity stanovena také produkce P-glykoproteinů.  
21 Bc. Kateřina Kodešová M2 Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D. Antimikrobiální účinky nanomateriálů impregnovaných přírodními látkami detail

Antimikrobiální účinky nanomateriálů impregnovaných přírodními látkami

Dle WHO je mikrobiologická kontaminace potravin globálním problémem a v boji proti ní hrají velkou roli obalové materiály. V posledních letech se vyvíjí stále více typů různých nanomateriálů, pomocí nichž lze připravit aktivní obaly obsahující bioaktivní molekuly, a tím prodloužit trvanlivost potravin. Cílem této práce je vybrat vhodné přírodní látky s antimikrobiálními vlastnostmi a vyvinout postup pro přípravu nanomateriálů impregnovaných těmito látkami. Morfologie nanomateriálů má zásadní vliv na jejich antimikrobiální vlastnosti, proto bylo pracováno s nanomateriály s různou morfologií s hypotézou, že mezi nimi bude signifikantní rozdíl. Z antimikrobiálních látek byly testovány extrakt ze zeleného čaje, kyselina citronová, kurkumin a astaxanthin. Podařilo se sestavit účinný postup pro impregnaci nanomateriálů a stanovit synergický účinek nanomateriálů a antimikrobiální látky. Kombinace nanomateriálu PCL 45 (hladký i modifikovaný) a extraktu ze zeleného čaje vykazovala nejlepší antibakteriální účinek, ale pouze na testované G+ bakterie, nikoli na G- bakterie. Proto je plánováno rozšířit testování o další látky, např. alicin, extrakty z cibule či česneku. Nejúčinnější kombinace pak bude použita jako obal pro kuřecího masa a budou sledovány změny mikrobiomu tohoto masa.  
22 Dajana Kolářová B3 Ing. Michaela Marková, Ph.D. Funkční charakterizace  C-koncové části mykobakteriální  inosinmonofosfát-5-dehydrogenasy detail

Funkční charakterizace  C-koncové části mykobakteriální  inosinmonofosfát-5-dehydrogenasy

Mykobakteriální inosin-5‘-mononofosfát dehydrogenasa (IMPDH) je považována za slibný cíl pro vývoj antimikrobiálních látek. IMPDH je regulačním enzymem v metabolismu purinových bází vedoucí k syntéze GTP. Katalyzuje konverzi inosin-5‘-monofosfátu na xantosin-5‘-monofosfát za současné redukce NAD+. IMPDH se vyskytuje ve formě oktameru, ve kterém jsou jednotlivé protomery provázány pomocí C-konců tak, že C-konec první podjednotky zasahuje až k aktivnímu místu té další. Toto provázání v rámci oktameru by mohlo mít vliv na pozorované kooperativní chování enzymu, přesná molekulární funkce C-konců ale není známá. Práce se zabývá strukturní charakterizací C-konců IMPDH z Mycobacterium smegmatis a jejich významu pro aktivitu enzymu. Na základě strukturní analýzy byla navržena sada bodových mutací C-koncových zbytků, které se účastní interakcí s aktivním místem. Metodologie zahrnovala přípravu bakteriálních expresních vektorů pro sadu vybraných mutantů. Následovala heterologní exprese těchto mutantů v E. coli a purifikace exprimovaných proteinů pomocí imobilizační metalo-afinitní chromatografie. Nyní probíhá analýza reakční kinetiky mutantů pro zhodnocení vlivu mutací na enzymatickou aktivitu IMPDH. Tento projekt může přispět k lepšímu porozumění reakčního mechanismu IMPDH.



23 Bc. Pavla Kočková M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Stanovení mechanismu antibiotické rezistence u klinických izolátů Staphylococcus aureus detail

Stanovení mechanismu antibiotické rezistence u klinických izolátů Staphylococcus aureus

Bakterie Staphylococcus aureus se řadí mezi multirezistentní patogeny, což znamená, že nese rezistenci alespoň k jednomu antibiotiku (ATB) ze tří a více tříd ATB. Ponechávají se sice tzv. ATB poslední volby, pro která se sahá až v krajních případech, ale ani u těchto léků není zaručeno, že k vývoji rezistence časem nedojde. Proto je velmi žádoucí pochopit jednotlivé mechanismy rezistence a identifikovat geny s nimi spojené, neboť rezistence k jednomu ATB je často zapříčiněna více mechanismy. V praktické části pracujeme s 5 multirezistentními klinickými izoláty S. aureus. Na základě známých fenotypů rezistence jsme navrhly 16 sad oligonukleotidů pro identifikaci možných genů rezistence. Jejich samotná detekce v izolované DNA probíhala pomocí metody polymerázové řetězové reakce s detekcí v reálném čase. Ve všech 5 kmenech se nám podařilo identifikovat genotyp rezistence objasňující jeho fenotypový projev. V druhé části se zaměřujeme na izolaci RNA, pomocí níž se budeme snažit kvantifikovat transkripci genů kódujících transmembránové efluxní pumpy. U nich pouhé stanovení jejich přítomnosti nestačí, jelikož rezistence je často způsobena jejich nadměrnou expresí. Míra transkripce těchto pump u rezistentních kmenů bude porovnávána s mírou transkripce u senzitivního kmene S. aureus.
24 Bc. Štěpánka Králová M2 doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D. Porovnání různých způsobů homogenizace masa před genetickou analýzou detail

Porovnání různých způsobů homogenizace masa před genetickou analýzou

Účinná izolace genetického materiálu a bílkovin má zásadní význam pro dosažení relevantních výsledků celé analýzy. Prvním krokem efektivní izolace DNA s vidinou velkého výtěžku je zvolení vhodné homogenizace. Cílem této práce je určení vhodného způsobu homogenizace rybí svaloviny před genetickou a následně i proteomickou analýzou. Byly porovnány tři způsoby homogenizace vzorku (analytický mlýnek, vysokotlaká homogenizace, FastPrep) se vzorkem nehomogenizovaným. Jako vzorek byly zvoleny filety z lososa obecného (Salmo salar), pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss) a pstruha „lososovitého“ (Oncorhynchus mykiss). Izolace DNA byla provedena metodou využívající cetyltrimethylamonium bromid (CTAB) a její koncentrace byla následně měřena spektrofotometricky i fluorimetricky. Kvalita izolované DNA byla ověřena pomocí horizontální agarosové elektroforézy. Poté následovala qPCR, ve které byly použity primery amplifikující mitochondriální gen cytochrom c oxidázy podjednoty I (COI). V následujícím kroku analýzy byla provedena Sangerova sekvenace a DNA barcoding pro druhové ověření vzorků ryb. Další práce bude věnována vlivu homogenizace na proteomickou analýzu.   
25 Bc. Markéta Kutilová M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Adjuvantní terapie pro léčbu stafylokokových infekcí rezistentních k antibiotikům   detail

Adjuvantní terapie pro léčbu stafylokokových infekcí rezistentních k antibiotikům  

Kvůli vzrůstající multirezistenci unikají bakterie účinku běžně používaných antibiotik a ohrožují životy lidí po celém světě. Dlouho se věřilo, že řešením bude vývoj nových antibiotik, ale v posledních letech bylo schváleno naprosté minimum nových antimikrobiálních látek. Jedním z alternativních řešení je využití adjuvantní terapie. Ta spočívá v současném podání antibiotika s adjuvans neantibiotické povahy, které inhibuje mechanismus rezistence k danému antibiotiku. Cílem této práce je nalezení nových antimikrobiálních látek a látek modulujících rezistentní fenotyp bakterie. Veškeré experimenty jsem prováděla s multirezistentním klinickým izolátem meticilin-rezistentní bakterie Staphylococcus aureus (MRSA). Ve své práci jsem určovala minimální inhibiční koncentraci (MIC) adjuvans mikrodiluční metodou dle ISO standardu 20776-1. A dále synergistické působení adjuvans s šesti různými antibiotiky (oxacilin, chloramfenikol, erytromycin, gentamicin, ciprofloxacin a tetracyklin). Z celkového množství 148 testovaných látek, bylo prozatím nalezeno 9 látek inhibujících viabilitu MRSA a dále 25 látek, které zvyšovaly účinnost antibiotik. Následující experimenty budou zaměřeny na toxicitu těchto látek vůči lidským buněčným liniím, aby mohla být posouzena jejich klinická aplikace.  
26 Bc. Věra Lacinová M2 Ing. Simona Lencová, Ph.D. Tvorba biofilmu probiotických bakterií na polyamidových nanovlákenných materiálech detail

Tvorba biofilmu probiotických bakterií na polyamidových nanovlákenných materiálech

Probiotické bakterie jsou živé mikroorganismy přispívající ke zdraví svého hostitele. Vzhledem k jich náročnější kultivaci a citlivosti k environmentálním podmínkám jsou vyvíjeny nové technologie umožňující produkci velkého počtu buněk a zvyšující jejich stabilitu během výroby i skladování. Slibnou možností je využití nanovlákenných materiálů jako nosných struktur k buněčné adhezi, proliferaci a tvorbě biofilmu, jelikož mimikují extracelulární matrix. K sledování tvorby biofilmu Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus sakei a Bifidobacterium breve byly v této práci použity polyamidové nanomateriály (PA) lišící se plošnou hustotou: PA 5 g/m2, PA 10 g/m2 a PA 26 g/m2. Stanovením KTJ/cm2 a vizualizací skenovací elektronovou mikroskopií byla porovnána (i) tvorba biofilmu s a bez přítomnosti PA, (ii) rozdíly v tvorbě biofilmu mezi testovanými bakteriemi a (iii) vliv plošné hustoty PA na tvorbu biofilmu. Biofilm se tvořil na všech testovaných PA obdobně jako na kontrolním materiálu (polystyren) s výjimkou PA 10 g/m2 a L. sakei. Tvorba biofilmu na PA se nelišila mezi testovanými kmeny ani nebyla ovlivněna plošnou hustotou PA. Výsledky naznačují, že PA jsou vhodnými nosiči biofilmů probiotických bakterií. V navazující práci bude testována odolnost biofilmu L. rhamnosus během skladování.  
27 Štěpánka Lanková B3 prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Vývoj nové metody pro konformační modelování peptidů detail

Vývoj nové metody pro konformační modelování peptidů

Molekulární simulace jsou v dnešní době běžně používány v chemii a molekulární biologii. Avšak nadále jsou výpočetně náročné a pomalé, jelikož systém má tendenci se udržovat v energetickém minimu. Přirozeně máme tedy snahu tyto procesy urychlit. Tato práce se zaměřuje na testování metody „Flying Gaussian“, která je postavena na základech multiple walker metadynamiky. Systém je simulován v několika replikách, přičemž každá z nich startuje z jiné konformace. Pro každou z replik je v definovaných krocích počítán potenciál ve formě Gaussova kopce, který je na rozdíl od obyčejné metadynamiky pouze aktualizován, ne přidáván. Tím tedy dochází ke znevýhodňování podobných stavů, které jsou ve stejnou chvíli navštěvovány jinými replikami, což efektivně nutí systém prozkoumávat další minima. Další variantou této metody je bias exchange Flying Gaussian. To znamená, že mezi replikami v pravidelných intervalech dochází k pokusu o výměnu veličin popisujících strukturu, na které replika zrovna působí. Všechny zmíněné metody byly úspěšně testovány na molekule alanindipeptidu, kdy nejlepší výsledek jsme dostali za 10 ns simulaci bias exchange Flying Gaussian s výškou Gaussova kopce 4 kJ/mol. Dalším krokem této práce je pak testovat metody na systému větších peptidů, konkrétně chignolinu.  
28 Bc. Katarína Lazoriková M2 Ing. Eva Šviráková, Ph.D. Zdravotní mikrobiologická bezpečnost nealkoholických nápojů detail

Zdravotní mikrobiologická bezpečnost nealkoholických nápojů

Přestože nealkoholické nápoje patří mezi bezpečné výrobky, během jejich výroby, skladování nebo distribuce může docházet k nežádoucí mikrobiální kontaminaci s následným kažením a případným vznikem zdravotních problémů u konzumentů. Proto je zajištění jejich zdravotní mikrobiologické bezpečnosti věnována zvýšená pozornost. Na kontaminaci nápojů se často podílejí acidotolerantní bakterie. K obávaným patří Asaia bogorensis a Asaia lannensis mající statut semipatogenních bakterií. K účinným cestám jejich eliminace se nabízí použití přírodní antibakteriálně aktivní látky – chitosanu. Cílem této práce je zjistit toleranci vybraných kmenů Asaia lannensis k chitosanu (0; 0,2; 0,5, 1,0 a 1,5 hm. %), a to v modelových kultivačních bujónech (s využitím laboratorního bioreaktoru RTS–8), a také v modelových ovocných sirupech během skladovacích pokusů (s využitím laboratorního denzitometru Densi-la-meter II). Na základě uskutečněných experimentů bylo konstatováno, že se zvyšující se koncentrací chitosanu docházelo k redukci růstu testovaných bakterií, a že chitosan vykazoval pouze bakteriostatický účinek. Získané výsledky mohou být využity v nápojářském průmyslu, zejména při výrobě ovocných sirupů, při cílené eliminaci nežádoucích bakterií Asaia lannensis s využitím potenciálu chitosanu.  
29 Bc. Anna Marešová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Multimodální konjugáty paklitaxelu pro zobrazování a terapii karcinomu vaječníků a děložního čípku detail

Multimodální konjugáty paklitaxelu pro zobrazování a terapii karcinomu vaječníků a děložního čípku

Paklitaxel je tetracyklický diterpenoid využívaný v léčbě řady onkologických onemocnění, jeho širší využití v klinické praxi je však limitováno nízkou selektivitou pro nádorové buňky. V této práci byly studovány 4 nové deriváty paklitaxelu konjugované s difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacenem (BODIPY) a jodo-BODIPY vázanými přes C-7 a C-2´, které by mohly najít uplatnění při zobrazování nádorů a fotodynamické terapii. Nejprve byla stanovena cyto- a fototoxicita látek v lidských nádorových buňkách z děložního čípku (HeLa), vaječníků (SK-OV-3) a kosti (U-2 OS) a v nenádorových plicních fibroblastech (MRC‑5). Zjistili jsme, že cytotoxicita všech látek po 24 i 72 h byla nižší než pro paklitaxel a přímo souvisela s polohou vazby BODIPY/jodo-BODIPY, toxičtější byly látky vázané přes C‑2´. V případě obou konjugátů s jodo-BODIPY došlo po fotoaktivaci ke zvýšení jejich toxicity v buňkách HeLa a MRC-5. V buňkách SK-OV-3 byl fototoxičtější konjugát vázaný přes C-7. Dále bylo zjištěno, že se konjugáty účinně akumulují v buňkách HeLa při 1µM koncentraci již po 10 min., a že stejně jako paklitaxel stabilizují mikrotubuly buněk U-2 OS a zastavují buněčný cyklus buněk HeLa ve fázi G2/M (24 h). Vzhledem k prokázaným antiproliferačním účinkům budou tyto látky dále studovány i ve 3D modelech buněk.
30 Bc. Jakub Musil M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. ABCF ATPase regulates gene expression by ribosome-mediated attenuation detail

ABCF ATPase regulates gene expression by ribosome-mediated attenuation

Nowadays, the rapid increase of antibiotic resistance seems to be one of the most important problems we have to deal with. The deciphering of new defence mechanisms plays a crucial role in the fight against the ever-evolving bacteria. One of these newly discovered mechanisms of antimicrobial defence is the ribosome-binding ABCF proteins found in all bacterial phyla. Not only are these ATPases known to confer resistance to antibiotics by binding the 50S ribosomal subunit, but recent research has also shown that some of these proteins act as regulators of bacterial gene expression. Recently, our laboratory reported that the ABCF ATPase LmrC is an antibiotic-responsive element that can activate gene expression of the transcriptional regulator LmbU. LmbU is a key transcriptional activator of the biosynthetic lincomycin gene cluster in the antibiotic producer Streptomyces lincolnensis. In my work, I hypothesise that LmrC activates transcription of lmbU through the mechanism of ribosome-mediated attenuation. This hypothesis was strongly supported by mapping the mRNA upstream regulatory region of lmbU. Ongoing testing of prepared reporter constructs with mutations in the same regulatory region shows further confirmation of the proposed mechanism.  
31 Bc. Eva Musilová M2 Ing. Hana Sýkorová, Ph.D. Charakterizace sporulujících bakterií izolovaných z archivních fotografických materiálů detail

Charakterizace sporulujících bakterií izolovaných z archivních fotografických materiálů

Muzea, knihovny, galerie, archivy a další instituce mají klíčovou roli při uchovávání kulturního dědictví lidstva, které zahrnuje různé formy materiálů, jako jsou obrazy, knihy, pergameny, fotografie a další. Uchovávání těchto materiálů po delší časové období však není jednoduchým úkolem a vyžaduje dodržování vhodných skladovacích podmínek. Tyto materiály jsou běžně tvořené organickými látkami, které při nedodržení správných skladovacích podmínek mohou sloužit jako zdroj živin pro mikroorganismy. S postupem času se tak mohou na daném materiálu objevovat prvky mikrobiální aktivity, které mohou být až fatální. Většina studií, které se zabývají tématem biodegradace se upíná k plísním, na archivních materiálech je ale možné detekovat i bakterie, obvykle sporulující rody. Cílem této práce je tak provést charakterizaci sporulujících bakterií, které byly izolovány z archivních fotografií, se zaměřením na jejich biodegradační schopnosti a produkci sekundárních metabolitů, konkrétně antifungálních látek.
32 Bc. Zdeněk Míchal M2 Ing. Eva Jablonská, Ph.D. Testování flavonolignanů in vitro - interakce s estrogenovým a androgenovým receptorem detail

Testování flavonolignanů in vitro - interakce s estrogenovým a androgenovým receptorem

Schopnost exogenních látek vázat se na hormonální receptory může vést k mnoha negativním účinkům na živé organismy – od oslabení imunitního sytému přes podporu proliferace rakovinných buněk po narušení schopnosti reprodukce. Flavonolignany, látky nacházejících se například v doplňcích stravy pro podporu regenerace jater, mají schopnost se na receptory vázat, avšak nebylo dosud testováno jejich působení. V naší práci byla ověřována schopnost vybraných synteticky připravených flavonolignanů a jejich derivátů vázat na estrogenové (ER) a androgenové receptory (AR) a působit jako agonista. Dále byl zaveden obdobný test proověření antagonistického působení. V současnosti je zaváděn také test pro vazbu na glukokortikoidní receptor (GR). Tyto reportérové testy in vitro byly provedeny s použitím lidských buněčných linií HeLa9903 s vloženým ER a MDA-kb2 s vloženým AR a GR. Bylo vyhodnoceno, že žádná z testovaných látek, mimo kvercetin, neinteragovala jako agonista ani s jedním ze zmíněných receptorů. Flavonol kvercetin agonisticky interagoval s ER, což je v souladu s literaturou.  Dále budou pro vybrané flavonolignany ověřeny antagonistické schopnosti. Také budou otestovány jejich metabolity získané metabolickou aktivací in vitro pomocí krysího jaterního homogenátu.
33 Bc. Ivana Novotná M2 doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D. Vývoj  proteomické metody jako nástroje v  boji proti pašování ohrožených zvířecích druhů detail

Vývoj  proteomické metody jako nástroje v  boji proti pašování ohrožených zvířecích druhů

V současné době představuje nelegální obchod s ohroženými živočišnými druhy velký celospolečenský problém. Mnoho lidí je kvůli vidině výdělku ochotno obětovat i vymření některých zvířecích druhů, avšak i ztráta jediného má drtivý dopad na celé ekosystémy. Aby tomu bylo zabráněno, je veškerý obchod s živočišnými druhy monitorován patřičnými úřady. V případě záchytu podezřelého materiálu je nutné zjistit, zda náleží chráněnému druhu. K tomuto účelu slouží řada různých metod, kdy nejpoužívanější je analýza DNA, avšak i ta má svá omezení, protože je nutné analyzovat materiál s dostatečným množstvím nedegradované DNA, což nemusí být vždy možné. Elegantním řešením tohoto nedostatku jsou relativně stálé proteiny, které tvoří značnou část živočišných těl. Tato práce se zabývá analýzou kožních derivátů devíti živočišných druhů (dikobraza, hroznýše, kočky, koně, krajty, mravenečníka, prasete, psa a užovky) pomocí hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF (matricí asistované laserové desorpce/ionizace ve spojení s analyzátorem doby letu). Touto metodou se podařilo získat charakteristické hodnoty m/z, které umožňují jednoznačně rozlišit jednotlivé živočišné druhy.  
34 Bc. Martina Novotná M2 Ing. Eva Jablonská, Ph.D. Použití 3D buněčných kultur pro testování cytokompatibility biomateriálů na bázi zinku detail

Použití 3D buněčných kultur pro testování cytokompatibility biomateriálů na bázi zinku

Tato práce se zabývá zdokonalením testování cytokompatibility degradovatelných zinkových biomateriálů in vitro. Cílem bylo zhodnotit efektivitu 3D buněčných kultur v testování cytotoxicity těchto materiálů, jelikož se jedná o jedno z možných řešení špatné korelace výsledků in vitro a in vivo. Chtěli jsme potvrdit hypotézu, že 3D buněčné kultury lépe napodobují in vivo prostředí oproti tradičním 2D kulturám. Dále jsme chtěli nastavit podmínky pro budoucí testování cytotoxicity biomateriálů v 3D uspořádání.  Pro tvorbu 3D modelu pro testování cytotoxicity jsme použili fetální lidské osteoblasty (hFOB 1.19). To zahrnovalo stanovení vhodné buněčné koncentrace pro tvorbu sféroidu, porovnání 2D a 3D kultur a testování za různých kultivačních podmínek. Příprava sféroidů byla zajištěna použitím agarosou pokrytých destiček. Pro analýzu cytotoxicity zinku jsme využili modelových roztoků ZnCl2 a provedli vyhodnocení resazurinovým testem.  Po nastavení vhodných kultivačních podmínek jsme kultivovali ideální sféroidy a potvrdili hypotézu o nižší cytotoxicitě zinku vůči 3D kulturám ve srovnání s 2D kulturami. Toto 3D uspořádání bude následně použito pro testování výluhů degradovatelných biomateriálů na bázi zinku.
35 Bc. Anna Petrová M2 prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Vývoj datasetu pro hledání nízkomolekulárních ligandů proteinů pomocí strojové učení detail

Vývoj datasetu pro hledání nízkomolekulárních ligandů proteinů pomocí strojové učení

Strojové učení je možné použít pro vývoj nových léčiv, např. pro rozpoznání skutečných komplexů protein-ligand od nesprávně navržených komplexů se zanedbatelnou afinitou. V této práci se zabýváme vývojem sady pro počítačový screening léčiv s využitím molekulárních simulací a strojového učení. Cílem je vytvořit kvalitní trénovací soubor, který obsahuje simulace komplexů proteinů s aktivními a neaktivními sloučeninami, jež by mohl být použit při testování potenciálních léčiv. Náš dataset vychází ze sady D-COID, kterou jsme upravili pro účel nadockování molekuly ligandu do proteinu. Dataset D-COID obsahuje mezi aktivními komplexy látky, pro něž je dostupná experimentálně vyřešená struktura. Tato struktura byla použita jako referenční struktura při počítání RMSD u dockovaných aktivních komplexů. Výsledky ukazují, že hodnoty RMSD jsou uspokojivé, přičemž u 38 % komplexů bylo dosaženo úspěšnosti s RMSD do 2 Å. Vytvořená trénovací sada bude dále využita pro strojové učení binárního klasifikátoru pro testování potenciálních léčiv.
36 Bc. Miriam Pitoňaková M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Indukcia imunogénnej bunkovej smrti vybranými kardioglykozidmi v bunkách osteosarkómu detail

Indukcia imunogénnej bunkovej smrti vybranými kardioglykozidmi v bunkách osteosarkómu

Hlavnou nevýhodou mnohých rakovinových liečebných metód je ich neselektívnosť. Jedným z možných riešení je naučiť imunitný systém aktívne rozpoznávať a bojovať s nádorovými bunkami. Tento prístup, imunoterapia, využíva imunogénnu bunkovú smrť (ICD) na aktiváciu imunitného systému. Indukciou ICD sa uvoľňujú signálne molekuly, ako proteín s vysokou mobilitou skupiny 1 (HMGB1), kalretikulín a adenozíntrifosfát (ATP), ktoré stimulujú imunitný systém. Limitáciou je, že nie všetky látky majú schopnosť indukovať ICD, no kardioglykozidy sú výnimkou. Cieľom tejto práce je zistiť, či doposiaľ nepreskúmaný deglukohyrkanozid môže indukovať ICD a slúžiť ako potenciálny liek proti rakovine. V našich experimentoch sme sledovali signálne molekuly a ich typické správanie v procese ICD, ako vylučovanie HMGB1 z buniek osteosarkómu (U-2 OS), pričom sme zaznamenali pokles HMGB1 v bunkách a zároveň jeho nárast v médiu. V ďalších experimentoch budeme analyzovať úbytok ATP v bunkách U-2 OS a jeho nárast v médiu prostredníctvom fluorescenčnej mikroskopie, fluorimetrie a chemiluminiscencie, a študovať transport kalretikulínu na vonkajšiu stranu cytoplazmatickej membrány pomocou prietokovej cytometrie. V doterajších experimentoch sme doposiaľ pozorovali potvrdenie teoretických predpokladov.  
37 Bc. Eliška Podoláková M2 prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Biomarkery morbidity experimentální schistosomózy detail

Biomarkery morbidity experimentální schistosomózy

Schistozóma, česky krevnička, patří mezi klinicky nejvýznamnější zástupce třídy motolic. Krevničky jsou původci závažného onemocnění zvané schistosomóza. Endemické oblasti toho onemocnění sčítají celkem 78 států světa, ve kterých žije přibližně 700 milionů lidí. Převážná většina rizikových států spadá do zemí s nízkou ekonomickou a životní úrovní. Podle WHO v roce 2021 vyžadovalo preventivní léčbu 251,4 milionů lidí, z nichž pouze 75,3 milionů lidem bylo podáno dosud jediné komerčně dostupné antiparazitikum prazikvantel. Současný výzkum schistosomózy se zaměřuje na nové přístupy v prevenci obyvatel v ohrožených oblastech, snížení nákladů na diagnostiku, zlepšení její dostupnosti, ale i na vývoj nových léčiv. Právě nové léčivo je vysoce žádoucí, a to především kvůli nebezpečí vzniku rezistence na prazikvantel, ale i řadě dalším problémům, které skrývá lék „jediné volby“. Nedílnou součástí vývoje nových léčiv in vivo jsou testy účinnosti experimentálních infekcí na myších modelech. Cílem diplomové práce je navrhnout biomarkery vhodné pro hodnocení průběhu experimentální schistosomózy a dále připravit porovnávací podmínky pro budoucí výzkum inhibitorů schistosomálních proteáz, jakožto potenciální léčiva.  
38 Bc. Anna Praská M2 Ing. Ludmila Karamonová, Ph.D. Interakce bakterií rodu Cronobacter s lidskými hostitelskými buňkami detail

Interakce bakterií rodu Cronobacter s lidskými hostitelskými buňkami

Bakteriální rod Cronobacter náleží mezi oportunní patogeny způsobující infekce jedincům s oslabenou imunitou. Epidemiologické studie však ukazují, že závažná onemocnění způsobují pouze některé druhy. Častým zdrojem nákazy jsou potraviny. K tomu, aby bakterie získaly přístup k systémovému oběhu hostitele, musí nejprve překonat střevní epitel. Úspěšný přestup závisí na schopnostech bakterií adherovat na jeho povrch a invadovat do epiteliálních buněk. Oba procesy byly v této práci studovány na monovrstvě diferenciovaných buněk Caco-2. Obdobně byla sledována interakce s makrofágy U-937, kde byla pozornost zaměřena na proliferaci bakterií uvnitř těchto buněk. Nejprve byly nalezeny vhodné podmínky diferenciace buněčných linií a inkubace Cronobacter. Poté byla porovnána míra interakcí (adheze, invaze a proliferace) jednotlivých druhů Cronobacter s buněčnými liniemi. Nejvyšší míra interakce s liniemi Caco-2 byla pozorována u C. sakazakii, C. malonaticus a C. turicensis. V makrofázích se výrazněji replikoval pouze C. sakazakii. Tato zjištění korelují s klinickou významností těchto druhů. Jelikož infekce některými druhy Cronobacter může u novorozenců vést i k rozvoji meningitidy, bude výzkum pokračovat sledováním působení bakterií na model hematoencefalické bariéry tvořený buňkami HBMEC.  
39 Bc. Eliška Sedláčková M2 Ing. Hana Michova, Ph.D. Induction of cell death by Bordetella effector protein BteA detail

Induction of cell death by Bordetella effector protein BteA

Classical Bordetella species typically target the respiratory tract of mammals. B. bronchiseptica causes chronic respiratory infections in numerous mammals, while B. pertussis is a human-specific pathogen and the etiologic agent of whooping cough. These bacteria possess an array of virulence factors that are responsible for their pathogenicity. One of them is the effector protein BteA, which is delivered to host cells through the type III secretion system. Once injected into the target cell, BteA induces cell death. However, the molecular mechanisms underlying the cytotoxic properties of BteA are still unknown.  This study aims to characterize morphological and biochemical aspects of BteA-induced cell death. Upon infection of HeLa cells with B. bronchiseptica, we observed necrotic blebbing of the cytoplasmic membrane characterized by the formation of balloon-like spherical protrusions and permeabilization of the cytoplasmic membrane. Visualization of mitochondria and endoplasmatic reticula revealed their fragmentation and loss of contact sites. These changes were preceded by disruption of calcium homeostasis, mitochondria calcium overload, and loss of mitochondrial potential. We suggest that BteA induces cell necrosis via cell energetic catastrophe.   



40 Bc. Anna Sekyrová M2 Ing. Jiří Šantrůček, Ph.D. Vliv bezsérových médií na proteom a sekretom osteoblastických buněčných linií detail

Vliv bezsérových médií na proteom a sekretom osteoblastických buněčných linií

Bezsérová kultivace je prostředkem k odstranění variabilních vlivů při experimentech prováděných na buněčných liniích – především rozdílnosti šarží běžně přidávaného hovězího fetálního séra (FBS) a jeho nedefinovaného složení. Taktéž vede ke zkvalitnění následné proteomické analýzy, jelikož je eliminována kontaminace hovězími sérovými proteiny. Zároveň je ale pro experimenty zásadní zachování fyziologických podmínek pro buňky, aby v důsledku záměny kultivačního média nedocházelo k nechtěnému zkreslení výsledků. Cílem našich experimentů bylo sledovat pomocí LC-MS/MS analýzy kvalitativní i kvantitativní změny v proteomu a sekretomu dvou osteoblastických buněčných linií kultivovaných ve třech variantách bezsérových médií s různými přídavky oproti kontrole, která obsahuje v médiu standardních 10 % FBS. U buněčné linie Saos-2 se nejvíce lišil proteom buněk kultivovaných pouze v základním médiu DMEM/F-12, zatímco u linie hFOB 1.19 se nejvíc odlišoval proteom kontrolních buněk (médium s 10 % FBS). Vzorky médií byly navíc precipitovány acetonem či přečištěny na reverzní fázi C4 ve snaze zvýšit počet identifikovaných lidských proteinů oproti vzorkům bez úpravy. Žádný z uvedených postupů ovšem ke zvýšení nevedl.
41 Bc. Hana Selicharová M2 Ing. Jiří Fusek Charakterizace NAFLD v potkaních modelech obezity  detail

Charakterizace NAFLD v potkaních modelech obezity 

Nealkoholické onemocnění jater (NAFLD) je v důsledku sedavého způsobu života a vysokokalorické stravy častou chorobou ve vyspělých zemích. NAFLD se projevuje hromaděním tukových kapének v játrech a v pokročilejším stadiu nemoci dochází k zánětu až fibróze, což může končit cirhózou či rozvojem jaterního karcinomu. NAFLD je považováno za jaterní projev metabolického syndromu. Vznik této nemoci je spojován s obezitou a insulinovou rezistencí, ale kompletní patogeneze není ještě plně objasněna. Pro studium vzniku NAFLD a případné testování léků je nutné mít vhodný zvířecí model, jehož nalezení a popsání je hlavním cílem této práce. Za tímto účelem byly testovány dva potkaní modely - Wistar Kyoto a Sprague Dawley. U obou modelů byla pomocí speciální vysokotukové diety (tzv. FFC) navozena obezita a následně byly měřeny různé metabolické parametry, markery zánětu a pomocí western blotů i insulinová signalizace. Součástí testování byla i histologická analýza jater. U obou modelů na FFC dietě došlo ke zvýšení tělesné hmotnosti a poškození insulinové signalizace. Nicméně u modelu Sprague Dawley byla v játrech i výrazná steatóza a navíc i zvýšená hladina zánětlivých markerů. Na základě našich měření můžeme říci, že Sprague Dawley potkani na FFC dietě jsou vhodným modelem ke studiu NAFLD.  
42 Bc. Anežka Sigmundová M2 Ing. Eva Benešová, Ph.D. Rekombinantní produkce beta-galaktosidasy z bakterie Microscilla sp. PRE1 detail

Rekombinantní produkce beta-galaktosidasy z bakterie Microscilla sp. PRE1

Beta-galaktosidasy jsou běžně biotechnologicky využívané enzymy. Jejich schopnost hydrolyzovat laktosu je široce využívána při výrobě bezlaktosových potravin nebo pro řešení environmentálních problémů spojených s odpadní syrovátkou. Kromě hydrolytické aktivity vykazují některé z těchto enzymů schopnost katalyzovat transglykosylační reakce, jejichž produkty jsou například prebiotika ve formě galaktooligosachridů. Schopnost transglykosylace je předpovězena zařazením proteinu do rodiny glykosylhydrolas s mechanismem se zachováním anomerní konfigurace. Rychlejší katalýza, vyšší afinita k substrátu či aktivita při extrémních podmínkách jsou důvody pro hledání nových zdrojů beta-galaktosidas. V této práci je studována beta-galaktosidasa z rodiny glykosylhydrolas 2, pro kterou je na základě struktury předpovězena transglykosylační schopnost. Gen pro tuto beta-galaktosidasu se nachází  na megaplasmidu bakterie Microscilla sp. PRE1 izolované z pobřežních sedimentů v Kalifornii. Tento gen byl vložen do plasmidu pET16b metodou Gibson Assembly a správnost konstruktu byla ověřena sekvenací. Získaný vektor byl využit pro rekombinantní produkci beta-galaktosidasy v buňkách E. coli BL21 (DE3) a E. coli BL21 (DE3) Gold. Dalšími kroky bude charakterizace a výzkum katalytických schopností enzymu.  
43 Bc. Roman Skala M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Vliv laktátu na buněčnou signalizaci detail

Vliv laktátu na buněčnou signalizaci

Laktát je metabolit běžně vznikající v našem organismu a to především během intenzivní fyzické aktivity. Může fungovat i jako mitochondriální signál skrze mírné zvýšení hladiny reaktivních forem kyslíku (ROS), které pozorujeme po jeho přidání k buňkám. Tím se aktivuje antioxidační odpověď a tvorba nových mitochondrií v buňce. Tento proces se nazývá mitohormese a mohl by oddalovat buněčnou senescenci. Cílem této práce je porovnání lidských plicních fibroblastů MRC-5, které byly konstantně ovlivněny laktátem, s fibroblasty neovlivněnými. U buněk byla sledována produkce ros a mitochondriální membránový potenciál pomocí fluorescenčních prób. Pomocí qRT-PCR byla sledována hladina mRNA vybraných genů. Buněčná senescence byla vizualizována barvením senescentních buněk pomocí chromogenního substrátu X-gal a kvantifikována obrazovou analýzou. Buňky vystavené laktátu měly méně mitochondrií a vyšší hladiny ROS. Exprese genů souvisejících se senescencí, apoptózou, karcinogenezí a antioxidační odpovědí u nich byla nižší. Ve střední pasáži vykazovaly i menší procento senescentních buněk. U buněk ovlivněných laktátem je tedy pozorován jistý ochranný efekt proti stárnutí a karcinogenezi.
44 Bc. Adéla Sukupová M2 prof. Dr. Ing. Radovan Hynek Proteomická analýza nerozpustných biologických vzorků metodou přímého štěpení trypsinem detail

Proteomická analýza nerozpustných biologických vzorků metodou přímého štěpení trypsinem

Proteomická analýza je obor zabývající se studiem proteomu s cílem získat podrobné informace o funkci, struktuře či vlastnostech biologických systémů.  Tato technika se stává stále populárnější v klinické medicíně, kde se využívá ke studiu patologických stavů či k nalezení biomarkerů. Nejčastěji zkoumanými vzorky při těchto analýzách jsou takové, které mají rozpustný charakter a jsou snadno dostupné neinvazivním odběrem (krev, sérum, moč). Tato práce je však zaměřená na vzorky s nerozpustnou matricí, mezi něž patří například kosti nebo oční rohovka, která byla během těchto experimentů zkoumána, stejně jako vzorky benigních kostních výrůstků (osteomy a exostózy). Problém nerozpustných vzorků je ten, že jejich příprava pro proteomické zpracování je náročná a zdlouhavá – proto využíváme metodu in-sample digestion, tedy metodu přímého štěpení trypsinem, která je založená na předpokladu, že molekuly trypsinu mají schopnost pronikat strukturou nerozpustné matrice a štěpit proteiny přímo uvnitř vzorku. Našimi experimenty se podařilo identifikovat přes 1000 proteinů ve zkoumaných vzorcích rohovky, 621 proteinů v osteomu a 532 celkových proteinů v exostózách. Cílem do budoucna je aplikovat tuto metodiku i na další nerozpustné vzorky a tím rozšířit možnosti využití v běžné klinické praxi.
45 Bc. Lucie Sytařová M2 Ing. Hana Sýkorová, Ph.D. Charakterizace kmenů Bacillus cereus izolovaných ze vzorků rýže detail

Charakterizace kmenů Bacillus cereus izolovaných ze vzorků rýže

Bacillus cereus je vzhledem ke schopnosti tvorby velmi odolných endospor často spojován s bezpečností potravin. Vybrali jsme 15 různých rýží dostupných v běžné obchodní síti České republiky. Ve všech sledovaných vzorcích byla potvrzena přítomnost spor Bacillus cereus. Pokud je kontaminovaná rýže uvařená a nesprávným způsobem skladovaná, endospory vyklíčí ve vegetativní buňky, které mohou produkovat různé toxiny. Tyto toxiny následně mohou konzumentovi způsobit různá alimentární onemocnění. Nicméně ne všichni zástupci skupiny Bacillus cereus disponují všemi toxiny. Pomocí PCR cílené na detekci genů pro vybrané toxiny jsme zmapovali toxigenní potenciál souboru kmenů zařazených do skupiny Bacillus cereus izolovaných z různých rýží. Následně jsme se zaměřili na genotypizaci těchto izolátů pocházejících z rýží z různých částí světa s cílem určit jejich příbuznost. Využili jsme k tomu různé genotypizační techniky (REP‑PCR, RAPD‑PCR, BOX‑PCR, ERIC‑PCR). Předmětem práce také bude vzájemné porovnání jednotlivých genotypizačních technik s důrazem na jejich rozlišovací schopnost v rámci značně homogenní skupiny Bacillus cereus.
46 Bc. Anežka Teissingová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Synergický protinádorový účinek kolchicinu a modulátorů autofagie na plicní nádorové buňky detail

Synergický protinádorový účinek kolchicinu a modulátorů autofagie na plicní nádorové buňky

Kolchicin je účinný mitotický jed inhibující proliferaci nádorových buněk. Jeho využití v léčbě rakoviny je však omezeno vysokou systémovou cytotoxicitou a častým rozvojem buněčné rezistence. Možným mechanismem rezistence nádorových buněk je vyvolání cytoprotektivní autofagie, pomocí níž jsou odstraňovány poškozené buněčné komponenty. V této práci byla studována možnost zvýšení terapeutického účinku kolchicinu v buňkách adenokarcinomu plic (A549) modulací buněčné autofagie. Nejprve byla stanovena toxicita vybraných modulátorů autofagie a kolchicinu v buňkách A549 a v nenádorových plicních fibroblastech (MRC-5). Dále byla stanovena toxicita kombinací modulátorů autofagie s netoxickými koncentracemi kolchicinu po 24 a 72h ošetření buněk A549. Bylo zjištěno, že kolchicin v kombinaci s inhibitory autofagie chlorochinem a bafilomycinem A1 a induktory autofagie fluvastatinem, rapamycinem a chinakrinem působí synergicky. Tyto kombinace látek by tak mohly být vhodnější pro terapii nádorových onemocnění než samotný kolchicin a budou proto dále zkoumány, mimo jiné i na buňkách A549 rezistentních ke kolchicinu. Modulace autofagie studovanými látkami a jejich synergických kombinací bude dále studována fluorescenční mikroskopií a specifickým barvením autofagosomů monodansylkadaverinem.
47 Bc. Nikola Tulachová M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Vliv bilirubinu na in vitro model nealkoholové tukové nemoci jater  detail

Vliv bilirubinu na in vitro model nealkoholové tukové nemoci jater 

Nealkoholové tukové onemocnění jater spojené s metabolickou dysfunkcí (MASLD) je chronické onemocnění související s nezdravým životním stylem a obezitou. Je jím postiženo 30 % světové populace a jeho prevalence stále roste. S absencí cílené léčby MASLD souvisí zvýšený rozvoj steatohepatitidy, případně až hepatocelulárního karcinomu. Potenciálními kandidáty na léčiva jsou agonisté nukleárního receptoru PPARa, který aktivuje např. β-oxidaci mastných kyselin (MK). Agonistou PPARa je hypolipidemikum fenofibrát (FF) a ukazuje se, že i bilirubin (BR), žlučový pigment vznikající rozpadem hemoglobinu. Právě mírná hyperbilirubinémie snižuje riziko rozvoje MASLD, avšak přesný mechanismus účinku není znám. Cílem práce bylo sledování účinku BR na in vitro model MASLD (využita buněčná linie HepG2). Buňky byly indukovány kys. olejovou (OA) a palmitovou (PA), poté ovlivněny dvěma koncentracemi BR a FF (pozitivní kontrola). Viabilita byla měřena MTT testem. K měření intracelulárních koncentrací MK – stearové (STEA), linolové (LINO), OA, PA – byla zavedena metoda na GC/MS. Použité koncentrace neměly na viabilitu vliv. U indukovaných buněk ovlivněných BR a FF došlo k poklesu koncentrací OA, PA, STEA a LINO. Výsledky naznačují, že BR i FF mohou snížit ukládání lipidů, a zpomalit tak rozvoj MASLD.  
48 Petra Třešňáková M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Potenciál derivátů hydrochinolonů v léčbě kožních onemocnění  detail

Potenciál derivátů hydrochinolonů v léčbě kožních onemocnění 

Chinolony a zejména pak jejich fluorované deriváty se pro své baktericidní účinky využívají v klinické praxi jako širokospektrá antibiotika. Další klinické využití je předmětem řady studií. Tato práce se zabývá možnými topickými aplikacemi devíti různých hydrochinolonů. V rámci práce byly zkoumány jejich cytotoxické účinky na lidské buněčné linie keratinocytů, fibroblastů a nádorových melanocytů a jejich antimikrobiální aktivita vůči bakteriím Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa a kvasince Candida albicans jakožto oportunním patogenům. Účinky na melanocytech byly zkoumány nejen na 2D buněčné kultuře, ale i na 3D sféroidech, pro jejichž přípravu byly použity tři metody, a to metoda visící kapky, metoda pokrytí jamek agarosovým gelem a příprava v nízko-adhezivních destičkách. Antimikrobiální aktivita byla detekována pouze vůči bakteriím, kvasinka senzitivní nebyla. U dvou testovaných derivátů, které měly do struktury zavedenou nitroskupinu, byl pozorován selektivní cytotoxický účinek vůči nádorové linii. Z toho důvodu byla u daných derivátů sledována aktivita i na sféroidech, kde došlo k zastavení růstu a částečnému rozrušení struktury. Protinádorová aktivita nitrohydrochinolonů bude předmětem dalšího výzkumu.  
49 Bc. Kateřina Veselá M2 doc. Ing. Barbora Holubová, Ph.D. Imunochemická detekce N,N-dimethyltryptaminu  detail

Imunochemická detekce N,N-dimethyltryptaminu 

N,N–dimethyltryptamin (DMT) je v přírodě se vyskytující halucinogenní látka. Nejznámější je jako primární psychoaktivní látka rituálního nápoje ayahuascy, vývaru z amazonské liany Banisteriopsis caapi. Česká republika zákonem ustanovila DMT jako návykovou látku, pro které platí značná omezení zacházení, dovozu, vývozu a transportu. K minimalizaci bezpečnostních rizik spojených s konzumací návykových látek je nutná dostupnost metod detekce, které tyto látky budou schopné odhalit. Cílem této práce je vyvinout ELISA metodu pro detekci DMT. První část práce se zabývá výběrem vhodných imunoreagencií pro sestavení metody v nepřímém kompetitivním uspořádání – konjugátu DMT s hovězím sérovým albuminem a příslušné primární protilátky. Další část práce se zabývá výběrem vhodných podmínek metody. Dosud byly vybrány koncentrace konjugátu a primární protilátky a složení pufrů pro ředění protilátek. Tyto podmínky poskytly detekční limit DMT 0,01 ng∙ml-1 a bude snahou ho nadále snižovat (např. výběrem koncentrace sekundární protilátky, teplotou a dobou inkubace). Metoda následně bude použita ke stanovení DMT ve vzorcích – uměle kontaminovaných, popřípadě i reálných.  
50 Bc. Tereza Veverková M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Příprava hematoencefalické bariéry in vitro pro predikci přestupu léčiv detail

Příprava hematoencefalické bariéry in vitro pro predikci přestupu léčiv

Hematoencefalická bariéra (HEB) odděluje centrální nervový systém (CNS) od oběhového systému. Je tvořena zejména vrstvou specializovaných endoteliálních buněk, astrocyty a pericyty. HEB chrání CNS před toxickými vlivy a zajišťuje kontrolovaný přestup látek z kapilár do vnitřního prostředí CNS. Pro farmakologické ovlivnění CNS musí dané léčivo procházet přes HEB. Možnosti současného testování prostupu jsou ovšem značně omezené. V naší laboratoři bylo připraveno několik modelů lidských HEB tvořených endotelem, astrocyty i pericyty. Pomocí testů permeabilit a měření transmembránového odporu bylo vybráno nejlepší buněčné uspořádání pro kultivaci HEB. Na modelu byl testován přestup 21 antiepileptik užívaných v ČR a 20 steroidů, u kterých se předpokládá potenciální terapeutický účinek u farmakorezistentní epilepsie. Jeden z předpokládaných mechanismů farmakorezistence u farmakorezistentní epilepsie je endoteliální nadprodukce efluxních pump se substrátovou specifitou pro antiepileptika. Projekt proto bude pokračovat selekcí endotelových linií rezistentních na vybraná antiepileptika a tvorbou modelů HEB s těmito rezistentními liniemi. Na těchto modelech pak budou testovány prostupy neurosteroidů, které procházely přes modely HEB s původními endoteliemi.
51 Bc. Denisa Vondrová M2 Ing. Hana Michova, Ph.D. Sociální život Aeromonas schubertii: Charakterizace růstu, tvorby biofilmu a produkce signálních molekul detail

Sociální život Aeromonas schubertii: Charakterizace růstu, tvorby biofilmu a produkce signálních molekul

Aeromonas schubertii je relativně málo prostudovaný, ale celosvětově významný zástupce rodu Aeromonas. Jedná se o volně žijící gramnegativní tyčinky, které díky své mimořádné adaptabilitě osidlují pestrou škálu vodních ekosystémů a kolonizují především studenokrevné vodní živočichy. Zatímco některé druhy Aeromonas mohou vystupovat jako prospěšní symbionti, A. schubertii je patogen schopný decimovat rybí chovy a způsobovat tak významné ekonomické ztráty. V posledních letech jsou aeromonády hlášeny i jako původci gastroenteritid, ale také septikémií a dalších závažných onemocnění člověka. Na adaptaci k prostředí a kolonizaci hostitele se velkou mírou podílí procesy zajišťující sociální život bakterií, mezi něž patří schopnost tvořit biofilm a aktivní mezibuněčná komunikace prostřednictvím signálních molekul. Cílem práce je tyto procesy charakterizovat. U vybraného kmene byla vizualizována morfologie buněk v závislosti na růstové fázi pomocí SEM, určena produkce signálních molekul N­-acyl homoserin laktonů (AHL) s využitím HPLC-MS a stanoveno relativní množství biofilmu produkovaného za různých kultivačních podmínek pomocí barvení krystalovou violetí. Dále byl zkonstruován mutant s delecí AHL synthasy, který umožní identifikovat buněčné procesy regulované AHL molekulami.  
52 Bc. Magdaléna Vydrová M2 Ing. Michal Strejček, Ph.D. Charakterizace nových environmentálních izolátů rodu Cellulomonas detail

Charakterizace nových environmentálních izolátů rodu Cellulomonas

S narůstajícím počtem celogenomových sekvencí dochází nejen k velmi častým taxonomickým reklasifikacím mikroorganismů, ale rovněž k rozkolům mezi klasickou taxonomií (ICNP) a taxonomií založenou na genomických datech (GTDB). Tato situace nastává například u rodu Cellulomonas, ubikvitního v životním prostředí, jehož vybraní zástupci disponují biotechnologickým potenciálem. Některé druhy tohoto rodu vykazují enzymatickou aktivitu umožňující rozklad celulosy a hemicelulosy, jako je tomu například u zástupce C. flavigena. Tato práce se zabývá tímto rodem a enzymatickým potenciálem jeho nově izolovaných zástupců. Jedním z cílů je provedení celogenomové analýzy fylogeneticky nových zástupců a jejich následné taxonomické zařazení. Rovněž je ověřována enzymatická aktivita izolovaných zástupců jak predikcí za využití bioinformatických nástrojů, tak experimentálně. Z dosavadních výsledků je patrná celulolytická aktivita u vybraných izolátů rodu Cellulomonas, jež byly získány z prostředí rašelinišť. Zároveň byla provedena celogenomová analýza fylogeneticky nového izolátu, která naznačuje existenci zcela nového rodu čeledi Cellulomonadaceae.
53 Bc. Kristína Zajcevová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Antiproliferačná aktivita a vnútrobunková lokalizácia inhibítorov SERCA v modeloch rakoviny pľúc a rakoviny prsníka   detail

Antiproliferačná aktivita a vnútrobunková lokalizácia inhibítorov SERCA v modeloch rakoviny pľúc a rakoviny prsníka  

Trilobolid (Tb), seskviterpénový laktón izolovaný z timoja trojlaločného (Laser trilobum), je dnes intenzívne študovanou látkou pre jeho potenciál v liečbe rakoviny. Jeho účinok spočíva v inhibícii sarko-/endoplazmatickej retikulárnej Ca2+-ATPázy, membránového enzýmu, ktorého inhibícia vedie až k apoptóze buniek. Predmetom tohto výskumu sú tri konjugáty Tb s fluoroformi s odlišnou štruktúrou a emisiou fluorescencie. Fluorescenčnou mikroskopiou bola overovaná lokalizácia derivátov v endoplazmatickom retikule buniek rakoviny pľúc a prsníka. Na základe vysokej účinnosti derivátov Tb v monovrstve nádorových buniek sa pristúpilo k hodnoteniu ich účinku v komplexnejšom modeli vo forme sféroidov buniek karcinómu pľúc a karcinómu prsníka. Bola hodnotená predovšetkým cytotoxicita látok a ich vplyv na zmenu veľkosti a integrity sféroidov. Deriváty znižovali viabilitu buniek sféroidov a indukovali prerušenie medzibunkových interakcií, čo sa prejavilo rozvoľnením sféroidov. Doterajšie výsledky poukazujú na potenciál študovaných derivátov Tb zmenšovať 3D modely nádorov, preto budú ďalej podrobnejšie skúmané. Výsledky tejto práce by mohli poslúžiť ako podklad pre vývoj nových teranostík pre liečbu karcinómu pľúc a prsníka, a zobrazovanie nádorových ochorení.  
54 Bc. Adéla Zrnová M2 Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D. Identifikace bakterií čeledi Bacillaceae detail

Identifikace bakterií čeledi Bacillaceae

Kontaminace archiválií bakteriemi může vést k jejich biodegradaci. Pro vývoj strategií na jejich ochranu je klíčové studium přítomného mikrobiomu včetně izolace a identifikace bakteriálních kmenů. Cílem práce je identifikace 35 vybraných bakteriálních izolátů ze vzorků fotografických a kinematografických materiálů, jejichž identifikace metodou MALDI-TOF MS (metoda první volby) nebyla dostatečně spolehlivá. Tyto izoláty byly proto identifikovány metodou sekvenace genu pro 16S rRNA. Pro PCR amplifikaci byly použity univerzální primery W001 a W002, jimž odpovídající PCR amplikon (1500 bp) zahrnuje celou sekvenci genu pro 16S rRNA. Spolehlivě sekvenované úseky, porovnávané s referenčními databázemi, byly však dlouhé pouze 500 – 800 bp. U rodů čeledi Bacillaceae (63 % izolátů), jako rody Bacillus a nově zavedené rody jako Mesobacillus nebo Peribacillus, byla výzvou obtížná identifikace na úrovni druhu z důvodu minimálních rozdílů sekvenovaných úseků genu pro 16S rRNA mezi některými druhy. Pro zhodnocení přínosu úpravy sekvenačního protokolu byla provedena analýza celkové diverzity genu pro 16S rRNA mezi jednotlivými druhy. Dále byl proveden výběr dalších konzervovaných genů pro identifikaci na základě genotypu a výběr biochemických testů pro identifikaci na základě fenotypu.
55 Bc. Markéta Čechová M2 doc. Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Modulace aminoglykosidové rezistence steroidními deriváty u klinických izolátů detail

Modulace aminoglykosidové rezistence steroidními deriváty u klinických izolátů

Modulace aminoglykosidové rezistence steroidními deriváty u klinických izolátů Antibiotická rezistence je celosvětový problém. Vývoj nových antibiotik trvá dlouho, a ne všechna projdou klinickým testováním až do praxe. Jednou z používaných skupin antibiotik jsou aminoglykosidy. Jsou to širokospektrá baktericidní antibiotika, která z důvodů rozvoje rezistence, zejména u gramnegativních bakterií, opět získávají svou pozici v antibiotické léčbě. Cílem práce je zjistit, zda je možné pomocí adjuvantní terapie, tedy kombinací steroidních derivátů s antibiotiky, obnovit citlivost rezistentních kmenů bakterií k testovaným aminoglykosidům. Pro tento účel byla vytvořena sbírka klinických izolátů bakterií (gramnegativních i grampozitivních) rezistentních k aminoglykosidům. Testování probíhá v mikrotitrační destičce za využití mikrodiluční metody, jejímž výsledkem je určení hodnoty minimální inhibiční koncentrace jednotlivých steroidních derivátů. Nejprve je stanovena antimikrobiální aktivita steroidů vůči testovaným kmenům a následně jejich synergistické působení s gentamycinem, tobramycinem a amikacinem. Z dosavadních výsledků se zdá, že steroidní deriváty jsou slibnými adjuvans aminoglykosidové terapie.  
56 Bc. Natálie Šebestová M2 Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D. Tvorba biofilmu vybraných patogenních bakterií na nanomateriálech s odlišnou morfologií detail

Tvorba biofilmu vybraných patogenních bakterií na nanomateriálech s odlišnou morfologií

Jedním ze slibných přístupů v boji proti multirezistentním patogenním bakteriím a jimi způsobeným infekcím je využití nanovlákenných materiálů. Nanomateriály mají jedinečné elektrické, mechanické a tepelné vlastnosti, což je činí velice prospěšnými v mnoha (nejen) medicínských odvětvích. Zejména jejich různorodá morfologie by mohla mít vliv na snížení schopnosti tvorby bakteriálního biofilmu. Proto jsme se v této práci zaměřili na vybrané patogenní bakterie Staphylococcus aureus, Escherichia coli a Salmonella enterica a desítkovým ředěním s následnou kultivací jsme posuzovali tvorbu jednodruhového biofilmu na polyesterových (polykaprolaktonových, PCL) nanomateriálech o různém průměru vláken s hladkými nebo strukturovanými povrchy. Následně jsme provedli vícenásobné porovnání získaných dat pomocí jednofaktorové analýzy rozptylu (ANOVA). Biofilmy byly rovněž porovnány pomocí skenovací elektronové mikroskopie. Prokázali jsme, že na využitých PCL nanomateriálech došlo k významnému snížení tvorby biofilmu pouze u bakterie E. coli. Testované PCL nanomateriály tedy nepříznivě ovlivnily tvorbu biofilmu u této gramnegativní bakterie, mají tak potenciál pomoci v boji proti tvorbě jejího biofilmu.  
57 Bc. Aneta Šiklová M2 prof. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Příprava indukovaných pluripotentních kmenových buněk u pacientů s Leberovou hereditární neuropatií optiku detail

Příprava indukovaných pluripotentních kmenových buněk u pacientů s Leberovou hereditární neuropatií optiku

Leberova hereditární neuropatie optiku (LHON) je dědičné mitochondriální onemocnění postihující retinální gangliové buňky (RGC), při kterém dochází k nebolestivé bilaterální ztrátě zraku v adolescenci či rané dospělosti. U většiny pacientů je LHON způsoben bodovými mutacemi v mitochondriální DNA a to v genech kódujících strukturní podjednotky komplexu I (NADH:ubichinon-reduktasa, CI), prvního enzymu systému oxidativní fosforylace (OXPHOS). V roce 2021 byly jako příčina LHON identifikovány mutace v genu DNAJC30, který je nezbytný pro opravné procesy matrixové části CI. Všechny tyto mutace, které vykazují neúplnou penetranci, mají přímý dopad na správnou funkci CI, čímž dochází ke snížení účinnosti OXPHOS a tedy poklesu produkce ATP. Protože k manifestaci onemocnění dochází na úrovni RGC, nebyl mechanismus nástupu onemocnění dosud řádně prozkoumán. Proto jsme přistoupili k přípravě buněčného modelu, který by byl vhodný pro objasněná molekulární podstaty rozvoje onemocnění. Cílem je příprava indukovaných pluripotentních buněk (iPSC) z periferních krevních mononukleárních buněk, získaných od pacientů s LHON. iPSC budou dále diferenciovány na neurální progenitorové buňky, na kterých bude charakterizován mitochondriální energetický metabolismus. Podporováno grantem: AZV NU22-07-00614  
58 Bc. Jan Špaček M2 doc. Ing. Jan Lipov, Ph.D. Zavedení systému pro identifikaci potenciálních antibiotických adjuvans detail

Zavedení systému pro identifikaci potenciálních antibiotických adjuvans

Celosvětovým problémem současné medicíny je narůstající rezistence bakterií na antibiotika. Protože konvenční léčiva postupně ztrácí svou účinnost a nové látky přibývají pomalu, je potřeba hledat alternativní cesty v boji s antibiotickou rezistencí. Jednou z možností je kombinovaná terapie s látkami, které samy o sobě nejsou pro bakterie toxické, ale specificky blokují mechanismus rezistence, tzv. adjuvans. V rámci této práce zavádím metodu pro testování potenciálních adjuvans s využitím knihovny transformovaných bakterií Escherichia coli a Staphylococcus aureus, které produkují vždy jeden určitý enzym zodpovědný za rezistenci. U takto modifikovaných bakterií je nejprve změřena minimální inhibiční koncentrace (MIC) cílového antibiotika s využitím mikrodiluční metody. Následně jsou v přítomnosti ½ MIC testovány potenciální adjuvans z chemicky pestré knihovny látek. Výhodou tohoto uspořádání je možnost enzym zodpovědný za rezistenci izolovat z buněk a detailněji studovat interakci inhibitoru s enzymem in vitro. Doposud se povedla rekombinantní produkce 8 enzymů. Všechny produkované enzymy výrazně zvýšily rezistenci bakterií. Funkčnost systémů byla ověřena pomocí publikovaných pozitivních kontrol. V případě enzymu aacA-aphD došlo k identifikaci nového potenciálního adjuvans.
59 Bc Gabriela Špačková M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. In vitro studium oxidačního stresu vznikajícího během fototerapie závažné novorozenecké žloutenky detail

In vitro studium oxidačního stresu vznikajícího během fototerapie závažné novorozenecké žloutenky

Závažnou novorozeneckou žloutenku zapříčiňuje především zvýšená degradace erytrocytů a nezralost jaterních transportérů dítěte. Léčebným opatřením je fototerapie (FT) modrozeleným světlem (λ = 400 - 520 nm). Dochází k přeměně struktury nepolárního bilirubinu (BR) na polárnější, snadno vylučitelné fotoprodukty (FP). Obecně je FT považována za bezpečnou léčbu, ale nedávné studie naznačují, že může být doprovázena i řadou negativních vedlejších účinků (např. vyšší incidencí alergií, astmatu a zvýšeným rizikem rozvoje rakoviny). To mohou hypoteticky způsobovat vznikající FP nebo související oxidační stres. Tato práce se zabývá studiem oxidačního stresu vznikajícího při FT v in vitro prostředí. MTT testem byl zkoumán vliv FT na viabilitu buněk hepatoblastomu (HepG2). Pomocí analýzy Western blot byl kvantifikován protein p38, který se při nadměrné tvorbě oxidačního stresu fosforyluje. Fluorescenční barvou MitoSOX byla změřena produkce mitochondriálního superoxidu v živých buňkách. Se vzrůstající koncentrací bilirubinu a následnou FT dochází k signifikantnímu poklesu viability buněk a k vyšší produkci superoxidu. Fosfo-p38 byla nesignifikantně zvýšená. Výsledky naznačují, že FT modrozeleným světlem zvyšuje intracelulární produkci reaktivních forem kyslíku, které jsou pro buňku toxické.
60 Max Štětina B3 Ing. Eva Benešová, Ph.D. The use of bioinformatics tools in development of a new nomenclature for L-asparaginases detail

The use of bioinformatics tools in development of a new nomenclature for L-asparaginases

The ability of L-asparaginases to cleave L-asparagine is critical to the treatment of some cancers, perhaps most notably acute lymphoblastic leukemia. L-Asparaginases are also utilized in the food industry as one of the main methods for lowering acrylamide content in various food products. As the recognition of the importance of this group of enzymes grew, so did the literature surrounding them. Thus, today there is an extensive number of sequenced and studied proteins with this ability. However, previous classifications of said proteins have become inaccurate, unable to keep up with the rapid discovery of new L-asparaginase sequences and characteristics, or inadequately encompass the large amount of varied L-asparaginase families. To set down the groundwork for a new classification reflecting the amount and diversity of L-asparaginases this thesis utilizes an array of bioinformatics tools allowing the identification, processing, and understanding of vast amounts of data brought to light by recent years of research, which would otherwise be impossible to thoroughly review entirely for the effective classification of this vital group of enzymes.

321 - Ústav sacharidů a cereálií

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Kristýna Klárová M2 Ing. Roman Bleha, Ph.D. Izolace polysacharidových frakcí z plodnic hub Hericium erinaceus (kmen f 5242): purifikace a strukturní analýza detail

Izolace polysacharidových frakcí z plodnic hub Hericium erinaceus (kmen f 5242): purifikace a strukturní analýza

Medicinální houby jsou tradičně využívány v asijských zemích již po tisíce let, a to především pro svůj obsah biologicky aktivních látek, přičemž zájem o ně v současné době vzrůstá i ve státech Evropy a s tím i spojený výzkum soustředěný právě na biologické aktivity přítomných sloučenin. Mezi takové sloučeniny se řadí například polysacharidy (α- a β-glukany), fenolové sloučeniny, glykoproteiny a plno dalších složek, které se nacházejí v plodnici i myceliu hub. Konkrétně polysacharidy jsou často diskutovanými bioaktivními složkami, mezi jejichž hlavní aktivity patří schopnost imonomodulace (související s protinádorovou, protizánětlivou a antimikrobiální aktivitou), dále se podílí na prevenci hypercholesterolémie či na antidepresivních účincích. V rámci této práce byly izolovány polysacharidové frakce z plodnice houby Hericium erinaceus (kmen f 5242) a následně strukturně charakterizovány. Izolace frakcí probíhala prostřednictvím extrakčních metod sestávajících z extrakce studenou vodou, horkou vodou a alkalickým roztokem. Získané frakce byly analyzovány pomocí FT-IR a GC/FID, pro zjištění obsahu funkčních skupin ve frakcích a přítomnosti neutrálních cukrů.
2 Bc. Rastislav Korman M1 Ing. Roman Bleha, Ph.D. Izolácia a štruktúrna analýza polysacharidových frakcií z medicinálnych hub detail

Izolácia a štruktúrna analýza polysacharidových frakcií z medicinálnych hub

Cieľom práce bolo izolovať polysacharidy v doplnkoch stravy na báze húb a overiť analytické metódy pre ich detekciu. Teoretická časť bola zameraná na liečivé účinky a chemické zloženie polysacharidov z húb Pleurotus, Chaga, Ganoderma a Hericium. Boli predstavené nasledovné metódy analýz štruktúr polysacharidov: FTIR, Ramanova spektroskopia, GC/FID a NMR a HPLC.  V experimentálnej časti boli vzorky doplnkov stravy prečistené a analyzované pomocou FTIR spektroskopie. Z vybraných prečistených vzoriek boli polysacharidy získané pomocou mikrovlnnej extrakcie a následne boli stanovené monosacharidy pomocou GC/FID.  
3 Bc. Julie Prokopová M2 doc. Ing. Marcela Sluková, Ph.D. Nutriční zhodnocení cereálních produktů s přídavkem luštěnin detail

Nutriční zhodnocení cereálních produktů s přídavkem luštěnin

Luštěniny jsou ve výživě cenným zdrojem bílkovin a vlákniny. Předkládaný projekt se zabýval analýzou a posouzením základních složek luštěnin. Zaměřila jsem se na stanovení obsahu bílkovin a vlákniny v semenech čočky červené, semenech cizrny a v hladkých moukách vyrobených z těchto semen. U semen i mouk byly prokázány vysoké obsahy bílkovin (21,5-28,0 hm. % v suš.). V porovnání s údaji z různých literárních zdrojů, byly však opakovaně stanoveny velmi vysoké hodnoty obsahu vlákniny v celých semenech obou druhů luštěnin. Stanovený vysoký obsah vlákniny v luštěninách pravděpodobně neodpovídá reálnému obsahu vlákniny definované jako hůře využitelné složky stravy podle AACC. Metoda stanovení vlákniny (metodika AOAC 991.43) je určena zejména pro obilnou vlákninu. Stanovení složek vlákniny je založeno na enzymaticko-gravimetrickém postupu, kdy se využívá působení hydrolytických enzymů (termostabilní a-amylasa, amyloglukosidasa a proteasa) za daných podmínek. Poté následuje filtrace suspenze a srážení složek vlákniny 96% ethanolem. V dílčím kroku analýzy, enzymové reakce, se zřejmě projeví odlišnosti ve složení luštěnin a obilovin. Z tohoto důvodu bude třeba vypracovat modifikovaný postup stanovení vlákniny v luštěninách s detailním zaměřením na přítomné bílkoviny a polysacharidy.  
4 Bc. Daniel Růžička M2 Ing. Simona Gillarová, Ph.D. Kontinuální chromatografická izolace mannitolu   detail

Kontinuální chromatografická izolace mannitolu  

Současná průmyslová výroba mannitolu vysokotlakou hydrogenací cukerného substrátu, zahrnující také krystalizaci, je energeticky náročná, a také poskytuje velmi nízký výtěžek. Velmi perspektivní alternativa ke konvenční výrobě může být využití superkritických kapalin k extrakci mannitolu z přírodních zdrojů. Z takového extraktu je možné izolovat mannitol pomocí preparativní chromatografie v diskontinuálním či kontinuálním zapojení.  Náplní experimentální části práce bylo provedení diskontinuální separace mannitolu z roztoku, který svým složením modeloval extrakt sacharidů z řapíků celeru. Jednotlivé separace probíhaly na dvou kolonách odlišné geometrie se stejným silně bazickým aniontově-výměnným sorbentem Dowex Monosphere 550A (Dow, USA) za různých experimentálních podmínek. Získané frakce z jednotlivých diskontinuálních separací byly analyzovány kationtově-výměnnou chromatografií s refraktometrickou detekcí. Na základě dat z diskontinuálních experimentů byla provedena pomocí počítačové simulace v prostředí Aspen ChromatographyTM kontinuální separace s výsledným obsahem mannitolu v sušině rafinátu 99,1 %. Dále byla provedena údržba kontinuálního chromatografického separátoru KCHS‑SMB-8-ND v poloprovozním měřítku (VŠCHT Praha) pro účely navazující vlastní kontinuální separace.
5 Bc. Barbora Stýblová M2 Ing. Roman Bleha, Ph.D. Extrakce a charakterizace polysacharidů z žitných otrub detail

Extrakce a charakterizace polysacharidů z žitných otrub

Cílem této práce bylo izolovat a určit složení polysacharidových frakcí získaných z žitných otrub se zaměřením na nutričně významné složky vlákniny. Byla stanovena celková, rozpustná a nerozpustná vláknina. Pro odstranění proteinů byla u studenovodných extraktů použita kombinace enzymů pepsinu a pronasy. Zatímco u horkovodných extraktů byl odstraněn škrob pomocí enzymů α-amylasy a pullulonasy. Posledním krokem byla alkalická extrakce 1 M NaOH, čímž byly získány ve vodě nerozpustné polysacharidy. Všechny polysacharidové frakce byly analyzovány z hlediska čistoty, chemického složení a struktury pomocí FTIR spektroskopie. Neutrální cukry byly stanoveny pomocí GC/FID a dále byla provedena methylační analýza na GC/MS.  
6 Bc. Daniela Ulrichová M2 Ing. Vladimír Pour, CSc. Membránová filtrace cukerných šťáv detail

Membránová filtrace cukerných šťáv

Energetická krize, která se v loňském roce citelně dotkla většiny výrobců potravin, vedla k intenzivnímu hledání jak snížit energetickou náročnost výrob. Jednou z energeticky nejnáročnějších výrob je právě výroba cukru. Nejvíce energií je spotřebováno při odpařování šťáv, dalším kritickým místem tradiční technologie je čištění cukerných šťáv od nečistot, při němž je produkováno velké množství vedlejších produktů. Řešením pro cukrovary tak může být zařazení membránové filtrace do výrobní technologie. Použití membránových metod umožňuje čištění a koncentraci roztoků bez zahřívání a odpařování. To s sebou přináší jak výrazné úspory energie, tak snížení množství odpadů a emisí a vyšší výtěžek při finální krystalizaci sacharózy.   Tato práce je zaměřena na oblast čištění cukerných šťáv za využití membrán o různé selektivitě. Sledována je rychlost procesu, separační účinnost membrán a výkon filtrace. Výkon je klíčovým parametrem pro uplatnění v praxi a reflektuje zanášení membrány, k němuž při filtraci postupně dochází. V průběhu jednotlivých membránových filtrací jsou odebírány vzorky, které jsou podrobeny laboratorním analýzám. Sledovány jsou především změny v obsahu barevných látek, dále zastoupení vybraných iontů a organických kyselin v jednotlivých produktech separace.

322 - Ústav mléka, tuků a kosmetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Anastasiya Belkina, Bc. M1 doc. Ing. Šárka Horáčková, CSc. Vliv vybraných oligosacharidů na růst probiotik a na růst nežádoucích mikroorganismů detail

Vliv vybraných oligosacharidů na růst probiotik a na růst nežádoucích mikroorganismů

Cílem práce bylo porovnat vliv oligosacharidů na růst vybraných probiotických a nežádoucích mikroorganismů. Růstové charakteristiky byly hodnoceny měřením růstové křivky (růstová rychlost, lag fáze), stanovením počtu buněk a měřením pH v médiích bez přídavku sacharidů a v médiích s přídavkem glukosy, inulinu, fruktooligosacharidů s krátkým řetězcem nebo oligofruktosy. Probiotické kmeny Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 a Lactobacillus paracasei Lafti L-26 využívaly všechny sacharidy, nebyl nalezen rozdíl mezi kultivací v minimálním API médiu s glukosou a v médiích s oligosacharidy. Po 24 h se pH médií snížilo na 3,4 – 3,6. Utilizace jednotlivých oligosacharidů v API médiu s přídavkem fruktooligosacharidů s krátkým řetězcem byla potvrzena také metodou HPLC. Z naměřených růstových křivek byl potvrzen narůst podmíněně patogenních kmenů Escherichia coli CCM 4517 a Bacillus cereus CNCTC-6204 v minimálním médiu s fruktooligosacharidy, ale je pravděpodobné, že mikroorganismy využívali monosacharidy přítomné v preparátech sacharidů, jejichž přítomnost byla rovněž potvrzena metodou HPLC.  
2 Bc. Veronika Jachimová M2 doc. Ing. Jan Kyselka, Ph.D. Vliv technologických a kulinárních úprav na jedlé oleje s vysokým obsahem skvalenu a sterolů detail

Vliv technologických a kulinárních úprav na jedlé oleje s vysokým obsahem skvalenu a sterolů

Mezi komerčně významné komodity s vysokým obsahem skvalenu řadíme panenský olivový olej a oleje z jednobuněčných organismů (Single Cell Oils) jako jsou kvasinky. Uvedené oleje lze šetrně rafinovat, současně se ovšem využívají pro kulinární účely. Za vysokých teplot dochází k degradaci triacylglycerolů a také složek nezmýdelnitelného podílu. Byly zkoumány změny skvalenu a sterolů při kulinárních úpravách jedlých olejů. Byla provedena syntéza vybraných degradačních produktů skvalenu, zejména příslušných epoxy derivátů. Provedením simulovaného smažení bylo možné pozorovat vznik žádoucího skvalanu a kampestanolu společně s potenciálně škodlivými degradačními produkty.  
3 Bc. Josefína Kousalová M2 Ing. Markéta Berčíková, Ph.D. Vliv olejové fáze na vlastnosti oleogelů detail

Vliv olejové fáze na vlastnosti oleogelů

Oleogely jsou gely složené z oleje s přídavkem malého množství látky, která oleji dodává polotuhou strukturu. Tyto látky nazýváme strukturanty. Potenciální využití oleogelů je v současné době zejména v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu.  Pro účely této práce byly připraveny oleogely ze šesti olejů o různém zastoupení mastných kyselin. Jako strukturant byla použita kyselina 12-hydroxystearová. Vlastnosti připravených oleogelů byly porovnány prostřednictvím zádrže oleje. Hodnota minimální gelační koncentrace strukturantu byla stejná pro všechny stanovované oleje s výjimkou ricinového oleje, pro který byla pro vznik oleogelu nutná vyšší koncentrace. Důvodem by mohl být vysoký obsah kyseliny ricinolejové, která se v jiných olejích kromě ricinového nevyskytuje. Nejvyšší zádrže oleje bylo dosaženo u mandlového a rybího oleje. Pro prozkoumání chování oleogelů v komplexním systému byly připraveny kosmetické emulze typu v/o s přídavkem kyseliny 12-hydroxystearové do olejové fáze. Reologické vlastnosti připravených emulzí byly zkoumány pomocí rotačního reometru. Emulze, která oproti původní receptuře obsahovala snížené množství emulgátoru a kyselinu 12-hydroxystearovou, dosahovala srovnatelných hodnot meze toku jako emulze připravená podle původní receptury.  
4 Bc. Anna Kozáková M2 doc. Ing. Šárka Horáčková, CSc. Technologické a protektivní vlastnosti nezákysových bakterií mléčného kvašení detail

Technologické a protektivní vlastnosti nezákysových bakterií mléčného kvašení

Nezákysové bakterie mléčného kvašení označované též jako NSLAB mohou být dominující mikroflórou, která zajišťuje kvalitu a bezpečnost zrajících sýrů. Patří mezi ně hlavně rody Enterococcus, Pediococcus, Leuconostoc a heterofermentativní druhy rodu Lactobacillus.  V práci byly provedeny mikrobiální rozbory pěti druhů polotvrdých sýrů s využitím různě selektivních kultivačních médií (agar s kanamycinem a žlučovými solemi, Rogosa agar, M17 agar a MRS agar s přídavkem vankomycinu, klindamycinu nebo ampicilinu) s cílem porovnat diverzitu těchto sýrů a dále izolovat některé kmeny fakultativně heterofermentativních laktobacilů. Nejvíce se lišil italský sýr Prafiorito plus, u kterého proběhl výrazný nárůst na půdě se všemi antibiotiky, na rozdíl od ostatních sýrů, kde nárůst proběhl pouze na půdě s přídavkem vankomycinu. Vybrané izoláty byly dále testovány na proteolytickou aktivitu na médiu TGYE agar s mlékem. U dvou izolátů byly pro bližší identifikaci použity API fermentační testy, z jejichž výsledků můžeme určit, že se u obou jedná o druh Lactobacillus curvatus.  
5 Jan Vaňous M2 doc. Ing. Šárka Horáčková, CSc. Mikrobiální kultury pro bioprezervaci potravin detail

Mikrobiální kultury pro bioprezervaci potravin

Náplní této práce bylo zhodnocení antimikrobiální aktivity protektivní kultury Lacticaseibacillus rhamnosus FreshQ Cheese 11 (Chr. Hansen) a potenciálních protektivních kultur Lactiplantibacillus plantarum CCDM 181, L. plantarum CCDM 3050 a Limosilactobacillus fermentum CCDM 3051. Konkrétně byla určena inhibiční schopnost L. rhamnosus a obou kmenů L. plantarum vůči vybraným kvasinkám na MEA/MRS agarech, plísním na povrchu jogurtu a inhibiční schopnost L. plantarum CCDM 3050 a L. fermentum vůči vybraným plísním na střídě chleba, do kterého byly tyto kultury přidány před jeho upečením ve formě kvasů. Antimikrobiální aktivita se ve všech případech ukázala jako kmenově a v případě chleba i substrátově specifická – trend růstu plísní na pohankovém chlebu se výrazně lišil od toho na pšeničném. Kvasinky byly nejlépe inhibovány L. plantarum, kdy oba kmeny vykázaly inhibiční aktivitu vůči 11 z 16 testovaných kvasinek, L. rhamnosus pouze vůči 4 z 16. Plísně na jogurtu byly nejsilněji inhibovány kmenem L. plantarum CCDM 3050 – docházelo k největšímu zpoždění nárůstu plísně i k nejvýraznějšímu zmenšení průměrné velikosti narostlé kolonie oproti kontrole. Všechny produkty, vyrobené s přídavkem výše zmíněných bakteriálních kultur, měly přijatelné senzorické vlastnosti.   
6 Bc. Júlia Vicenová M2 Ing. Anna Macůrková, Ph.D. Príprava  galakto-oligosacharidov za využitia  β-galaktozidázy detail

Príprava  galakto-oligosacharidov za využitia  β-galaktozidázy

Galaktooligosacharidy sú látky, ktoré sú používané ako prebiotiká. Pre človeka sú nestráviteľné ale podporujú rast probiotických baktérií ako sú bifidobaktérie a laktobacily. Účinky prebiotík boli preukázané nielen pri ochoreniach gastrointestinálneho traktu, ale majú pozitívny vplyv na fungovanie nervového, imunitného či kardiovaskulárneho systému. Cieľom tejto práce bola príprava oligosacharidov s fukózou reakciou, ktorá bola katalyzovaná enzýmom β-galaktosidázou . Ako substrát enzýmovej reakcie bola použitá laktóza, prípadne zmes laktózy s fukózou a bol sledovaný vplyv zmeny pH v reakčnej zmesi na výťažok oligosacharidov. Priebeh enzýmovej reakcie bol sledovaný v určitých časových intervaloch. Produkty reakcie boli analyzované pomocou HPLC s ELS detektorom na kolóne Hypercarb. Pri porovnaní chromatogramov produktov reakcie s čistou laktózou a zmesi laktózy a fukózy boli v chromatograme produktov zo zmesi laktózy a fukózy identifikované unikátne píky, ktoré by mohli indikovať prítomnosť oligosacharidov obsahujúcich fukózu. Ďalej bolo zistené, že prídavok fukózy zvýšuje výslednú koncentráciu oligosacharidov. Vplyv zmien pH reakčnej zmesi sa prejavil v celkovom množstve reakčných produktoch a zároveň aj v množstve jednotlivých produktoch.  
7 Bc. Monika Šupolíková M1 doc. Ing. Iveta Hrádková, Ph.D. Fyzikální stabilita kosmetických emulzí detail

Fyzikální stabilita kosmetických emulzí

Tato práce se zabývá fyzikální stabilitou kosmetických emulzí. Mezi hlavní faktory stability patří teplota skladování, množství a struktura emulgátoru, polarita a molekulová hmotnost emolientu a přítomnost gelotvorné látky. Celkem bylo připraveno 15 emulzí o různém složení. K charakterizaci těchto emulzí byly zvoleny metody mikroskopického stanovení distribuce velikosti částic a měření na přístroji LUMiSizer. Tyto metody využívají předpokladu, že velikost částic v emulzi je základním ukazatelem její stability. Bylo zjištěno, že pro tvorbu nejstabilnějších emulzí je potřeba vyšší koncentrace emulgátorů, nepolární emolient a přítomnost gelotvorné látky. Při mikroskopickém stanovení byly určeny jako stabilnější vzorky s obsahem ethoxylovaných mastných alkoholů jako emulgátorů, při měření na přístroji LUMiSizer však byly stabilnější vzorky s acylglyceroly jako emulgátory a s obsahem gelotvorné látky. Vzorek s acylglyceroly, který neobsahoval gelotvornou látku, byl vysoce nestabilní. Nebyla zjištěna souvislost mezi molekulovou hmotností emolientu a stabilitou emulzí.

323 - Ústav analýzy potravin a výživy

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Karolína Benešová M2 Aristeidis Tsagkaris, M.Sc., Ph.D Analytical strategies for the determination of plastic additives in bioindicator matrices detail

Analytical strategies for the determination of plastic additives in bioindicator matrices

Recently, microplastics (MPs) have attracted an ever-increasing attention due to their ecotoxicological impact. In the case of MPs formatted due to the application of agricultural plastics in soil, e.g., mulching films, there are concerns regarding the potential leaking of plastic additives (PAs), chemicals used to customise plastics providing durability and longer shelf-life. PAs may occur in soil as a result of agricultural plastic mishandling; thus, it is necessary to study whether terrestrial organisms accumulate such compounds upon exposure. The aim of this study was to develop and validate a method(s) for the accurate and sensitive measurement of 16 PAs in earthworms (Lumbricus terrestris and Dendrobaena sp.). Rapid ultrasound assisted extraction with hexane and extraction with ethyl acetate followed by addition of inorganic salts were tested. Instrumental analysis was performed by ultra-high performance chromatography with tandem mass spectrometry. For the most of PAs, the obtained recoveries were in the range of 70-120% with the repeatability <20% and limits of quantification between 1.3-125 ng/g fresh weight (and six time higher for dry weight). Follow up steps include the analysis of earthworms exposed to agricultural plastics within the EU project PAPILLONS.
2 Bc. Denisa Egrová M2 doc. Ing. Milena Stránská, Ph.D. Hodnocení změn v metabolomu sladovaného ječmene po ošetření pulzním elektrickým polem detail

Hodnocení změn v metabolomu sladovaného ječmene po ošetření pulzním elektrickým polem

Mikromycety rodu Fusarium jsou významné rostlinné patogeny produkující toxické sekundární metabolity, mykotoxiny, které se snadno přenáší do potravin a představují riziko pro lidské zdraví. Problematika výskytu fusariových mykotoxinů je závažná zejména ve sladu, neboť během klíčení sladovaných cereálií jsou příznivé podmínky pro rozvoj mikromycet (vlhkost, teplota). Jednou z metod s velkým potenciálem snižovat rozvoj mikromycet během sladování je technologie pulzního elektrického pole (PEF) využívající krátké intenzivní elektrické pulzy k destrukci buněčných stěn mikroorganismů. Cílem provedené studie bylo charakterizovat změny v metabolomu sladovaného ječmene v jednotlivých technologických fázích a sledované jevy interpretovat. Methanolické extrakty meziproduktů výroby sladu byly analyzovány pomocí metody U-HPLC-HRMS/MS. Naměřená data byla zpracovávána s využitím softwarových nástrojů MS-DIAL, MS-FINDER a MS-CleanR, pomocí nichž byla získána primární datová matice proměnných. Statistické metody (PCA, OPLS-DA) a filtry (Volcano plot, VIP, ROC) byly aplikovány k identifikaci statisticky významných biomarkerů pro ošetřené a kontrolní vzorky. Paralelně byly monitorovány profily klíčových biomarkerů během celého procesu sladování pomocí korelační analýzy Pattern Hunter.  
3 Bc. Michaela Freyová M2 prof. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Zhodnocení výskytu chlorovaných parafínů v potravinách na bázi jedlého hmyzu detail

Zhodnocení výskytu chlorovaných parafínů v potravinách na bázi jedlého hmyzu

Během posledního desetiletí se jedlý hmyz stává stále populárnější alternativou ke konzumaci živočišných produktů, a to ze zdravotních i ekologických důvodů. S tímto vzrůstajícím zájmem o potraviny s přídavkem hmyzí složky se také zvyšují obavy ohledně jejich chemické bezpečnosti. Tato studie se proto zabývá analýzou chlorovaných parafínů (CP) s krátkým (SCCP) a středním (MCCP) řetězcem v potravinách vyrobených z jedlého hmyzu. Bylo analyzováno celkem 34 vzorků potravin z jedlého hmyzu, který byl získán z potemníka moučného, cvrčka domácího, cvrčka krátkokřídlého a cvrčka banánového. Tyto vzorky pocházely z různých zemí, obsahovaly různé procentuální podíly hmyzí složky a byly zpracovány různými způsoby včetně mletí na mouku, přídavku koření, sušení a výroby chipsů a tyčinek. Pro analýzu byly vzorky extrahovány ethyl-acetátem, a následně byly přečištěny pomocí extrakce na tuhou fázi (SPE). CP byly analyzovány pomocí plynové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií s negativní chemickou ionizací a analyzátorem doby letu (GC‑NCI‑TOF‑HRMS). Na základě přechozích experimentů, ve kterých byla použita tato metoda a podobné vzorky jedlého hmyzu, lze očekávat nálezy SCCP až 2 000 ng/g lipidů a MCCP až 4 700 ng/g lipidů.  
4 Aneta Hajznerová B3 Ing. Beverly Hradecká, Ph.D. Akrylamid v proteinových chipsech detail

Akrylamid v proteinových chipsech

Mezi výrobky, které se v potravinářském průmyslu začaly hojně produkovat ve „zdravější proteinové variantě“, patří proteinové chipsy, jejichž oblíbenost vzrostla nejen u sportovců, ale i u nesportující populace, která tyto snacky zařazuje do svého jídelníčku jako rychlý doplněk přirozených zdrojů bílkovin. Ke zvýšení obsahu proteinu výrobci používají mouky například cizrnové, čočkové, fazolové, hrachové, cvrččí nebo klasické bramborové např. s příměsí sójového proteinu. S technologickým zpracováním těchto produktů zahrnující vysoké teploty, je spojen potenciál vzniku procesního kontaminantu akrylamidu (pravděpodobný lidský karcinogen skupiny 2A), jehož prekurzory jsou redukující cukry a primárně aminokyselina asparagin. V roce 2017 zavedla evropská komise tzv. porovnávací hodnoty, jejichž účelem je ověření účinnosti stanovených opatření pro snížení obsahu akrylamidu v potravinách, které nejrelevantněji přispívají k dietární expozici. S ohledem na výše uvedené a dosud málo provedené studie bylo cílem práce provést průzkum kvality těchto výrobků na českém trhu z hlediska obsahu akrylamidu. Vzorky byly připraveny v rámci akreditované metody a analyzovány kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (U-HPLC-MS/MS).
5 Bc. Aneta Holubovská M1 Ing. Veronika Svobodová, Ph.D. Sledování výskytu per-a polyfluoralkylovaných sloučenin ve sněhu a povrchové vodě  detail

Sledování výskytu per-a polyfluoralkylovaných sloučenin ve sněhu a povrchové vodě 

Per- a polyfluoralkylované sloučeniny (PFAS) mají unikátní vlastnosti, kvůli kterým se používají v různých produktech. PFAS jsou schopné odpuzovat vodu, nečistoty a snižovat tření mezi lyžemi a sněhem, a proto se využívaly také do lyžařských vosků. Při běžkování dochází k postupnému uvolňování vosku, což může vést ke kontaminaci sněhu PFAS a poté i půdy a vodních zdrojů. V posledních letech byly lyžařské vosky identifikovány jako zdroj kontaminace životního prostředí a usiluje se o zákaz PFAS v jejich složení. Cílem studie bylo sledování výskytu 27 PFAS ve vzorcích sněhu (n=13) odebraných z různých míst běžkařských tras dvou ski areálů v České republice (Ski areál Břízky v Jablonci nad Nisou, Vysočina Arena v Novém Městě na Moravě) a ve vzorcích povrchových vod (n=9) odebraných z vodních toků v blízkosti Vysočina Areny. Pro stanovení hladin PFAS ve vzorcích byla využita metoda extrakce na tuhou fázi ve spojení s ultra účinnou kapalinovou chromatografií s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Ve vzorcích sněhu i povrchové vody dominovalo zastoupení PFCA (C4-C11). Jediný analyt, který nebyl detekován ve sněhu je PFBS. Naopak v povrchové vodě nebyly detekovány PFDS, 8-2 FTS a 4-2 FTS.  Průměrná koncentrace ΣPFAS ve sněhu byla 204 ng/l a v povrchové vodě 17,3 ng/l.  
6 Bc. Alžběta Horáková M1 prof. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Lyžařské vosky jako zdroj per- a polyfluoralkylovaných látek detail

Lyžařské vosky jako zdroj per- a polyfluoralkylovaných látek

Per- a polyfluoralkylované látky (PFAS) představují perzistentní organické polutanty, kterým se v současnosti věnuje značná pozornost díky jejich všudypřítomnosti a prokázanému negativnímu vlivu na lidské zdraví. Lyžařské vosky byly identifikovány jako zdroj PFAS v životním prostředí, což vedlo k zavedení přísných omezení výroby vosků v rámci EU, Nařízením EK 2020/784, které stanovuje maximální povolenou koncentraci perfluoroktanové kyseliny (PFOA) a jejích prekurzorů <25 ng/g. Současně byl ohlášen zákaz používání fluorovaných lyžařských vosků na mezinárodních lyžařských závodech od 1. července 2023. Cílem této studie bylo vyvinout analytickou metodu pro analýzu 32 různých PFAS v lyžařských voscích s využitím ultra účinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Validovaná metoda byla aplikována na 24 vzorků lyžařských vosků zakoupených na českém trhu nebo získaných od amatérských lyžařských oddílů. Součástí studie bylo také vyvinutí komplementární analytické metody pro rychlou identifikaci PFAS v lyžařských voscích pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací, která byla aplikována na stejný soubor vzorků. Studií byla potvrzena přítomnost PFOA v lyžařských voscích s nálezy 1-40 625 ng/g. Ve 13 z 24 vosků překročily nálezy PFOA limit EK.
7 Bc. Jiří Hádek M1 doc. Ing. Milena Stránská, Ph.D. Hodnocení výskytu mykotoxinů v širokém souboru pivních speciálů detail

Hodnocení výskytu mykotoxinů v širokém souboru pivních speciálů

Ačkoliv je pivo celosvětově nejkonzumovanější alkoholický nápoj, obsahuje kromě řady pozitivně působících bioaktivních látek také sekundární metabolity mikroskopických hub, takzvané mykotoxiny. Mezi nejčastější zástupce mykotoxinů v pivu patří například deoxynivalenol (DON), další mykotoxiny ze skupiny trichothecenů, ochratoxin A nebo fumonisiny, přičemž nejfrekventovanějším zástupcem mykotoxinů v pivech vyráběných v naší geografické oblasti na bázi ječného sladu je DON a jeho glykosilovaná forma, DON-3-glukosid. Předpoklad trendu výskytu mykotoxinů v pivu se odvíjí mimo jiné od stupňovitosti piva, měl by tedy stoupat s hmotnostním obsahem extraktabilních látek v mladině. Cílem této práce bylo ověřit tuto hypotézu analýzou širokého spektra pivních speciálů, konkrétně se jednalo o 100 vzorků od českých i zahraničních výrobců. Po částečné purifikaci vzorků a zakoncentrování na vakuové odparce následovala analýza metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie s hmotnostním spektrometrem (UHPLC-MS). Kvantifikace detekovaných mykotoxinů byla provedena pomocí metody vnějšího standardu a matriční kalibrační řady.  
8 Bc. Tereza Jablonská M1 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Toxické rostlinné alkaloidy a bioaktivní složky herbálních přípravků detail

Toxické rostlinné alkaloidy a bioaktivní složky herbálních přípravků

Heřmánek pravý (Matricaria chamomilla) patří k nejvyužívanějším rostlinám pro výrobu jednodruhových čajů. Je vyhledáván pro velké množství bioaktivních látek, díky kterým jsou této rostlině připisovány terapeutické účinky. Mezi nejdiskutovanější látky řadíme flavonoidy, terpenoidy, vitamíny a kumariny, u kterých můžeme sledovat antioxidační, protizánětlivé a jiné pozitivní účinky. S konzumací bylinných čajů je však spojeno také riziko jejich kontaminace toxickými látkami, ke které může dojít při sklizni, kdy jsou přimíseny i rostliny produkující toxické rostlinné alkaloidy. Z hlediska zdravotních rizik jsou sledovány především alkaloidy tropanové a pyrrolizidinové, pro která jsou zavedena legislativní opatření. Cílem této práce bylo zhodnotit výskyt bioaktivních látek a toxických alkaloidů v souboru 30 vzorků bylinných čajů na bázi heřmánku pravého běžně dostupných na trhu ČR. Celkem bylo sledováno 32 pyrrolizidinových a 16 tropanových alkaloidů pomocí metody ultra-účinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC-MS/MS). U 47 % vzorků byl detekován alespoň jeden cílový analyt. Pomocí ultra-účinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišovací tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC-HRMS/MS) bylo ve vzorcích sledováno 71 bioaktivních látek.  
9 Bc. Zuzana Kopecká M2 Ing. Lucie Drábová, Ph.D. Studium hladin folátů a vlivu technologických úprav na jejich obsah ve vybraných druzích zeleniny detail

Studium hladin folátů a vlivu technologických úprav na jejich obsah ve vybraných druzích zeleniny

Vitamin B9 je hydrofilní vitamin, který se aktivně účastní biosyntézy DNA a hraje klíčovou roli v prevenci mnoha onemocnění, včetně defektů neurální trubice, megaloblastické anémie a kardiovaskulárních onemocnění. Významnými zdroji tohoto vitaminu jsou listová zelenina, luštěniny, pseudoobiloviny, ale také játra a vaječný žloutek. Cílem této práce byl vývoj analytické metody pro stanovení nejčastěji se vyskytujících folátů (kyseliny folové (FA), kyseliny 10-formylfolové (10-FFA), 5-methyltetrahydrofolátu (5-MTHF) a 5-formyltetrahydrofolátu (5-FTHF)) ve špenátu pomocí LC-MS/MS. Metoda byla následně využita pro sledování vlivu kulinárních úprav na hladinu tohoto vitaminu ve špenátu. Testovány byly metody s využitím hydrolýzy kyselinou octovou, enzymu alfa-amylasy a séra získaného z krve krys. Pro ověření funkčnosti metody byl použit referenční materiál BCR 485. Pro sledování procenta přirozeně se vyskytujících forem folátů byly měřeny také vzorky bez hydrolýzy. Průměrný zjištěný obsah folátů v sušině špenátu byl 10,6 ± 0,1 μg/g. Zmrazení vzorků způsobilo výrazný pokles obsahu 5-FTHF, zatímco sušení způsobilo pokles obsahu 10-FFA doprovázený zvýšením obsahu 5-MTHF i 5-FTHF. Nejvyšší ztráta folátů byla pozorována u vařených listů špenátu.
10 Bc. Lenny Kvapilová M2 doc. Dr. Ing. Věra Schulzová Kontrola použití potravinářských aditiv v nápojích  detail

Kontrola použití potravinářských aditiv v nápojích 

Aditiva jsou přídatné látky, které se používají pro zlepšení vzhledu, chuti, konzistence a trvanlivosti potravin a jsou legislativou regulována (Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1333/2008). Nejčastěji používanými aditivy v nápojích jsou sladidla, konzervační látky a barviva, která se dělí na přírodní a syntetická a jsou označována specifickým názvem a přiřazeným kódem E. Tato práce se zabývá kontrolou použití aditiv v návaznosti na legislativu a jejich deklaraci na obalech daných nápojů. Cílem práce bylo testovat sadu nealkoholických a alkoholických nápojů na přítomnost syntetických barviv, sladidel a konzervantů. Vzorky nápojů byly analyzovány technikou vysokoúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní detekcí (UHPLC-MS/MS).  
11 Bc. Lukáš Markvart M2 doc. Ing. Milena Stránská, Ph.D. Biomarkery mykotoxinů v moči - vývoj LC-MS metody detail

Biomarkery mykotoxinů v moči - vývoj LC-MS metody

Toxické sekundární metabolity mikromycet, neboli mykotoxiny, jsou jedny z nejčastějších kontaminantů potravin a představují riziko pro konzumenta. Přestože je v současné době kladen vysoký důraz na bezpečnost potravin, kontaminaci mykotoxiny se zcela vyhnout nelze. Pro zjištění expozice mykotoxiny lze analyzovat jak samotné vzorky potravin, tak i biologické vzorky konzumentů, jako například jejich moč, stolici, mateřské mléko, případně krev. Pro účely biomonitoringu byla na Ústavu analýzy potravin a výživy VŠCHT Praha vyvinuta a validována analytická metoda pro stanovení 59 mykotoxinů a jejich metabolitů, pro účely této práce byla následně upravena a validována pro 13 mykotoxinů v moči, využívající přípravu vzorků moči pomocí modifikované metody QuEChERS, která zajistí částečnou separaci polárních, potencionálně interferujících, složek moči.  Separace a detekce byla provedena pomocí kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostně-spektrometrickou detekcí typu Q-orbitrap (Q-Exactive Plus). Výtěžnosti analytů se pohybovaly v rozmezí 62–138 %, opakovatelnosti vyjádřené jako RSD 1–13 % a rozmezí LOQ bylo 0,02–2 ng/mL. Předmětem práce bylo též zhodnocení potenciálu nového Q-obritrapu (Exploris 240), a to zejména v kontextu zlepšení detektability analytů a snížení LOQ.
12 Bc. Kamila Mimrová M2 doc. Dr. Ing. Věra Schulzová Stanovení karotenoidů a jejich forem v krmivech a doplňcích stravy detail

Stanovení karotenoidů a jejich forem v krmivech a doplňcích stravy

Karotenoidy jsou přírodní barviva lipofilního charakteru, která se vyskytují v rostlinách, některých řasách a mikroorganismech. Do potravin živočišného původu se karotenoidy dostávají díky inkorporaci karotenoidů z krmiv. Karotenoidy jsou často využívány v doplňcích stravy pro své antioxidační účinky a další biologickou aktivitu. V současnosti se do popředí výzkumu v oblasti karotenoidů dostal astaxanthin, který je syntetizován především řasou Haematococcus pluvialis. Tato práce se zabývá metodami stanovení karotenoidů, zejména astaxanthinu v řase, krmivech a doplňcích stravy. Jedná se především o vývoj a optimalizaci metody, pozornost je věnována výtěžnosti extrakce astaxanthinu a dalších karotenoidů z výše zmíněných matricí. V rámci práce jsou porovnány extrakční metody kyselé, alkalické a enzymatické hydrolýzy. Samotná separace a detekce karotenoidů probíhala za použití vysokoúčinné kapalinové chromatografie s detektorem diodového pole.  
13 Bc. Šejla Musić M2 Ing. Vít Kosek, Ph.D. Screening kontaminantů v kuchyňském nádobí z alternativních materiálů detail

Screening kontaminantů v kuchyňském nádobí z alternativních materiálů

V současné době se na trhu objevuje stále více kuchyňského nádobí z netradičních materiálů, což může mít dopad na bezpečnost potravin, které s ním přijdou do styku. Bambusové nádobí se stalo populární alternativou k tradičnímu kuchyňskému nádobí díky svým ekologickým vlastnostem a odolnosti. V průmyslu se běžně jako přísada při výrobě polymerů používá melaminformaldehyd. Melaminová pryskyřice je známá svou odolností a schopností odolávat vysokým teplotám, což z ní činí oblíbený materiál pro výrobu kuchyňského nádobí. Nicméně, melaminové zboží, i když je nehořlavé, se může pod extrémním teplem rozkládat. Rozkládá se na melamin, který je považován za potenciálně karcinogenní a jeho přítomnost v potravinách způsobila v minulosti řadu kontroverzí a zdravotních problémů. Proto je důležité sledovat jejich obsah a uvolňování do potravin z těchto materiálů. V této práci byl kvantifikován obsah melaminu v nádobí, které obsahovalo melamin i přes to, že výrobce neuváděl jeho obsah na obalu a melamin se uvolňoval jak při styku se simulanty potravin, tak i při opakovaném mytí.
14 Bc. Eva Pacnerová M2 Ing. Vojtech Ilko, Ph.D. Vznik oxysterolů v tepelně namáhaných tucích a olejích detail

Vznik oxysterolů v tepelně namáhaných tucích a olejích

Cholesterol je steroidní látka, která se nachází zejména v živočišných tucích a jeho nadměrný příjem negativně ovlivňuje metabolismus lipidů. Fytosteroly jsou látky strukturně podobné cholesterolu, jsou obsaženy v rostlinných olejích, snižují absorpci cholesterolu z potravy, a tak mohou přispět k ochraně před srdečními chorobami. Oxysteroly jsou skupina oxidovaných derivátů cholesterolu a fytosterolů, které jsou v potravinách zastoupeny mnohem méně než jejich prekurzory. Tepelně nezatížené potraviny je prakticky neobsahují, jejich nárust je významný zvláště za vysokých teplot. Tato práce se zabývá změnou steroidních látek v tepelně namáhaných tucích a olejích, konkrétně v oleji sójovém, olivovém, slunečnicovém s vysokým obsahem olejové kyseliny a v hovězím loji. Na každém oleji byly dvanáctkrát smaženy hranolky a porovnávaly se vzorky před 1. smažením a vzorky po 12. smažení. Vzorky byly připravené diethyletherovou metodou. Ke kvantifikaci byl použit vnitřní standard cholestan, který se přirozeně nenachází v žádném tuku ani oleji. Ke stanovení byla použita plynová chromatografie s hmotnostním detektorem.
15 Bc. Ondřej Pospíšil M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Hodnocení a autentikace jedlého hmyzu dostupného v tržní síti detail

Hodnocení a autentikace jedlého hmyzu dostupného v tržní síti

V Evropské unii je jedlý hmyz považován za novou potravinu. Jednotlivé druhy tedy musí být podrobeny schvalovacímu řízení, než budou uvedeny na trh. Dnes jsou povoleny pouze 4 druhy jako potravina: larvy potemníka moučného (Tenebrio molitor), saranče stěhované (Locusta migratoria), cvrček domácí (Acheta domesticus) a larvy potemníka stájového (Alphitobius diaperinus). V návaznosti na povolené druhy se tedy na trhu objevují potraviny s obsahem hmyzu nebo přímo jedlý hmyz jako takový. Vzhledem k značné nutriční hodnotě můžeme předpokládat falšování některých výrobků (např. záměna druhů, nahrazení hmyzí bílkoviny apod.). Cílem této práce bylo hodnocení a autentikace jedlého hmyzu dostupného v tržní síti. Analyzovány byly vzorky hmyzu a výrobky z nich. Polární analyty byly extrahovány 50% ethanolem, poté následovala jejich separace a detekce pomocí UHPLC-HRMS/MS. Při vyhodnocení dat byly použity pokročilé statistické metody, při kterých byla využita vícerozměrná analýza dat. Navíc byl proveden cílový screening vytipovaných markerů v analyzovaných vzorcích produktů na bázi hmyzu. Pro jednotlivé druhy pak byly nalezeny specifické sloučeniny, které by mohly sloužit pro autentizaci hmyzu.
16 Bc. Linda Průšová M2 Ing. Vít Kosek, Ph.D. Studium bioaktivních metabolitů v léčivých rostlinách detail

Studium bioaktivních metabolitů v léčivých rostlinách

Adipocyty jsou důležitou součástí energetického metabolismu. Ten může být narušen v případě jejich poškození vlivem hypoxie, tedy jejich nedostatečné saturaci kyslíkem, která je důsledkem syndromu obstrukční spánkové apnoe (OSA). Tento syndrom charakterizuje opakovaná blokace horních cest dýchacích během spánku. V reakci na hypoxii dochází k poruše metabolické funkce a nadměrné lipolýze v adipocytech, což způsobuje nadměrnou produkci volných mastných kyselin, a to je spojeno s insulinovou rezistencí a hyperlipidémií. Cílem této práce je identifikace nových bioaktivních sloučenin se silným antilipolytickým účinkem, které by mohly být využity k léčbě spánkové apnoe, a to konkrétně látky vyskytující se v korkovníku čínském, (Phelladendron chinensis), pelyňku metlatém (Artemisia scoparia) a ženšenu pravém (Panax ginseng). Experimentální část práce byla věnována optimalizaci metody pro frakcionaci vodných, methanolových a dichlormethanových extraktů všech bylin pomocí metody preparativní kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií. Ve vybraných frakcích byla stanovena jejich antilipolytická aktivita metodou GC-MS. Nejzajímavější frakce byly dále frakcionovány a budou využity pro kultivaci adipocytů.
17 Bc. Kateřina Pulgretová M2 prof. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Využití silikonových náramků pro hodnocení expozice člověka kontaminantům z prostředí detail

Využití silikonových náramků pro hodnocení expozice člověka kontaminantům z prostředí

Silikonové náramky zaznamenaly v posledních letech nárůst popularity kvůli svému snadnému a neinvazivnímu způsobu použití. Lze je využít jako pasivní osobní vzorkovače ke zjištění expozice člověka široké škále organických chemických látek, např. polycyklickým aromatickým uhlovodíkům (PAU). PAU jsou všudypřítomné polutanty, které vznikají především při nedokonalém spalování organické hmoty a mohou mít karcinogenní a mutagenní účinek na lidský organismus. Tato práce představí výsledky studie zhodnocení týdenní expozice PAU z ovzduší s využitím silikonových náramků, které nosilo 14 osob. Na základě testovaných metod pro izolaci PAU byl vybrán výsledný postup, který zahrnuje i) přípravu silikonových náramků před procesem vzorkování promytím náramku 3x2 h směsí etylacetát:hexan (1:1, v/v) na třepačce a ii) izolaci PAU z použitých náramků směsí hexan:dichlormetan (1:1, v/v) s využitím extrakce podpořené ultrazvukem po dobu 3x30 min. Použitou instrumentální technikou je plynová chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (GC-MS/MS). Zvolený postup byl pro 24 zástupců PAU validován na koncentrační hladině 10 ng/g náramku (n = 6).
18 Bc. Monika Pšenáková M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Štúdium degradácie ópiových alkaloidov tepelnou záťažou   detail

Štúdium degradácie ópiových alkaloidov tepelnou záťažou  

Rastlina maku siateho (Papaver somniferum L.) prirodzene obsahuje ópiové alkaloidy. Ide o biologicky aktívne dusíkaté heterocyklické látky syntetizované rastlinou ako sekundárne metabolity. Nariadenie Komisie EÚ 2021/2142 stanovuje maximálne limity OA vo forme tzv. morfínového ekvivalentu na 20 mg  kg-1 pre makové semená a 1,5 mg  kg-1 pre pekárske výrobky s obsahom maku. Odborná literatúra naznačuje, že vplyvom tepelnej námahy dochádza k výraznému zníženiu obsahu prítomných OA, avšak presná hodnota nie je známa. To vedie k potrebe určiť dominantné faktory degradácie OA a identifikovať degradačné produkty. Cieľom tejto práce bolo stanoviť vplyv tepelnej záťaže na ópiové alkaloidy. Degradácia ópiových alkaloidov bola skúmaná na vysoko alkaloidových makoch a na makovine. Monitorovaný bol vplyv viacerých teplôt v súvislosti s rôznym prostredím degradácie a časom pôsobenia tepelnej záťaže. Na separáciu a detekciu OA bola využitá metóda vysoko účinnej kvapalinovej chromatografie v spojení s vysokorozlišovacou hmotnostnou spektrometriou (U-HPLC-HRMS). Sledovaných bolo sedem OA (morfín, kodeín, tebaín, oripavín, laudanozín, noskapín, papaverín). Došlo k potvrdeniu výraznej degradácie v bezvodom prostredí pri vysokých teplotách a boli navrhnuté niektoré potenciálne degradačné produkty.
19 Bc. Lucie Rajmicová M2 doc. Dr. Ing. Marek Doležal Nutriční a senzorická hodnota alternativ mléčných kysaných výrobků detail

Nutriční a senzorická hodnota alternativ mléčných kysaných výrobků

Kysané mléčné výrobky, zejména jogurty, představují důležitou součást jídelníčku lidí po celém světě napříč kulturami. Oblíbené jsou pro své chuťové a nutriční vlastnosti, dále jako zdroj probiotik. Se zvyšující se popularitou alternativních stravovacích směrů a současným rozšiřováním sortimentu rostlinných potravin se rychle zvětšuje také nabídka alternativ mléčných kysaných výrobků. Konzumenti je z různých důvodů (ekologické, etické, zdravotní a další) stále častěji vyhledávají a očekávají vlastnosti podobné výrobkům z kravského mléka. Tyto alternativy jsou nejčastěji na bázi soji, kokosu či ovsa, obsahují jogurtové kultury a na trhu jsou dostupné ochucené i neochucené varianty. Cílem našeho monitoringu bylo zjistit obsah důležitých živin a zhodnotit přínosy či rizika konzumace profesionálně vyrobených alternativ. Na souboru 19 vzorků – 8 alternativ neochucených a 11 alternativ ochucených kysaných výrobků – byl porovnán stanovený obsah tuku s hodnotou deklarovanou výrobcem na obale a provedena analýza zastoupení mastných kyselin. Organoleptické vlastnosti vzorků byly posuzovány v senzorické laboratoři, která je vybavena podle příslušné mezinárodní normy ISO 8589. K hodnocení metodou senzorického profilu byly použity nestrukturované intenzitní a hédonické stobodové stupnice.
20 Bc. Ondřej Rubáš M2 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Monitoring pyrrolizidinových alkaloidů v českých medech detail

Monitoring pyrrolizidinových alkaloidů v českých medech

Pyrrolizidinové alkaloidy jsou heterocyklické sloučeniny odvozené od pyrrolizidinu. Jde o přírodní toxické látky produkovány jakožto sekundární metabolity některými dvouděložnými rostlinami především čeledi Boraginaceae či Asteraceae. Kontaminace se vyskytuje u potravinových komodit, jako jsou bylinné čaje, koření a potravinové doplňky většinou přimísením plevelů při sklizni, v menší míře asimilace kořenovými systémemy. Do medu se pak pyrrolizidinové alkaloidy dostávají z pylu a nektaru přeneseným včelstvem. Medy se rozlišují na medovicové a květové, popř. smíšené a jelikož květové medy pochází z nektaru z dvouděložných rostlin, pyrrolizidinové alkaloidy se zde mohou objevovat. V rámci této práce byla sledována přítomnost pyrrolizidinových alkaloidů v 98 vzorcích českých autentických medů poskytnutých Výzkumným ústavem včelařským pomocí ultra-účinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC-MS/MS). Ve vyšetřovaných vzorcích byla zjištěna nízká incidence 6 pyrrolizidinových alkaloidů o koncentracích v jednotkách či desítkách µg/kg.
21 Natálie Ručková B3 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Autentikace šalotky pomocí chemického otisku detail

Autentikace šalotky pomocí chemického otisku

Cibule šalotka (Allium cepa var. aggregatum) je poddruh cibule kuchyňské (Allium cepa). Jde o rostliny patřící do rodu Allium, jejichž vlastnosti, včetně vzhledu, jsou dost podobné, nicméně šalotka má podstatně jemnější chuť (typickým znakem je také tvorba většího množství cibulek tvořících trs). S ohledem na žádoucí senzorické vlastnosti je cena cibule šalotky významně vyšší než cibule kuchyňské, což bohužel vede k účelnému klamání spotřebitele, kdy je levnější vzhledově podobná komodita prezentována jako ta dražší.  Cílem této práce je navrhnout vhodnou metodu pro autentikaci cibule šalotky s využitím metabolomické analýzy realizované s využitím ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC-HRMS/MS). V prvním kroku byla optimalizována extrakční metoda a chromatografická separace s cílem získat analytické signály co nejvyššího počtu metabolitů. Vyvinutá metoda byla aplikována na soubory autentických vzorků cibule kuchyňské a cibule šalotky, jejichž dodání zajistila Státní zemědělská a potravinářská inspekce (SZPI). Následující krok představuje statistická analýza dat se záměrem určit látky charakteristické pro danou plodinu, takzvané markery, které umožní laboratořím dozorových orgánů odlišit zmíněné komodity.  
22 Bc. Eliška Růčková M1 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Charakterizace bioaktivních látek ve vybraných bylinných extraktech detail

Charakterizace bioaktivních látek ve vybraných bylinných extraktech

Řada bylin je využívána pro léčebné účely již po staletí a probíhající výzkum postupně rozšiřuje poznatky o obsažených sekundárních metabolitech i jejich léčebném potenciálu. Významnou skupinou bioaktivních sloučenin, na jejichž charakterizaci se zaměřil tento projekt, jsou rostlinné polyfenoly. Předmětem studia byly hojně využívané „léčivé“ byliny pelyněk pravý, máta peprná a kosatec sibiřský. Ethanolické extrakty byly připraveny a dodány průmyslovým partnerem. K analýze sloučenin obsažených v těchto extraktech byla použita technika UHPLC-HRMS/MS. Zaznamenaná primární data byla vyšetřena pomocí cílového screeningu bioaktivních látek. Pro tento účel byla vytvořena „in-house“ spektrální databáze zahrnující mj. 110 polyfenolických sloučenin, jejichž přítomnost v bylinách byla zmiňována v různých vědeckých publikacích. V analyzovaných extraktech byla potvrzena přítomnost celkem 28 různých sekundárních metabolitů z databáze, z nichž většina (53 %) patřila do skupiny flavonoidů.  Nejvyšší počet identifikovaných látek (22) obsahoval extrakt máty peprné, naproti tomu extrakt kosatce sibiřského obsahoval nejnižší počet identifikovaných látek (8). V navazujících studiích budou analyzovány a charakterizovány bioaktivní látky dalších bylinných extraktů a také měřena jejich bioaktivita.  
23 Bc. Kateřina Sonntag M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Využití metabolomiky pro autentikaci jedlého hmyzu detail

Využití metabolomiky pro autentikaci jedlého hmyzu

Jednou z nových potravin, které si získávají stále větší pozornost, je jedlý hmyz. Jedná se o surovinu, která se obecně pojí s nedůvěrou spotřebitelů a její cena je poměrně vysoká. Potraviny s deklarovaným přídavkem hmyzu jsou obvykle vysoce zpracované a vizuální kontrola autenticity není možná. Vývoj metodiky schopné ověřit druh přidaného hmyzu je proto důležitý pro zabránění případnému falšování. Podstatou této práce byla aplikace metabolomické strategie s využitím ultra-vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací tandemovou hmotnostní spektrometrií (U-HPLC-HRMS/MS) na autentické vzorky různých druhů hmyzu. Data byla zkoumána metodami vícerozměrné statistické analýzy. Vzorky v sestavených modelech vykazovaly tendenci ke shlukování dle druhu nebo způsobu usmrcení. Na jejich základě byly vytipovány markery odlišující jednotlivé druhy nebo způsob usmrcení. Vzorky v dospělém stadiu vývoje charakterizoval například marker anotovaný jako dopamin-3-O-sulfát a pro vzorky sarančat byly charakteristické glykosidy flavonoidů. Nalezené markery byly použity pro tvorbu vlastní databáze, která byla aplikována pro cílový screening v nových vzorcích. Aplikace metabolomického přístupu se tedy ukázala jako vhodná technika pro autentikaci druhů hmyzu.
24 Bc. Lucie Stará M1 Ing. Beverly Hradecká, Ph.D. Hodnocení obsahu akrylamidu v pivech dostupných na českém trhu detail

Hodnocení obsahu akrylamidu v pivech dostupných na českém trhu

„Tekutý chléb“ je frazém pro český národní nápoj, pivo. K jeho výrobě se používá chmel, slad, voda a pivovarské kvasinky. Na oblíbenost tohoto nápoje mezi Čechy poukazuje jeho produkce (21,6 mil. hL) v roce 2019 a v roce 2021 byla průměrná spotřeba na jednoho obyvatele ČR odhadnuta na 129 L. I přes nespornou oblibu tohoto nápoje je zapotřebí zhodnotit kvalitu piva z pohledu procesního kontaminantu akrylamidu (pravděpodobný lidský karcinogen skupiny 2A), který vzniká v průběhu výroby sladu, konkrétně během hvozdění. Ten se z takto upraveného sladu extrahuje do finálního produktu. V současné době neexistuje a není zatím uvažováno o zavedení porovnávací hodnoty pro obsah akrylamidu v pivu. Navíc je nedostatek informací o dietární a hraniční expozici (MoE) akrylamidu. S tímto ohledem bylo cílem provést průzkum obsahu akrylamidu ve 101 vzorcích piv dostupných na českém trhu. Vzorky byly analyzovány v rámci akreditované metody pomocí ultraúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (U-HPLC-MS/MS). Obsah akrylamidu byl kvantifikován v každém druhém pivě, a to v rozmezí 1,4 ̶ 50 µg/L (LOQ = 1 µg/L). Z výsledků MoE vyplývá, že v případě průměrné konzumace piva (0,36 L/den) představuje již 1,4 µg přítomného akrylamidu zdravotní riziko.
25 Bc. Vít Tobiška M2 doc. Dr. Ing. Karel Cejpek Vznik α-dikarbonylových sloučenin z oligosacharidů ve vodném a bezvodém prostředí detail

Vznik α-dikarbonylových sloučenin z oligosacharidů ve vodném a bezvodém prostředí

α-dikarbonylové sloučeniny jsou primárními nebo sekundárními reaktivními meziprodukty transformace mono- a oligosacharidů za podmínek karamelizace a Maillardovy reakce. Detekovány jsou ve formě chinoxalinových derivátů po derivatizaci o-fenylendiaminem.  Vznik α-dikarbonylových sloučenin byl takto sledován metodou HPLC s detektorem fotodiodového pole, a to v modelových reakčních systémech běžných oligosacharidů s (14)-glykosidovou vazbou. Modelové reakční směsi byly připraveny formou časové řady, když byly zahřívány v uzavřených systémech za konstantní teploty. Analyzovány byly modelové systémy jak karamelizace (tzn. bez zdroje aminoskupiny), tak Maillardovy reakce (přidána γ-aminomáselná kyselina) v podobě jak vodných roztoků, tak bezvodých reakčních směsí (tzv. Quasi Water-Free prostředí). Z důvodu studia reakčních mechanismů bylo derivatizační činidlo alternativně přidáváno buďto přímo do reakční směsi ještě před záhřevem, což umožnilo zachycení primárních α‑dikarbonylových sloučenin in statu nascendi, nebo do zreagovaného modelového systému až před samotnou HPLC analýzou. Zjištěné množství, zastoupení a kinetika vzniku jednotlivých α‑dikarbonylových sloučenin včetně těch typických pro oligosacharidy byly následně porovnávány se systémy relevantních monosacharidů.
26 Bc. František Tomiška M2 prof. Dr. Ing. Jan Poustka Aplikace ATR-FTIR v analýze ovocných džemů detail

Aplikace ATR-FTIR v analýze ovocných džemů

Infračervená spektrometrie s Fourierovou transformací za využití techniky zeslabené totální reflektance (ATR-FTIR) je rychlá metoda vyžadující minimální úpravu vzorku, která je použitelná především pro analýzu homogenních vzorků, např. kapalného nebo pastovitého charakteru. V praxi je technika infračervené spektrometrie v analýze potravin používána pro rychlé získání komplexních informací o daném materiálu, například za účelem odhalení falšování. Výsledkem měření jsou profilová spektra, která jsou často zpracovávána automatizovanými  matematicko-statistickými algoritmy, které jsou nastaveny tak, aby na základě získaných vědomostí o změnách spektra v závislosti na složení analyzovaného materiálu porovnávaly požadované parametry. V rámci této práce byla zkoumána použitelnost infračervené spektrometrie v analýze džemů a dalších ovocných pomazánek, které bývají předmětem falšování. Využity byly malinové džemy z domácí produkce a také výrobky dostupné v běžné maloobchodní síti. Hlavním sledovaným parametrem byl obsah sacharidů. Kromě metody ATR-FTIR byla pro charakterizaci vzorků také využita metoda HPLC-ELSD pro stanovení cukrů a také byla refraktometricky stanovena sušina.  
27 Bc. Matěj Uhlíř M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Potraviny na bázi konopí: kritické zhodnocení kvality a bezpečnosti. detail

Potraviny na bázi konopí: kritické zhodnocení kvality a bezpečnosti.

Konopí (Cannabis sativa L.) představuje všestranně využitelnou rostlinu, která získává stále větší popularitu v potravinářství, zejména díky konopným semenům a produktům z nich. Mezi tyto produkty patří za studena lisovaný konopný olej, bohatý na polynenasycené a nenasycené mastné kyseliny. Kromě těchto látek se v konopných potravinách vyskytují i sekundární metabolity, zvané fytokanabinoidy. Mezi nejvýznamnější zástupce fytokanabinoidů patří kanabidiol (CBD), a jeho izomer Δ9-tetrahydrokanabinol (Δ9-THC), který má psychotropní účinky. Vzhledem k potencionálním nežádoucím účinkům Δ9-THC nařídila Evropská komise v roce 2022 ((EU) 2022/1393) maximální limity pro sumu Δ9-THC a Δ9-THCA v některých konopných potravinách. Cílem této práce bylo stanovení fytokanabinoidů ve vzorcích konopných semen a olejů, které byly podrobeny analýze před a po vydání nařízení Evropské komise a porovnat je s limity stanovenými v uvedeném nařízení. Analýza byla provedena metodou ultraúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (UHPLC-HRMS/MS). Dále bylo ověřeno, že konopné oleje odpovídají svým profilům mastných kyselin což mělo odhalit možné falšování. Tento krok byl proveden pomocí plynové chromatografie a plamenově ionizačního detektoru (GC-FID).  
28 Bc. Jiří Vavřinec M2 Ing. Michal Stupák, Ph.D. Optimalizace metody GC-MS/MS pro stanovení ethylen oxidu v potravinách detail

Optimalizace metody GC-MS/MS pro stanovení ethylen oxidu v potravinách

Ethylen oxid je toxická látka s prokázanými karcinogenními a mutagenními vlastnostmi, jehož výskyt v potravinách je v mnoha zemích světa regulován. V zemích EU začal být výskyt ethylen oxidu regulován v roce 1991 a od roku 2012 je jeho použití v potravinářství zakázáno. Po nálezu nadlimitního množství ethylen oxidu v mnoha sezamových semínkách ve druhé polovině roku 2020 byla zvýšena pozornost na jeho výskyt, což vedlo k četným hlášením v RASFF, kde bylo od roku 2020 oznámeno 923 potravin s vyšším obsahem ethylen oxidu převážně v bylinkách, koření nebo doplňcích stravy. S ohledem na extrémně nízké limity pro ethylen oxid (EtO) a jeho degradační produkt 2-chloroethanol (2CE) je zapotřebí citlivá, selektivní a samozřejmě finančně nenáročná metoda, která musí být využita pro kontrolu potravin na výše zmíněné kontaminanty. S ohledem na nízký bod varu EtO a jeho vysoké reaktibilitě bylo nutné optimalizovat extrakční a instrumentální metodu založenou na konverzi EtO na degradační produkt (případně produkty) a jejich stanovení pomocí techniky plynové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Tato analytická metoda byla využita pro kontrolu reálných vzorků potravin a různých doplňků stravy.  
29 Bc. Karel Wünsche M1 Ing. Vojtěch Hrbek, Ph.D. Využití strategie necílené analýzy pro ověření autenticity šafránu detail

Využití strategie necílené analýzy pro ověření autenticity šafránu

Cílem práce bylo rozšíření metody pro autentikaci šafránu zařazením nových možných adulterantů, respektive přidáním jejich markerů do stávající databáze. Jednalo se o další 4 adulteranty, a to o komuli, gardénii jasmínovitou, kukuřici setou a křídlok santalový. K účelu analýzy byla využita kapalinová chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií. Pozornost byla zaměřena na vyšetření extraktů ethanol:voda (7:3, v/v) 31 vzorků blizen šafránu setého, 5 vzorků dřeva křídloku santalového, 1 vzorku blizen kukuřice seté, květu komule a plodu gardénie jasmínovité. Vzorky šafránu byly záměrně falšovány 1, 3, 5 a 10% hm. přídavky adulterantu a analyzovány týmž postupem. Výsledná data byla zpracována pokročilými statistickými metodami, díky nimž byly nalezeny markery adulterantů i šafránu. Celkem byly vytipovány 3 markery komule, 5 markerů gardénie jasmínovité, 4 markery kukuřice seté a 4 markery křídloku santalového. Cílovým screeningem markerů lze detekovat 3% hm. přídavky zkoumaných adulterantů. Kromě toho byly nalezeny další 3 markery šafránu, z nichž jeden byl označen za safranal. Metoda byla aplikována na 7 vzorků mletého šafránu zakoupených na českém trhu, přičemž ve všech těchto vzorcích byly detekovány markery šafránu a v žádném nebyly nalezeny markery adulterantů.  
30 Bc. Martina Šimková M1 Ing. Darina Dvořáková, Ph.D. Studium aditivních látek plastů používaných v zemědělství: pilotní výsledky z analýzy půdy detail

Studium aditivních látek plastů používaných v zemědělství: pilotní výsledky z analýzy půdy

Používání zemědělských plastů má řadu výhod, např. vyšší úroda, dřívější sklizeň a efektivnější využití vody. Nakládání s odpadními plasty může být spojeno s nežádoucími praktikami jako je jejich zaorávání do půdy, což snižuje kvalitu půdy a zvyšuje riziko kontaminace potravního řetězce řadou chemikálií včetně aditiv, které se při výrobě polymerů používají a polymer chrání před foto-, tepelnou a chemickou degradací. Cílem studie bylo vyvinout a validovat metody pro stanovení pestrého spektra aditiv plastů v půdě, kdy byly testovány dva postupy (ultrasonikace s hexanem nebo směsí voda:methanol (80:20, v/v); ultrasonikace s ethylacetátem s následným vysolením po přídavku anorganických solí). Instrumentální analýza byla provedena pomocí ultra vysokoúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Po validaci metod pro 15 analytů (výtěžnost 51-120 %, opakovatelnost <20 %, limity kvantifikace 0,2-20 ng/g) byl vyšetřen soubor 50 vzorků půd polní experimentu, jež byl realizován v rámci evropského projektu PAPILLONS. Byla zjištěna přítomnost pěti aditiv (0,2-284 ng/g sušiny). Získané výsledky přinášejí důležité poznatky o osudu plastových aditiv v půdě a vyvinuté metody budou použity pro vyšetření dalších sérií vzorků půd získaných od partnerů projektu.  
31 Bc. Anna Šimánková M2 prof. Dr. Ing. Richard Koplík Optimalizace měření mědi a zinku plamenovou AAS detail

Optimalizace měření mědi a zinku plamenovou AAS

Pro stanovení mědi a zinku plamenovou AAS v potravinách je nutné využívat měření na nejcitlivějších rezonančních čárách těchto prvků, tj. 324,7 nm (Cu) a 213,9 nm (Zn). Oba prvky se stanovují výhradně atomizací v oxidačním plameni acetylén-vzduch. Dosažení co nejnižší meze stanovitelnosti je zvláště potřebné u mědi, kde se obvykle setkáváme ve výsledném roztoku s koncentracemi pod 0,05 µg/ml. Citlivost a dosažitelnou mez stanovitelnosti lze ovlivnit podmínkami měření, ke kterým patří (vedle nastavení zmlžovače) výška pozorování, průtok acetylénu a žhavicí proud výbojky s dutou katodou. Tyto tři parametry jsem optimalizovala měřením standardních roztoků analytů a sledovala jsem vliv žhavicího proudu na tvar kalibračních závislostí. Při optimalizaci jsem vycházela z doporučeného nastavení žhavicího proudu výbojky pro příslušný prvek a tuto hodnotu jsem sledovala v rozsahu 1-5 mA. U obou prvků je optimální měření v plameni velmi chudém na palivo (průtok acetylénu 1,1 l/min) a při výšce pozorování cca 5 mm. Ve srovnání s výchozími hodnotami žhavení doporučenými výrobcem lze dosáhnout příznivější meze stanovitelnosti mírným snížením žhavicího proudu výbojky. Za optimálních podmínek činí mez stanovitelnosti mědi cca 0,01  µg/ml.

324 - Ústav konzervace potravin

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Natálie Alferyová M2 Ing. Iveta Horsáková, Ph.D. Optimalizace výroby fermentovaných potravin detail

Optimalizace výroby fermentovaných potravin

Cílem práce je definovat podmínky pro výrobu kombuchy. Primárním testovaným faktorem byla konstantní teplota fermentace, a to 20, 25 a 30 °C. Parametry sledované v průběhu fermentace byly vývoj pH a mikrobiální koncentrace. V rámci mikrobiologického rozboru byly stanovovány bakterie mléčného kvašení, bakterie octového kvašení, kvasinky a plísně, za účelem zhodnocení vývoje mikroflóry ve vzorcích. Po ukončení fermentačního procesu byla provedena senzorická analýza a izotachoforeticky stanoveny koncentrace kyseliny mléčné a octové. Nejrychlejší stabilizování hodnoty pH bylo dosaženo fermentací vedenou při 20 °C a senzoricky byl tento vzorek hodnocen nejlépe. Proto byla teplota 20 °C zvolena jako ideální pro navazující fáze experimentu. Následně byla testována různá počáteční koncentrace cukru, a to 60 g/l, 75 g/l (standard) a 90 g/l plus navíc varianta 75 g/l cukru s přídavkem bakterie Lactiplantibacillus plantarum. Mezi sledované parametry byla přidána refrakce, pro snazší určení bodu pro ukončení fermentace v provozních podmínkách výroby. Různá počáteční koncentrace cukru, stejně jako přídavek bakterie mléčného kvašení, byla testována s cílem dosáhnout požadovaných senzorických vlastností výsledného produktu.
2 Bc. Filip Bucko M2 Ing. Eva Šviráková, Ph.D. Mikrobiologická stabilita ovocných sirupů   detail

Mikrobiologická stabilita ovocných sirupů  

V rámci průmyslové výroby ovocných sirupů je upřednostňován trend výroby zdravotně mikrobiologicky bezpečných a jakostních výrobků. U sirupů je primárně sledována a zajišťována jejich mikrobiologická stabilita. Ta se může významně zhoršovat zejména u inovovaných sirupů, například při náhradě klasických sladidel za nízkoenergetická sladidla. V těchto systémech se nabízí použití přírodních látek s antimikrobiálními účinky, mezi které se řadí i chitosan, vykazující široké antimikrobiální spektrum účinku. Cílem této práce je zjistit mikrobiologickou stabilitu sirupů jahodových a malinových, při náhradě sacharózy za čekankový sirup a při přídavku chitosanu (0; 0,2 a 0,4 hm. %), cíleně kontaminovaných bakteriemi vybraného kmene Gluconobacter oxydans CCM 3618, během 35denních skladovacích pokusů s využitím laboratorního denzitometru Densi-la-meter II. Na základě získaných výsledků bylo sumárně konstatováno, že mikrobiálně nejstabilnější byly zjištěny ovocné sirupy jahodové i malinové se sacharózou, a také inovované sirupy jahodové i malinové s čekankovým sirupem a přidaným chitosanem (0,4 hm. %). Získané výsledky mohou být využitelné zejména při výrobě ovocných sirupů s inovovanou recepturou, ve snaze zabezpečit u nich co nejvyšší mikrobiologickou stabilitu s využitím chitosanu.
3 Bc. Emma-Josefina Klaisnerová M2 prof. Ing. František Kvasnička, CSc. Možnosti využití chitosanu pro konzervaci potravin detail

Možnosti využití chitosanu pro konzervaci potravin

Chitosan je polysacharid skládající se z jednotek acetylovaného i neacetylovaného D-glukosaminu. Je vyráběn deacetylací chitinu, jehož hlavním zdrojem jsou exoskelety korýšů. Je to také látka rozpustná v kyselém prostředí, kde má antimikrobiální účinky a také je schopná tvorby polopropustných fólií, které lze tvořit vysušením roztoků směsi chitosanu v roztoku organické kyseliny s případným s přídavkem další látky, jako je škrob nebo glycerin, pro zlepšení kvality vytvořené fólie. V rámci této laboratorní práce byly použity roztoky kyseliny octové a citronové, glycerin a čtyři typy chitosanu, vysoko molární, středně molární a nízko molární od společnosti SIGMA ALDRICH a komerčně dostupný chitosan od společnosti PORTA, u kterých byly měřeny různé funkční vlastnosti důležité u obalových materiálů. Z hlediska propustnosti vlhkosti a kyslíku měla nejlepší vlastnosti fólie vytvořená z kyseliny citronové a nízko molárního chitosanu. Nejnižší úroveň transmitance byla změřena u fólie z kyseliny octové a vysoko molárního chitosanu. Nejlepší mechanické vlastnosti, které byly měřeny pouze u fólií z kyseliny octové, měla fólie z nízko molárního chitosanu.
4 Bc. Tereza Minárová M2 Ing. Vojtěch Kružík, Ph.D. Analýza profilů těkavých látek pro hodnocení kvality potravin detail

Analýza profilů těkavých látek pro hodnocení kvality potravin

Při hodnocení potravin hraje významnou roli zastoupení charakteristických těkavých látek. Na základě jejich rozboru je možné získat určité informace o kvalitě potraviny, falšování nebo dodržení technologických postupů. Protože je není jednoduché extrahovat z matrice s vysokým obsahem tuku, zkoumají se nové metody extrakce, jako je právě metoda SAFE (odpařování aromat za asistence rozpouštědla). Tato technika probíhá při nízkých teplotách a tlaku v přítomnosti organického rozpouštědla. Identifikace sloučenin byla provedena pomocí GC/MS a doplněna olfaktometrickým portem. Analýza byla prováděna na vzorku řepkového oleje a optimalizace metody probíhala v několika fázích. Nejprve byla provedena extrakce a analýza samotného rozpouštědla (dichlormethanu) pro zjištění případně kontaminace. Dále byl sledován vliv vzorku (10 a 30 g ve 100 ml rozpouštědla). A nakonec byly spolu se vzorkem extrahovány standardy o koncentraci 1 mg/l a 10 mg/l pro sledování výtěžnosti metody, který se v průměru pohyboval nad 56 % v závislosti na typu sloučeniny. Extrakt z 30 g oleje (ve 100 ml rozpouštědla) a standardu (10 mg/l v 10 g vzorku) byl podroben olfaktometrické analýze. V případě vzorku s přídavkem standardů bylo vyhodnoceno 12 těkavých látek jako senzoricky aktivních a u vzorku 30 g 14 sloučenin.
5 Bc. Martina Málková M2 Ing. Iveta Šístková Vliv zpracování na kvalitativní parametry řepkového oleje  detail

Vliv zpracování na kvalitativní parametry řepkového oleje 

Práce se zabývá vlivem zpracování na kvalitativní parametry řepkového oleje, řešen je profil mastných kyselin, obsah karotenoidů a chlorofylů, obsah fosfolipidů a profil těkavých látek. Analyzovány byly vzorky řepkových olejů lisovaných za studena, za tepla a extrahovaných, získaných z 8 různých odrůd řepky. Nejvíce zastoupenými mastnými kyselinami v řepkových olejích jsou kyselina olejová, linolová a linolenová. Část odrůd měla vyšší zastoupení kyseliny olejové (p˂0,05), tyto odrůdy se označují jako „HO“ (high oleic). Teplota lisování neměla vliv na profil mastných kyselin, ovšem vzorky extrahovaných olejů vykazovaly statisticky nižší relativní zastoupení kyseliny olejové a vyšší zastoupení kyseliny linolové (p˂0,05). Skupina extrahovaných olejů měla vyšší obsah trans mastných kyselin než obě skupiny olejů lisovaných (p˂0,05). Nejvíce karotenoidů a chlorofylů obsahovaly extrahované oleje (p˂0,05). Oleje lisované za tepla měly vyšší obsah karotenoidů než skupina lisovaných za studena (p˂0,05), obsah cholorofylů byl srovnatelný. Stejný trend byl zjištěn i u obsahu fosfolipidů. Profil těkavých látek byl u extrahovaných olejů značně rozdílný oproti olejům lisovaným z důvodu použití rozpouštědla při zpracování. Oleje lisované za tepla a za studena měly podobný profil těkavých látek.  
6 Bc. Lenka Nguyenová Xuanová M2 doc. Ing. Aleš Rajchl, Ph.D. Assessment of peanut (Arachis hypogaea L.) quality by the DART-MS method detail

Assessment of peanut (Arachis hypogaea L.) quality by the DART-MS method

Direct analysis in real time (DART) mass spectrometry was proposed as a useful analytical tool to assess the quality of peanuts due to its simple and easy sample preparation, and rapid ionisation abilities at atmospheric pressure, compared to the conventional, time-consuming methods of free fatty acid content (FFA), peroxide value (PV), and thiobarbituric acid reactive substances test (TBARS). A storage test at 55 °C was conducted. Peanuts and cold-pressed peanut oil were stored in low-density polyethylene packaging for 7 weeks to promote oxidative rancidity. Sampling was conducted once per week. FFA, PV, and TBARS were determined weekly to monitor peanut rancidity extent. Parameters for DART-MS ionisation were optimised. Ideal ionisation temperatures were 300 °C and 350 °C for negative and positive modes, respectively. Similarly, the ideal solvent dilution of 1:50 was chosen for hexane and toluene. Results showed an increasing trend in PV, FFA, and TBARS values. Bottled oil samples exhibited a faster rate of deterioration than oil extracted from stored peanuts. Mass spectra obtained from DART-MS have the potential to reflect distinct changes in chemical composition and to identify markers of peanut quality deterioration.
7 Bc. Petra Svobodová M2 doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D. Nové zdroje bílkovin z odpadů z výroby ovocných šťáv detail

Nové zdroje bílkovin z odpadů z výroby ovocných šťáv

Řešení problému plýtvání potravinami je nejen v Evropské Unii, ale i celosvětově aktuální a vysoce naléhavou výzvou vzhledem k stále narůstající populaci na planetě. Ročně se vyhodí desítky kilotun potravin v rámci celé EU. Zhruba 20 % je vyhozeno právě při zpracování a výrobě potravin. Jedním z běžných odpadů v této oblasti jsou i malinová semena, která jsou vedlejším produktem při výrobě malinových šťáv.  Mezi potenciálně využitelné složky patří proteiny, které lze ze semen izolovat s cílem získat je v nativní formě zbavené nežádoucích komponent, především polyfenolů. U extrahovaných proteinů budou analyzovány jejich fyzikálně-chemické vlastnosti a zhodnoceny jejich funkční vlastnosti jako je tvorba gelů nebo stabilizace emulzí. Po zhodnocení získaných dat z měření daných proteinů bude následně navržena aplikace v produktu v rámci potravinářského sektoru.
8 Bc. Adéla Velková M2 doc. Ing. Rudolf Ševčík, Ph.D. Posouzení trvanlivosti masných výrobků detail

Posouzení trvanlivosti masných výrobků

Laktoperoxidasa (též LP systém) je jedním z nejvýznamnějších enzymů slinných a mléčných žláz, kde má za úkol inhibovat či inaktivovat růst mikroorganismů. Je prokázáno, že LP systém může prodloužit dobu skladování syrového mléka inhibicí růstu bakteriií, zejména Listerii monocytogenes, E. coli, Staphylococcus aureus a Pseudomonas spp. Nejvyšší účinek LP vykazuje při nižších teplotách, ale je rezistentní vůči tepelnému ošetření a aktivní v rozmanité škále pH od 4 do 11. Díky těmto předpokladům by účinnost enzymu mohla být využívána k prodloužení trvanlivosti jiných potravin, a to i například masných výrobků. Přídavkem LP do šunky dochází ke zlepšení její textury (soudržnosti), poklesu aktivity vody, zpomalení procesu žluknutí (TBARS), přičemž LP chuť a barvu finálního výrobku neovlivňuje. U masových kostek naočkovaných Listeria innocua a ošetřených LP byl potlačen růst Listerie zejména v prvních třech dnech pokusu a při nižších teplotách skladování kostek. Dle těchto výsledků by LP mohla být potencionálně použita na podstatně širší škálu výrobků, než na které je v současné době omezena.  
9 Karin Zelinová M2 Ing. Lukáš Vápenka, Ph.D. Možnosti použití polymléčné kyseliny při balení potravin detail

Možnosti použití polymléčné kyseliny při balení potravin

V dnešní době je stále častěji diskutovaným tématem klima, které je, jak známo, negativně ovlivňováno chováním člověka. V této spojitosti hrají důležitou roli plastové obaly, které nezanedbatelně navyšují emise skleníkových plynů. Tady však jejich negativa nekončí. Jsou také hrozbou z hlediska čerpání neobnovitelných zdrojů, hromadění se v životním prostředí a uvolňování mikroplastů. Z toho důvodu jsou hledány alternativy obalových materiálů šetrnější k životnímu prostředí. Jedním z nejvíce diskutovaných materiálů je kyselina polymléčná (PLA). Jedná se o materiál, který je svými mechanickými a fyzikálními vlastnostmi podobný plastům, je vyráběn z obnovitelných zdrojů a v řízených podmínkách je kompostovatelný. V této práci byly porovnávány experimentálně zjištěné vlastnosti PLA, polyethylenu s nízkou hustotou (LDPE) a polyethylenu s vysokou hustotou (HDPE). Stanovena byla celková migrace, mechanické vlastnosti, hustota, transmitance a propustnost pro vlhkost, kyslík a tuky. Další výzkum bude zaměřen na testování PLA jako obalového materiálu přímo na vybraných potravinách. Stejným testům budou podrobeny také LDPE a HDPE a výsledky budou porovnány.  

342 - Ústav chemie přírodních látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Adéla Bohatá M2 PharmDr. Petra Cihlářová, Ph.D. Stanovení vybraných sekundárních metabolitů v zástupcích rodu Amanita metodou HPLC-MS detail

Stanovení vybraných sekundárních metabolitů v zástupcích rodu Amanita metodou HPLC-MS

Nejznámějšími druhy z rodu Amanita jsou muchomůrky červená (A. muscaria) a tygrovaná (A. pantherina). Jejich historie užívání sahá až do dávných dob, kdy byly užívány pro své psychotropní účinky. Muchomůrku červenou pozná každý díky jejímu červenému zbarvení a často ji lze zahlédnout v animovaných pohádkách, kde představuje pomyslné nebezpečí. I když se jedná o jedovatou houbu, která může představovat hrozbu, tak je zdrojem mnoha sloučenin, které by mohly v budoucnu mít potenciál k využití v medicínské oblasti. Hlavní obsahové látky v houbě, které zapříčiňují psychotropní efekty, jsou kyselina ibotenová a muscimol, který je produktem dekarboxylace kyseliny ibotenové. Cílem mé práce je kvantifikovat vybrané sekundární metabolity ve vzorcích hub metodou HPLC-MS. Budu se věnovat zejména stanovení muskarinu, muscimolu a kyseliny ibotenové. Kromě vývoje vhodné HPLC-MS metody se zabývám vývojem postupu vhodného pro extrakci analytů z hub, optimalizaci a validaci metody. Výsledné zastoupení analytů v jednotlivých druzích z různých koutů České republiky budou v budoucnu porovnány mezi sebou a budou diskutovány možné vlivy ovlivňující složení zkoumaných alkaloidů v jednotlivých houbách.  
2 Kateřina Eliášová B3 Ing. Bronislav Jurásek, Ph.D. Identifikace a kvantifikace psychoaktivních látek s využitím mobilních spektroskopických metod  detail

Identifikace a kvantifikace psychoaktivních látek s využitím mobilních spektroskopických metod 

Typickou mobilní metodou, která se v dnešní době používá k analýze psychoaktivních látek, je plynová chromatografie s hmotnostní spektrometrí (GC-MS). Jedná se o metodu robustní, ale destruktivní. Pro nedestruktivní a rychlou analýzu v terénu bez potřeby úpravy vzorku by mohla být přínosná spektroskopie blízké infračervené oblasti (NIR). Cílem mé práce je ověřit schopnosti NIR, identifikovat a kvantifikovat vzorky kokainu a případně přispět svými měřeními ke zpřesnění stávajícího modelu, který k identifikaci a kvantifikaci přístroj používá. Změřila jsem sérii dvousložkových směsí připravených v laboratoři na dvou přístrojích MicroNIR OnSite-W. Každé měření jsem provedla desetkrát. Následně jsem proměřila sadu pouličních vzorků a kvantifikovala jsem množství kokainu v těchto vzorcích. Výsledky mé dosavadní práce naznačují, že NIR by mohl být použit v terénu pro kvalitativní a předběžnou kvantitativní analýzu kokainu. Pro potvrzení této hypotézy budu srovnávat kvantitu kokainu získanou pomocí NIR s doplňkovou analýzou. Výsledky měření mohou sloužit k upřesnění stávajících modelů, kterých přístroj MicroNIR OnSite-W využívá, což dále povede ke zpřesnění analýz.
3 Bc. Michal Fischer M2 Ing. Kamil Parkan, Ph.D. Syntéza analogů mannosa-6-fosfátu detail

Syntéza analogů mannosa-6-fosfátu

Mannosa-6-fosfát se v organismu váže na M6P/IGF2 (IGF = insulin-like growth factor) receptor. M6P/IGF2 receptor hraje roli například v regulaci růstu, diferenciaci tkání a v posilování a obnově paměti1. Též bylo zjištěno, že rakovinné buňky obsahují větší množství IGF2/M6P receptorů něž buňky zdravé2. Tento receptor tedy může být cílem pro terapii neurodegenerativních poruch, například Alzheimerovy choroby, ale také pro cílení léčiv přímo do nádorových buněk. Využití přímo mannosy‑6-fosfátu není vhodné, kvůli nestabilitě fosfátové skupiny, která je v organismu rychle hydrolyzována. Nabízí se tedy využití bioisosterických fosfonátů, kde je atom fosforu vázán k d‑mannose přes uhlík, namísto přes kyslík, jak je tomu u fosfátů. Cílem mé práce je syntetizovat stabilní analogy mannosa-6-fosfonátu, konkrétně jeho C-glykosidy, které jsou stabilnější oproti O-glykosidům. Připravené deriváty budou testovány pro svou potenciální biologickou aktivitu v rámci spolupráce s ÚOCHB. (1) Kornfeld, S. Annu. Rev. Biochem 1992, 61, 307-330. DOI: 10.1146/annurev.bi.61.070192.001515. (2) Zhao, Y.; Escot, C.; Maudelonde, T.; Puech, C.; Rouanet, P.; Rochefort, H.  Cancer Res. 1993, 53 (12), 2901-2905.  
4 Bc. Hana Fuxová M2 doc. Dr. Ing. Ivan Raich Modelovací studie interakcí kyseliny 3-sulfopropionové a jejích analogů a prekurzorů s Aβ-peptidy detail

Modelovací studie interakcí kyseliny 3-sulfopropionové a jejích analogů a prekurzorů s Aβ-peptidy

Za iniciační roli v patologii Alzheimerovy choroby je považováno chybné sbalení amyloid‑β peptidů a jejich následná agregace za vzniku toxických Aβ‑oligomerů. Základem kauzální léčby je předcházet tvorbě toxických Aβ‑oligomerů, fibrilů a plaků, tj. vyvíjet léčiva, která vykazují antiamyloidní efekt. Nadějné jsou v tomto směru kromě monoklonálních protilátek také malé molekuly se sulfonovou skupinou, konkrétně potom kyselina 3‑sulfopropionová a její prekurzor tramiprosát, známý též jako homotaurin. Nedávno byla zjištěna přítomnost kyseliny 3‑sulfopropionové v lidském mozku a předpokládá se, že vyšší koncentrace této látky vede k větší stabilizaci Aβ‑monomerů, díky níž je následně zabraňováno jejich oligomerizaci. Tato práce se zabývá molekulovou dynamikou pro systém Aβ42‑peptid ve vodě, která poskytuje záznam o přirozeném chování Aβ42‑peptidu. Další část je věnována vytváření směsných boxů s kyselinou 3‑sulfopropionovou ve vodě a s tramiprosátem ve vodě při různém procentuálním zastoupení komponentů. Směsné boxy budou následně využity k molekulové dynamice a bude porovnáváno přirozené chování Aβ42‑peptidu s jeho chováním v těchto systémech.  
5 Bc. Klaudia Hladoníková M2 Ing. Kamil Parkan, Ph.D. Molekulárne mechanizmy pôsobenia M6P/IGF2 receptoru v bunkách detail

Molekulárne mechanizmy pôsobenia M6P/IGF2 receptoru v bunkách

IGF2 je peptidový hormón produkovaný najviac vo fetálnom období v pečeni, svaloch, pľúcach, kostiach a CNS, kde reguluje správny vývoj, rast a diferenciáciu buniek. Jeho zvýšené hladiny podporujú tvorbu nádorov a rakoviny, zatiaľ čo jeho nízke hladiny sa podieľajú na vzniku neurologických ochorení ako je Alzheimerova choroba, Angelmanov syndróm alebo poruchy autistického spektra. Veľká časť jeho biologických účinkov sú sprostredkované jeho väzbou na inzulínové receptory a IGF1 receptor.  Okrem nich sa s najvyššou afinitou viaže aj na svoj primárny receptor – M6P/IGF2 receptor, ktorý zabezpečuje jeho internalizáciu a degradáciu z krvného obehu, a tým reguluje jeho hladiny v krvi. Okrem väzobného miesta pre IGF2 obsahuje väzobné miesta aj pre mannosa-6-fosfát (M6P). Prostredníctvom nich rozpoznáva lyzozomálne enzýmy značené M6P a transportuje ich do lyzozómov, kde môžu následne tráviť a degradovať rôzne makromolekuly. Hoci sa doposiaľ zdalo, že tieto procesy nie sú schopné spustiť žiadnu signalizačnú odpoveď, postupom času sa ale zisťuje, že IGF2 predsa len nejaké biologické účinky prostredníctvom M6P/IGF2 receptoru má. Vo svojej práci sa zameriavam na bunkovú signalizáciu M6P/IGF2 receptora po väzbe ako IGF2, tak aj M6P a rôznych mannosylovaných derivátov odvodených od M6P.  
6 Bc. Dominik Lovás M2 prof. Dr. RNDr. Oldřich Lapčík Sekundární metabolity rodu Exobasidium (Fungi: Basidiomycota) a jejich biotechnologický význam. detail

Sekundární metabolity rodu Exobasidium (Fungi: Basidiomycota) a jejich biotechnologický význam.

Rod Exobasidium (Exobasidiales, Ustilaginomycotina, Basidiomycota) zahrnuje 50 druhů, které jsou rozšířeny po celém světě a jsou důležitými rostlinnými patogenními houbami, které se vyskytují jako parazité na dřevinách, jako jsou Ericaceae, Theaceae a Lauraceae. Některé druhy rodu Exobasidium mohou snižovat produkci a kvalitu úrody čaje. Naprostá většina druhů není známa z axenické kultury a dosud nebyly publikovány žádné údaje o jejich sekundárních metabolitech (SM). Dosavadní studium na kmenu Exobasidium sp., že tyto houby produkují pigmenty patřící mezi naftochinony. Naftochinony jsou látky s řadou účinků, jako jsou antimikrobní, antifungální, antivirální, antiparazitální, či protinádorové. Zajímavou otázkou je zapojení těchto látek do patogeneze. Cílem práce je 1) poznání metabolické diverzity SM produkovaných rodem Exobasidium (cca 5 druhů), 2) hledání stimulantů produkce SM u rodu Exobasidium, 3) zjištění biotechnologického a farmakologického potenciálu získaných SM. Práce bude zahrnovat kultivaci mikrobiálních kmenů a izolaci, purifikaci a identifikaci sek. metabolitů (HPLC, MS, NMR, Rentgenová krystalografie) a studium biologických aktivit (antibakteriální, antifungální, antiparazitální, nematocidní, protinádorová a fytototoxická).
7 Klára Mansfeldová B3 Ing. Kamil Parkan, Ph.D. Inovativní přístup k α-aryl-S-glykosidům detail

Inovativní přístup k α-aryl-S-glykosidům

Jelikož S-glykosidická vazba je v porovnání s vazbou O-glykosidickou stabilnější, jsou S-glykosidy zkoumány jako potenciální terapeutika. V případě α-aryl-S-galaktosidů se jedná například o inhibitory galektinů1. Cílem této práce je regio- a stereoselektivní příprava 1,2-cis-S-glykosidů, které jsou díky své biologické aktivitě atraktivnější, avšak na přípravu složitější, než jejich trans- analogy. K jejich přípravě jsem využila organokatalyzovanou thiol-enovou reakci iniciovanou viditelným světlem a následovanou „cross‑couplingovou“ Pd katalyzovanou Buchwaldovou-Hartwigovou-Migitovou reakcí2. Při této reakci používám různé arylhalogenidy a sleduji odlišnosti v míře jejich reaktivity. 1. Dalhqvist, A. et. al. Med. Chem. Comm. 2019, 10 (6), 913-925 2. Brachet, E. et al.  Adv. Synth. Catal. 2013, 355: 477-490.  



8 Bc. Michaela Maříková M2 doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Vývoj a validace LC-MS metody pro stanovení ketaminu, norketaminu a midazolamu v lidském séru v klinickém hodnocení léčby deprese detail

Vývoj a validace LC-MS metody pro stanovení ketaminu, norketaminu a midazolamu v lidském séru v klinickém hodnocení léčby deprese

Cílem práce je vyvinout LC-MS metodu pro stanovení ketaminu, norketaminu a midazolamu v lidském séru. Metoda bude aplikována na vzorky séra pacientů s farmakorezistentní depresí, účastnících se klinické studie PSIKET na Národním ústavu duševního zdraví (NÚDZ). Studie se zaměřuje především na rychle nastupující antidepresivní efekt psilocybinu. Ketamin je disociativní anestetikum s již známým antidepresivním účinkem a ve studii slouží jako kontrolní látka. Midazolam je v ní používán jako aktivní placebo, tedy látka psychoaktivní, ale bez antidepresivního účinku. V mé práci byla pozornost věnována vývoji a validaci LC-MS metody. Optimalizace separace zahrnovala použití různých kolon, složení mobilní fáze a jejího gradientu. Dále byla provedena optimalizace parametrů iontového zdroje hmotnostního spektrometru. Poté následoval vývoj a optimalizace extrakčního postupu – precipitace proteinů organickými rozpouštědly a také různé varianty extrakce vysolováním (SALLE). Precipitace 0,1% kyselinou mravenčí v acetonitrilu poskytovala nejlepší výtěžnost a nejnižší matricový efekt, a byla tedy vybrána jako finální postup. Vyvinutá metoda byla validována podle směrnice ICH M10 Evropské agentury pro léčivé přípravky (EMA).
9 Bc. Adam Rybka M2 Ing. Kamil Parkan, Ph.D. Syntéza izotopově značených 15N-aminosacharidů pro NMR strukturní analýzu detail

Syntéza izotopově značených 15N-aminosacharidů pro NMR strukturní analýzu

Aminosacharidy jsou hojně se vyskytující přírodní látky, které v živých organismech zastupují řadu biologicky důležitých funkcí. Kromě toho, že jsou zdrojem energie a stavebního materiálu, se také účastní specifického buněčného rozpoznávání. Sacharidové části  glykoproteinů a glykolipidů jsou rozpoznávány lektiny, které řídí například interakce mezi buňkami a imunitní reakce1. Vzhledem ke své strukturní rozmanitosti jsou sacharidy nejméně prozkoumanými biomolekulami, a proto studium jejich 3D struktury pomocí NMR spektroskopie pomůže porozumět jejich významu v organismech. Syntéza aminosacharidů se nejčastěji provádí katalytickou redukcí azidu. Nevýhoda při redukci 15N-azidu však spočívá v tom, že bychom získali pouze poloviční zastoupení izotopu 15N, jelikož je azid izotopově značený pouze na jednom terminálním dusíku2. Proto jsme využili reakci s 15N-ftalimidem, pro zavedení amino skupiny na D-galaktosid 1. Kdy nejprve byl ftalimid substituován za hydroxylovou skupinu Mitsunobovou reakcí, s následnou deprotekcí benzylových chránicích skupin a uvolnění ftalimidu za vzniku 6-aminogalaktosidu 4. (1) Ambrosi, M. et al. Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 1593-1608. (2) Bae, J. et al. Chem. Sci. 2021, 12, 14309-14315.  



10 Daniel Smíšek B3 doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Optimalizace fotokatalytické degradace MDMA z vody detail

Optimalizace fotokatalytické degradace MDMA z vody

3,4-methylendioxymethamfetamin (lidově extáze či MDMA) je psychostimulační látka amfetaminového typu. MDMA je spolu s dalšími stimulanty (metamfetamin, kokain) a opiáty (morfin, metadon) jednou z nejčastěji detekovaných psychoaktivních látek v povrchových vodách. Výrobou (legální i nelegální) a konzumací se MDMA a jeho metabolity dostávají do čističek odpadních vod. V čističkách není kompletně odstraněn a v koncentracích ng/l z nich pokračuje dále do povrchové vody. Pro člověka není chronická toxicita ultrastopového množství MDMA detailně známa, nicméně pro vodní organismy představuje značné riziko – negativně ovlivňuje jejich migraci, rozmnožování či příjem potravy. Jednou z možností pro efektivní odstranění organických polutantů z vody je použití nanočástic TiO2 a UV záření, kdy dochází k rozkladu znečišťující látky až na CO2, H2O a anorganické sloučeniny dusíku. V této práci byla vyvinuta UHPLC-UV metoda pro analýzu MDMA a příslušných degradačních meziproduktů. Následně byly určeny základní statistické parametry metody jako LOD, LOQ, lineární dynamický rozsah a opakovatelnost. Dále byly otestovány různé podmínky fotokatalytické degradace MDMA ve vodě (koncentrace TiO2, intenzita UV záření).  
11 Bc. Pavlína Soukupová M2 PharmDr. Petra Cihlářová, Ph.D. Stanovení bioaktivních látek kozince blanitého (Astragalus mongholicus) detail

Stanovení bioaktivních látek kozince blanitého (Astragalus mongholicus)

Kozinec blanitý (Astragalus mongholicus) je víceletá bylina z čeledi bobovitých (Fabaceae), používaná po tisíce let zejména v čínské tradiční medicíně. Za jeho široké spektrum blahodárných účinků jsou zodpovědné hlavně biologicky aktivní látky obsažené v kořenu rostliny, který se po zpracování prodává jako doplněk stravy. Jedná se o adaptogenní rostlinu napomáhající organismu přizpůsobit se na psychickou i fyzickou zátěž.  Současné vědecké výzkumy ukazují, že cykloastragenol obsažený v kozinci je schopný zvyšovat aktivitu telomeráz, které prodlužují telomery, snižují degradaci DNA a tím tak teoreticky zpomalují stárnutí. V mé práci se věnuji stanovení vybraných bioaktivních látek kozince blanitého v potravinových doplňcích pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (HPLC-MS/MS). Zaměřila jsem se na skupinu polyfenolických látek, včetně flavonoidů a fenolických kyselin. Dále jsem se věnovala steroidním látkám, pro stanovení některých z nich bylo nutné kvůli nedostatečné ionizaci v iontovém zdroji provést derivatizační reakci. Mým dalším cílem je vyvinutí a optimalizace metody pro stanovení cykloastragenolu a astragalosidů.  
12 Zuzana Turková B3 doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Optimalizace fotokatalytické degradace sildenafil citrátu na imobilizovaném fotokatalyzátoru detail

Optimalizace fotokatalytické degradace sildenafil citrátu na imobilizovaném fotokatalyzátoru

Sildenafil citrát je látka, která se používá primárně k léčbě erektilní dysfunkce (ED) a nejčastěji se prodává pod obchodním názvem Viagra. Funguje na principu inhibice fosfodiesterasy-5 (PDE5), která štěpí cGMP na 5´GMP. cGMP je důležitý druhý posel, který reguluje prokrvení tkání. Inhibicí PDE5 tedy nedochází k jeho štěpení a tím se prokrvení zefektivňuje. Kromě ED se sildenafil citrát využívá také k léčbě pulmonální arteriální hypertenze a syndromu dolních cest močových. S rostoucí spotřebou inhibitorů PDE5 roste i jejich koncentrace ve vodním prostředí (v řádu ng/l), kde ovlivňují přítomné živočichy a narušují tak rovnováhu ekosystému. Zároveň vzrůstá potřeba tyto látky z odpadních vod odstraňovat, přičemž klasické čistící postupy jsou v této oblasti nedostačující. Efektivním způsobem odstraňování organických polutantů je fotokatalytická degradace. Za přítomnosti UV záření dochází na fotokatalyzátoru (TiO2) k rozkladu organických molekul za vzniku CO2, H2O a anorganických sloučenin. Práce se zabývá optimalizací fotokatalytické degradace sildenafil citrátu s cílem zefektivnit jeho odbourávání z odpadní vody. Jako fotokatalyzátor byl použit TiO2-imobilizovaný na skleněných destičkách, pokles koncentrace sildenafil citrátu během reakce byl monitorován pomocí HPLC-UV.
13 Bc. Marek Vurm M2 doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Stanovení tryptaminových alkaloidů a jejich metabolitů v moči pacientů trpících pooperačním deliriem po operaci srdce detail

Stanovení tryptaminových alkaloidů a jejich metabolitů v moči pacientů trpících pooperačním deliriem po operaci srdce

Pooperační delirium představuje závažný stav, který může ovlivnit zotavení pacientů, může zanechat trvalé následky a v nejhorším případě skončit i úmrtím pacienta. Je charakterizován zmateností, narušeným vědomím, mohou se objevit i halucinace a často se vyskytuje po rozsáhlých chirurgických zákrocích, především u starších pacientů. Je spojeno s narušením metabolismu tryptofanu. Práce se zabývá analýzou serotoninu, N,N-dimethyltryptaminu (DMT) a 5-hydroxy-N,N-dimethyltryptaminu (bufotenin) v moči pacientů po operaci srdce trpících pooperačním deliriem pomocí HPLC-MS. Analýza těchto tryptaminů nabízí potenciál pro identifikaci biochemických markerů spojených s deliriem, což by mohlo vést k lepší diagnostice, prevenci a léčbě. Tím by se zásadně mohla zlepšit kvalita péče o pacienty trpící tímto stavem. Tato práce poskytuje nové informace o možných biochemických souvislostech s pooperačním deliriem a může položit základy pro vývoj nových léčebných postupů či preventivních opatření.  

402 - Ústav analytické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Marek Beneš B3 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Studium degradace nové psychoaktivní látky pomocí elektrochemických a spektroskopických metod detail

Studium degradace nové psychoaktivní látky pomocí elektrochemických a spektroskopických metod

Tato práce se zabývá studiem in vitro oxidativní degradace nové psychoaktivní látky 25E‑NBOH (N‑(2‘‑hydroxybenzyl)‑4‑ethyl‑2,5-dimethoxyfenethylamin; Obr.1.) pomocí elektrochemických a spektroelektrochemických metod. Cílem bylo navržení prvních oxidačních produktů a návrh mechanismu jejich vzniku. Látky ze skupiny NBOH jsou chemicky odvozené od fenethylaminu a stejně jako jeho další deriváty vykazují stimulační ale navíc i halucinogenní účinky srovnatelné s LSD. Látka 25E‑NBOH vykazuje ve své skupině nejsilnější afinitu k serotoninovým receptorům a v posledním desetiletí byla spolu s dalšími látkami své skupiny zneužívána a distribuována jako alternativa LSD. Zatím není známo mnoho informací o jejím metabolismu ani farmakologických vlastnostech. Jelikož přenosy protonu a elektronu hrají významnou roli při metabolismu, elektrochemický výzkum oxidace a zjištění prvních produktů napomůže k odhalení jeho celkového průběhu. Výzkum je založen na využití cyklické voltametrie ke zjištění reakčního schématu a teoretických výpočtech prostorového rozložení HOMO k určení elektroaktivního místa v molekule. Metody IČ a UV-Vis spektroelektrochemie byly využity k identifikaci prvních vznikajících produktů. Dalším cílem byla analýza roztoků po oxidativních elektrolýzách pomocí HPLC-DAD a HPLC-MS.



2 Tomáš Formánek B3 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Vývoj metodiky pro zakoncentrování radionuklidu 137Cs z vody   detail

Vývoj metodiky pro zakoncentrování radionuklidu 137Cs z vody  

137Cs je jedním z radioaktivních izotopů vyskytujících se v enviromentálních vzorcích. Může vznikat jaderným štěpením z uranu nebo plutonia v jaderných elektrárnách. Prostředí však nejvíce kontaminovaly testy jaderných zbraní a také jaderné havárie jako například havárie v Černobylu nebo Fukušimě. Z důvodu relativně dlouhého poločasu rozpadu (T1/2 = 30,17 let) se v životním prostředí nachází i desítky let po zmíněných událostech. Ve velmi nízkých koncentracích se může vyskytovat i ve vodě. Tyto koncentrace nemusí být vždy detekovatelné přímím měřením, nicméně i nízká koncentrace 137Cs může být škodlivá jak pro ekosystémy, tak pro lidské zdraví. Tato práce se bude zaměřovat na analýzu existujících postupů pro zakoncentrování 137Cs i na vývoji nových metod. Vyvinutá metodika bude aplikována na vzorky vod odebraných z radioaktivních povrchových pramenů v České republice.  
3 Bc. Jakub Harvalík M2 prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka Reduktivní elektrochemické štěpení sulfonimidů jako přímá cesta k sulfonamidům detail

Reduktivní elektrochemické štěpení sulfonimidů jako přímá cesta k sulfonamidům

Sulfonamidický strukturní motiv SO2NH disponuje kyselým vodíkem, který lze využít jako vazebné místo u řady supramolekulárních receptorů aniontů, resp. jeho deprotonací lze získat receptory kationtů. Pro zvýšení konstanty stability (KA) těchto komplexů a zlepšení selektivity receptorů je však vhodné zabývat se přípravou více vazebných molekul. Toho lze docílit např. ukotvením několika sulfonamidů na vhodný nosič, jako je calixaren. Bohužel se ukazuje, že tradiční syntéza těchto receptorů může být problematická. Především se neobejde bez nutnosti náročné separace nežádoucích vedlejších produktů, spojené s neuspokojivými výtěžky, což činí přípravu dlouhou a finančně náročnou. Neobvyklé řešení výše zmíněných komplikací by mohla přinést námi nedávno popsaná metoda reduktivního elektrochemického štěpení sulfonimidů, Tato metoda byla nejprve podrobně prostudována pomocí modelového monosulfonimidu. Ukázalo se, že pomocí CPE (při -0.9 V vs. SCE) dochází k selektivnímu rozštěpení S-N vazby za vzniku kýženého sulfonamidu. Ten lze zároveň získat ve velmi příznivém výtěžku (85 %) bez nutnosti složité separace produktů. Celý proces reduktivního štěpení byl nejprve podrobně popsán a poté aplikován pro trojici octakis-nosylovaných calixarenů, jež lze pomocí běžných postupů jen obtížně získat.  



4 Tereza Kostková B3 Ing. František Králík, Ph.D. Studie struktury THC a HHC: elektronový cirkulární dichroismus a chemické kvantové výpočty  detail

Studie struktury THC a HHC: elektronový cirkulární dichroismus a chemické kvantové výpočty 

Předkládaná práce se zabývá studiem kanabinoidů, tedy terpenofenolických látek vyskytujících se v konopí setém s analgetickými, antiemetickými a psychotropními účinky. Právě kvůli posledním uvedeným účinkům jsou často zneužívány, kdy se do lidského organismu dostávají např. ve formě kouření nebo i přímou konzumací. V lidském těle se váží na receptor CB1 v mozku a přímo ovlivňují psychiku a stavy vědomí, při předávkování může dojít až k úmrtí. I přes psychoaktivní účinky a jistou míru nebezpečí lze v České republice koupit některé z těchto látek legálně. Tato práce byla zaměřena na využití chiroptické spektroskopie a kvantově chemických výpočtů pro analýzu ∆9-trans-tetrahydrokanabinolu (THC) a hexahydrokanabinolu (HHC). Pro standardy obou látek byla naměřena spektra elektronového cirkulárního dichroismu (ECD), ve kterých byly popsány všechny intenzivní pásy, podle kterých bude v budoucnu možné látky identifikovat v reálných vzorcích. Pomocí výpočtů založených na teorii funkcionálu elektronové hustoty (DFT) byly nalezeny stabilní konformery obou látek, pro které byla simulována spektra ECD, které byly následně porovnány s experimenty. Jedná se o pilotní práci, kde byla poprvé aplikována chiroptická spektroskopie a DFT výpočty pro detailní analýzu těchto zástupců kanabinoidů.  
5 Bc. Martin Kovář M2 Ing. Petr Večerník, Ph.D. Analýza sorpčních vlastností ferrokyanidů pomocí vibrační spektroskopie a vícerozměrných statistických metod detail

Analýza sorpčních vlastností ferrokyanidů pomocí vibrační spektroskopie a vícerozměrných statistických metod

Ferrokyanidy a ferrikyanidy kovů jsou častými materiály využívanými pro sorpci radionuklidů v jaderném průmyslu. Především se vyznačují vysokou selektivitou pro ionty cesia. Dále mohou sorbovat i stroncium, thallium či rubidium. Mezi jejich význačné charakteristiky patří hlavně vysoká sorpční kapacita, specifický povrch a pórovitost, dobrá radiační stabilita, nízká rozpustnost a snadná syntéza. Obecně bylo zaznamenáno, že ferrokyanidy kationtu mědi vykazují vyšší sorpční kapacitu pro cesium v porovnání s jinými typy kationtů kovů. Tato práce se proto zaměřuje na přípravu sorbentů na bázi ferrokyanidu mědi a systematickou optimalizaci parametrů jeho přípravy, a to za pomoci spektroskopických metod ve srovnání s tradičními sorpčními experimenty. Vyhodnocení naměřených dat z infračervené a Ramanovy spektroskopie je prováděno za pomoci vícerozměrných statistických metod za účelem odhalení vlivu vstupních parametrů přípravy na sorpční vlastnosti a kontrolu homogenity připravených sorbentů. Cílem této práce je získat vybraný ferrokyanid mědi s optimálními vlastnostmi, který bude následně využit k vytvoření magnetického sorbentu spojením s částicemi magnetitu a zapouzdřením do matrice např. polyakrylonitrilu, aby se docílilo snadné separace sorbentu z roztoku.
6 Bc. Yejune Lee M2 doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D. Studium solvatochromního chování derivátu stilbenů v běžných rozpouštědlech metodou UV-VIS a NMR spektroskopie detail

Studium solvatochromního chování derivátu stilbenů v běžných rozpouštědlech metodou UV-VIS a NMR spektroskopie

Solvatochromní látky jsou látky využívané v řadě analytických aplikací, jako např. pro analýzu motorových paliv nebo pro kontrolu čistoty organických rozpouštědel. Solvatochromismus je jev, který je spojený s výraznou změnou spektrálních vlastností těchto látek, jako např. změnou vlnové délky absorpčního maxima, intenzitou a tvarem pásů v absorpčních spektrech, vlivem změny chemického okolí. Ačkoliv je solvatochromní jev znám již desítky let, jeho původ doposud nebyl plně objasněn. Cílem této práce je provést experimenty umožňující sledování vlivu rozpouštědel na formu molekulové struktury solvatochromních látek. Mezi známé formy patří chinonová, zwitterionická a protonovaná forma. Pro studium zmíněných vlivů byl využit nový stilbenový derivát, jehož struktura je zobrazena na obrázku. Solvatochromní chování zkoumaného stilbenu bylo studováno v různých rozpouštědlech a jejich směsích. Pro studium solvatochromního chování byla využita UV–VIS a NMR spektroskopie. Výsledky spektroskopických měření vedly k základnímu objasnění vlivu rozpouštědel na molekulovou strukturu studované látky.  



7 Barbora Litomiská B3 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Stanovení 137Cs v houbách ve vybraných lokalitách v ČR   detail

Stanovení 137Cs v houbách ve vybraných lokalitách v ČR  

Umělé radionuklidy se do životního prostředí dostávají z různých zdrojů, např. testy jaderných zbraní a havárie jaderných elektráren. Jedním z nejsledovanějších umělých radioizotopů je 137Cs s poločasem rozpadu 30 let. Tento relativně dlouhý poločas rozpadu umožňuje sledování tohoto izotopu i desítky let po té, co se dostal do životního prostředí. Jednou z možností jak sledovat množství 137Cs v přírodě je analyzovat jeho obsah v houbách, o kterých je známo, že jsou schopny radionuklidy akumulovat. Předkládaná práce se věnuje stanovení 137Cs ve vybraných druzích hub v sedmi lokalitách v ČR. Pro kvalitativní analýzu přítomných radionuklidů byl použit polovodičový detektor, pro vlastní stanovení pak scintilační detektor. Analýzou získaných dat bylo zjištěno, že se obsahy 137Cs v houbách liší v jednotlivých lokalitách i v jednotlivých druzích hub.  
8 Bc. Vítězslav Mareš M2 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Charakterizace výplňových bentonitových materiálů pro koncept hlubinného uložiště radioaktivního odpadu detail

Charakterizace výplňových bentonitových materiálů pro koncept hlubinného uložiště radioaktivního odpadu

Koncept hlubinného uložiště dnes představuje nejperspektivnější přístup k otázce likvidace vyhořelého jaderného paliva. Aby hlubinné uložiště správně plnilo svůj účel a vykazovalo šetrnost vůči životnímu prostředí, vyvstává důležitý přístup tzv. inženýrské bariéry. Inženýrská bariéra má představovat efektivní oddělení vysoce aktivního odpadu od okolního životního prostředí. Jako významná součást této bariéry má sloužit právě bentonit. Bentonit je porézní jílovitý materiál bohatý na minerál montmorillonit, čímž získává unikátní vlastnosti vhodné pro požadovaný koncept uložiště. Nicméně v praxi je typické, že bentonitové materiály se vzájemně liší a vykazují různorodé chování. V rámci této práce bylo studováno pět druhů komerčně dostupného bentonitu (BCV, B75, BaM, MX80 a Ca Kunipie), kdy každý druh byl podroben zvoleným charakterizacím. Základní zhodnocení materiálů spočívalo ve stanovení sušiny a kationtové výměnné kapacity. V rámci dalších experimentů bylo provedeno vodné loužení a analýzy získaných výluhů. Tyto výsledky byly následně využity pro vzájemné porovnání a zhodnocení vhodnosti pro hlubinné uložiště.
9 Bc. Vendula Mazánková M1 doc. Mgr. Taťjana Šiškanova, CSc. Elektrochemická oxidace primárních aminů z řad nových psychoaktivních látek detail

Elektrochemická oxidace primárních aminů z řad nových psychoaktivních látek

Cílem práce bylo i) studovat elektrochemickou oxidaci primárních aminů ze skupiny nových psychoaktivních látek (konkrétně 2-aminoindanu a tryptaminu) a biogenních aminů (tyraminu) na nemodifikované grafitové elektrodě (G) a grafitové elektrodě modifikované polymerním filmem na bázi methoxy derivátu thiophenu (PThM/G) a ii) zjistit, zda modifikace elektrodového povrchu povede ke rozlišení zmíněných analytů. K modifikaci elektrod a studiu interakci analytu s povrhy elektrod byly použity metody cyklické voltametrie a square-wave voltametrie. Ukázalo se, že v rozsahu potenciálů +0,74 V a +0,95 V dochází k oxidaci tryptaminu a tyraminu jak na nemodifikované, tak na modifikované elektrodě. Nicméně vzhledem k tomu, že rozdíly v proudové odezvy byly dosažený jen pro PThM-elektrodu nelze vyloučit interakci mezi polymerním filmem a těmito analyty. V případě 2-aminoindanu, byly pozorovány dva voltametrické signály (E=+0,85 V a E=+1,33 V) jen na PThM-elektrodě, což dokazuje větší význam modifikace pro jeho detekci.  
10 Bc. Natálie Pilná M2 Ing. František Králík, Ph.D. Spektroskopická analýza selektivních modulátorů androgenního receptoru detail

Spektroskopická analýza selektivních modulátorů androgenního receptoru

Selektivní modulátory androgenního receptoru (SARMy) patří mezi syntetické nesteroidní látky vykazující anabolické účinky. Hlavní důvod jejich vývoje byl potenciál nahradit anabolické steroidy pro léčebné účely. Žádný z nich neprošel klinickými testy, a proto u nich nejsou detailně popsány nežádoucí vedlejší účinky ani bezpečné dávkování, přesto jsou pro své účinky na svalovou hmotu zneužívány sportovci. Cílem této práce bylo metodami infračervené (IR) spektroskopie a elektronového cirkulárního dichroismu (ECD) analyzovat standardy těchto látek a následně reálné vzorky za účelem jejich profilování a identifikace. IR spektroskopie patří ve forenzní analýze k běžně využívaným metodám, ale při nízkém obsahu účinné látky ve vzorku se ukázalo, že identifikace na základě IR spekter bývá znemožněna kvůli překryvu pásů. Všechny analyzované SARMy byly chirální a pro jejich standardy byla naměřena spektra ECD, ve kterých byly popsány charakteristické spektrální projevy. Spektra standardů byla poté porovnána se spektry ECD reálných vzorků a byly spolehlivě identifikovány účinné látky. Spektroskopie ECD se tak ukázala být spolehlivým nástrojem pro profilování SARMů a navíc umožňuje monitorovat absolutní konfiguraci účinných látek, která často hraje významnou roli při účincích na organismus.  
11 Bc. Kateřina Pražáková M2 doc. RNDr. Dr. David Sýkora Optimalizace UHPLC-MS metody pro lipidomickou analýzu makrofágů detail

Optimalizace UHPLC-MS metody pro lipidomickou analýzu makrofágů

V současnosti je pozorována zvyšující se incidence kardiovaskulárních chorob v populaci. Významnými faktory přispívajícími k jejich rozvoji jsou hypertenze, kouření a obezita. Podstatnou roli však mohou hrát i další vlivy jako např. prozánětlivé procesy v tukové tkáni. Těchto dějů se účastní makrofágy, buňky nespecifického imunitního systému. Předkládaná práce se věnuje analýze lipidomu prozánětlivých a protizánětlivých makrofágů. K analýze lipidů bylo využito spojení ultra-vysokoúčinné kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (UHPLC-MS). Vybrané parametry UHPLC-MS metody byly optimalizovány pro analýzu lipidů z 15 tříd. Jednalo se o výběr vhodné stacionární fáze, volbu průtoku mobilní fáze, nastavení průběhu gradientové eluce, teploty kolony a odpařovací teploty elektrospreje. Za výsledných podmínek byly změřeny směsi standardů lipidů a byly zjištěny retenční závislosti pro jednotlivé třídy lipidů. Rovněž proběhly pilotní pokusy s prvními vzorky makrofágů, které byly izolovány z tukové tkáně odebrané z ledvin dárců při transplantaci. Tyto experimenty ukázaly rozdíl v zastoupení lipidů u prozánětlivých a protizánětlivých makrofágů. 
12 Bc. Lizaveta Ratsilouskaya M2 Ing. Jan Koucký, Ph.D. Vibrační spektroskopie antihypertenziv  detail

Vibrační spektroskopie antihypertenziv 

Hypertenze, neboli vysoký krevní tlak, je jedním z nejčastějších zdravotních problémů  v současném světě. Zvýšený krevní tlak může způsobit vážné komplikace, jako jsou srdeční onemocnění, cévní příhody nebo selhání ledvin. V důsledku toho je výzkum zaměřený na antihypertenziva neustále aktuální, rozvíjený a významný. Cílem této práce je prozkoumat různé druhy antihypertenziv přítomných na trhu a jejich strukturu. Experimentální část teto práce je zaměřená na charakterizaci vybraných hypertenziv pomocí infračervené a terahertzové spektroskopie.
13 Bc. Tereza Toušková M2 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Stanovení radonu v povrchových vodách v ČR   detail

Stanovení radonu v povrchových vodách v ČR  

Povrch Země je ze 71 % tvořen vodou a radionuklidy v ní obsažené mohou představovat riziko pro lidské zdraví. Do vody se mohou dostat přirozeným způsobem, například prostřednictvím geologických procesů, nebo jako důsledek lidských aktivit, jako je jaderný průmysl. Existují dva způsoby, jak se radionuklidy ve vodě mohou stát nebezpečnými pro člověka. Prvním způsobem je požití kontaminované vody, což může vést k dlouhodobému vystavení ionizujícímu záření, druhým je inhalace uvolněného radonu z vody během běžných každodenních činností, jako je vaření nebo sprchování. Radon je radioaktivní plyn a při dlouhodobé expozici je vyšší riziko vzniku plicního karcinomu. V České republice je řada pramenů se zvýšeným obsahem radioaktivních látek, které jsou volně přístupné veřejnosti a lze je tak potenciálně zneužít. Cílem této práce je vyvinout správný postup pro zpracování vzorku, počínaje odběrem, přes skladování, úpravu vzorku až po následné měření vhodně vybranou radioanalytickou technikou.  
14 Bc. Michaela Trajerová M2 Mgr. Tereza Uhlíková, Ph.D. Analýza infračerveného spektra anisyl alkoholu, molekuly vyskytujicí se v parfémech detail

Analýza infračerveného spektra anisyl alkoholu, molekuly vyskytujicí se v parfémech

Anisyl alkohol neboli 4-methoxybenzylalkohol je aromatická těkavá sloučenina, která se nachází v anýzovém oleji, medu a vanilkovém extraktu. Často se přidává do parfémů díky své příjemné vůni. Anisyl alkohol je v dnešní době už považován za alergen a způsobuje vyrážku. Vyskytuje ve formě čtyř konformerů, které vzniknou kombinací otáčení alkoholové a methylové skupiny. V této práci se zaměřuji na analýzu naměřeného infračerveného spektra zkoumané látky pomocí kvantově-chemických výpočtů spekter všech čtyř konformerů. Pro studium teplotní stability se porovnávaly změny ve struktuře anisyl alkoholu při teplotách od -10 °C až k 70 °C. Tato práce by mohla mít pozitivní přínos také ve forenzních vědách, kde při páchání trestného činu může dojít k přenesení složek vůní pachatele při kontaktu s osobami, předměty anebo místy. Poté může dojít ke zúžení podezřelých podle analýzy vonných látek.    



15 Bc. Daniel Šlemar M1 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Studium strukturních změn lignosulfátového plastifikátoru detail

Studium strukturních změn lignosulfátového plastifikátoru

Uložení vyhořelého jaderného paliva a radioaktivního odpadu s sebou nese přísná bezpečnostní opatření, jejichž účelem je minimalizovat riziko úniku radionuklidů do biosféry. K tomu slouží systém ochranných prvků, mezi něž patří tzv. inženýrské bariéry. Jedním z těchto prvků je vnější betonová obálka, která se nachází v těsné blízkosti modulu s radioaktivním odpadem. Cílem této práce je zjistit, zda se plastifikační přísady používané v moderním betonovém průmyslu působením vnějších vlivů, které simulují podmínky v hlubinném úložišti, strukturně mění. Zkoumána je strukturní degradace pomocí plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií, kdy se ověřuje předpoklad, že působením toku radionuklidů dochází k rozkladu plastifikátoru za vzniku malých organických fragmentů. Dále jsou strukturní změny analyzovány pomocí infračervené spektroskopie. Získaná data jsou zpracována vícerozměrnými statistickými metodami.

403 - Ústav fyzikální chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Vladislav Aulich B3 doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D. Kinetic stability of amorphous dispersions of pharmaceutical ingredients with polymeric excipients as an imprint of their interactions   detail

Kinetic stability of amorphous dispersions of pharmaceutical ingredients with polymeric excipients as an imprint of their interactions  

Many active pharmaceutical ingredients (APIs) suffer from low water solubility and consequent limited efficiency in the treatment of living organisms. A novel general trend is to reduce this deficiency by using an amorphous dispersion of API within polymeric excipients. In our case, we chose polylactic acid (PLA) as a polymeric excipient and two APIs (carbamazepine, naproxen). Molecular dynamics simulations represent a suitable tool to describe those systems in order to explore their kinetic properties and stability with respect to their spurious/undesirable recrystallization. At first, we start by simulating structural and cohesive properties of neat PLA and APIs separately to obtain a reference for further comparison. Then we compose mixtures with different concentration of API. The kinetic stability of those mixtures is retrieved from interactions between API and polymer. Those interactions could be derived directly by calculating radial distribution functions and cohesive energies or indirectly from the mean-squared displacement of API in the polymer.  
2 Petr Chalupský B3 doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Exploring peptide folding in a carbon nanotube using well-tempered metadynamics detail

Exploring peptide folding in a carbon nanotube using well-tempered metadynamics

Our group has a long-standing interest in the molecular details of protein synthesis. This key process occurs in ribosomes, large biomolecular complexes present in every living cell. The nascent protein translocates through the ribosomal tunnel and initiates folding prior to its release. Many molecular details of this folding remain unclear. We want to understand this process better by running all-atom molecular dynamics simulations of a peptide in the ribosomal tunnel. As a first approximation, our system consists of a polyalanine peptide in a carbon nanotube. Using well-tempered metadynamics, we characterized the conformational behavior of the peptide along the end-to-end collective variable. We also tuned the metadynamics parameters that we will use in simulations of the ribosomal tunnel.  The structure of the ribosomal tunnel varies across organisms. Interestingly, this led to the development of a large class of antibiotics, which specifically target the bacterial tunnel. Currently, we have prepared 5 simulation models of various ribosomal tunnels. The result of the following simulations will give us insight into the earliest moments of a nascent peptide. This in turn can lead to new strategies against bacterial infections or diseases caused by misfolded protein.
3 Bc. Martin Dinh M2 prof. Ing. Michal Fulem, Ph.D. Lékové formy paklitaxelu s poly(laktidem-co-glykolidem): Od predikce fázového chování po jejich přípravu a charakterizaci detail

Lékové formy paklitaxelu s poly(laktidem-co-glykolidem): Od predikce fázového chování po jejich přípravu a charakterizaci

Paklitaxel, známý také pod obchodními názvy Taxol® nebo Abraxane®, je široce prodávaným protinádorovým léčivem, přestože je kvůli své nízké biodostupnosti podáván ve formě infuze nebo v komplexu s albuminem. Oba produkty s sebou nesou mnoho závažných vedlejších účinků a vysoké výrobní náklady. Proto existuje úsilí najít vhodnější lékovou formu pro aplikaci paklitaxelu. Nabízí se využití polymerní amorfní disperze, kde je nosičem léčiva polymerní matrice stabilizující amorfní formu léčiva s vyšší biodostupností, nebo příprava polymerních nanočástic s obdobným efektem. Výběr vhodného polymerního nosiče léčiva je v současné době stále řízen metodou pokus-omyl, přičemž je důležitá vzájemná kompatibilita. Studium kompatibility paklitaxelu a modelového biodegradovatelného kopolymeru poly(D,L-laktidu-co-glykolidu) je tématem této práce. Kompatibilitu je možné odvodit z fázového chování, které je v této práci předpovězeno výpočetní metodou COSMO‑RS kombinující kvantově-chemický model a statistickou termodynamiku, a následně ověřeno experimentálně za pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie. Součástí studie je rovněž zkoumání vztahu mezi takto stanovenou kompatibilitou systému a vlastnostmi připravených lékových forem.  
4 Bc. Simona Dubcová M2 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Machine learning for isotropic and anisotropic weak interactions detail

Machine learning for isotropic and anisotropic weak interactions

The OH radical is pivotal in atmospheric chemistry, yet its high reactivity poses challenges in creating a potential energy surface (PES). Although it is a common free radical, its study persists. To address its reactions in complex environments, I explore machine learning and artificial intelligence applications in quantum chemistry to model the OH radical's PES. Initially, I created an artificial neural network (ANN) for the Argon dimer and integrated it with the Chlorine radical. This system was chosen due to its asymmetrical interactions with neighbouring partners, a property shared by both the chlorine and OH radicals. This approach allows the study of additive and non-additive interactions in pure Argon and mixed systems of Argon and Chlorine. The developed approach can then be used to study interactions between the OH radical and water molecules.
5 Jakub Dubský B2 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Modelování nelokálních Augerovských dějů pomocí QM:QM detail

Modelování nelokálních Augerovských dějů pomocí QM:QM

Mezimolekulární coulombický rozpad (ICD) je relativně nový, a ne příliš prozkoumaný děj, kterým se atom nebo molekula zbavuje přebytečné energie. Tento typ elektronové relaxace je podobný Augerovu rozpadu, nicméně u ICD dochází k ionizaci dvou jednotek účastnících se reakce, zatím co u Augerova jevu dochází ke dvojité ionizaci pouze jedné jednotky. Pro modelování takovéhoto systému používám fragmentační metodu typu QM:QM. Tato technika nám umožní, díky rozložení velkého systému na menší fragmenty, vypočítat ionizační energie pro soustavy, jenž by bylo prakticky nemožné řešit pomocí konvenčních metod kvantové teorie. Součástí práce byl vývoj a testování programu pro výpočty ionizačních energií na různě velkých kapičkách vody. Technika je pak použita pro modelování ICD, kdy je třeba provést výpočty ionizačních energií pro dvakrát nabité dimery vody a pro dimer, kdy z jedné molekuly vody byl vyražen elektron z nízko ležících orbitalů. Tyto děje studuji pro plně solvatované systémy. Studuji také souvislost ICD jako elektronového relaxačního děje s dynamikou atomových jader ve vnitřně ionizovaném stavu vody. Výsledky z této práce povedou ve spojení s mikrotryskami a elektronovou emisní spektroskopií k rozvoji technik pro vnější i vnitřní analýzu kapalných fází.
6 Bc. Johana Fialová M2 Mgr. Juraj Fedor, Ph.D. Dissociative electron attachment to CF3I probed by velocity map imaging detail

Dissociative electron attachment to CF3I probed by velocity map imaging

Dissociative electron attachment (DEA) is an effective method of reducing reactive halogen derivates by collisions with electrons, upon which the inert halogen ions are formed. Velocity map imaging (VMI) is a technique that reveals the dynamics of this process. The electron beam is crossed with a molecular beam of the studied molecule, leading to negative ions’ creation. The VMI spectrometer measures their time of flight (TOF) and kinetic energies by utilizing a time-and-position sensitive delay line detector.  My study is focused on the molecule CF3I, trifluoroiodomethane, as it could be a potential substitute for environmentally detrimental CF4, tetrafluoromethane, which is used in plasma processing (semiconductor industry). The advantage of CF3I is its short lifetime in the atmosphere (a few days), in comparison, the atmospheric lifetime of CFis 50 000 years (the short lifetime of CF3I is caused by photolytic cleavage of the CF3-I bond). This creates a need to understand the electron-induced chemistry of this compound and its dynamics. For this purpose, we utilize the VMI spectrometer. In my lecture, the results of the analysis of measured data by Pamir Nag PhD. will be presented.
7 Bc. Karolína Fárníková M1 Mgr. Ing. Eva Krupičková Pluhařová, Ph.D. Computational modelling of CO2 reduction by cobaltoporphyrin catalyst detail

Computational modelling of CO2 reduction by cobaltoporphyrin catalyst

The increasing carbon dioxide (CO2) levels in the atmosphere correlated with global warming are a challenge for humanity. Therefore, there has been an effort to either reduce its production or capture it and use it further. The second option can be realized by catalyzed electrochemical reduction, which leads to various products. To facilitate the electrochemical reduction many catalysts are being currently under development. In our research, we have focused on the details of the catalytic mechanism of the reduction of CO2 to carbon monoxide, its energetics and how the catalyst can be tuned by alkali metal ions. The catalyst used was a cobalt porphyrin cage. We employed DFT calculations in continuum solvent to model chemical transformation, and classical molecular dynamics where the catalyst is solvated in aqueous solutions of various salts to study the interactions between the catalyst and ions with atomistic resolution. Our results can contribute to optimization and tuning of an environmentally interesting catalyst.  
8 Matyáš Garnol B3 Ing. Marcela Dendisová, Ph.D. SERS studie chloramfenikolu adsorbovaného na stříbrném povrchu detail

SERS studie chloramfenikolu adsorbovaného na stříbrném povrchu

Chloramfenikol je syntetické širokospektré bakteriostatické antibiotikum, které se používalo k léčbě systémových a lokálních infekcí např. salmonelóza, chlamydióza, otitis externa. Kvůli vedlejším účinkům bylo použití tohoto antibiotika od roku 1994 minimalizováno a bylo nahrazeno bezpečnějšími antibiotiky. Dnes se převážně používá pro veterinární účely. Chloramfenikol je velice stabilní molekulou, která vydrží až několik let při laboratorní teplotě nebo pět hodin vaření v destilované vodě. Díky těmto vlastnostem je možné, že se může vyskytovat v potravinách i po náležité úpravě, a proto je přísně monitorována jeho přítomnost. Může se vyskytovat i ve velmi nízkých koncentracích, proto se vyvíjí metoda jeho detekce pomocí adsorpce na plasmonický senzor. Tato práce je zaměřena na detekci chloramfenikolu adsorbovaného na stříbrném povrchu pomocí spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS), kdy ze získaných SERS spekter je odhadován způsob adsorpce molekul na Ag povrch a je studována spektrální odezva v závislosti na excitační vlnové délce.  
9 Ondřej Hlaváček B3 Ing. Alena Randová, Ph.D. Sorpce lineárních alkanů do nitrilové membrány při teplotě 25°C detail

Sorpce lineárních alkanů do nitrilové membrány při teplotě 25°C

Tato práce je zaměřena na měření sorpce, tedy adsorpce i absorpce zároveň, do nitrilové membrány pro řadu kapalných alkanů od hexanu až po dekan. Jako nitrilovou membránu pro tuto práci používám klasické nitrilové rukavice, které se nacházejí téměř v každé laboratoři, kde se pracuje s chemikáliemi. Zároveň jsou využívány například i ve zdravotnictví, hygienických oborech nebo kriminalistice pro jejich mechanickou i chemickou odolnost a trvanlivost.  Experimentální měření probíhají při konstantní teplotě 25 °C, při níž je hledána závislost sorpce do membrány na velikosti alkanů (potažmo délek řetězce). Další součástí práce je vyhodnocení a srovnání jak se mění struktura povrchu membrány před a po sorpci pomocí 3D profilometru. Zároveň jde i o srovnání povrchů po sorpci různých kapalných alkanů. Hlavní motivací je tudíž zjistit chování těchto rukavic po styku s vybranými látkami. Také zda a jak mohou jejich uživatele kontaminovat při použití rukavic při práci s kapalnými alkany od hexanu po dekan.  
10 Marek Klíma B3 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Investigating Proton-Coupled Energy Transfer: Case of BODIPY and Lumazine detail

Investigating Proton-Coupled Energy Transfer: Case of BODIPY and Lumazine

Proton-Coupled Energy Transfer (PCEnT) is a process that transfers energy between two chromophores with simultaneous transfer of a proton. What makes this process interesting is the ability to excite a chromophore with light from the visible spectrum when normally it would have to be excited by UV light. This fact has a significant impact in the field of medicinal photochemistry, where only visible or near-infrared light can be used. Last year, our laboratory participated in an extension of the process to include triplet states. In my work, I studied a pair of well-known chromophores, lumazine and BODIPY, to determine whether it is possible to excite lumazine to the triplet state by PCEnT with BODIPY as a visible light absorber. To do this, I used various quantum-chemical approaches, including ab initio multireference methods and constrained density functional theory.
11 Jan Koreš B2 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Sodium/CO2 collisions: gas phase model of CO2 reduction by hydrated electrons? detail

Sodium/CO2 collisions: gas phase model of CO2 reduction by hydrated electrons?

With the rising content of carbon dioxide in the atmosphere and its effect on the climate of the earth, the need to find new methods for lowering it becomes more and more urgent. One of those techniques could be carbon capture through the reduction of carbon dioxide with a hydrated electron. So far, only a few computational studies have been done exploring this reaction. This might also be because there is not a simple universal computational model for a hydrated electron. This study explores the mechanism of an electron transfer reaction of carbon dioxide and a sodium atom. The collisions of sodium atom with carbon dioxide molecules might be a simple computational model of carbon dioxide reduction with a hydrated electron. The results provide insight into the reaction paths and the dependency on the system geometry.  
12 Bc. Veronika Kostková M2 doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D. Capturing the negative thermal expansion of metal–organic frameworks in silico detail

Capturing the negative thermal expansion of metal–organic frameworks in silico

During the past few decades, there has been an increasing interest in metal–organic frameworks (MOFs), because they represent promising materials for a variety of applications, especially gas storage, separation, or catalysis. They draw scientists’ attention due to their large diversity of structures and functions and because of their unique properties – high permanent porosity and extensive surface area. Another unusual property occurring frequently among MOFs is their negative thermal expansion. In this work, I investigate whether commonly used computational methods can describe this phenomenon correctly. The first approach being explored is a quasi-harmonic calculation applied to DFT-computed vibrational frequencies and electronic energies. The second method consists of classical force field molecular dynamics simulations. In this case, the force field is optimized to appropriately describe the negative thermal expansion for subsequent use in multicomponent simulations.
13 Jan Kršek B3 Ing. Alena Randová, Ph.D. Stanovení kritické micelární koncentrace vodných roztoků Tritonu X-100 pomocí povrchového napětí detail

Stanovení kritické micelární koncentrace vodných roztoků Tritonu X-100 pomocí povrchového napětí

Kritická micelární koncentrace (dále pouze jako KMK) je hodnota koncentrace, při které dochází k samovolnému vytvoření shluků molekul, zvaných micely. Hodnota KMK je velmi důležitá u surfaktantů, neboť po jejím dosažení dochází ke změně směrnice koncentrační závislosti některých fyzikálních veličin daného roztoku. Mezi tyto veličiny náleží například povrchové napětí, kontaktní úhel, elektrická vodivost či viskozita. V této práci se budu zabývat stanovením KMK pomocí měření koncentrační závislosti povrchového napětí. Metoda, jež bude použita pro měření povrchového napětí, se nazývá pendant drop neboli visící kapka. Přístroj je schopný vytvořit na konci kapiláry visící mikrokapku a na základě Laplaceovy-Youngovy rovnice spočítat hodnotu povrchového napětí. Triton X-100 je látka, která je pod přísným dohledem Evropské Unie z důvodu ohrožení vodních organismů, ke kterému by mohlo dojít při úniku do životního prostředí.  Vzhledem k faktu, že je užíván ve farmaceutickém průmyslu (inaktivace virů, zvýšení propustnosti buněčných membrán), je dobré znát jeho fyzikálně-chemické vlastnosti a KMK je důležitou charakterizací.  
14 Jana Kubová B3 Ing. Marcela Dendisová, Ph.D. Využitie vibračnej spektroskopie na klasifikáciu rumov detail

Využitie vibračnej spektroskopie na klasifikáciu rumov

Rum je alkoholický nápoj vyrábaný tradične kvasením a následnou destiláciou z melasy alebo z cukrového sirupu. Je typickým nápojom hlavne pre ostrovy z oblasti Karibiku a pre krajiny Latinskej Ameriky, ale jeho výroba sa rozšírila do celého sveta. Podľa európskej legislatívy môže byť pojmom rum označený iba nápoj s obsahom alkoholu nad 37,5 obj.%. Postup výroby zákonom daný nie je, preto môže byť odlišný u rôznych druhov rumu. Okrem etanolu a vody obsahuje aj minoritné zložky, ktoré mu dodávajú špecifickú chuť a vôňu. Cieľom mojej práce je nájsť spektrálne rozdiely na vzorkách pätnástich rumov zo štyroch krajín za pomoci infračervenej spektroskopie s Fourierovou transformáciou na kryštáli zo ZnSe a následným porovnaním so spektrami z Ramanovej spektroskopie. Práca je zameraná na minoritné zložky vo vzorkách. Keďže sú ich spektrálne rozdiely málo rozpoznateľné, výsledné spektrá boli vyhodnotené pomocou multivariačnej štatistiky (analýzy hlavných komponentov), ktorá ukazuje rozdiely medzi jednotlivými druhmi rumu. Analýza hlavných komponentov taktiež ukazuje zmenu signálov prchavých zložiek pri odparovaní nielen etanolu a vody, ale aj zložiek zodpovedných za charakteristickú arómu. Z analýzy tiež vyplýva, že rýchlosť odparovania sa odlišuje u rôznych druhov rumov.  
15 Rudolf Kvasňovský B2 doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Stavba simulačního modelu mitochondriálního ribosomu  detail

Stavba simulačního modelu mitochondriálního ribosomu 

Tato práce je zaměřena na problematiku počítačového simulování mitochondriálního ribosomu (viz obrázek). Na začátku bude popsána úloha mitochondriálních ribosomů v organismech, bude popsáno, čím se vyznačují oproti běžným ribosomům, kde je najdeme, jaká je jejich struktura a proč je jejich studium důležité a zajímavé. V dalších fázích prezentace bude přiblížen samotný proces stavby simulačního modelu, kterým momentálně ve své práci procházím a který je zároveň pokusem o první simulaci lidského mitochondriálního ribosomu na světě. Budou lehce zmíněny programy, které pro modelování využívám, objasněna bude i datová struktura vstupních souborů pro simulace. Speciální pozornost bude věnována problematickým místům simulace, kterými jsou hlavně nekanonická residua v proteinech a RNA a tomu, jak se s těmito překážkami vyrovnávám ve své práci. Závěrem bude nastíněno, v jaké fázi se práce momentálně nachází, jaké jsou její vyhlídky do budoucna a k čemu se bude hotový simulační model používat. Výstupem pro přítomné by mělo být uvedení do problematiky mitochondriálních ribosomů a také základní představa o samotném procesu modelování mitochondriálního ribosomu.  



16 Bc. Anna Lamancová M1 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Photochemistry of acylhydrazones: theory and experiment detail

Photochemistry of acylhydrazones: theory and experiment

Acylhydrazones prove to be particularly fascinating as photoswitches, showcasing dynamic E/Z isomerization behavior under varying conditions. In this work, we focus mainly on two molecules, AH1 and AH2. AH1 exhibits a reversible E/Z isomerization, transitioning between these forms efficiently, while AH2, intriguingly, undergoes E to Z isomerization but lacks the ability to revert back to its original state. Experimental data were gathered through UV-Vis spectroscopy and EPR (Dr. Kovaricek, UCT Prague), shedding light on the distinct behaviors of these molecules under varying conditions. UV-Vis allowed us to track the electronic transitions during isomerization. EPR, on the other hand, offered a closer look at the spin states, providing valuable information about the electronic configurations. In theoretical approach, we employed TDDFT to simulate the spectroscopic data and optimize the structures to the T1 and S1 states. The spin-orbit coupling further enriched our understanding of the electronic transitions during isomerization processes. Our objective is to unravel the difference between these two molecules, elucidating the intricacies of their isomerization processes through a theoretical approach, thereby contributing valuable insights to the field of molecular photoswitches.  
17 Bc. Petr Linhart M2 doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Conformational behaviour of ribosomal proteins detail

Conformational behaviour of ribosomal proteins

Ribosomes are essential structures for all living organisms, given their ability to synthesise proteins. This is inevitably connected to great evolutional pressure—a tendency to conserve the parts of the ribosome most vital for its functionality or only to allow modifications which improve its overall performance. With the overarching question being the examination of the evolution of the ribosome, we have chosen and studied fragments of four ribosomal proteins common to all three domains of organisms. In this study, we have used unbiased molecular dynamics simulations of the protein fragments in an aqueous solution of a given ionic strength to examine their conformational behaviour and preferences. We have then compared our results with the conformations observed in the ribosome and with experimental NMR shifts of those protein fragments measured in the same conditions. Furthermore, using the experimental data as a benchmark, we have employed an algorithm to reweigh our simulated ensembles to better represent the experimental measurements in terms of NMR shifts.   
18 Bc. Martin Mašek M1 doc. RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Molecular dynamics simulations of ancestral ribosome models with protein fragments detail

Molecular dynamics simulations of ancestral ribosome models with protein fragments

Ribosome is a molecular machine orchestrating the protein biosynthesis. At the core of the ribosomal structure, comprised of ribosomal RNA (rRNA) chains and ribosomal proteins, resides the active site called peptidyl transferase center (PTC). There is a quasi-symmetrical region enveloping the PTC, which interestingly is conserved among different species. This intriguing symmetry hints at an ancient evolutionary origin, suggesting that the first protoribosomes consisted only of the inner core of contemporary ribosome and then iteratively accreted. We conducted several all-atom molecular simulations of two protoribosome models using contemporary ribosomes as a template. Our focus was on PTC constructs incorporating various ribosomal protein fragments, aiming to elucidate their role in the structure. These in silico experiments revealed that the presence of protein fragments enhances the rigidity of the rRNA chains, suggesting a potential role in the evolution of ribosome. Looking ahead, we are going to perform coarse grained simulations of the models to extend the simulation time scale which potentially can provide further details about our constructs.
19 Daniel Myšák B2 Mgr. Ing. Eva Krupičková Pluhařová, Ph.D. Computational modeling of Glutamate dehydrogenase in crowded environment with focus on active site detail

Computational modeling of Glutamate dehydrogenase in crowded environment with focus on active site

Living organisms regulate their life functions by biocatalyst called enzymes. Enzymes activity is very sensitive to its surrounding which allow the cells to quickly react and change metabolism. Cell’s interior contains large variety of macromolecules, thus it is crowded. On the other hand, majority of the in vitro experiments with enzymes are made in simple aqueous buffer. Influence of the crowded environment is missing and that is why we focus on it. We simulated Glutamate dehydrogenase (GDH), one of the most common and important enzymes in all organisms, and compared our results with experimental data. We used all-atom classical molecular dynamics for GDH systems with glutamate (GLU) and norvaline (NVA) as substrates under various conditions (pH, crowder). Then we collected 200 ns trajectories. We checked thermodynamics parameters, calculated diffusion coefficients of solvents and structural parameters of GDH. Then we characterized large variety of possible active site conformations under various conditions, such as different substrate (GLU, NVA) and pH. We described active site flexibility and diverse orientation of residues. These observations can help to explain how enzymes behave in crowded environment.
20 Bc. Lukáš Peterka M1 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Revealing the Mechanism of Pyrrole and Dipyrrinone Derivatives Oxidation detail

Revealing the Mechanism of Pyrrole and Dipyrrinone Derivatives Oxidation

In this work, I focus on pyrrole and dipyrrinone derivatives as model compounds for studying bilirubin oxidation, particularly significant due to the formation of oxidation products in neonatal jaundice phototherapy and the recognized role of bilirubin as an antioxidant. The experiment in a cooperating laboratory (P. Klán, MU Brno) proposes a novel photooxidation pathway for dipyrrinones, involving electron transfer from the excited dipyrrinone to triplet oxygen, followed by superoxide radical anion addition to the dipyrrinone. This study investigates the suggested mechanism using computational chemistry techniques, primarily employing DFT and the so-called constrained DFT methods. Additionally, semiempirical approaches are used. The results obtained so far are consistent with the experiment and offer insight into the mechanics of the photooxidation.  
21 Bc. Vladimír Pouzar M2 Ing. Vojtěch Štejfa, Ph.D. Termodynamická charakterizace fenolických rozpouštědel získávaných pyrolýzou ligninu detail

Termodynamická charakterizace fenolických rozpouštědel získávaných pyrolýzou ligninu

Lignin je komplexní organická makromolekula, která tvoří značný podíl hmoty dřevin. Při výrobě papíru se lignin separuje, což z něj činí, vzhledem k objemu světové produkce papíru a jeho struktuře, vhodný udržitelný zdroj aromatických sloučenin. V současnosti je ale většina ligninu neefektivně spalována a jen malé množství má další technologické využití. Nejběžnějším neenergetickým zpracováním ligninu je jeho pyrolýza, kterou lze získat směs nízkomolekulárních aromatických sloučenin, převážně guajakolu a syringolu. Pro které ale neexistuje zaběhnutý postup pro průmyslovou separaci. Nedávné studie navrhují nové potenciální postupy průmyslové separace ligninu na nízkomolekulární látky, které mají využití jako alternativní průmyslová rozpouštědla, jejich složky či prekurzory při organické syntéze. Pro další výzkum i průmyslové aplikace je nutné kvalitně popsat termodynamické vlastnosti jednotlivých produktů pyrolýzy a jejich typických směsí, pro které ale existuje jen malé množství důvěryhodných dat. Z tohoto důvodu se věnuji studiu tlaků nasycených par, entalpií fázových přechodů, teplot tání a tepelných kapacit syringolu, guajakolu a anisolu. Následně provedu simultánní korelaci tlaků nasycených par a souvisejících vlastností a získám tak detailní a přesný popis těchto veličin.  
22 Bc. Martin Procházka M2 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Modelling Strong Lewis Acids with Relativistic Quantum Chemistry   detail

Modelling Strong Lewis Acids with Relativistic Quantum Chemistry  

The compounds of copper in the oxidation state +3 are rare, but in recent years the interest in them has grown because of their importance in biological systems. Only recently, the Cu(CF3)3 complexes have been prepared experimentally in a cooperating laboratory. The Cu(CF3)3 complexes are expected to exhibit strong Lewis acidity, as was the case with the previously reported Au analogue. The experimental characterization of the Cu(CF3)3 complexes is difficult or downright impossible, so the aid of theory is in this case crucial. To successfully predict the properties of compounds containing metals, the use of relativistic quantum chemistry methods is necessary. In this work, I explore properties of MeCN and DMF Cu(CF3)3 complexes and their Au analogues, using both DFT and ab initio approaches employing a relativistic Hamiltonian. The effect of the solvent environment was also studied. The approaches to calculating the fluoride ion affinity (pF), which serves as a way of quantifying the Lewis acidity of compounds, were also explored. These results were then compared with available data from literature.  
23 Vít Turčin B2 prof. Mgr. Pavel Jungwirth, CSc., DSc. Stability of small ammonia clusters with an excess electron using ab-initio molecular dynamics detail

Stability of small ammonia clusters with an excess electron using ab-initio molecular dynamics

Metal-ammonia solutions are well known for their intense blue or golden color that is attributed to the presence of solvated electrons. These solutions are widely used in organic synthesis, for example in Birch reduction, due to their high reducing potential. The presented work focuses on understanding the stabilization mechanism of solvated electrons in liquid ammonia. Experimental evidence indicates that the smallest stable negative ammonia cluster contains 13 ammonia molecules. In contrast, theoretical studies predict a much smaller number of ammonia molecules that are needed to stabilize an excess electron. To explore this, we present an ab initio molecular dynamics study on clusters containing from 2 to 48 ammonia molecules with an excess electron. The aim of the study is to investigate the vertical stability of the excess electron for thermal structures of the selected cluster sizes. This was achieved by calculating the vertical detachment energy (VDE) of the obtained thermal structures.
24 Katarína Vosovičová B3 prof. RNDr. Bc. Petr Slavíček, Ph.D. Glycine Isomers in Astrochemical Context: Photodynamical Simulation detail

Glycine Isomers in Astrochemical Context: Photodynamical Simulation

Growing number of discoveries in interstellar space and in the ice or dust from comets brings new views to our understanding of life and its origin. Glycine is the simplest of amino acids, whose molecules and isomers have been confirmed to be present in astrochemical ice. However, due to the methodological challenges, only a few studies were focusing on simulation of glycine and its isomers in complex environments. This work involves computing the basic properties of glycine and its isomers, both in the gas phase and the solution, comparing these isomers and examining microsolvation. Furthermore it presents QM/MM simulation of glycine in excited states in a water droplet. Simulations in excited states are crucial for determining the stability and understanding the formation of relatively complex structures, such as glycine in space is.  



25 Bc. Veronika Šritterová M1 doc. Ing. Ctirad Červinka, Ph.D. Molecular Modelling of the Internal Dynamics of Porous Metal-Organic Liquids detail

Molecular Modelling of the Internal Dynamics of Porous Metal-Organic Liquids

Porous liquids (PLs) represent an innovative class of materials as they combine the permanent porosity of solid sorbents and the fluid nature of liquids. Adding structured voids into liquids is highly attractive in terms of promising applications including gas capture, catalysis, and separations. This work presents a set of molecular dynamics simulations addressing the structural and dynamic properties of PLs comprised of the selected ionic liquids (ILs) and metal-organic frameworks (MOFs), in particular ZIF-8. In this study, dynamic characteristics of the fluid in close proximity to the free surface of the crystal structure are investigated at the atomic resolution. Simulated structural and dynamic properties of the solvating layer of IL are compared with those acquired from simulations of pure substances. It is ascertained that the confinement of the ILs within the MOF pore influences the structural organization. The ultimate objective is in the analysis of the phase behavior, which is affected by both the varying molecular size of the IL and the pore dimensions of MOF. Based on the obtained findings, all considered ILs are supposed to retain their fluid properties in sufficiently sized pores, making them suitable for the formation of porous liquids based on ZIF-8.  
26 Bc. Gabriela Želonková M2 doc. RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D. Salt interactions with resilin-like polypeptides detail

Salt interactions with resilin-like polypeptides

Resilin is an exceptionally elastic and flexible protein found in insect, which has served as an inspiration for scientists in the development of reproducible resilin-like polypeptides. Owing to their unique properties, these materials have found numerous applications in various domains, including nanotechnology, biosensors, and drug delivery. Particularly intriguing characteristic of resilin is its thermoresponsiveness, wherein changes in temperature facilitate the transition between a dissolved protein phase and a turbid phase with precipitated protein. Furthermore, the addition of salts to the solution can significantly alter the phase equilibria, contingent upon the chemical structure of the salt. In this study, we employed molecular dynamics simulations to investigate resilin-like polypeptides in aqueous salt solutions (NaCl, NaI, NaSCN) at varying salt concentrations. Radial distribution functions and preferential binding coefficients served as the initial tools for analysis of the salt's effect, allowing comparison with experimental values of the upper critical solution temperature. Being in accord with the experiment, we delved into the cause of ion-specific interactions by analysing the salt affinity to individual amino acids or to groups based on polarity.

409 - Ústav chemického inženýrství

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Karolína Amblerová M1 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Příprava a studium lipidických formulací vitaminu D na bázi "oil marbles" detail

Příprava a studium lipidických formulací vitaminu D na bázi "oil marbles"

Vitamín D3 ze skupiny lipofilních vitamínů je charakteristický tím, že si ho lidský organismus umí jako jediný vitamín sám syntetizovat. Vznik vitamínu D3 v organismu je podmíněn přítomností dostatečně silného slunečního záření, resp. UVB záření. UVB záření o požadované intenzitě je však dostupné pouze v letních měsících. Během zbytku roku trpí mnoho lidí jeho nedostatkem. Řešením může být pravidelná konzumace potravinových doplňků, které mají pro vitamín D3 nejčastější formu želatinových kapslí plněných olejem s rozpuštěným vitamínem. Nová vyvíjející se forma potravinových doplňků jsou tzv. „oil marbles“ (olejové kuličky). Jedná se o lipofilní nosiče, ve kterých je rozpuštěna aktivní látka lipofilního charakteru. Největšími přednostmi olejových kuliček je zejména schopnost zvýšit rozpustnost a biodostupnost aktivní látky, operativní dávkování a relativně levná a snadná příprava. Tato práce se zabývá přípravou olejových kuliček obsahující vitamín D3 jako aktivní látku a kontrolou obsahu vitamínu D3 v jednotlivých kuličkách pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Dále jsou studovány parametry ovlivňující množství uvolněného vitamínu D3 z olejových kuliček pomocí disolučních testů.  
2 Bc. Adriana Augustínová M1 Ing. Mária Zedníková, Ph.D. Modelovanie korózie v technologickom okruhu s kvapalnou zliatinou PbLi detail

Modelovanie korózie v technologickom okruhu s kvapalnou zliatinou PbLi

Korózia je závažným problémom v mnohých priemyselných a experimentálnych systémoch, pričom podstatná časť prevádzkových nákladov je smerovaná k predchádzaniu jej vzniku. V koncepte fúznych elektrární sa uvažuje o prevádzke so zliatinou olovo-lítium, ktoré slúži pre produkciu trítia a tienenie. Korózia spôsobená touto zliatinou spočíva predovšetkým v rozpúšťaní materiálu potrubia. Mnohé materiály (napr. bežné nerezové ocele, alebo vysokoteplotné zliatiny rady INCONEL) sú vylúčené z dôvodu vysokej rozpustnosti svojich zložiek v prúdiacej tekutine. Pri poklese teploty v časti okruhu hrozí kryštalizácia rozpustených ,,koróznych produktov“ a postupné upchávanie potrubia. Predošlé experimenty ukazujú, že úbytok materiálu zo stien potrubia sa pohybuje okolo 100  200 µm ročne. V izotermickom systéme, akým je plánovaný okruh, by sa rýchlosť korózie mala postupne znižovať, keď sa koncentrácia koróznych produktov približuje k nasýteniu a s ňou klesá aj rýchlosť rozpúšťania. Cieľom tejto práce je kvantifikovať rýchlosť korózie v zariadení prostredníctvom matematického modelu obehového okruhu na základe znalostí rovnovážnych koncentrácií a rýchlosti prestupu hmoty pri prúdení v trubke.  
3 Lucie Bartošová B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Temperature management during hydrogenolysis of methylbenzenes in a catalytic fixed bed reactor detail

Temperature management during hydrogenolysis of methylbenzenes in a catalytic fixed bed reactor

The majority of aromatic hydrocarbons are harmful to living organisms and the environment. Handling these hazardous substances is a crucial part of petrochemistry. A frequently used processing method is hydrogenolysis, a chemical reaction that allows the breakdown of an aromatic cycle by the addition of a hydrogen atom to the resulting molecule. This allows better utilization of aromatic hydrocarbons by transforming them into simpler alkanes, which have wider industrial applications. However, to obtain desired products with longer carbon chains, it is essential to keep the reaction temperature within the needed limits. Otherwise, the process is degraded by hydrocracking. This work aims to understand mass, momentum, and heat transfer in an experimental packed-bed reactor utilizing the developed (2+1)D computational fluid dynamics (CFD) model validated on the data supplied by the industrial partner. The long-term goal is to design an industrial reactor configuration to keep the temperature within the stable limits optimal for reaction selection. 
4 Lukáš Bednář B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Stanovení efektivní permeability z 3D rekonstrukcí porézní stěny filtru detail

Stanovení efektivní permeability z 3D rekonstrukcí porézní stěny filtru

Ve spalovacích motorech vznikají jemné saze, které jsou škodlivé lidskému zdraví. K jejich odstranění se používá filtr pevných částic. Permeabilita stěny je jedním z klíčových parametrů filtru, neboť ovlivňuje tlakovou ztrátu pozorovanou u celého filtru. Cílem této práce je z obrazových dat získaných rentgenovou mikrotomografií pro různé vzorky porézních filtrů pevných částic předpovědět permeabilitu stěny filtru. V prvním kroku jsou obrazová data využita na 3D rekonstrukci morfologie stěny. V rámci zpracování obrazových dat je zkoumán vliv různých prahových hodnot použitých pro rozlišení jednotlivých fází. Získaná rekonstruovaná stěna je pak převedena na výpočetní síť a využita pro CFD simulaci toku plynu médiem (viz obrázek). Z vypočítaného tlakového pole je pak vyhodnocena průměrná permeabilita stěny. Tato hodnota předpovězená modelem je následně porovnána s naměřenými daty z experimentů. Výsledky ukazují dobrou shodu mezi simulovanou a změřenou permeabilitou pro vzorky s různou mikrostrukturou stěny.  



5 Bc. Albert Behner M2 prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Experimentální data pro studii koloidní stability polymerních částic detail

Experimentální data pro studii koloidní stability polymerních částic

Polymerní koloidy jsou komplexní materiály s potenciálně velmi širokým spektrem aplikací, ať už se jedná o výrobu polymerů, nátěrů, kosmetiky či medicínské využití. V současnosti se produkuje více jak 20 milionů tun ročně těchto materiálů. Tyto systémy převážně vznikají emulzní polymerizací, kde výsledkem je dispergovaná pevná fáze polymeru ve fázi kapalné. Vlastnosti latexu závisí na složení polymeru, velikosti částic, Debyeově délce a také povrchové charakterizaci částic. Cílem této studie je pokus o vyvinutí metody pro experimentální charakterizaci takovýchto systému z hlediska koloidní stability. K destabilizaci koloidu může dojít několika vlivy: zvýšení koncentrace, přítomnost elektrolytu, teplota nebo mechanické namáhání.  Pokud je polymerní koloid vystaven dostatečnému smykovému napětí, dochází k aglomeraci částic končící přechodem celého systému v gel. To může být v některých případech přímo žádoucí (výroba polymerů), na druhou stranu je důležité tento proces kontrolovat a kvantifikovat. V této práci byl polymerní latex zkoumán pomocí reometru, kde byl měřen právě vliv smykového napětí na koloidní stabilitu. Zpracování experimentálních dat dává kvalitativní pohled na fyzikální mechanismus procesu, který lze následně aplikovat v počítačových simulacích a CFD modelování.  



6 Bc. Vojtěch Blahušek M2 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Modelování růstu dendritů na povrchu elektrod detail

Modelování růstu dendritů na povrchu elektrod

Dnešní doba klade stále větší nároky na technologie pro vysokokapacitní mobilní úložiště elektrické energie, jež jsou nezbytná pro lepší využití obnovitelných zdrojů energie, budování chytrých elektrických sítí a rozšíření elektromobility. V rámci mobilních úložišť jsou vyvíjeny bateriové systémy například na bázi lithium-kyslík, lithium-síra nebo zinek-vzduch. Bohužel, provoz těchto typů baterií není bez obtíží. Jednou z největších výzkumných výzev je v této oblasti růst dendritů – útvarů o rozličné morfologii vznikajících elektrodepozicí kovu na povrchu elektrod. Dendritické útvary snižují životnost i kapacitu baterie a mohou vyústit v přehřívání a zkrat článku. Tato práce se zabývá studiem růstu dendritů a hledáním vztahu mezi podmínkami jejich vzniku a výslednou morfologií skrze matematické modelování. Model je založen na metodě nelineárního fázového (anglicky „phase-field model“), která nachází využití při modelování dynamiky dějů na fázovém rozhraní jako například při solidifikaci, krystalizaci nebo spinodální dekompozici. Vývoj struktur je popisován pomocí proměnné fázového pole, která je spojitá přes celou výpočetní doménu. Výsledný model bude v budoucnu použit pro lepší pochopení vývoje dendritických struktur v elektrochemických článcích a zabránění jejich vzniku.
7 Bc. Laura Bábanová M2 doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D. Funkcionalizované polymérne membrány pre degradáciu pesticídov detail

Funkcionalizované polymérne membrány pre degradáciu pesticídov

Organofosfátové pesticídy sú vo vysokej miere využívané v hospodárstve. Kvôli ich nepriaznivému vplyvu na zdravie ľudí sa pri výrobe BIO rastlinného oleja musia zbytky týchto pesticídov odstrániť. Medzi environmentálne najbezpečnejšie a najefektívnejšie metódy detoxikácie patrí degradácia organofosfátových pesticídov pomocí enzýmu PTE. Tento enzým je vo voľnej forme nestabilný a málo aktívny, preto je potrebná jeho imobilizácia na nerozpustný substrát. V tejto práci sa skúmal efekt PTE enzýmu imobilizovaného na funkcionalizované PVDF membrány s povrchovo viazanými MOF nanočasticami UiO66-NH2 na degradáciu pesticídu Methyl paraoxonu z rastlinného oleja. Pripravili sa 3 druhy membrán: PVDF-DAMP-GA, PVDF-DAMP-GA-MOF a PVDF‑DAMP-GA-MOF-GLY-GA. Enzým PTE bol imobilizovaný na všetky tri membrány. Skúmala sa špecifická aktivita enzýmu PTE v deň imobilizácie a pravidelne po dobu mesiaca. Na charakterizáciu materiálových vlastností skúmaných membrán bola použitá elektrónová mikroskopia a infračervená spektroskopia.  
8 Bc. Vojtěch Bílek M2 Ing. Jan Haidl, Ph.D. Metodika stavby simulace míchaných agregačních nádrží detail

Metodika stavby simulace míchaných agregačních nádrží

Výpočetně úsporný model správně popisující hydrodynamické podmínky uvnitř flokulačních nádrží, které jsou součástí úpraven pitné vody, umožní optimalizaci těchto zařízení a přispěje k efektivnější a úspornější výrobě. Geometrická rozmanitost nádrží a odlišnost použitých typů míchadel, společně s velmi omezenou možností zisku experimentálních dat na reálných zařízeních, vyžaduje robustní metodiku simulace proudění míchané nádrže. Přestože literatura obsahuje četné poznatky o modelování míchaných zařízení, práce se často rozcházejí použitou metodikou pro popis turbulence, přístupem ke stavbě výpočetní sítě a neexistuje jednotná metodika simulací. Naopak závěry prací si často odporují, a to i pro standardní narážkovou nádobu s Rusthonovou turbínou. Tato práce testuje 4 přístupy lišící se flexibilitou tvorby sítě pro složitější geometrie a očekávanou kvalitou sítě vzhledem k použitým numerickým metodám. Výsledky vykazují vysokou citlivost na zvolené metodice stavby výpočetní sítě. Porovnáním výsledků s experimentálními daty dostupnými v literatuře byla vybrána nejvěrohodnější metodika, dále použitá pro simulaci zařízení s geometrií obdobnou flokulační nádrži. Vypočtená data jsou porovnána s vlastními experimentálními údaji získanými metodou PTV.
9 Bc. Veronika Chudá M1 Ing. Jan Haidl, Ph.D. Charakterizace vlastností agregátů v závislosti na hydrodynamických podmínkách při úpravě vody detail

Charakterizace vlastností agregátů v závislosti na hydrodynamických podmínkách při úpravě vody

K odstranění koloidních částic při úpravě vody se využívává flokulace, tedy agregace částic do větších struktur – vloček. Jejich velikost či struktura mají vliv na účinnost následné separace a je tak žádoucí vlastnosti agregátů řízeně ovlivňovat. Charakteristika vloček závisí jak na jejich chemické podstatě dané povahou nečistot, tak na hydrodynamických podmínkách ve flokulačním zařízení. Charakterizace vloček v závislosti na proměnlivých podmínkách v reálných průtočných zařízeních by usnadnila návrh a optimalizaci úpraven, dobře je ale popsaná pouze ve vsádkových systémech za konstantních podmínek. K doplnění chybějících dat byla navržena a postavena aparatura s úzkou distribucí gradientu rychlosti, kterým jsou hydrodynamické podmínky popsány. Díky tomu je možné podmínky kontrolovaně měnit, a tak simulovat pohyb agregátu reálným zařízením a jeho vývoj. Naměřená data ukázala, že svůj účel aparatura plní pouze při vyšších hodnotách otáček, tedy při vyšších gradientech. Při nižších dochází k nechtěným jevům, např. sedimentaci vloček, a tak ke zkreslení výsledků. Pro získání dat i v této oblasti byla navržena nová aparatura vycházející z původní, která by tento problém měla eliminovat. Na té bude následně probíhat experimentální studie dané závislosti.
10 Zuzana Coufalová B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Změny v klíčových vlastnostech katalytického filtru v závislosti na množství zachycených sazí detail

Změny v klíčových vlastnostech katalytického filtru v závislosti na množství zachycených sazí

Automobily se spalovacími motory produkují škodlivé plynné i pevné emise, které mají negativní vliv na životní prostředí a lidské zdraví. Pro jejich odstraňování jsou často používány katalytické filtry pevných částic, které fungují jako katalytický konvertor i filtr pevných částic. Jsou tvořeny porézním nosičem s tenkou katalytickou vrstvou, která může být nanesena na stěně nebo ve stěně filtru. Filtr zachytává pevné částice a katalytická vrstva umožňuje oxidačně-redukční reakce zajišťující odstranění plynných škodlivin. Během provozu je filtr zanášen sazemi, jež mohou vytvářet transportní omezení pro kontakt plynu s katalytickou vrstvou, a zhoršit tak katalytickou aktivitu filtru. V této práci byl zkoumán vliv množství zachycených sazí na katalytickou konverzi při oxidaci CO. Nejprve byly vzorky zanášeny postupně v pěti fázích, po každém filtračním experimentu byla měřena katalytická aktivita filtru pro dvě prostorové rychlosti. Následně byl vzorek zregenerován a opět zanášen, tentokrát vkuse, poté byla znovu změřena jeho katalytická aktivita. Výsledky ukazují minimální vliv sazí na rozběhnutí katalytických reakcí a dosahovanou konverzi při nízkých průtocích plynu, ale rostoucí vliv při vyšších průtocích, což potvrzuje hypotézu o transportním omezení.
11 Bc. Terezie Císařová M2 Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D. Membranes and ladders   detail

Membranes and ladders  

The importance and awareness of lipid nanoparticles (LNP’s) have significantly increased with the COVID-19 outbreak. During this pandemic, LNP’s demonstrated their effectiveness as a practical drug delivery system. However, for the m-RNA to be effectively delivered to a human body, a compatible lipidic composition had to be found.  Ensuring the compatibility between the drug and the phospholipid 'barrier' is generally essential and given the vast array of drugs available, the discovery of new phospholipid compositions remains a continual necessity.   Our research explores unconventional phospholipid bilayers containing the ladderane motive. This unique structural feature, formed by conjugated cyclobutenes or cyclohexanes, is naturally found in the organelles of ammonium-oxidizing bacteria, though its exact purpose within these organisms remains a mystery. Thus, we decided to conduct molecular dynamics simulations on bilayers containing ladderane phospholipids or alcohols. This theoretical exploration aims to provide new insights into their properties, broadening our knowledge in both bacterial and pharmaceutical perspective. 
12 Bc. Kryštof Dorňák M1 Ing. Lucie Mašková Příprava kompozitních struktur s teplotně-řízeným vylučováním aktivní látky detail

Příprava kompozitních struktur s teplotně-řízeným vylučováním aktivní látky

V průběhu historie bylo lidstvo vystaveno mnoha těžkým zkouškám a mezi ty nejnáročnější se bezesporu řadí závažné choroby. Velká část z nich je způsobována bakteriemi, se kterými jsme se po objevu penicilinu, a tedy konceptu antibiotik, naučili bojovat. Ani mor či tuberkulóza již dnes při včasné léčbě obvykle nejsou životu nebezpečné, nebo snad ano? Běžná antibiotika se bohužel pro svou chemickou stálost akumulují v životním prostředí, a bakterie jsou tak schopny tvořit si vůči nim rezistenci. To je jedním z nejurgentnějších problémů moderní medicíny. Řešení lze hledat v rychle se rozvíjející oblasti proléčiv, což jsou farmaceuticky neaktivní prekurzory léčiv, k jejichž aktivaci dochází až působením příslušného enzymu v místě určení. Tím je umožněna léčba využívající látky, které pro jejich nestálost není možné formulovat do tablet či kapslí. Takovou látkou je například allicin, který svým silným baktericidním účinkem umožňuje česnekovým buňkám čelit bakteriálnímu napadení. Cílem tohoto projektu je proto s využitím 3D biotisku připravit strukturované filmy obsahující prekurzor allicinu – allin a enzym allinázu, ve kterých vnějším podnětem (vlhkost, teplota) dojde ke spuštění enzymatické reakce, a tedy řízenému uvolnění účinné látky na místě určení.
13 Marek Drápela B3 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Impact of additives on triboelectric sorting of plastic waste detail

Impact of additives on triboelectric sorting of plastic waste

Many additives are used in the polymer industry to improve products. These substances can negatively affect the recycling process. Thus, sorting plastic waste not only by bulk material but also by additive content can be valuable. The presented work focuses on the impact of colourants on the triboelectric sorting of plastic waste. This method is based on generating a surface charge on the ground waste by friction between the waste particles and a particular plate. Humidity, size and composition of involved objects are important. Various commercially available plastics were tribocharged by vibration in cells made of six different plastic materials. We measured the saturation charge and the charging behaviour over time. Then we modified selected plastics with different additives and their concentrations and tested them as before. The effect of additives was mainly observed in the experiments performed in the PP and PVC cells. The presence of chlorine in the PVC cell and in one of used pigments is thought to be responsible for the different charging behaviour. Measurements with the pigment blue showed a dependence on the concentration of the colourant. In conclusion, triboelectric separation could be used for sorting plastics with specific additives from the separated material.  
14 Bc. Peter Feiler M1 - 3D printed bone implants based on sintered hydroxyapatite detail

3D printed bone implants based on sintered hydroxyapatite

Recovering from a bone fracture is a very complex and strenuous process. In the cases of especially complex fractures with bone loss, the human body isn´t capable of fully recovering on its own.  In these situations, where surgical intervention is required, bone tissue engineering can be used to create bone implants, providing structural support for the growth of a new bone. Hydroxyapatite (HA) has been widely used for these purposes due to its natural bioactive properties. However, to ensure favorable conditions for the growth of the bone tissue on the prepared scaffolds in addition to being biocompatible the scaffold's porosity needs to be within a specific size range. Standard methods of scaffold preparation are not able to guarantee the desired porosity and thus, there has been a continuous search for novel means of HA scaffold production. 3D printing is emerging as one of the most promising methods, allowing for the material shaping of very complex scaffolds. This technique meets the individual patients' requirements while being able to produce the desired porosity distribution within the implant. In this work, we have explored the possibility of using commercial 3D printers to produce sintered HA scaffolds and evaluated the scaffold's mechanical and biological properties.
15 Jakub Fišner B2 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Validace funkčnosti prototypu zařízení na kontinuální antisolventní precipitaci detail

Validace funkčnosti prototypu zařízení na kontinuální antisolventní precipitaci

Jedním z problémů nově vyvíjených léčiv je jejich špatná rozpustnost ve vodných médiích – dle BCS klasifikace spadá až 40% léčiv do kategorií II. a IV., tedy látky se špatnou rozpustností, což vede k nízké biodostupnosti. Tento problém můžeme řešit mimo jiné vhodnou formulací, například ve formě nanokrystalů. Vyrobíme-li krystalické nanočástice látky, zvýšíme zásadně povrch částic vzhledem k objemu a tím docílíme lokální supersaturaci při rozpouštění ve fyziologickém roztoku. Proto se stávají mnohem lépe použitelnými v léčbě mnoha onemocnění. Moje práce se zabývá přípravou nanokrystalů kontinuální antisolventní precipitací v průtočném zařízení, resp. validací funkčnosti tohoto prototypu. Validace zařízení spočívá v porovnání proměnných parametrů, tedy celkového průtoku, koncentrace organické a vodné složky, volba konkrétních stabilizátorů, volba konkrétní modelové látky, nebo léčiva, a možnost využití filtru. Vliv jednotlivých parametrů byl validován tak, že hodnoty všech parametrů s výjimkou validovaného byly fixní, a byly sledovány vlivy změny validovaného parametru na výslednou distribuci velikosti částic a jejich stabilitu. Cílem práce je jednotlivé vlivy popsat, a zároveň zajistit stabilní a konzistentní precipitaci produktu.
16 Vojtěch Hampl B3 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Příprava a charakterizace farmaceutické formulace na základě koloidně stabilní nanosuspenze detail

Příprava a charakterizace farmaceutické formulace na základě koloidně stabilní nanosuspenze

Hlavním neduhem perorálně podávaných léčiv je jejich nízká biologické dostupnost, způsobená jejich nízkou rozpustností a permeabilitou. Ty jsou pro většinu nových léčiv velmi nízké, což má za následek komplikace s jejich vývojem a testováním, nebo jejich úplné zavrhnutí. Tento problém se často řeší na molekulární úrovni či zvýšením množství léčiva a excipientů. To vede ke zvýšení nákladů, nebo u konkrétních léčiv není tento postup možný. Možným řešením, kterým se ve své práci zabývám, je příprava účinných farmaceutických látek za pomoci koloidně stabilní nanosuspenze pomocí mokrého mletí jako meziproduktu, což způsobuje urychlení rozpouštění, a tím teoreticky i biologickou dostupnost. Samotná nanosuspenze při standardním disolučním testu uvolňuje veškerou účinnou látku řádově rychleji než prášková forma. Pro lepší manipulaci a dávkování suspenzi dále zpracovávám pomocí lyofilizace, granulace či sprejového sušení až do finální lékové formy, tablety. Budoucím cílem projektu je zlepšení biologické dostupnosti a modulovatelnost křivky uvolnění, tudíž využití nanosuspenzí pro dosažení vyšší hladiny léčiva v krvi či pro pozvolnější uvolňování.   
17 Alexandra Hlaváčová B3 doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Synthesis and characterization of chemically crosslinked cellulose hydrogels for flexible electronic skins   detail

Synthesis and characterization of chemically crosslinked cellulose hydrogels for flexible electronic skins  

Electronic skins (e-skins) are artificial flexible skins mimicking the mechanical performance and sensing properties of natural skin by transducing numerous external stimuli into electrical signals. Stretchable and compressible hydrogels based on biopolymers have drawn great attention in recent years for development of e-skins for various applications such as human wearable sensors and feedback sensors in soft robotics. Among them, cellulose, an abundant biopolymer, is an attractive candidate for the development of environmentally friendly and biocompatible electronic devices. However, the combination of sensory and mechanical properties is still a challenge for imitating human skin. In this study, cellulose based-hydrogels are synthesized using chemical cross-linking approach based on free radical polymerization of allyl cellulose in NaOH/urea aqueous solution. Effect of various experimental variables such as the degree of substitution of cellulose with allyl groups obtained in first step of the chemical reaction, concentration of the initiator, and reaction temperature on the swelling degree, morphology, and physico-chemical properties are studied using various characterization techniques.  
18 Matěj Honzík B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Návrh a sestavení aparatury pro testování elekrochemických palivových článků typu SOFC detail

Návrh a sestavení aparatury pro testování elekrochemických palivových článků typu SOFC

V současnosti je kladen důraz na využívání obnovitelných zdrojů. Jednou z nevýhod tohoto způsobu získávání elektrické energie jsou sezónní nebo krátkodobé přebytky či nedostatky. K vyrovnání nestabilit je možné využívat zařízení pro krátkodobou kompenzaci, např. přečerpávací elektrárny nebo baterie. Jako vhodný způsob dlouhodobého uchování se ukazuje převedení přebytků elektřiny na chemický zdroj energie, např. H2 nebo NH3, které jsou stabilní a mohou být snadno skladovány a transportovány. Palivové články s elektrolytem z pevných oxidů (SOFC) jsou díky pracovní teplotě do 700 °C využitelné jako efektivní konvertory chemické energie uložené ve formě H2 a NH3 zpět na energii elektrickou. Článek sestává z porézní anody Ni-Sm0,2Ce0,8O2 a porézní katody La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3, mezi nimiž je neporézní membrána Sm0,2Ce0,8O2 sloužící jako elektrolyt, který umožňuje transport kyslíkových iontů O-. Tato práce se věnuje návrhu a sestavení nové aparatury pro testování SOFC. Ta zahrnuje reaktor z keramických trubek, ve kterém je umístěn palivový článek o průměru 1 cm, přívody paliva (H2 nebo NH3) k anodě a vzduchu ke katodě, regulátory hmotnostního průtoku (MFC), elektrochemický impedanční spektrometr (EIS) a analyzátory složení výstupních plynů (Magnos a hmotnostní spektrometr – MS).



19 Hynek Housar B3 prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Preparation and optimization of lipid and lipid-free formulations for enhancing cannabinoid bioavailability detail

Preparation and optimization of lipid and lipid-free formulations for enhancing cannabinoid bioavailability

This work targets the potential use of cannabinoids in the battle with inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA). These plant-based compounds from Cannabis sativa can interact with the endocannabinoid system and many other cellular receptors in the human body and thus reduce inflammation. Our goal is to test the possibility of using various cannabinoids for the treatment of RA. A common problem for all cannabinoids is their very low solubility in water, resulting in very low bioavailability. In this respect, oil-based formulations can improve bioavailability; however, on the market, only oil solutions exist, with no study of how droplet size would impact cannabinoids bioavailability. Therefore, our goal is to prepare stable emulsions with various droplet sizes. This was done through processes using Ultra-Turrax, membranes, sonication, or high-pressure homogenization. Consequently, such emulsions were tested in vivo on rats. Based on the results, it was found that the largest interfacial surface might not be as beneficial for bioavailability as we thought, and there was an optimal droplet size with the highest bioavailability.  



20 Šimon Hudínek B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Simulace záchytu částic v automobilovém filtru pomocí modelu kolektorů detail

Simulace záchytu částic v automobilovém filtru pomocí modelu kolektorů

Při spalovacích procesech dochází k tvorbě nanočástic sazí, které jsou pro naše zdraví škodlivé. Abychom tyto částice odstranili a zároveň neblokovali odvod zplodin, nachází se ve výfukovém systému filtr pevných částic. Ten může být také doplněn o katalyzátor, který zajišťuje konverzi plynů. Návrh takového zařízení je složitý problém, jehož cílem je vysoká konverze a filtrační účinnost při udržení minimální tlakové ztráty a ceny. Ke studiu této problematiky se používají matematické modely předpovídající účinnost zařízení v závislosti na jeho konfiguraci a provozních podmínkách. Efektivní výpočty umožňuje 1D+1D model, který předpokládá 1D tok kanálkem a na něj kolmý 1D transport přes stěnu filtru. Mimo bilance hmotnosti, entalpie a hybnosti plynu je také třeba počítat filtrační účinnost pro pevné částice. Tato práce se věnuje implementaci modelu jednotkových kolektorů, který zjednodušeně popisuje porézní strukturu filtru. Na základě porovnání výsledků modelu s experimentálními daty jsou vybrány vhodné korelace a hodnoty modelových parametrů, které umožňují výpočet filtrační účinnosti v závislosti na porozitě filtru, průtoku a velikosti částic.  



21 Bc. Jiří Huml M1 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Metoda přípravy systémů pro výrobu gelových částic pomocí stop flow litografie detail

Metoda přípravy systémů pro výrobu gelových částic pomocí stop flow litografie

Hydrogelové částice vystavené fokusovaným paprskům světla umožňují vlivem mikroskopického smršťování gelu pohyb částice v prostoru. Slibné využití hydrogelových částic lze hledat v biomedicinských aplikacích, při transportu buněk, nebo léčiv do cílových míst. Výroba částic probíhá pomocí stop-flow litografie v mikrofluidních systémech, ve kterých se vytváří dvoufázový tok fotocitlivého roztoku gelu, kde jedna z fází je obohacena o zlaté nanočástice. Rozhraní mezi fázemi je po zastavení toku ozářeno krátkým pulzem UV záření skrze fotomasku, nesoucí tvar částic, čímž se gel vytvrdí. Tok roztoku se následně opět spustí, aby vzniklou částici odplavil z fokusovaného místa tak, aby se proces mohl opakovat. Tato práce je zaměřena na návrh a výrobu mikrofluidního čipu, na kterém bude možné ověřit chování gelových částic při změně vnějšího prostředí. Výrobním postupem je návrh fotomasky, opatřenou patřičným schématem, skrze kterou pomocí fotolitografie bude geometrie přenesena do razidla za použití negativního fotorezistu SU8. Výsledný mikrofluidní čip je pak vyhotoven pomocí měkké litografie z tohoto razidla za použití elastomeru PDMS.    
22 Romana Hupková B3 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Enkapsulace bakteriálních buněk do polymerní matrice detail

Enkapsulace bakteriálních buněk do polymerní matrice

Mikrobióm označuje kolektívne spoločenstvo mikroorganizmov obývajúcich konkrétny hostiteľský organizmus. Každé miesto na tele predstavuje jedinečné prostredie, ktoré môže zahŕňať bilióny mikrobiálnych buniek a stovky odlišných kmeňov, ktoré sa v celom tele odlišujú od jedného miesta k druhému. Napriek všadeprítomnosti a zásadnej dôležitosti mikrobiómov v živote, ako aj ich silnému spojeniu so zdravím a chorobami, zostáva naše chápanie ich vzájomných interakcií a ich hostiteľov v počiatočných štádiách vývoja. Cieľom tejto práce je pripraviť mikrokapsuly so zapuzdrenou bakteriálnou kultúrou a skúmať interakcie medzi bakterialnymi buňkami. Spôsob enkapsulácie umožňuje vytvorenie alginátových hydrogélových kapsúl na enkapsuláciu baktérií, aby sa zabezpečila integrita a stabilita hydrogélu.  
23 Bc. Rostislav Huňa M1 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Model pasivního míchání mikrofluidického systému kontinuální antisolventní precipitace detail

Model pasivního míchání mikrofluidického systému kontinuální antisolventní precipitace

Uvádí se, že přibližně 40 % průmyslově vyráběných léčiv je špatně rozpustných, což významně snižuje jejich biologickou dostupnost. Jednou z nejnovějších formulačních strategií je příprava nanočástic těchto léků, tzv. nanokrystalů. Pokles velikosti částic zvyšuje poměr plochy povrchu k objemu, což zvyšuje rychlost rozpouštění molekul špatně rozpustných ve vodě a tím i jejich biologickou dostupnost. Jako jedna z možností přípravy nanočástic se nabízí antisolventní precipitace, metoda, při níž je roztok léčiva vpraven do antisolventního činidla, které zajišťuje výrazné lokální přesycení roztoku a vznik velkého množství nukleí. Nicméně, oproti běžně používanému vsádkovému uspořádání procesu,  v průtočného uspořádání je třeba brát v úvahu hydrodynamické podmínky, které silně ovlivňují vlastnosti výsledných nanokrystalů. Pro porozumění tomuto jevu a optimalizaci procesu je tedy nutné studovat charakter a kinetiku míchání v našem zařízení. Tato práce se proto zabývá studiem vlivu objemového průtoku a geometrie systému na průběh a dobu homogenizace v průtočném krystalizéru pomocí CFD simulací v ustáleném stavu. Výsledky této práce budou přímo uplatněny pro popis průběhu celého procesu pomocí již existujícího matematického modelu kontinuální krystalizace s neideálním mícháním. 
24 Jana Jarolímková B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Modelování elektrostatických sil při filtraci nanočástic ve výfukovém plynu detail

Modelování elektrostatických sil při filtraci nanočástic ve výfukovém plynu

Se zhoršující se klimatickou situací přichází přísnější emisní limity, které regulují množství škodlivých pevných částic ve výfukových plynech. Splnění těchto norem u automobilů se spalovacími motory je možné jen díky filtrům pevných částic, které jsou nutnou součástí systémů pro ošetření spalin. Ve filtru plyn prochází přes tenkou porézní stěnu z keramického materiálu. Tato práce se zabývá elektrostatickými silami, které mohou působit na mikroskopické pevné částice, a to i v případě poměrně malého povrchového náboje. Model popisující elektrostatické interakce jsem implementovala do již existujícího CFD modelu toku plynu skrz 3D rekonstruovanou porézní stěnu filtru, spojeného s řešičem pohybových rovnic pro jednotlivé pevné částice. Základem pro výpočet elektrostatických sil je Coulombův zákon, pomocí kterého je definována intenzita elektrostatického pole generovaného stěnami filtru. Toto pole následně působí na opačně nabité nanočástice v proudícím plynu, které jsou přitahovány ke stěně filtru. Provedená studie předpovídá pozitivní vliv elektrostatických interakcí na filtrační účinnost. To je v souladu s naměřenými experimentálními daty, které ukazují vyšší záchyt částic, než by odpovídalo pohybu částic ovlivněnému pouze setrvačností, třecími silami a Brownovým pohybem.  
25 Bc. Adéla Kavalová M1 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Modelování depolymerizace kyseliny polymléčné  detail

Modelování depolymerizace kyseliny polymléčné 

Kyselina polymléčná (PLA) se řadí mezi přední komerční polymery vyráběné z obnovitelných zdrojů, jako je škrob nebo cukrová třtina. Její uplatnění sahá od obalových materiálů a izolačních pěn až po automobilový průmysl. Jednou z hlavních výhod, která PLA odlišuje od konvenčních plastů získávaných z fosilních paliv, je její schopnost biologické rozložitelnosti. V dnešní době je recyklace materiálů esenciální pro dosažení udržitelného rozvoje, a i z toho důvodu je depolymerizace na monomerní jednotky předmětem četných studií.  PLA je syntetizováno tzv. polymerací s otevřením kruhu (angl. „Ring Opening Polymerization“), což je reverzibilní chemická reakce, jejíž směr lze obrátit vhodnými podmínkami. Klíčovým faktorem pro tuto reakci je tzv. teplota depolymerizace (angl. „ceiling temperature“), která stanovuje rovnováhu mezi dopřednou a zpětnou reakcí.  Cílem této studie je využít již validovaný víceúrovňový model výroby kyseliny polymléčné a upravit jej za účelem otočení rovnováhy ve prospěch depolymerizace. Takto získaný model depolymerizace PLA na laktid (cyklický dimer kyseliny mléčné) bude dále rozšířen o popis vlivu termodynamických interakcí v systému polymer-monomer-rozpouštědlo a využit pro optimalizaci procesu.  
26 Bc. Peter Kavka M2 prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha Porovnanie výmenných tokov kvapaliny pre rôzne geometrické konfigurácie miešadiel v prostredí fermentorov detail

Porovnanie výmenných tokov kvapaliny pre rôzne geometrické konfigurácie miešadiel v prostredí fermentorov

Komplexnosť hydrodynamických systémov v miešaných reaktoroch je nutné študovať z dôvodu lepšieho pochopenia lokálnych dejov. Tie ale môžu mať veľký dopad na celkové správanie systému. Medzi takéto parametre patrí aj objemový koeficient prestupu hmoty, kLa. Ten je považovaný za jeden z rozhodujúcich faktorov pri konštrukcií dvojfázových plynovo‑kvapalinových reaktorov, a teda tvorí základ priemyselného dizajnu. Z matematického pohľadu, reaktor s konfiguráciou viacerých miešadiel na spoločnom hriadeli môže byť predstavený ako kaskáda ideálne miešaných reaktorov. Jeden takýto reaktor s miešadlom reprezentuje jednu objemovú sekciu. Vstup a výstup kvapaliny medzi jednotlivými sekciami popisuje výmenný tok, čo je kľúčová informácia pre schopnosť predikcie kLa. Tieto hodnoty sa experimentálne získavajú zo štúdie dynamiky homogenizácie kvapaliny. V aktuálnej literatúre, informácie o výmenných tokoch sú k dispozícii len v obmedzenom rozsahu prevádzkových parametrov (rýchlosť miešania, prietok plynu) a geometrických vlastnostiach (veľkosť a typ miešadla). Z tohto dôvodu uvádzame rozšírenie chýbajúcich podmienok pre koalescentnú vsádzku. Znalosť získaných dát otvára cesty matematickým modelom, ktoré uľahčujú dizajn miešaných reaktorov v priemyselnom prostredí.
27 Matyáš Khýr B3 Ing. Martin Isoz, Ph.D. Vývoj modelu umělé inteligence pro odhad filtrace výfukových plynů detail

Vývoj modelu umělé inteligence pro odhad filtrace výfukových plynů

Pro vývoj katalytických filtrů, které umožňují efektivní zpracování výfukových plynů v automobilovém průmyslu, je klíčové dokázat modelovat vliv zanášení filtru sazemi na jeho makroskopické parametry, jako jsou tlaková ztráta, filtrační účinnost a konverze škodlivých plynů. Existující numerický model pro depozici částic sazí v porézních stěnách katalytického filtru je velmi výpočetně náročný a je proto žádoucí vyvinout alternativní přístup, který by umožnil výpočetně levnou predikci distribuce sazí na základě geometrie mikrostruktury a rychlostního pole proudícího plynu. Jako jeden z možných přístupů se jeví použití metod hlubokého učení: Cílem této práce je navrhnout vhodnou architekturu umělé neuronové sítě včetně zpracování a reprezentace vstupních dat a dále s pomocí existujícího výpočetního modelu připravit modelový dataset k jejímu učení.



28 Bc. Lukáš Killar M1 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Stanovení rychlostních profilů ve zkušební požární místnosti detail

Stanovení rychlostních profilů ve zkušební požární místnosti

Základem poznání o vlastnostech materiálů jsou experimenty. Mezi ně patří i požární zkoušky, při kterých se zkoumají vlastnosti materiálů spojené s požáry, například teplota vzplanutí, rychlost uvolňování tepla či rychlost šíření ohně. Požární zkoušky jsou výrazně ovlivněny prouděním plynů, kvůli přístupu kyslíku nutného k hoření a odvodu spalin. Proto má smysl rozlišovat zkoušky ve venkovních či vnitřních prostorech. Jedním z prostorů, kde se zkoušky provádějí je zkušební požární místnost na Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB). Požární zkoušky je třeba provádět při normou specifikovaných podmínkách, aby nedocházelo k odchylkám a tím k ohrožení lidí, či přístrojů využívaných k měření.  Při zkouškách prováděných ve zkušební požární místnosti na UCEEB bylo vypozorováno, že se proud plynů stáčí nežádoucím způsobem a mohl by ovlivňovat průběh zkoušek, či zapříčinit poškození přístrojů při hoření. Cílem mé práce je experimentálně naměřit rychlost proudění plynů v místnosti a blízkém okolí a pomocí CFD řešičů FDS a Ansys Fluent vytvořit rychlostní profily ve zkušební požární místnosti a ověřit nežádoucí vliv proudění plynů. Dále jsou řešeny možnosti úprav geometrie místnosti směřující k redukci nežádoucího charakteru proudění.  
29 Bc. Kevin Klee M1 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Artificial neural network as a surrogate model in PLA bioplastic production detail

Artificial neural network as a surrogate model in PLA bioplastic production

The most widely produced renewable and biodegradable polymer is polylactic acid (PLA). A multiscale mathematical model has been built to determine rheological properties of PLA melt during production with the potential to become a soft sensor in on-line optimization and control of a  polymerization reactor. Unfortunately, prediction of detailed polymer molecular architecture using the Monte Carlo method (which is incorporated in the developed model) is computationally demanding, thereby limiting use of the model in real time during production. Therefore, the goal of this work is to develop an artificial neural network (ANN) as a surrogate model to be used in real-time PLA production. The structure of the employed ANN is presented along with a description of the process of deep learning as well as sampling points generation in the model parametric space using the Latin hypercube sampling method.  
30 Bc. Marek Martinian Kolátor M1 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Vícekrokové nanášení katalyzátoru do voštinového filtru detail

Vícekrokové nanášení katalyzátoru do voštinového filtru

Pro čištění výfukových plynů ze spalovacích procesů se dnes často využívají katalytické filtry pevných částic, které jsou kompaktní kombinací filtru a katalyzátoru. Katalytické filtry jsou vytvářeny nanášením mikročástic katalyzátoru v podobě vodné suspenze na porézní keramický filtr. U katalytických filtrů pevných částic je kritické najít rovnováhu mezi třemi parametry: nízkými tlakovými ztrátami, vysokou filtrační účinností a vysokou katalytickou konverzí plynných škodlivin. Tyto charakteristiky jsou ovlivněny především vlastnostmi nanesené katalytické vrstvy. Nanesení katalyzátoru do souvislé vrstvy na vnějším povrchu stěny zvyšuje filtrační účinnost, ale i tlakovou ztrátu oproti filtru s katalyzátorem v tenké vrstvě uvnitř pórů stěny. Tato práce se věnuje kombinovanému, vícekrokovému nanášení katalyzátoru pro dosažení co nejlepších vlastností katalytických filtrů. Jsou nalezeny vhodné postupy a klíčové parametry vodné suspenze pro jednotlivé kroky nanášení. Struktury připravených vrstev jsou porovnány pomocí snímků z elektronového mikroskopu a je diskutován jejich potenciál pro praktický provoz.
31 Bc. Michal Kolář M1 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Studium elektrodialýzy v modelovém laboratorním zařízení  detail

Studium elektrodialýzy v modelovém laboratorním zařízení 

Elektrodialýza je technika, která používá elektrické pole k přenosu iontů skrze selektivní membrány. Využívá se například při úpravě vody, v mlékárenském průmyslu či ve farmacii. Během procesu se v zařízení mění celá řada veličin jako je koncentrace iontů, elektrický potenciál, teplota atd. Průběh těchto veličin můžeme simulovat pomocí 1D a 2D modelů, které zahrnují zjednodušující předpoklady. To však ne vždy odpovídá skutečně naměřeným výsledkům, jelikož se příslušné veličiny mění ve všech třech dimenzích. Výzkum se tedy zaměřuje na experimentální rekonstrukci 3D profilu jedné z těchto veličin, a to elektrického potenciálu. Dále jsme pracovali na výrobě elektrodialyzéru, díky kterému bychom byli schopni za správného nastavení parametrů procesu odebírat nejvíce odsolený roztok. V případě výzkumu elektrického potenciálu šlo o vyvinutí celého postupu, jak na námi sestaveném elektrodialyzéru měření realizovat. Díky tomu bylo možné příslušné 3D profily vyobrazit, což může přispět k většímu pochopení celého procesu. Zatímco při odebírání roztoku se jednalo zejména o správné nastavené parametrů procesu, abychom dostali roztok o nejnižší koncentraci soli.
32 Bc. Adam Kostovčik M1 doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová Vplyv povrchovo aktívnych látok na vlastnosti bublín v aerovanej kolóne detail

Vplyv povrchovo aktívnych látok na vlastnosti bublín v aerovanej kolóne

V aerovaných zariadeniach je zádrž plynu výrazne ovplyvňovaná parametrami bublín, ako sú ich veľkosť a rýchlosť. Pridaním povrchovo aktívnych látok je možné upravovať tieto parametre, rovnako ako koalescenciu či rozpad bublín. Táto práca je zameraná na stanovenie vplyvu neionického surfaktantu na vlastnosti zhluku bublín v aerovanej kolóne. Použitým surfaktantom bol terpineol, široko používaný v kozmetickom a farmaceutickom priemysle, či ako flotačné činidlo. Vlastnosti bublín boli sledované na laboratórnej kolóne a snímané vysokorýchlostnou kamerou. Vyhodnotené vlastnosti boli porovnané s teoretickými vzťahmi a taktiež roztokmi glycerolu. Z výsledkov je vidieť výrazne odlišné vlastnosti bublín už pri nízkych koncentráciách terpineolu.
33 Bc. Stanislav Kočí M1 doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D. Příprava a charakterizace membrán s funkcionalizovanými nanočásticemi pro pervaporaci izomerů xylenu detail

Příprava a charakterizace membrán s funkcionalizovanými nanočásticemi pro pervaporaci izomerů xylenu

Předmětem práce je příprava a charakterizace tenkých filmů (separačních membrán) z polymerních sítí připravených fotoiniciovanou radikálovou polymerací oligomeru polyethylenglykol diakrylátu (PEGDA) s proměnným množstvím funkcializovaných nanočástic, konkrétně polyhedrálního oligomerního silsesquioxanu s akrylátovými funkcemi (Acrylo POSS®). Přídavek Acrylo POSS® způsobuje změnu mechanických vlastností separačních membrán, je také očekáván vliv na pervaporační charakteristiky. Relevantní charakterizaci připravených membrán poskytuje zejména infračervená spektroskopie (FTIR), dynamická mechanická analýza (DMA), a měření pervaporačních charakteristik. Cílem je optimalizace stability membrán a jejich použití pro membránové separace průmyslově relevantních směsí konstitučních izomerů xylenu.  
34 Bc. Samuel Kriška M2 prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Stabilizácia pevných foriem kanabinoidov za pomoci polymérov detail

Stabilizácia pevných foriem kanabinoidov za pomoci polymérov

Už naši predkovia poznali a využívali rastlinu konope siate (cannabis sativa), hlavne kvôli jej pevným vláknam. S postupom času začala byť táto rastlina používaná v ľudovom liečiteľstve, a to vďaka svojim psychoaktívnym a utlmujúcim účinkom spôsobeným kanabinoidmi. V súčasnosti je jedným z najčastejšie skloňovaných kanabinoidov kanabidiol (CBD). Hoci bol prvýkrát izolovaný už v roku 1940, jeho terapeutické účinky sú známe len od prelomu milénia. Klinické štúdie z posledných rokov jednoznačne dokazujú silné protizápalové účinky CBD, priaznivý vplyv pri liečbe úzkosti, pohybových porúch, zmierňovaní bolesti či liečbe psoriázy a atopickej dermatitídy. Na vývoj pevných liekových foriem je teda kladený veľký dôraz. Tu výskum naráža na problém biodostupnosti. Zlepšovanie biodostupnosti CBD je kvôli jeho lipofilite veľkou výzvou. Jednou z možností je príprava pevných disperzií CBD a polyméru s následnou extrúziou, čím sa zaoberá moja práca. Prídavok polyméru môže do istej miery ovplyvniť rozpustnosť CBD, aj jeho permeáciu cez membránu. Otázkou zostáva správanie sa tohoto materiálu v extrudéri. Veľmi dobrý odhad teploty extrúzie a viskoelastických vlastností disperzie môžeme získať s pomocou reometra, ktorý vo veľkej miere dokáže suplovať fyzikálne procesy odohrávajúce sa v extrudéri.  



35 Bc. Richard Lego M1 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. The Characterisation of Capacitive Deionization in a Microfluidic System detail

The Characterisation of Capacitive Deionization in a Microfluidic System

With increasing population growth and ever-more-threatening climate changes, freshwater accessibility is becoming one of the biggest concerns of modern society. Since the predominant portion of Earth's water is saline, harnessing freshwater from saltwater reservoirs is a direct and viable solution. Among the various water desalination technologies (e.g. reverse osmosis, electrodialysis), capacitive deionization (CDI) stands out as a great alternative for the desalination of low-salinity water. CDI is a groundbreaking electrokinetic water purification technology which holds immense potential to address these global freshwater scarcity challenges, due to its energy efficiency and versatility. The CDI process resides in applying an external voltage across two parallel electrodes, between which a concentrated solution is directed. As the solution flows alongside these electrodes, dissolved ions are carried by the direct electrical current to the charged electrodes, where they are temporarily stored. Thus, a deionized solution exits the system. The main goals of this project are to (i) employ nanostructured materials as electrodes in CDI systems,  (ii) characterize the CDI process in such systems, and (iii) determine the influence of process conditions.  
36 Bc. Karin Lovrantová M1 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Charakterizace iontově výměnných pryskyřic detail

Charakterizace iontově výměnných pryskyřic

S narastajúcim dôrazom na udržateľnosť sa zvyšuje dopyt po inovatívnych a efektívnych technológiách v oblasti eliminácie stopových množstiev ťažkých kovov vo vodných zdrojoch. V tomto kontexte predstavuje elektrodeionizácia (EDI) perspektívny nástroj využívajúci na realizáciu iónovýmenné živice, ktoré selektívne absorbujú a vymieňajú špecifické ióny v rámci vodného roztoku. Náš výskum sa práve preto zaoberá základnou charakterizáciou týchto častíc ako aj ich štúdiom v elektrickom poli, kde dochádza k javu známemu ako koncentračná polarizácia. Na základe série experimentov sme neskôr schopní určiť transportné čísla v časticiach, ktoré nám priamo poskytujú informácie o ich schopnosti selektívne viazať a izolovať cieľové ióny. Tento výskum má potenciál ponúknuť podrobnejšie pochopenie selektívnych mechanizmov, ktoré bezprostredne ovplyvňujú zdokonalenie súčasných a novovznikajúcich technológií EDI.  
37 Bc. Kryštof Majer M2 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Simulace požáru automobilu v uzavřeném prostoru   detail

Simulace požáru automobilu v uzavřeném prostoru  

Pro prevenci vzniku požáru a správné nastavení protipožárních opatření je důležité umět dobře popsat různé scénáře možného šíření požáru, resp. vliv požáru na zasažený prostor. Za tímto účelem sestavujeme simulace využívající modely fyzikálních dějů jako je proudění, transport tepla a hmoty, a také chemických dějů, jako je hoření materiálů při požáru. Výsledkem těchto simulací může být podrobný profil teploty či spalin, ale také jiných veličin, ve zkoumaném prostoru. Tento přístup je mnohdy jedinou možností, jak získat potřebná data a podklady k efektivnímu použití prvků požární ochrany ve zkoumaném prostoru, neboť nahrazení modelu velkorozměrovou požární zkouškou není vždy proveditelné a velmi složitě opakovatelné. V rámci této práce byla vytvořena CFD simulace požáru osobního bateriového automobilu nacházejícího se ve vnitřních prostorech budovy. Takový požár je problematický zejména v případech, kdy není možné automobil snadno z vnitřních prostor odstranit, nebo uhasit jako je tomu v případě bateriových vozidel. Tato simulace má sloužit jako jeden z podkladů pro vylepšení protipožárních opatření a jejím výstupem je detailní teplotní profil zkoumaného prostoru během požáru a také ověření postupu vytváření takovýchto simulací za využití softwarového balíčku ANSYS Fluent.  
38 Bc. Alina Mamedova M1 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Nanotopografické povrchy připravené plazmovým leptáním detail

Nanotopografické povrchy připravené plazmovým leptáním

Nanotopografické povrchy se běžně vyskytují v přírodě na tělech živočichů i rostlin a propůjčují jim nejrůznější vlastnosti, jako jsou antireflexní nebo samočistící efekty v závislosti na druhu nanostruktur. Tato práce je konkrétně inspirována hustě uspořádanými nanopilířky na povrchu křídel vážek, u kterých byly prokázány antibakteriální účinky. Mechanismus této antibakteriální aktivity je založen přednostně na geometrii a uspořádání struktur, nikoliv na jejich chemickém složení, a tudíž bakteriím neumožňuje vypěstování rezistence.   Cílem této práce byla příprava podobných nanostruktur metodou plazmového leptání, jejich charakterizace pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM) a dalších analýz a následné testování s bakteriální suspenzí. K optimalizaci cílových nanostruktur byla využita parametrická studie a zobrazování pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Bakteriální testy vybraných povrchů prokázaly deformaci buněk gram-negativní bakterie (Escherichia coli) i gram-pozitivní bakterie (Staphylococcus epidermidis), což svědčí o antibakteriální aktivitě, která bude dále zkoumána testy vitality buněk.  
39 Magdaléna Menčíková B3 doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Development of high-drug-loading amorphous solid dispersions using in situ thermal cross-linking process detail

Development of high-drug-loading amorphous solid dispersions using in situ thermal cross-linking process

One of the most promising strategies to enhance the bioavailability of poorly water-soluble active pharmaceutical ingredients (APIs) is to formulate it as an amorphous solid dispersion (ASD) using a polymeric carrier. ASD system consists of an amorphous API stabilized by a polymer through the establishment of intermolecular interactions. Recent studies on ASDs showed that high polymer concentration is often required to prevent the risk of API recrystallization during the storage, thus making this approach unsuitable for high-API-loading ASDs. Herein, thermal crosslinking approach for development of high-API-loading was explored. Specifically, high loading of Indomethacin (model API) in thermally cross-linked poly(acrylic acid) (PAA) and poly(vinylalcohol) (PVA) was investigated. First, the solubility of indomethacin in the polymeric matrix (i.e., PVA and PAA) and their mutual miscibility were determined by calorimetric measurements followed by the construction of the phase diagrams. Then, ASDs containing 90 wt.% indomethacin were prepared by in situ thermal crosslinking of PAA and PVA. The effect of various processing parameters like time and temperature of crosslinking on the solid-state properties and the physical stability of the prepared formulations was investigated.
40 Bc. Oliver Moravec M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Mikročásticové systémy citlivé na ultrazvuk a rázvou vlnu detail

Mikročásticové systémy citlivé na ultrazvuk a rázvou vlnu

Cílené podávání léčiv do specifických tkání je kriticky důležité pro snížení systémové toxicity a optimalizaci terapeutické účinnosti, zejména v případě cytotoxických léčiv. V současné době existuje mnoho metod pro cílení systémově podávaných léčiv a ultrazvukem řízené cílení je rychle se rozvíjející strategií pro externě stimulované podávání léčiv. Tato práce se zabývá studiem úniku obsahu mikročástice po vystavení ultrazvuku, či rázovým vlnám. Cílem je stanovit citlivost rozpadu částic v závislosti na velikosti částice, polymeru částice (PLA, PCL, PLGA) a podílu lipidu v hybridních mikročásticích. Částice byly naplněny lipofilním barvivem Nile red. Únik barviva z částice byl detekován časově rozlišeným měřením fluorescence. Pomocí časově rozlišeného měření fluorescence na rozdíl od tradičního testování intenzity fluorescence dokážeme nejen detekovat uvolnění barviva z mikročástice, ale dokážeme i kvantifikovat množství uvolněné barvy a určit způsob uvolňování obsahu částic. Tyto poznatky by bylo možné využít v klinické praxi například při léčbě tuberkulózy, či radioembolizaci.  
41 Bc. Jan Moravčík M2 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Vícevrstvé potahování částic detail

Vícevrstvé potahování částic

Motivací této práce je přispět k dosažení vyšší efektivity při administraci léčiv kombinací více účinných látek v jedné dávce. K dosažení tohoto cíle budou využity potahované částice vyrobené ve fluidním loži s jejichž pomocí vytvoříme modelové strukturované léčivo s řízeným uvolňováním. Práce se zabývá potahováním pelet mikrokrystalické celulózy běžně užívanou kombinací léčiv ezetimib a atorvastatin. Cílem práce je ověřit možnosti potahování pelet danými léčivy a následně potáhnout pelety více vrstvami. Modelový příklad je stavěn na běžném průchodu trávicím traktem, kdy v žaludku je velmi kyselé pH a dál ve střevech je pH více zásadité. Z toho důvodu je jako poslední vnější vrstva nanesen ezetimib, protože se uvolňuje v kyselém prostředí. Prostřední vrstvu bude tvořit eudragit, farmaceuticky neaktivní látka, která se začíná rozpouštět až v oblasti dvanáctníku a ochrání tak vnitřní vrstvy před předčasným rozpuštěním. Vnitřní vrstvu tvoří atorvastatin, který se uvolňuje v zásaditém prostředí. Tato kombinace umožní dřívější rozpuštění vnější látky, která se tak může dřív metabolizovat a zároveň dopraví druhou léčivou látku dál tělem do místa její metabolizace. Efektivita dané kombinace bude prověřena disolučnímy testy a analýzou pomocí HPLC.
42 Bc. Oliver Nagy M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Vývoj kompozitního porézního nosiče s nastavitelnou kinetikou vylučování detail

Vývoj kompozitního porézního nosiče s nastavitelnou kinetikou vylučování

Tato práce se zaměřuje na vývoj kompozitního porézního nosiče pro lokální aplikaci antibiotik s kontrolovanou kinetikou uvolňování. Cílem je zlepšit účinnost léčby a minimalizovat nežádoucí vedlejší účinky spojené se systémovým podáváním antibiotik. ​​​​​​ Experimentální část zahrnuje přípravu porézního fosforečnanu, kde bylo klíčovým krokem vypálení porogenu Avicel PH-101. Dále byla vytvořena lipidická vrstva s antibiotikem, a zkoumány různé modifikace této vrstvy, včetně porozity, složení lipidů a přítomnosti cholesterolu a PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid). Výsledky práce naznačují, že různé parametry nosiče ovlivňují kinetiku uvolňování antibiotika z nosiče. Porozita a přítomnost cholesterolu zpomalují uvolňování, zatímco přidání PLGA nemá významný vliv v krátkodobém hledisku. Produktem je nosič s kontrolovanou kinetikou uvolňování antibiotika, kterou lze upravit změnou různých parametrů nosiče. Budoucí směry výzkumu zahrnují detailní zkoumání mechanismů uvolňování antibiotika a experimenty s porézními minitabletkami jakožto alternativní porézní kostra nosiče. Tato studie otevírá nové perspektivy pro využití kompozitních porézních nosičů v oblasti lokální aplikace léčiv.  
43 Bc. Kateřina Neubergerová M2 prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Studium systému API–surfaktant pomocí molekulové dynamiky detail

Studium systému API–surfaktant pomocí molekulové dynamiky

Přibližně 40 % léčiv, které jsou v současné době na trhu je omezeně rozpustných ve vodě. Vzhledem k tomu, že většina z nich je podávána orální cestou, je rozpustnost v žaludečních a střevních šťávách klíčová pro jejich biologickou aktivitu. Možným řešením tohoto problému je přidání aditiv zvyšujících rozpustnost, například surfaktantů. Ty se používají ve formulacích pro zlepšení smáčivosti, dispergovatelnosti a na solubilizaci lipofilních léčiv. Použití surfaktantů u léčiv z BCS třídy II komplikuje pokles schopnosti léčiva permeovat přes membránu střevních buněk. Léčivo se váže v micelách tvořených surfaktantem, což snižuje počet volných molekul léčiva schopných přejít přes membránu. V rámci tohoto projektu byl studován vliv surfaktantu polysorbátu 20 na rozpustnost léčiva valsartan. Pomocí molekulové dynamiky byla popsána struktura micel tvořených surfaktantem – jejich vnitřní uspořádání, počet molekul a velikost. Dále byl pozorován mechanismus zabudování molekuly valsartanu do micely a také změny v její struktuře. Byla navržena metoda pro odhad počtu molekul účinné látky v jedné micele. Výsledky simulací byly porovnány s experimentálními daty a vykazují schodu.  



44 Bc. Michal Neuwirth M1 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Modelování šíření požáru v pevných látkách detail

Modelování šíření požáru v pevných látkách

Modelování šíření požáru v pevných látkách je fascinujícím, avšak komplexním procesem, který zahrnuje popis nemalého množství fyzikálních a chemických jevů podílejících se na požáru (transport hmoty a tepla, proudění, tepelný rozklad, chemická reakce – spalování). Samotný popis tepelného rozkladu vztahujícího se ke konkrétnímu materiálu vyžaduje zadání značného počtu materiálových, tepelných a kinetických parametrů, které často nejsou dostupné. Specializované matematické modely zahrnující popis všech uváděných jevů jsou proto v praxi často zjednodušovány tím, že se složitý proces tepelného rozkladu pevného materiálu nahradí experimentálně naměřenými hodnotami uvolněného tepla v průběhu času. Avšak to přináší nové výzvy, protože naměřená data se mohou výrazně lišit při opakovaném provádění experimentu a jsou silně závislá na zvolených experimentálních podmínkách. Předložená práce se zabývá modelováním průběhu hoření běžné kancelářské soustavy (stůl a skříňka) s využitím známých hodnot uvolněného tepla. Výsledky jsou porovnány s experimentálními hodnotami z požární zkoušky. Do budoucna se plánuje vypracovat složitější model využívající popis tepelného rozkladu na základě materiálových parametrů a porovnat výsledky z obou modelových přístupů.  
45 Bc. Viet Tomáš Nguyen M2 Ing. Edyta Paula Adrián, Ph.D. Surface patterning methodology for cell culture detail

Surface patterning methodology for cell culture

Cell culture—the process of growing cells in physiological conditions outside their natural surroundings, has been a valuable technique for studying the biology of cells from multicellular organisms by providing an in vitro model of the tissue in a defined environment that can be readily modified and analysed. Currently, research in tissue engineering, stem cells, and cell biology in general relies mostly on culture of cells grown on flat plastic surfaces. Surface patterning has become increasingly useful in biomedical research and applications. It offers a way to study cell behaviour within an environment that more closely mirrors the complex cellular microenvironment, rather than relying on cell culture on a flat surface. This has opened new avenues for exploring cell behaviour in a more accessible and accurate manner. The aim of this work is to fabricate periodical patterned surfaces, by several methods of preparation, and study the effects of obtained surface patterning on cell proliferation, adhesion, morphology, and viability.  
46 Bc. Tomáš Němec M1 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Elektrochemické reaktory s 3D elektrodami detail

Elektrochemické reaktory s 3D elektrodami

Elektrochemie a elektrochemické reaktory nachází v průmyslu široké uplatnění. Pod elektrochemickým reaktorem si můžeme představit jak zařízení, ve kterém elektrochemickou reakcí vzniká žádaná látka, tak i například baterii. Jedním z faktorů, které významně limitují rychlost a účinnost elektrochemické reakce je difuze reaktantů na povrch elektrody a následná difuze produktů z povrchu elektrody do jádra roztoku. Cílem je tedy maximalizovat mezifázový povrch elektroda/roztok a zajistit krátké transportní vzdálenosti mezi elektrodou a jádrem roztoku. Postup 3D strukturování elektrod jsme již dříve úspěšně aplikovali na případ vanadové průtočné baterie využitím uhlíkových nanotrubek a porézních uhlíkových plstí. Podobný postup nyní využíváme při syntéze hypervalentních sloučenin jodu, které se používají v organických syntézách jako oxidační činidla. Tyto sloučeniny se klasicky připravují za použití toxických látek a elektrochemie zde potenciálně nabízí bezpečnější způsob výroby. V rámci projektu jsme se zaměřili na syntézu λ3 a λ5 – iodanů z kyseliny jodobenzoové.  
47 Adam Opravil B2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Výzkum a vývoj pevných formulací z glukanových částic detail

Výzkum a vývoj pevných formulací z glukanových částic

V současné době spadá sedmdesát až devadesát procent účinných látek do kategorie špatně rozpustných ve vodném prostředí. Tento faktor negativně ovlivňuje absorpci léčiv po perorálním podání a zároveň biologickou dostupnost. Jednou z možností, jak řešit tento problém je užití glukanových částic. Ty se získávají odstraněním vnitřních organel z kvasinky pekařské (Saccharomyces cerevisiae). Předností tohoto procesu je jeho jednoduchost, rychlost a nízkonákladovost. Glukanové částice slouží jako nosič aktivní látky, čímž zvyšují její rozpustnost, kterou též podporuje fakt, že výsledná směs má amorfní povahu. Má práce se zabývá přípravou těchto částic a zejména pak jejich formulováním do tablet. Tablety zaručují dobrou stabilitu účinné látky a přesné dávkování. Dále umožňují snadnou optimalizaci kinetiky uvolňování volbou procesních parametrů a složením formulací. Za pomoci nejrůznějších analytických metod sleduji vliv glukanových částic na mechanické, dezintegrační a disoluční vlastnosti tablet. 
48 Adam Pipíška B3 doc. Ing. František Rejl, Ph.D. Termografické pozorovanie fázového rozhrania kvapalina-plyn detail

Termografické pozorovanie fázového rozhrania kvapalina-plyn

Termografia sa ukazuje ako potenciálny základný prvok vo vývoji metodiky pre stanovenie efektívnej medzifázovej plochy pri destilácií. Podarilo sa dokázať, že teplota zmeraná termokamerou zameranou na hladinu miešanej kvapaliny v systéme s plynom o inej teplote, zodpovedá teplote fázového rozhrania tak, ako ju chápu a používajú chemickí inžinieri. Ďalším krokom vývoja tejto metódy je pozorovanie teploty fázového rozhrania v systéme tvorenom laminárne tečúcou kvapalinou a turbulentne prúdiacim plynom, kde dochádza k súčasnému prenosu tepla a hmoty. Prvá časť práce sa sústreďuje na technické riešenie experimentálnej aparatúry. Pre prevedenie experimentu je kľúčové zabezpečiť laminárny tok kvapaliny, čo vyžaduje návrh distribútorov kvapaliny a systém riadenia výšky hladiny. Turbulentné prúdenie plynu je riešené umiestnením statických mixérov pozdĺž aparatúry. Použitie okien z materiálu priepustného pre infračervené spektrum nám umožní pozorovanie pomocou termokamery. V druhej časti práce sa venujeme meraniu koeficientu prestupu hmoty v plynnej fáze metódou absorpcie amoniaku do zriedenej kyseliny sírovej. Na základe meraní potom optimalizujeme konštrukciu a nastavenie aparatúry tak, aby sme dosiahli čo najnižší odpor proti prenosu tepla a hmoty v plynnej fáze.



49 Monika Poláčková B3 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Vplyv koncentrácie aditív na stabilitu polymérnej suspenzie vo vodnom prostredí detail

Vplyv koncentrácie aditív na stabilitu polymérnej suspenzie vo vodnom prostredí

Polymérne peny sú široko využívané spoločnosťou vďaka dobrým izolačným schopnostiam, nízkej hmotnosti či šetrnosti k životnému prostrediu. Ich výroba je vsádzkový proces napeňovania v autokláve, kedy je vodná suspenzia polymérnych častíc vystavená nadúvadlu pri zvýšenom tlaku a teplote pohybujúcej sa okolo teploty topenia polyméru. Pri tejto teplote dochádza k agregácii natavených polymérnych častíc do veľkých zhlukov, a preto je potreba pridávať do systému aditíva, ktoré tomuto deju zabraňujú. Z času na čas výrobný proces zlyháva a dochádza k ich nežiadúcemu zlepovaniu. Táto práca si kladie za úlohu zistiť a vyriešiť, prečo k tomuto deju dochádza. Jeden z možných dôvodov je stabilita suspenzie aditív, ktorá bola skúmaná porovnávaním veľkostnej distribúcie agregujúcich častíc v suspenziách s rôznymi koncentráciami aditív. Pri sýtení nadúvadlom dochádza k jeho rozpustnosti vo vodnej suspenzii, čoho následkom je zmena pH prostredia. To môže značiť ďalší ovplyvňujúci faktor, ktorý bol v tejto práci taktiež skúmaný.
50 Bc. Maximilián Prachár M2 Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D. Numerical analysis of industrial bioreactors for accelerated tech transfer detail

Numerical analysis of industrial bioreactors for accelerated tech transfer

Biological medical products are gaining share in the pharmaceutical industry with 50% of newly approved drugs in 2022 being biologics. The development of new cell lines is performed at lab scale with later expansion of production to the pilot scale and then to the final manufacturing scale. To avoid cost- and time-demanding experiments to estimate the required operating parameters for different scales, the application for accelerated tech transfer and scale-up for industrial Single-use bioreactors (200-2000L) used at Takeda Pharmaceutical Company production and R&D sites is being developed. The operation of the bioreactors is modeled using Computational Fluid Dynamics to obtain data for critical process parameters inside the bioreactors with focus on oxygen transfer rate. The established CFD model is used for parametric study, employing the Design of Experiment approach to reduce the computation time. A mathematical model for the relationship between critical process parameters and input parameters, i.e., working volume, agitation rate and aeration, will be created. Finally, the mathematical model will be implemented in the graphical user interface to offer the production and R&D sites easy-to-use application to accelerate the development of new biological medical products.
51 Bc. Mária Prachárová M1 prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha Vplyv viskozity na zádrž plynu v miešaných nádobách detail

Vplyv viskozity na zádrž plynu v miešaných nádobách

V mnohých chemických i biochemických procesoch sú mechanicky miešané nádoby často využívané k zdieľaniu hmoty. Ich návrh a optimalizácia sú založené na poznatkoch o transportných charakteristikách, ako je zádrž plynu, príkon miešadla a objemový koeficient prestupu hmoty. Tieto charakteristiky podliehajú rôznym systémovým podmienkam, ku ktorým patrí geometria nádoby či fyzikálne a chemické vlastnosti látky, ako je teplota, hustota alebo viskozita. Zádrž plynnej fázy, ktorá vyjadruje objemový zlomok plynu v nádobe, je dôležitá najmä pri procesoch vyžadujúcich styk plynnej a kvapalnej fázy. Táto vlastnosť významne ovplyvňuje transport hmoty v aerovanej miešanej nádobe a jej vyššia hodnota podporuje efektívnejší prenos hmoty z jednej fázy do druhej. Pretože v priemysle je pri mnohých procesoch často využívaná vsádzka, ktorá má viskozitu vyššiu ako voda, je skúmanie zádrže plynu na tomto parametri dôležité. Cieľom práce je zistiť vplyv závislosti zádrže plynu na viskozite vsádzky pri rôznych experimentálnych podmienkach; zmenou objemového prietoku plynu či rýchlosti otáčok miešadla. Tento trend je taktiež pozorovaný pomocou obrazovej analýzy správania sa bublín v miešanej nádobe.  
52 Eliška Prostějovská B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Kinetika přeměny aktivních center v katalyzátoru Cu/SSZ-13 pro selektivní redukci NOx detail

Kinetika přeměny aktivních center v katalyzátoru Cu/SSZ-13 pro selektivní redukci NOx

Emise výfukových plynů značně přispívají k znečistění ovzduší. U vozidel s dieselovými motory jsou největší problematikou emise oxidů dusíku (NOx), které se odstraňují pomocí selektivní katalytické redukce (SCR), kde jako redukční činidlo slouží NH3. Při ní se využívají porézní zeolitové katalyzátory s iontově vyměněnou mědí, nejčastěji Cu/SSZ‑13. V provozu je SCR katalyzátor vystaven vysokým teplotám, což vede k jeho stárnutí.  Vlivem zvýšených teplot přechází atomy mědi z formy ZCuOH do stabilnější Z2Cu, kde Z označuje vazné místo na atomu hliníku v zeolitu. Aktivní centra mohou také být blokována sloučeninami síry, které působí jako katalytický jed. Stárnutí ovlivňuje funkce katalyzátoru a může mít za důsledek snížení jeho efektivity. V rámci této práce byl vytvořen matematický model popisující kinetiku transformace aktivních center během teplotního stárnutí katalyzátoru. Zároveň byl studován vliv jednotlivých center na aktivitu katalyzátoru při oxidačních reakcích v SCR konvertoru. Studována byla oxidace NO, NH3, CO a SO2. Kinetické parametry byly vyhodnoceny na základě experimentálních dat z laboratorního reaktoru získaných pro čerstvé a zestárlé vzorky. Vyvinutý model umožňuje předpovídat vývoj aktivity katalyzátoru a dosahovaných konverzí škodlivin při dlouhodobém provozu.  
53 Bc. Martin Roudný M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Příprava liposomálních formulací špatně rozpustných a špatně permeujících léčiv detail

Příprava liposomálních formulací špatně rozpustných a špatně permeujících léčiv

Biologická dostupnost farmaceutických léčiv je ovlivněna jejich rychlostí permeace, tj. schopností látky procházet skrz biologické membrány a jejich rozpustností. Vlastnosti pomalu permeujících účinných látek lze vylepšit jejich kombinací s liposomy, kulovitými vezikulami, které jsou tvořeny fosfolipidovou dvouvrstvou, do které lze léčiva, jak hydrofilního, tak hydrofobního charakteru zapouzdřit. Fosfolipidová dvouvrstva nejenže zlepšuje permeabilitu uzavřených léčiv, ale i zabraňuje jejich předčasnému vylučování, tak snižuje jejich toxicitu, zlepšuje stabilitu a její modifikací lze dosáhnout i cíleného doručování léčiva. Rychlost rozpouštění účinných látek lze zvýšit jejich formulací do nanokrystalů, kdy je zvýšením poměru povrch-objem a snížením ekvivalentního poloměru částice dosaženo zvýšení rychlosti rozpustnosti. I nanokrystaly lze zkombinovat s liposomy, které pomocí své fosfolipidové dvouvrstvy poskytují zapouzdřeným nanokrystalům tzv. „gate-keeping“ efekt.  Cílem této práce je zvýšení biodostupnosti účinných látek, a to pro látky jak špatně rozpustné, tak pro látky s pomalou permeací. Byly proto z každé kategorie vybrány modelové látky, pro které byly zkoumány vhodné metody formulace do liposomů s následným vyhodnocením enkapsulační účinnosti.  
54 Bc. Adam Sedlačík M1 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Static mixers and electrolyte additives for dendrite free zinc deposition at elevated current densities detail

Static mixers and electrolyte additives for dendrite free zinc deposition at elevated current densities

V snahe obmedziť výrazné znečisťovanie životného prostredia a rapídne zmeny klímy sa čoraz viac snažíme využívať obnoviteľné zdroje energie. Avšak tieto zdroje nie vždy zabezpečia kontinuálny prísun energie, a preto svet potrebuje zariadenia na ukladanie a zároveň distribúciu energie z týchto zdrojov keď je jej prebytok, respektíve nedostatok. Sľubnou technológiou by mohli byť hybridné prietokové batérie zinok-vzduch (ZVHPB), ktoré by mohli vďaka nízkym nákladom, vysokej energetickej hustote a minimálnemu zaťaženiu životného prostredia predstavovať lacné, efektívne a predovšetkým ekologické riešenie. Ukladanie energie v týchto batériách je uskutočnené elektrolytickým vylučovaním zinku zo zinočnatých iónov rozpustených v alkalickom roztoku KOH. Napriek niekoľkým snahám stále nedošlo k efektívnemu obmedzeniu rastu dendritickej štruktúry pri vyšších prúdových hustotách počas nabíjania ZVHPB, čo značne znižuje životnosť batérií. V tejto práci sa zaoberám potláčaním rastu dendritov a zhomogenizovaním nadeponovanej štruktúry pomocou aditív pridaných do roztoku elektrolytu alebo aplikácie vonkajšieho magnetického poľa. Depozícia zinku z prúdiaceho elektrolytu prebiehala pri zvýšenej teplote 40 °C v galvanostatickom režime a nadeponované vrstvy boli následne charakterizované pod SEM.
55 Bc. Adam Siuda M2 Ing. Lukáš Valenz, Ph.D. Kalibrace analyzátoru SOa měření kGa na systému SO2-NaOH detail

Kalibrace analyzátoru SOa měření kGa na systému SO2-NaOH

První využití absorpčních kolon se datuje již na počátek 19. století, kdy byly kolony využívány k odstranění škodlivých plynů při těžbě uhlí. Dnes jsou patrové a výplňové kolony klíčovými komponenty také pro výrobu průmyslově důležitých kyselin, jako je například kyselina sírová a dusičná. Pro úspěšný návrh těchto zařízení pomocí Rate-based přístupu je nezbytné hluboce porozumět hydraulickým a transportním charakteristikám, včetně objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi, neboli kGa. Závislost kGa na difuzivitě byla formulována před desítkami let a je neustále základem mnoha vztahů dodnes používaných k jeho výpočtu. K vytvoření komplexnějšího pohledu na tuto závislost je nezbytné provádět měření kGa pomocí různých systémů. Cílem této práce byla kalibrace nového analyzátoru na SO2 a následné ověření metodiky měření kGa na výplni Mellapak Plus 452.Y, která byla již v minulosti v laboratoři proměřena. Tato práce byla motivována potřebou doplnit databázi měření kGa na výplni Mellapak Plus 252.Y o systém oxid siřičitý/hydroxid sodný, což bude další krok. Následné porovnání s hodnotami získanými na této výplni pomocí systému čpavek/kyselina sírová poskytne hlubší vhled do závislosti kGa na difuzivitě a otevře nové perspektivy v oblasti přenosu transportních charakteristik.  
56 Bc. Kateřina Slaninová M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Design průtočného modelu pro studium a porovnání interakcí nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami detail

Design průtočného modelu pro studium a porovnání interakcí nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami

Nanočástice lze použít jako nosiče pro léčiva, u nichž je nutno snížit vedlejší účinky – např. pro cytostatika. Po podání jsou však nanočástice z organismu vychytávány imunitním systémem – makrofágy – procesem zvaným fagocytóza a dále se nanočástice ukládají v organismu i mimo cílovou tkáň. To vše vede ke snížení účinnosti léčiva a potřebě zvýšit dávku. V experimentech budou použity modifikované křemičité nanočástice se zvýšenou selektivitou pro navazování na hypoxické nádorové buňky – protilátkou IgG M75 – a se zvýšenou odolností proti vychytávání makrofágy – polymerem poly(N-hydroxypropyl methakrylamidem). Tyto modifikace ovlivňují farmakokinetiku nanočástic v organismu a tím ovlivňují velikost účinné dávky. Předmětem práce je vytvořit průtočný model, ve kterém bude možno sledovat interakci modifikovaných nanočástic s nádorovými buňkami a makrofágy. Z interakce nanočástic s buňkami bude možno zjistit kinetiku specifického navazování nanočástic na nádorové buňky a kinetiku fagocytózy. Ze zjištěné kinetiky bude poté možno lépe určovat velikosti dávek.  
57 Bc. Karolína Slonková M1 Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D. Depotní formulace pro lokální řízené vylučování antibiotik pomocí magnetického pole detail

Depotní formulace pro lokální řízené vylučování antibiotik pomocí magnetického pole

Z depotních formulací pro lokální vylučování léčiv (gelů, pásek, vláken) jsou léčiva zpravidla vylučována nekontrolovaně, což vede k nestálé koncentraci antibiotika v místě aplikace a může zapříčinit vznik bakteriální rezistence. Formulací, která by mohla tento problém řešit, jsou kompozitní částice, které díky své struktuře umožňují kombinaci několika složek a vhodné zapouzdření léčivé látky. Kompozitní mikročástice, které jsou předmětem této práce, byly připraveny metodou enkapsulace tak, aby byly schopné řízeného dávkování antibiotika na vnější podnět. Mikročástice byly vytvořeny z jádra obsahujícího vosk (Tt = 42 °C) s mikrokrystalickým antibiotikem norfloxacin a kovalentně síťovatelné hydrogelové slupky z methakrylovaného alginátu vápenatého, ve které byly umístěny magnetické nanočástice oxidu železa. Při vystavení vnějšímu střídavému poli jsou nanočástice oxidu železa schopny indukčního ohřevu, což vede k roztavení vosku a umožní vyloučení norfloxacinu. S ohledem na schopnost indukčního ohřevu nanočástic je možné vylučovat antibiotikum pouze v žádoucích případech a zabránit tak jeho samovolnému unikání do okolí. Byla zkoumána kapacita jedné částice, možnost indukčního ohřevu v definované vzdálenosti od cívky a odolnost mikročástic proti podmínkám fyziologického prostředí.  
58 Jan Sochor B3 Ing. Vojtěch Klimša Stabilization of suspension produced by anti-solvent precipitation in spray dried matrix detail

Stabilization of suspension produced by anti-solvent precipitation in spray dried matrix

Transforming raw pharmaceutical materials into a desired product is a demanding and expensive process including many unit operations such as milling, granulation, coating and tablet pressing.  Spray drying is a method of transforming liquid feed into a fine powder, which serves as a base for said procedures. Lowering the size of drug particles greatly improves their overall solubility, since the surface to volume ratio also increases. To produce nano-sized drug particles using spray drying, we can use anti-solvent precipitation creating suspension, which serves as a stock feed. The issue of suspension instability is solved by immediately feeding the suspension into the spray drier, interrupting further crystal growth. By adding hydrophilic excipient into the anti-solvent (aqueous) phase, the produced powder forms an amorphous excipient matrix containing crystalline drug with improved water solubility and powder flow properties.   The aim of my work is finding a method incorporating spray drying and anti-solvent precipitation of producing powder that would be ready for direct tablet pressing directly after the spray drying, condensing many production steps into one continuous process, while improving bioavailability of the drug itself.  
59 Bc. Martin Spurný M2 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Kapacitný booster pre redoxné prietokové batérie detail

Kapacitný booster pre redoxné prietokové batérie

Využitie obnoviteľných zdrojov v energetike predstavuje výzvu v podobe nekonštantnej produkcie elektrickej energie. Jedným z potenciálnych riešení je akumulácia energie do redoxných prietokových batérii (RFB- redox flow battery), ktoré by uchovávali energiu a zabezpečovali jej nepretržitú dostupnosť v rozvodnej sieti. Kapacita RFB je daná množstvom aktívnych látok v kladnom a zápornom elektrolyte a je teda limitovaná ich rozpustnosťou a objemom elektrolytu. Perspektívnym spôsobom, ako obísť koncentračný limit, je použitie tzv. kapacitného boostru, tj. redoxnej aktívnej látky imobilizovanej v pevnej fáze, ktorá je v kontakte s elektrolytom. Elektrolyt tak plní funkciu redoxného mediátora medzi imobilizovanou látkou a elektródou a zároveň sám uchováva kapacitu. Cieľom tejto práce bolo skúmať možnosti imobilizácie aktívnej látky (antrachinónová disulfónovaná soľ so sodným protiiónom) do podoby mechanicky stabilných granúl. Bol skúmaný vplyv hmotnostného podielu spojiva a pomocných činidiel na využitie aktívnej látky v granulách. Experimentálnou platformou bol laboratórny prietokový článok s vodnými elektrolytmi, pričom merania pozostávali z cyklického nabíjania a vybíjania, kedy bola porovnávaná kapacita článku s pridaným boostrom oproti kapacite článku bez pridaného boostru.  



60 Bc. Ján Synak M2 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Vliv sazí na konverzi uhlovodíků a CO v katalytickém filtru detail

Vliv sazí na konverzi uhlovodíků a CO v katalytickém filtru

Emisie spôsobené nedokonalým spaľovaním paliva, akými sú oxid uhoľnatý (CO), nespálené uhľovodíky, oxidy dusíka (NOx) a pevné častice, sú vypúšťané do atmosféry prostredníctvom výfukových systémov automobilov. Tieto splodiny majú významný vplyv na životné prostredie, pretože prispievajú k znečisteniu ovzdušia. Na zmiernenie vplyvu na životné prostredie sa používajú katalytické filtre pevných častíc. Tieto filtre plnia kľúčovú funkciu transformácie škodlivých emisií na netoxické látky – CO2, H2O a N2. Zároveň slúžia na zachytávanie pevných častíc. Účinnosť týchto filtrov sa hodnotí na základe troch kľúčových parametrov: katalytickej aktivity, tlakovej straty a filtračnej účinnosti. Počas prevádzky sa filter pevných častíc zanáša sadzami, čo síce zvyšuje účinnosť filtrácie, ale negatívne vplýva na katalytickú aktivitu. Hromadenie sadzí blokuje aktívne centrá, čo bráni premene škodlivých emisií.  Nájdenie rozumného optima medzi týmito parametrami, najmä v prípade zaneseného filtra, je kľúčové. Táto štúdia sa zameriava na porovnanie katalytickej aktivity oktánu a oxidu uhoľnatého pri rôznom stupni zanesenia filtra.  
61 Bc. Hanna Sytsko M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Studium vlivu koncentrace na permeaci směsí léčiv skrz liposomální membrány detail

Studium vlivu koncentrace na permeaci směsí léčiv skrz liposomální membrány

Při návrhu a vývoji léčiv je nezbytné vědět, jak léčiva působí na cílový orgán, a zjistit optimální dávkování. Jak zjistit lékařům nebo farmaceutickým firmám, jak rychle se léčiva uvolňují z kapsule nebo částice, a jak budou procházet do buněk?    Cílem této práce je studium vlivu koncentrace léčiv na rychlost permeace skrz liposomální membránu. Permeabilita je jedním z klíčových parametrů léčiv, která ovlivňuje jejich vstřebávání i následnou distribuci v organismu. Léčiva musí být schopna překonat bariéry v gastrointestinálním traktu (stěny žaludku a střev) a následně dosáhnout cílových míst v buňkách. Nízká permeabilita léčiva omezuje jeho absorpci, a tím i účinnost celého léčivého přípravku. V této práci byly použity liposomy jako experimentální model biologických bariér. Do liposomů byly uzavřeny binární nebo ternární kombinace léčiv a fluorescenčních barviv. Z experimentálních dat byly určeny permeabilitní koeficienty, popisující rychlost průchodu sledovaných molekul membránou, a distribuční koeficienty, popisující rozdělovací rovnováhu lipidy – vodný roztok. Metoda poskytuje kvantitativní data o vlivu koncentrace jedné látky na permeaci jiné látky skrz liposomální membránu.
62 Bc. Matouš Tůma M1 prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D. Vývoj zařízení pro elektroforézu ve volném toku detail

Vývoj zařízení pro elektroforézu ve volném toku

Syntéza a separace speciálních chemikálií v kontinuálním režimu je v dnešní době významným požadavkem farmaceutického a chemického průmyslu. Předložená práce je zaměřena na vývoj zařízení pro kontinuální elektroforetickou separaci chemických látek ve volném toku, kdy je kolmo na směr proudu nosného elektrolytu vloženo stejnosměrné elektrické pole. Oproti bakalářskému projektu, na který předložená práce navazuje, došlo k významným změnám v konstrukci zařízení a byl použit jiný druh membrán k oddělení separační komory  od elektrodových rezervoárů, což napomohlo k lepším výsledkům separačního procesu. Testování funkčnosti vyrobeného zařízení bylo uskutečněno pomocí ve vodě rozpustných barviv nesoucích elektrický náboj. Pomocí experimentálních parametrických studií byly nalezeny režimy, které umožňují vychylování koncentračních trajektorií barviv ze směru toku elektrolytu. Uvedený výsledek je podmínkou nutnou pro kontinuální separaci látek  s elektrickým nábojem ve zkonstruovaném zařízení. Z experimentálních dat bylo též možné odhadnout hodnotu efektivní elektroforetické mobility barviva v prostředí nosného elektrolytu. Dosažené výsledky mohou napomoci při vývoji kontinuálně pracujících elektroforetických separátorů pro oddělování enantiomerů a dalších speciálních chemikálií.  
63 Bc. Samuel Uhliarik M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Optimalizácia výrobného procesu minitabliet s vysokým obsahom účinnej látky detail

Optimalizácia výrobného procesu minitabliet s vysokým obsahom účinnej látky

Ročne tvoria úmrtia na kardiovaskulárne choroby až 32 % z celkovej mortality. Toto percento by však mohlo byť nižšie, keby boli pacienti včas diagnostikovaní a správne liečení. Pri úspešnej liečbe kardiovaskulárnych chorôb je už dnes bežnou praxou ordinovať pacientom kombinovanú liečbu pomocou 2-4 účinných látok. Pri použití viacerých účinných látok v drvivej väčšine prípadov dochádza aj k zvýšeniu množstva tabliet, ktoré pacient musí denne požiť, čo zvyšuje riziko vynechania dávky a tak k zníženiu liečivého účinku. Pomocou formulácie viac-jednotkového liekového systému na báze minitabliet sme schopný toto množstvo liekových foriem zredukovať na 1 želatínovú kapsličku veľkosti 0, do ktorej sme naviac schopný vložiť presný obsah účinnej látky na mieru pacienta. V tejto práci boli 2 účinné látky (API) používané v kombinovanej terapii formulované do minitabliet, pričom pre obe API bol použitý rovnaký postup prípravy s cieľom optimalizovať a generalizovať tento postup pre výrobu vo farmaceutickom priemysle.
64 Adam Josef Vaculík B3 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Kvalifikační studie jednoúčelového dávkovacího stroje na pevné lékové formy detail

Kvalifikační studie jednoúčelového dávkovacího stroje na pevné lékové formy

Jednou ze zásadních součástí úspěšné léčby je ochota a schopnost pacienta dodržovat předepsanou léčebnou kúru. S větším množstvím léků vzrůstá i pravděpodobnost vynechání jedné či více dávek, což je spojeno s velkými náklady pro systém zdravotní péče (odhadem 125 miliard EUR ročně v EU). Je tedy zapotřebí zjednodušit a zefektivnit tyto léčebné režimy. Toho lze dosáhnout nahrazením několika běžných lékových forem kapslí plněnou minitabletami. Minitablety se z hlediska uvolňování účinných látek chovají podobně, jako běžné tablety, ale obsahují výrazně menší množství excipientů a jsou tedy znatelně menší. Díky velikosti minitablet je možné tvořit jejich personalizované kombinace a plnit jimi želatinové kapsle, výsledný léčivý přípravek, poté obsahuje přesně stanovenou kombinaci účinných látek, kterou pacient potřebuje. Tato práce se zabývá provedením kvalifikační studie pro prototyp stroje, který na základě informací o pacientovi automaticky kombinuje minitablety do želatinových kapslí. Dále si tato práce klade za cíl stanovit rozmezí provozních parametrů, ve kterém je zajištěna požadovaná přesnost a rychlost stroje.
65 Vanesa Virsiková B2 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Understanding diffusion of gaseous penetrants in polyolefin melts detail

Understanding diffusion of gaseous penetrants in polyolefin melts

To optimise material performance and achieve more efficient production and recycling methods, understanding transport phenomena of substances through materials is essential, since it predicts their behaviour in various conditions and scenarios. This work focuses on understanding the diffusion of gaseous penetrants in semi-crystalline polyolefin melts such as HDPE (High-density Polyethylene) and LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene). These polymers are important in various industries due to their unique properties. This study aims to develop the pressure decay method and apply it for measurements of diffusivity in polyolefin samples. The experimental procedure involves degassing a sample at the defined temperature, and repeated pressurisation with a penetrant gas. First, the pressure changes due to sorption and desorption are recorded. Then, the data is used to calculate the diffusion coefficient employing Fick's second law calculated by the finite volume method in the Matlab program. By developing unique apparatuses to study polyolefins, one can better understand complex semi-crystalline systems and transport phenomena in semi-crystalline polymers.
66 Juraj Volešíni B3 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Performance prediction of organic flow battery by mathematical modeling   detail

Performance prediction of organic flow battery by mathematical modeling  

The surge in renewable energy and weather-of-day dependency emphasize a need for safe and reliable stationary energy storage. Redox flow batteries (RFBs) presently offer the perspective storage solution. Most RFBs rely on vanadium salts, yet the fluctuating vanadium cost motivates research for alternatives. Organic electrolyte-based RFBs (ORFBs) can be significantly cheaper and modified to meet desired requirements. In this work, we developed a mathematical model to study and enhance the performance of organic redox flow battery. We have separated the battery into four compartments: positive and negative half-cells, and two tanks. The model describes the change in concentration of each chemical component and the change in volume of electrolytes. The membrane transport of active species is described by the Nernst-Planck equation and the transport of water is driven by osmotic pressure difference. To describe electrochemical properties, we use the Tafel equation to calculate overpotential at the electrodes, Ohm’s law to determine voltage drop over the membrane, and the Nernst equation for equilibrium potential. The model results are validated against experimental measurements. Using the model results, we can increase the battery performance and efficiency for real-world use.  
67 Petr Vítek B1 Ing. Stanislav Valtera Highly selective oxidative dehydrogenation of cyclohexene on zirconia supported copper-palladium pentamer clusters detail

Highly selective oxidative dehydrogenation of cyclohexene on zirconia supported copper-palladium pentamer clusters

The subnanometer size of the Cu5  nPdn (0n5) clusters grants them different behaviour compared to the bulk material. The properties of said clusters are not only composition-dependent, but also size-dependent, meaning that their properties can be greatly altered by even one atom change in their structure. Our main goal was to see how the swapping of one atom in a Cu-Pd pentamer cluster affects its activity and selectivity. We tested each Cu-Pd pentamer during oxidative dehydrogenation of cyclohexene. From our six pentamers (Cu5, Cu4Pd1, Cu3Pd2, Cu2Pd3, Cu1Pd4, Pd5) were active 5 clusters containing palladium, cluster Cu5 was inactive throughout testing. We observed a major difference in the activity of mixed clusters during the first and second ramp (lower activity during the second ramp). There was no significant change in the activity of the cluster Pd5. Even with the change in activity, there was no notable change in selectivity. The selectivity of the bimetallic clusters was 100% toward benzene and the selectivity of Pd5 was over 98%, with produced cyclohexadiene and CO2 less than 1% each. The findings from this study show the difference in the properties of each cluster (exact composition plays a key role). It also shows the potential of mixed clusters in catalysis.  
68 Lukáš Ziebiker B3 prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Filtrační účinnost a tlaková ztráta filtrů s různou mikrostrukturou katalytické vrstvy detail

Filtrační účinnost a tlaková ztráta filtrů s různou mikrostrukturou katalytické vrstvy

V současnosti je kladen stále větší důraz na ochranu životního prostředí. S tím přicházejí stále přísnější legislativní nařízení na emise spalovacích motorů. K čištění výfukových plynů se používají katalytické filtry, přeměňující škodlivé složky (CO, NOx a CXHY) na zdravotně nezávadné produkty (CO2, N2, H2O) a zároveň zachytávají pevné částice sazí. Vzorky katalytických filtrů použité v této práci jsou tvořeny z kordieritového substrátu s voštinovou strukturou, do které je nanesena vrstva katalyzátoru Pt/γ‑Al2O3. Klíčové parametry katalytických filtrů – filtrační účinnost, tlaková ztráta a katalytická aktivita – závisí na mikrostruktuře filtru a mění se se zanesením sazemi. Cílem této práce je změřit vývoj filtrační účinnosti a tlakové ztráty pro vzorky s různou mikrostrukturou nanesené katalytické vrstvy. Filtry s katalyzátorem naneseným do pórů ve stěně vykazují nízkou tlakovou ztrátu, ale také nízkou počáteční filtrační účinnost. Filtry s katalyzátorem naneseným na vnějším povrchu stěny mají vysokou počáteční filtrační účinnost, ale také vyšší tlakovou ztrátu. Pro obě konfigurace se v průběhu zanášení filtrační účinnost i tlaková ztráta postupně zvyšují. Naměřená data umožňují výběr struktury filtru s vhodnými provozními vlastnostmi i kalibraci matematických modelů.  
69 Bc. Ludmila Řiháková M1 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Polymer additives removal for sustainable recycling of plastics detail

Polymer additives removal for sustainable recycling of plastics

Plastics are multifunctional materials that are used in all sectors as an indispensable material. Plastics production is therefore increasing more and more every year, where piles of used plastics and textiles are becoming a serious environmental issue. Unfortunately, no method has yet been devised to solve the problem of increasing plastic waste, as it is cheaper to produce new plastic than to recycle used plastics. This work focuses to find a novel approach how to close circular plastic waste economy. It is solvent based recycling process that is used to extract polymer additves by dissolving polymers with suitable solvents and extraction agent. recycling. Common plastic waste has an undefined composition of additives species and its concentration in polymer matrix. We need to then produce small amount of defined plastic waste to conduct comprehensive study with various solvents, extraction agent and process conditions. These plastic waste with various and defined concentration is used to calibrate spectroscopic method which provide us a pointer how to find the optimal process conditions for the plastics recycling.  Our goal is to create the simplest, cheap and sophisticated method for recycling plastics that is environmentally friendly.  
70 Barbora Šašková B2 Ing. Filip Zavřel Příprava kontrastních látek na bázi gadolinia a glukanových částic detail

Příprava kontrastních látek na bázi gadolinia a glukanových částic

Glukanové částice (GPs) se dají využít pro cílené doručování látek prostřednictvím fagocytózy. Octomilka obecná (drosophila melanogaster) je pro tento systém použitelná jako in vivo model s krátkým generačním časem. Vytvoření ucelenějšího obrazu o fungování tohoto systému doručování látek je však vlivem nedostatečné rozlišovací schopnosti běžně používaných zobrazovacích metod obtížné. Naším cílem je proto vytvoření kontrastního média na bázi gadolinia a glukanových částic (GPs), umožnujicí lokalizaci částic uvnitř organismů pomocí metod výpočetní topografie (CT) a magnetické rezonace (MRI).   Byla navržena dvoukroková in situ metoda přípravy kompozitů na bázi GPs a gadolinia dvou formách – nanočástice Gd2O3 a alginátový gel (Gd3+). Pro přípravu kompozitů s Gd2Obyla využita syntéza z Gd(CH3COO)3 a TMAH, pro kompozity s alginátovým gelem reakce alginátu s GdCl3 (při testování metody nahrazován CaCl2). Obě cesty přípravy byly optimalizovány. Připravené kompozity vykazovaly dobré morfologické vlastnosti (jednotlivé částice bez agregátů). Další charakterizace připravených kompozitů bude zaměřena na celkový obsah gadolinia, stabilitu a cytotoxicitu.  
71 Bc. Petr Šimek M2 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Optimalizace Zn-I průtočné baterie detail

Optimalizace Zn-I průtočné baterie

Celosvětový trend dekarbonizace energetiky vede k nárůstu výroby elektrické energie pomocí obnovitelných zdrojů s čímž roste i poptávka po efektivním, levném a ekologickém způsobu, jak tuto energii skladovat při jejím dočasném přebytku. Alternativou k standardním Li-ion bateriím mohou být tzv. průtočné baterie. Jedná se o perspektivní technologii na bázi dostupných materiálů, jejíž předností je bezpečný provoz a nezávislé škálování výkonu a kapacity. Tento výzkum se zabývá vývojem a optimalizací hybridní průtočné baterie s elektrolyty na bázi ZnI2/KI. Pozornost byla nejprve věnována především složení elektrolytu, konkrétně vlivu koncentrace vodivostního aditiva (KCl) na výkon a stabilitu provozu článku. Testován byl i vliv jednotlivých vnitřních komponent baterie jako je iontově selektivní membrána, která slouží k oddělení elektrod a elektrolytů a k zajištění selektivního transportu iontů. V prováděných experimentech byly sledovány především hodnoty ohmického a celkového odporu článku, jednotlivé složky účinnosti a pokles kapacity během galvanostatického nabíjení/vybíjení baterie. Zjištěná optima složení elektrolytu, volby vnitřních komponent baterie a provozních podmínek (průtok elektrolytu, teplota) budou využity při návrhu úložiště v poloprovozní velikosti.  
72 Bc. Martin Škuta M1 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Kombinatorický vývoj pevnej lipidickej liekovej formy CBD detail

Kombinatorický vývoj pevnej lipidickej liekovej formy CBD

Nízka rozpustnosť CBD vo vode predstavuje významnú prekážku v jeho vstrebávaniu v živom organizme. Jedným z možných riešení súčasných produktov je rozpustenie CBD v oleji a následnom orálnom podávaní.  Pre zabezpečenie lepšieho transportu skrz sliznicu tenkého čreva a zvýšenie biodostupnosti CBD je možné využiť metódu self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS). Typicky sa jedná o liečivá v tekutej forme, avšak my sa zameriame na tuhú formu. Pre vytvorenie samomikroemulgujúceho systému stačí k lipofilnej látke pridať olej a vhodný surfaktant. Pre výber vhodných látok budeme postupovať kombinatorickým vývojom, teda vytváraním veľkého počtu zmesí rôznych látok o rôznom zastúpení. Následným porovnaním vlastností vyberieme najlepších kandidátov pre ďalšie skúmanie. Túto repetitívnu prácu si uľahčíme použitím robotického pipetoru upravenom pre pipetovanie tavenín. Prístroj dokáže v krátkom čase a s vysokou presnosťou vytvoriť zmesi o nami zvolenom zložení.  Pre lepšiu manipuláciu produktu je možné obaliť túto lipidickú zmes liečiva do prášku, ktorý zamedzí zlepeniu jednotlivých kusov liekovej formy a taktiež môže výrazne ovplyvniť uvoľňovanie liečiva. V tejto práci sa venujeme vytvoreniu pevnej liekovej formy, pozostávajúcej z CBD, lipidu, surfaktantu a iných pomocných látok.
73 Jan Šmahlík B3 prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Dual functional nanomaterials for the synergistic degradation of dyes and solar photocatalytic regeneration detail

Dual functional nanomaterials for the synergistic degradation of dyes and solar photocatalytic regeneration

 Polluted water is one of the biggest problems facing the world, and a big part of the problem is attributed to industries using dyes. In recent years, there has been many initiatives to reduce the amount of polluted water produced. In this work, I am focusing on the preparation of a mesoporous nanomaterial  which is capable of adsorbing dyes on its surface followed by degradation of the dyes under solar irradiation. This should be very cheap and ecological way to battle this situation. To achieve easy separation and reuse, the particles were encapsulated into polymeric beads. The resulting materials showed good adsorption and photocatalytic properties. Under simulated solar irradiation, the dye was degraded and reduced, with the beads regaining  most of their original colour. With these properties, there might be a big use of this material in wastewater treatment,  which will provide much cleaner water to people, animals and crops.  
74 Bc. Anna Šmídová M1 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Predikce povrchového napětí s využitím rozšířené van der Waalsovy stavové rovnice detail

Predikce povrchového napětí s využitím rozšířené van der Waalsovy stavové rovnice

V naší práci se zabýváme predikcí povrchového (mezifázového) napětí pro systém kapalina-pára.  Tato veličina se využívá při popisu jevů probíhajících na fázovém rozhraní a je využívána při modelování morfogeneze materiálů, například polymerních membrán. Jedná se ale o obtížně měřitelný parametr, a proto se snažíme o jeho predikci skrze termodynamicky konzistentní výpočty – bez nutnosti odhadování parametrů z experimentálních dat.  Využíváme teorie gradientu hustoty, díky níž můžeme použít stavové rovnice k popisu fázového rozhraní.  Aplikovali jsme proto stavovou rovnici van der Waals-711 - modifikaci van der Waalsovy rovnice, známé jako první stavová rovnice reálného plynu, jejíž prediktivní síla je ale limitovaná. Verze vdW-711 přináší do rovnice nový parametr, přinášející vliv acentrického faktoru, dnes zahrnutého ve většině běžných stavových rovnic.  Pro zajištění numerické stability výpočtu se využívá Cahnova-Hilliardova modelu, používaného běžně při popisu dynamiky spinodální dekompozice u systémů procházející fázovou separací. Výsledkem je ustálený rovnovážný profil hustoty, z nějž se získá hodnota povrchového (mezifázového) napětí. V současnosti rozšiřujeme výpočty pro nepolární alkany a cykloalkany a pracujeme s vybranými prvky a anorganickými sloučeninami.  
75 Bc. Mária Šoltésová M2 - Plasmonic Nanosensors: Tailoring Patch Morphology detail

Plasmonic Nanosensors: Tailoring Patch Morphology

Exploring bimetallic patchy nanoparticles, this work aims to transform dendritic gold-only patches into more stable and dense structures by the incorporation of silver. The change in patch morphology induces plasmonic resonance, a phenomenon where the nanoparticles resonate with incident light. This enhances light absorption in the visible or near-infrared range which is crucial for optical sensing. The main focus of the work was on the reaction kinetics as a fundamental element in understanding the mechanism of patch formation. It was discovered that a slower kinetics rate favors the formation of dense patches. Consequently, the challenge became to establish a reproducible method to intentionally slow down the kinetics, enabling precise control over the patch morphology, which was analyzed using UV-VIS-NIR spectroscopy and SEM. Thanks to their multifunctional nature, patchy particles offer a world of (almost) endless possibilities - their patches can be functionalized to serve as optical sensors for chemical sensing, environment monitoring, and in the medical field, even for disease detection and diagnostics or cancer treatment through localized hyperthermia therapy. Furthermore, their applications extend to vibrant pigments or catalysts, optimizing surface area to volume ratio.



444 - Ústav fyziky a měřicí techniky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Amálie Burešová B3 Ing. Jan Kejzlar Nanodráty na tenkých vrstvách kovů detail

Nanodráty na tenkých vrstvách kovů

Tato práce je věnována růstu a charakterizaci nanodrátků na černé hliníkové vrstvě. Pozorována byla intenzita růstu drátků v závislosti na teplotě vzorku. Současně byl testován vliv mechanického poškození jinak homogenní vrstvy na růst nanodrátků. Testovány byly vzorky černého hliníku připravené metodou magnetronového naprašování v atmosféře argonu s příspěvkem dusíku. Pro studium morfologie byla vybrána metoda skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Na povrchu vrstvy byly překvapivě nalezeny nanodrátky již před zahřátím, možné vysvětlení tohoto jevu je vliv teploty při depozici či oxidace atmosférickým kyslíkem při skladování. Po prvotní analýze byly vzorky vyhřáty na 200°C a opět přezkoumány. Četnost nanodrátků se tímto postupem rapidně zvýšila, potvrzujíc vliv teploty na jejich růst. Dále bylo potvrzeno, že nanodrátky lépe rostou z mechanických defektů vrstvy.



2 Jan Donát B3 Ing. Přemysl Fitl, Ph.D. Postup přípravy aerogelu a jeho možná použití detail

Postup přípravy aerogelu a jeho možná použití

Gel je koloidní systém, který vzniká zesíťováním nanočástic tvořící porézní strukturu, která je schopna zachytit určitý objem kapaliny. Aerogel, nazývaný taktéž zmrzlý dým, patří mezi pevné látky. Při jeho přípravě je nejprve vytvořen gel, ve kterém je následně kapalina nahrazena plynem. Nejčastější materiál používaný pro výrobu aerogelu je oxid křemičitý, který jsme si zvolili jako první pro výrobu. Příprava je ovšem možná i z jiných metalických oxidů (chrom, zinek, nikl, hliník, lanthanoidy). Gel je možno připravit mnoha cestami. Námi zvolená je bazicky katalyzovaná reakce tetramethyl orthosilikátu, který následně vysušíme metodou superkritického CO2. Dosavadním pokrok práce činí vyzkoušení tvorby gelu a sestavení aparatury, která je schopna udržet kapalný CO2. Aerogely se vyznačují vysokou porozitou, která dosahuje až 99,98%, a obrovským vnitřním povrchem, až 1000 m2/g. V důsledku vysoké porozity patří mezi látky s nízkou hustotou, řádově jednotek g/dm3. Těchto jejich unikátních vlastnosti již využívá NASA. Velký vnitřní povrch umožňuje aplikaci v procesech, při kterých je výhodné maximalizovat mezifázový povrch (např. adsorpce plynů nebo katalytické reakce). Použitím materiálů využívaných v chemických senzorech by tedy mohlo být možné docílit nízkého detekčního limitu.  



3 Lucie Dorazilová B3 Dr. Mgr. Jana Jirešová Dekontaminace trvanlivých potravin pomocí netermálního plazmatu detail

Dekontaminace trvanlivých potravin pomocí netermálního plazmatu

Trvanlivé potraviny často bývají kontaminovány různými mikroorganismy. Přestože je jejich množství hlídáno a není pro běžného člověka nebezpečné, může představovat riziko pro lidi s oslabenou imunitou a také snižovat kvalitu a trvanlivost potravin.  Stále se vyvíjejí nové metody, které zbaví potraviny nežádoucích mikroorganismů a zároveň zachovají původní kvalitu potravin.  Jednou z nových metod je použití netermálního plazmatu (NTP). NTP se generuje pomocí elektrického výboje ve vzduchu či v jiných plynech. NTP obsahuje radikály a jiné reaktivní kyslíkové částice, které účinně likvidují nežádoucí mikroorganismy. NTP se dá použít i na potraviny, pro něž by byly jiné metody dekontaminace nevhodné.   V této práci jsem zkoumala vliv NTP na potraviny, které byly uměle kontaminovány plísní Aspergillus brasiliensis. Růst plísně na potravinách vystavených NTP byl zpomalen oproti neošetřeným vzorkům. Pro generaci plazmatu byly použity dvě rozdílné aparatury a byl srovnáván jejich vliv.



4 Bc. Anna Hodžiová M2 Dr. Mgr. Jana Jirešová Využití netermálního plazmatu k ošetření plísní napadených stavebních materialů detail

Využití netermálního plazmatu k ošetření plísní napadených stavebních materialů

Plazma je ionizovaný plyn, ktorý je síce celkovo neutrálny, ale obsahuje vysoký počet elektricky nabitých častíc. Pri interakcii elektrónov s atómami a molekulami dochádza k disociácii molekúl a k ionizácii. Atómy, ióny a radikály či už v základnom alebo ionizovanom stave nachádzajúce sa v plazme sú vysoko reaktívne. Práve týmto časticiam sa z veľkej časti pripisuje antimikrobiálny účinok plazmy. Poškodzujú bunečnú stenu a DNA, čo môže viesť až k smrti buniek. Značná časť výskumu sa venuje účinkom nízkotermálnej plazmy na baktérie, v tejto práci boli skúmané účinky nízkotermálnej plazmy na plesne. S plesňami sa najčastejšie stretávame v budovách, a teda pre simuláciu takýchto podmienok boli použité stavebné materiály – drevovláknitá doska a sadrokartón. Pre porovnanie bolo použité aj živné médium. Vybraný bol Aspergillus brasiliensis ako zástupca početného rodu plesní. Vzorky boli exponované v rôznom časovom intervale od inokulácie, pričom boli exponované raz alebo opakovane. Sledované bolo tempo ich rastu v porovnaní s kontrolnými vzorkami. Cieľom je optimalizovať toto ošetrenie plazmou tak, aby bolo možné plesne úplne zahubiť.  



5 Bc. David Kavka M1 RNDr. Pavel Galář, Ph.D. Optimalizace parametrů syntéz křemíkových nanočástic s cílem maximalizovat efektivitu luminiscence   detail

Optimalizace parametrů syntéz křemíkových nanočástic s cílem maximalizovat efektivitu luminiscence  

Během posledních dvaceti let se křemíkové nanokrystaly (Si-NCs) staly klíčovým předmětem výzkumu v oblasti elektroniky, optoelektroniky, optiky a fotovoltaiky. Zmenšením rozměrů a úpravou povrchové terminace lze zlepšit vlastnosti křemíku, včetně tuhosti, povrchové reaktivity a zejména světelné emisivity. Navzdory intenzivnímu výzkumu čelí masová aplikace Si-NCs výzvám, přičemž klíčovým problémem je vytvořit efektivní metodu přípravy s dostatečným množstvím kvalitního nanomateriálu. Tato práce se zaměřuje na optimalizaci přípravy Si-NCs pomocí netermálního plazmatu. Experimentálně se zkoumají různé parametry syntézy, včetně výkonu zdroje plazmatu, průtoku pracovních plynů a jejich tlaků. Úspěšnost syntézy je hodnocena na základě spektrální pozice fotoluminiscence nanočástic. Nejlepší vzorky budou také podrobeny charakterizaci struktury a chemického složení povrchu. Cílem je nalezení optimálních podmínek pro efektivní výrobu Si-NCs s požadovanými vlastnostmi.



6 Bc. Miriam Magočiová M1 prof. Dr. Ing. Martin Vrňata Kalibrační směsi par pro senzoriku připravované systémem Owlstone detail

Kalibrační směsi par pro senzoriku připravované systémem Owlstone

Plynné zmesi s definovanou nízkou koncentráciou zložiek majú bohaté využitie v senzorike, kde sa používajú na validáciu limitu detekcie, cilivosti a selektivity pripravených senzorov. Jednou z možných metód prípravy plynných zmesí je permeačná metóda, pri ktorej výsledná zmes vzniká permeovaním zložky cez steny teflónovej trubice do prúdu nosného plynu v smere záporného gradientu koncentrácie. Permeačné trubice sú preferovanou voľbou v laboratórnej alebo priemyselnej praxi najmä kvôli ich jednoduchej príprave, stálosti parametrov v čase a lineárnej zmene permeačnej rýchlosti s teplotou. Táto práca sa zaoberá štúdiom teplotne a vekovo závislých anomálií permeačných trubíc plnených butanolom alebo kyselinou octovou, ktoré som objavila pri meraní svojej bakalárskej práce. Práve vďaka veľkému potenciálu permeačných trubíc ako zdrojov kalibračných zmesí je dôležité vyhodnotiť, pri akých podmienkach poskytujú trubice plynné zmesi so stálou koncentráciou zložiek. Zmesi rôzne starých permeačných trubíc boli vyhodnocované pri rôznych teplotách dvoma analytickými metódami. Porovnaním so skoršie získanými dátami bola stanovená optimálna teplota a optimálny vek trubíc pre získanie čo najpresnejšie definovaných koncentrácií zmesí.



7 Ondřej Michal B3 Ing. Ladislav Fišer, Ph.D. Separce CO ze směsí plynů vzniklé z nízkoteplotní plazmy detail

Separce CO ze směsí plynů vzniklé z nízkoteplotní plazmy

Jedna z aplikací netermálního plazmatu je rozklad skleníkového plynu, oxidu uhličitého, na oxid uhelnatý a kyslík. Tato směs také obsahuje oxid uhličitý, který se nerozložil. Tato práce se zabývá separací těchto plynů od sebe, s cílem dosáhnout co největší čistoty. Tato separace se provádí ve dvou částech. V první části se oddělí kyslík pomocí jednotky PSA (pressure swing adsorption), která jako sorbent využívá zeolity. Zbylá směs obsahuje oxid uhličitý a uhelnatý. Tyto dva plyny se poté oddělí ve druhé části práce, a to sorpcí oxidu uhličitého do bazického roztoku ethanolaminu. Tento proces může být ekologicky významný, jelikož se jedná o recyklaci oxidu uhličitého ze spalovacích procesů a oxid uhelnatý je velmi významná molekula v oblasti průmyslu (výroba methanolu, močoviny a syntézního plynu).



8 Denis Najman B3 Ing. Bc. Michal Novotný, Ph.D. Cesta k černému kovu skrze plazmochemii detail

Cesta k černému kovu skrze plazmochemii

Již po staletí bylo snem alchymistů přeměnit levné kovy na zlato. Dnes je taková představa jednoduše realizovatelná skrze pokovování povrchů pomocí materiálů se zlatavým vzhledem. Jedním takovým materiálem se zlatým vzhledem je TiN. S trochou nadsázky lze říci, že tématem této práce bude obrácený alchymistický postup, za účelem přeměny zlatavého povrchu TiN na černý. Zhruba od roku 1930 je totiž známo, že kovy, které jsou napařovány v přítomnosti plynu o tlaku zhruba 100 Pa, jsou deponovány jako porézní tenké vrstvy, nazývané černé kovy.  Tyto kovy vykazují vysoký podíl povrchu ku objemu a představují vhodné kandidáty pro použití jakožto aktivní vrstvy v plynových či pyrometrických senzorech. Cílem této práce je studovat plazmochemické reakce během růstu vrstev a s jejich pomocí predikovat co nejvhodnější podmínky pro přípravu černého titanu pomocí magnetronového naprašování. Budou použity metody zkoumající vliv depozičních podmínek (tlak, druh plynu, výkon magnetronu) na chování plazmatu. Jednou z těchto použitých metod je optická emisní spektroskopie, která je nedestruktivní metodou prvkové analýzy. V této práci byla použita k naleznutí vhodných podmínek plazmatu, k výpočtu excitačních teplot atomů Ti I či rotačních a vibračních teplot dvouatomové molekuly dusíku. 
9 Bc. Jakub Novotný M2 Dr. Mgr. Jana Jirešová Nový směr léčby onychomykóz detail

Nový směr léčby onychomykóz

Tato práce se zaměřuje na problematiku léčby onychomykózy, častého onemocnění nehtů způsobeného dermatofyty, které vyžaduje dlouhodobou léčbu. Lokální léčba onychomykózy trvá obvykle až jeden rok a vyžaduje aktivní spolupráci pacienta. Systémová léčba má nezanedbatelné vedlejší účinky. Využití netermálního plazmatu (NTP) pro léčbu přináší určité zlepšení, avšak není účinné ve všech případech.Hledání nových možností vede k kombinaci dezinfekčních přípravků s NTP. Předchozí práce naznačuje, že kombinace NTP s bengálskou červení poskytuje lepší výsledky, avšak stále není dokonalá. Tato práce zkoumá potenciál kombinace NTP s Betadine, což představuje potenciální výhodu vzhledem k širokému využívání Betadine jako standardní dezinfekce, na niž jsou zvyklí jak pacienti, tak lékaři.
10 Cyril Popek B3 Ing. Přemysl Fitl, Ph.D. Růst černých kovů na modifikovaných substrátech detail

Růst černých kovů na modifikovaných substrátech

Vrstvy černých kovů jsou vysoce nano-strukturované. Jejich povrchová morfologie způsobuje silnou absorpci dopadajícího světla. Vrstvy černých kovů mohou mít díky svým unikátním vlastnostem aplikaci jak v senzorice plynů, tak také například v katalýze.  Příprava vrstev černého zlata probíhala vakuovým napařováním z wolframové lodičky za zvýšeného tlaku (15 Pa, Argon) ve vakuové aparatuře.  V rámci práce byl různými způsoby modifikován (očištěn) křemíkový substrát. Jeden substrát byl pouze očištěn organickými rozpouštědly, druhý byl vystaven argonové plazmě v RF výboji, a třetí byl exponován ozonem a UV zářením.  Pomocí skenovací elektronové mikroskopie byla studována morfologie černého zlata připraveného na takto modifikovaných substrátech a vliv stejných technologii na vlastní strukturu povrchu černého zlata.  Získané snímky byly studovány pomocí dostupného software pro analýzu obrazu.



11 Bc. Laura Thonová M2 doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D. Diagnostika korónového výboje typu point-to-ring jako nástroje pro inhibici  mikroorganismů   detail

Diagnostika korónového výboje typu point-to-ring jako nástroje pro inhibici  mikroorganismů  

Diagnostika korónového výboje jako nástroje pro inhibici mikroorganismů Jméno studenta: Bc. Laura Thonová Vedoucí práce: doc. Ing.Vladimír Scholtz, Ph.D. Korónový výboj jako jeden ze zdrojů netermálního plazmatu podléhá již několik desítek let podrobnému výzkumu včetně studia jeho potenciálních baktericidních účinků. V dosavadních výzkumech byla dávána přednost zejména elektrodovým konfiguracím korónového výboje hrot proti rovině (ang. point-to-plane) a hrot proti hrotu (ang. point-to-point). Cílem této práce bylo provést základní fyzikální a chemickou diagnostiku bipolárního korónového výboje v méně prostudované elektrodové konfiguraci hrot proti prstenci (ang. point-to-ring) s ohledem na jeho využití pro inhibici mikroorganismů. Na zvoleném korónovém výboji byla měřena voltampérová charakteristika, časové průběhy napětí a proudu včetně vyhodnocení jejich frekvenčních spekter a koncentrace generovaného ozónu a oxidů dusíku (NO, NO2). Zmíněné diagnostiky byly změřeny pro různé parametry výboje (napětí, proud, výkon, mezi-elektrodová vzdálenost).  



12 Bc. Radim Weisser M1 RNDr. Pavel Galář, Ph.D. Symetrické a hybridní superkondenzátory založené na vodných elektrolytech s vysokou koncentrací solí detail

Symetrické a hybridní superkondenzátory založené na vodných elektrolytech s vysokou koncentrací solí

Současná doba klade velké nároky na účinné uchovávání elektrické energie. Nyní jsou běžnými zařízeními pro skladování elektrické energie baterie, které mají také své nevýhody. Superkondenzátory tyto nevýhody v některých oblastech dokáží efektivně řešit, právě díky principu uchovávání elektrické energie ve formě elektrostatického pole nebo v rychlých redoxních reakcích při povrchu elektrody. Tato práce je zaměřena na symetrické superkondenzátory s elektrickou dvojvrstvou s použitím aktivního uhlíku jako aktivního materiálu elektrody a vodného roztoku chloristanové soli o vysoké koncentraci jako elektrolytu (tzv. „water in salt“), který poskytl široké potenciálové okno. Superkondenzátor s elektrodou z aktivního uhlíku a LiClO4 „water in salt“ elektrolytem vykazoval specifickou kapacitu 38,4 F/g. Dlouhodobé experimenty prokázaly cyklickou životnost více než 100 000 cyklů se ztrátou pouhých 13 % ze své počáteční specifické kapacity. Dalším krokem je vytvoření hybridního superkondenzátoru s jednou již vyzkoušenou elektrodou z aktivního uhlíku, kde nebude docházet k redoxním dějům, zatímco na druhé elektrodě z organického materiálu budou probíhat rychlé redoxní reakce, což pomůže výrazně zvýšit celkovou kapacitu oproti předchozímu systému.  



13 Bc. Tomáš Albert Štefanov M1 Ing. Ladislav Fišer, Ph.D. Návrh, výstavba a využitie nízkopoľového spektrometru nukleárnej magnetickej rezonancie detail

Návrh, výstavba a využitie nízkopoľového spektrometru nukleárnej magnetickej rezonancie

Molekuly v kondenzovanej fáze vykonávajú najrozmanitejšie formy pohybu, ktoré sú ovplyvnené ich vzájomnou interakciou, tvarom, teplotou a pod. Jedným zo spôsobov akým tieto javy študovať experimentálne je spolu s mikrovlnnou a dielektrickou spektroskopiou spektroskopia NMR. Relaxačné časy T1 (spin-mriežkový) a T2 (spin-spinový) namerané pomocou NMR poskytujú informácie o dynamických parametroch systému, ako napríklad rotačné korelačné časy τc, popisujúce rotáciu molekúl súvisiacu s mikroviskozitou. V tejto práci sa zameriavam na návrh prístroja schopného merať relaxačné parametre kondenzovaných systémov, postrádajúceho nevýhody klasických prístrojov ako vysoká počiatočná cena, prevádzkové náklady či imobilita.  Práca začala teoretickým popisom prístroja a metódy na základe ktorého sa následne navrhovali jednotlivé obvody a software. Ako základ pre kontrolu elektroniky som použil rozšírenú a cenovo prijateľnú platformu Arduino založenú na mikrokontrolére ATmega2560 programovateľnú v C++. Generáciu vysoko homogénnych magnetických polí som dosiahol výrobou cievok neobvyklého sférického tvaru.  Cielom tejto práce je popis, výroba a charakterizácia jednotlivých segmentov, úspešné sprevádzkovanie celého prístroja a jeho kvalitatívne porovnanie s klasickými NMR spektrometrami.  



446 - Ústav matematiky, informatiky a kybernetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Jakub Ciler M1 Ing. Jan Kohout, Ph.D. Klasifikace asymetrie v obličeji pomocí neuronové sítě detail

Klasifikace asymetrie v obličeji pomocí neuronové sítě

Při operaci rovnovážného ústrojí dojde k přerušení lícního nervu. Následná rehabilitace je závislá na pravidelných návštěvách lákaře, které ovšem nemusejí být dostatečně frekventované.  Z tohoto důvodu je snaha vyvinout aplikaci, která by pacientům poskytovala okamžitě a v domácím prostředí informace o jejich stavu.  Ten je vyhodnocován pomocí neuronové sítě implementované v Pythonu. Používají se konvoluční a plně propojené vrstvy pro extrakci a klasifikaci příznaků. Pro vyhodnocení sítě jsou využity charakteristiky jako F1 Score, Recall, Accuracy a Precision. Implementace zahrnuje také k-fold a leave-one-out validační postupy pro posouzení spolehlivosti modelu.
2 Milana Dejaková B2 Ing. Ondřej Studeník Vývoj nástroje pro analýzu CFD-DEM simulací detail

Vývoj nástroje pro analýzu CFD-DEM simulací

Ve spolupráci Ústavu matematiky, informatiky a kybernetiky a Ústavu chemického inženýrství je vyvíjen unikátní řešič umožňující simulaci unášení nepravidelných částic tekutinou, včetně interakcí mezi částicemi a částic se stěnami systému. Vyvíjený řešič je nadstavba otevřené C ++ knihovny OpenFOAM zaměřené na výpočetní dynamiku tekutin (CFD) a rozšiřuje jí o implementaci metody vnořené hranice a metody diskrétních elementů (DEM) umožňující simulaci pohyblivé pevné fáze. Vzniklý CFD-DEM řešič je schopen popisu zmíněných systémů až do 10 000 částic, kdy je pro každou částici vyhodnocena interakce s okolní tekutinou i případný kontakt s  jinou částicí nebo hranicí systému. Aby bylo možné využít aplikační potenciál nového CFD-DEM řešiče, je nutné ověřit správnost globální bilance, tedy zákony zachování. V této práci, prezentuji vývoj nástroje, který umožňuje analýzu průběhu simulace na základě načtení výpisu CFD-DEM řešiče. Načtená data jsou uspořádána dle času a individuálních částic a zpracována. Toto umožňuje verifikovat přesnost globální bilance a případně identifikovat nedostatky ve stávající implementaci CFD-DEM řešiče. Hlavním výsledkem této práce je automatizace třídění načtených dat a výpočet globální bilance energie těles s bližším pohledem na výpočet energie kontaktu.



3 Bc. Jakub Hanzl M2 doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D. Automatizace a řízení HW pro laboratoř spektrální analýzy detail

Automatizace a řízení HW pro laboratoř spektrální analýzy

Automatizace je pojem, který je významným tématem neposledních pár let. Umožňuje nám řešit rutinní postupy a tak šetřit čas, pracovní sílu a s tím související náklady. Automatizace ovšem není tématem jen průmyslového sektoru, ale své zastoupení najde i ve výzkumných činnostech, kde může zastávat neméně důležitou roli. Práce si klade za úkol zprostředkování komunikace  vybraných přístrojů s řídícím SW a vývoj aplikace, konkrétně grafického uživatelského rozhraní. Tato aplikace má za úkol zpřehlednit a zjednodušit zadávání vstupních parametrů jednotlivých přístrojů namísto stávajících SW  dodávaných od výrobců. Dále pak možnost provádět plně autonomně rutinní metody měření v rámci laboratoře s čímž souvisí i případné předávání dat mezi jednotlivými přístroji. V poslední řadě bude uživatel schopen v aplikaci zpracovat naměřená data z jednotlivých přístrojů. Aplikace je vyvíjena v prostředí Matlab za použití vyšší úrovně programování a to prostřednictvím DLL, které jsou součástí SDK modulů právě pro vývoj. Cílem je ulevit pracovníkům laboratoře po stránce časové náročnosti měření, tak aby se mohli plně věnovat aktivní části výzkumné činnosti za podmínky, že bude zaručena stejná kvalita výstupů z aplikace jako u dodávaných SW.  
4 Ivana Havlenová B2 Ing. Martin Isoz, Ph.D. Příprava výpočetního prostředí pro topologickou optimalizaci mikrofluidního čipu detail

Příprava výpočetního prostředí pro topologickou optimalizaci mikrofluidního čipu

Automatická optimalizace designu je klíčovým krokem při navrhování moderních zařízení s optimálními vlastnostmi. Jedním z takových zařízení jsou mikrofluidní čipy, které nacházejí stále větší uplatnění v průmyslu i medicíně, mimo jiné pro rychlou analýzu malého množství kapalin jako tzv. lab-on-chip. Cílem této práce je tvorba výpočetního prostředí, které umožní automatickou a robustní topologickou optimalizaci mikrofluidního čipu. Vlastnosti čipu se při optimalizaci vyhodnocují pomocí metody výpočetní dynamiky tekutin (CFD), kde se všechny kroky řešení od generace výpočetní sítě přes spuštění a kontrolu numerické simulace až po zpracování výsledků provádějí automaticky na základě scriptů v pythonu. Vývoj prostředí he hlavním předmětem práce. Dosažené výsledky prezentujeme na rozměrové optimalizaci mikrofluidního rozdělovače, kde je kritériem optimality minimalizace tlakové ztráty. Na tomto optimalizačním problému je testováno chování prostředí s využitím různých optimalizačních algoritmů.



5 Bc. Lukáš Hospodár M2 Mgr. Markéta Zikmundová, Ph.D. Analýza demograficko-ekonomických vlivů na potenciál produktu na trhu detail

Analýza demograficko-ekonomických vlivů na potenciál produktu na trhu

V dnešnej dobe sa v priemyselnej praxi kladie veľký dôraz nielen na podmienky a možnosti výroby chemicko-potravinárskeho produktu ako takého, ale aj na zbieranie dát o správaní sa výrobku a o jeho spotrebiteľoch na konkurenčnom trhu. Výzvou už zväčša nie je zbierať a uchovávať dáta, ale vhodne ich spájať, interpretovať a použiť pre strategické rozhodnutia podniku. Táto práca sa zaoberá práve vytvorením databázy dát z rôznych zdrojov, jej analýzou a interpretáciou výsledkov ako prínosu pre výrobcu produktu. Analýza tohto typu hľadá dosiaľ možný nepokrytý potenciál rozvoja odbytu pre produkty výrobcu. Cieľom práce je vytvoriť a analyzovať komplexnú sadu dát hovoriacich o výrobku. Práca sa postupne zaoberá hľadaním a spájaním kvalitatívnych a kvantitatívnych faktorov o výrobku  v kombinácii s demograficko-ekonomickými ukazateľmi o zákazníkoch. Následne ich unifikáciou a očistením o náhodné tendencie a vyvodením odporúčaní na základe požiadavku zadávateľa pri využití matematických postupov a metód. V záverečnom výstupe táto práca využíva prostredie analytického grafického užívateľského rozhrania Power BI. Najpopulárnejším rozhraním pre konečných užívateľov sú programy spoločnosti Microsoft, ktoré s každou ďalšou generáciou prinášajú nové možnosti využitia.    
6 Bc. Martin Jež M2 doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D. Implementace grafického uživatelského rozhraní ve vestavných systémech detail

Implementace grafického uživatelského rozhraní ve vestavných systémech

Vestavné systémy, tedy veškerá zařízení, která mají v sobě počítač, nás v dnešním světě obklopují na každém kroku. Od mobilních telefonů, přes ledničky po žehličky. Současný vývoj technologií vestavných systémů je analyzován v kontextu současných inovací ve smyslu průmyslu 4.0. Technická implementace konceptů jako například Internet of Things nebo Cloud Networking vyžaduje značnou výpočetní sílu hardwaru, který je v dnešní době překvapivě cenově dostupný, mimojiné díky popularitě smartphonů. Cílem mé práce je vývoj moderních vestavných systémů za užití toolchainu Yocto se zvláštním zřetelem pro grafická uživatelská rozhraní implementovaná v jazyce C/C++.
7 Bc. Hana Josífková M1 Ing. Jan Vrba, Ph.D. Vývoj navigačního systému pro kontrolu a řízení trajektorie rakety detail

Vývoj navigačního systému pro kontrolu a řízení trajektorie rakety

Teorie řízení má široké spektrum aplikací od jednoduchého kontrolování hladiny v nádrži až po sofistikované systémy, mezi které patří například řízení auta bez řidiče, udržování ideálních podmínek v reaktoru či právě navigační systémy. Raketu s vlastním navigačním systémem, která je schopna se zorientovat pouze pomocí základních informací integrovaných přímo v ní, je poté daleko snazší řídit a dostat na požadované místo dopadu. Implementace simulačního programu pro odhad trajektorie letu rakety je realizována v jazyce Python. Samotný nagivační systém pro čip rakety je vytvářen v C++.
8 Bc. Lukáš Marek M2 Ing. Jan Kohout, Ph.D. Analýza biomedicínských dat detail

Analýza biomedicínských dat

V této práci zpracováváme obličejová data zdravých pacientů za účelem nalezení vztahu mezi věkem a pohyby mimického svalstva v průběhu vykonávání standardních obličejových cviků (mračení, úsměv a jiné). Tento vztah nám umožní lépe pochopit obecný vliv stárnutí na schopnost projevovat mimické výrazy. Zároveň jej lze použít k filtraci vlivu stárnutí (tzv. odstranění baseline) a tím nám umožní lépe modelovat poruchy v mimice, které jsou dány jinými vlivy, jako je například částečná paréza obličeje. Data, která analyzujeme, jsou představena ve formě časových řad, což nám umožňuje detailně sledovat dynamiku mimických výrazů v čase. Na tato data nahlížíme dvěma způsoby. Prvním je funkcionální přístup, kdy nahlížíme na data jako na funkce a tím druhým je přístup topologický, pomocí kterého studujeme obecný tvar dat a jak se tento tvar mění v průběhu cviku. Kombinace těchto přístupů nám pak dovoluje robustněji modelovat výše zmíněný vztah. 
9 Bc. Daniel Martynek M2 prof. Ing. Aleš Procházka, CSc. Interaktivní analýza záznamů biomedicínské databáze detail

Interaktivní analýza záznamů biomedicínské databáze

Kýlní operace představují běžný, avšak komplexní aspekt chirurgické praxe, vyžadující pečlivou analýzu pro informovaná rozhodnutí. Tato práce představuje řešení, které kombinuje integraci Evropské databáze kýlních operací s interaktivní webovou a desktopovou aplikací pro offlinové a online použití. S využitím programovacího jazyka Python a Tk interface, jsme vytvořili desktopovou část projektu s důrazem na uživatelsky přívětivé rozhraní. Zároveň jsme rozšířili naše řešení vytvořením webové aplikace s využitím frameworku Django k vytvoření backendu. Pro vytvoření frontendu jsme použili HTML a Javascript v kombinaci s CSS. Tato řešení umožňují přehlednou vizualizaci dat z Evropské databáze. Prezentace se zaměří na klíčové aspekty implementace, včetně procesu zpracování a filtrace dat z Evropské databáze, návrhu uživatelského rozhraní a implementace bezpečnostních opatření. Cílem projektu je poskytnout lékařům a výzkumníkům snadný a efektivní přístup k relevantním informacím o kýlních operacích.  



10 Bc. Jan Michna M2 Ing. Jan Vrba, Ph.D. Voice Pathology Detection detail

Voice Pathology Detection

Voice disorders detection nowadays relies on either very subjective doctor testing on expensive and uncomfortable surgery neither of which are optimal for screening and early disorder detection. Due to the huge improvement of computing possibilities as well as artificial intelligence and especially deep learning and convolutional neural networks a new method has presented itself in voice recording analysis. My work aims at developing an accurate method at detecting voice disorders as a result of numerous diseases. The method developed will be implementable into a mobile application available to the public thus aiding the medical facilities as well as offering significantly cheaper and more accurate results to the patients.
11 Bc. Alexandra Molčanová M2 prof. Ing. Aleš Procházka, CSc. Zpracování pohybových dat s využitím mobilních sensorů detail

Zpracování pohybových dat s využitím mobilních sensorů

Prvé využitie senzorov v biomedicínskych aplikáciách bolo zaznamenané už v 20. storočí, pričom ich využitie sa postupne rozvíjalo a inovovalo až do dnešnej doby. Dnes sú už neoddeliteľnou súčasťou medicínskych postupov, ktoré si nevieme predstaviť bez využitia prostriedkov ako je záznam EKG alebo EEG. Rapídny progres vo vývoji senzorov spolu s prostriedkami analýzy dát umožňujú zaviesť nové postupy do diagnostiky, monitorovania a rehabilitácie pacientov. Akcelerometre, gyroskopy, senzory pulzu alebo polohy vieme každý z nás jednoducho použiť na záznam dát prostredníctvom smartfónov alebo chytrých hodiniek. V našej práci zaznamenávame akcelerometrické a pozičné dáta u detských pacientov pomocou smartfónu v mobilnej aplikácii Matlab. Navrhli sme metodiku pre analýzu symetrie chôdze u detí rôzneho veku, pohlavia a zdravotného stavu za použitia diskrétnej Fourierovej transformácie a štatistických metód. Na základe toho sme vytvorili algoritmus na spracovanie zaznamenaných dát implementovaný v mobilnej aplikácii Matlab, aby bolo možné vyhodnotiť predbežné výsledky merania bezprostredne po uskutočnení záznamu dát. Naša práca má potenciál poskytnúť cenné informácie pre lepšiu diagnostiku a rehabilitáciu detských pacientov, a tak prispieť k zlepšeniu kvality poskytovanej liečby.



12 Bc. Eliška Paulíková M1 doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D. Návrh a konstrukce Pellobota pro manipulaci s drobnými objekty detail

Návrh a konstrukce Pellobota pro manipulaci s drobnými objekty

Manuální práce prováděná v laboratoři, jako je pipetování nebo přesun různých objektů z jednoho experimentu do druhého, může potenciálně zahrnovat značnou míru lidské chybovosti, kterou je těžké zcela eliminovat. Nejúčinnějším způsobem, jak tomuto riziku předcházet, je robotizace. V rámci předložené práce byl znovu uveden do provozu téměř deset let starý pipetovací robot Evobot, u kterého byla provedena nutná optimalizace softwaru. Evobot je založený na modulární robotice umožňující využívat rozhraní plug'n'play. Každý z pipetovacích modulů komunikuje díky plošným spojům (PCB), které ovládají krokové motory v jednotlivých modulech pomocí SPI komunikace. Řídící jednotkou je Arduino s rozšiřující deskou Ramps 1.4. Jeden z cílů této práce je vytvořit chapadlo pro manipulaci s drobnými objekty, s touto nadstavbou přichází i nový název Pellobot. Pro tento účel je nezbytné navrhnout a vytvořit model pomocí 3D tisku. Vytištěné objekty jsou poté umístěny do jednoho z původních pipetovacích modulů. V chapadle následně dochází k vytvoření vakua pomocí peristaltického čerpadla, které tvaruje spodní část chapadla podle tvaru přenášeného objektu, čímž umožní s daným objektem manipulovat.  



13 Bc. Matej Ružička M2 - Modelovanie procesu doprednej osmózy pomocou experimentálnych dát detail

Modelovanie procesu doprednej osmózy pomocou experimentálnych dát

Dopredná osmóza (FO) je v porovnaní s reverznou osmózou (RO) technologicky menej často využívaným procesom pre transport vody, je však jej vhodným doplnkom. Podobne ako reverzná osmóza tak aj dopredná sa využíva v oblasti získavania čistej vody – najmä v podmienkach, pri ktorých samotná RO nedokáže byť aplikovaná.   Našim cieľom je proces optimalizovať, preto je potrebné poznať jeho model. Pretože prostredníctvom vytvorenia modelu sme schopní proces simulovať a tým zisťovať jeho dynamiku, správanie sa pri rôznych podmienkach, pozorovať zmeny spojené s iným nastavením, vplyv vstupov na výstupy, atď.  Nami vytvorený model simuluje reálny FO proces pri vsádzkovom a taktiež aj pri spojitom zapojení. Pre účely firmy Aquaporin A/S sme porovnali konkrétne návrhy FO procesu (konkrétne varianty nastavenia vstupov, parametrov a počiatočných podmienok) pre využitie na zakoncentrovanie pomarančového džúsu na požadovanú výslednú koncentráciu.    Obr 1. Graf závislosti nameraných hodnôt intenzity toku od koncentrácie vstupujúceho produktu pre tri rôzne koncentrované odťahové roztoky (20%,  40% a 60%) . Na základe týchto dát sme sa následne dopracovali ku kvadratickému modelu (žltý graf).    Obr. 2. Grafy zobrazujúce vplyv pridania membrán na osmotický tlak odťahového a produktového roztoku.  



14 Bc. Jakub Seiner M1 Ing. Jan Vrba, Ph.D. Detekce poruch hlasu ze zvukových nahrávek detail

Detekce poruch hlasu ze zvukových nahrávek

Tento příspěvek pojednává o inovativním přístupu k využití adaptivních metod detekce novosti v oblasti zdravotnictví, a to konkrétně při analýze záznamu hlasu pacientů trpících hlasovou dysfunkcí. Detekce novosti sama o sobě již ve zdravotnictví své místo má, jako příklad lze uvést detekci demence nebo Alzheimerovy choroby z EEG signálu. Oba zmíněné příklady se vyznačují vysokou selektivitou a lze tedy předpokládat že i v problematice hlasových poruch může detekce novosti být vhodným řešením. V případě prokázání funkčnosti a vývoji vhodného softwaru pro automatickou diagnostiku těchto onemocnění by došlo ke sjednocení výsledků a vedlo ke kvalitnější léčbě. Doposud diagnostika využívala zejména experty, specializující se na tento typ onemocnění, kteří museli strávit podstatnou část svého studia a praxe, analýzou zasažených pacientů, což ale při vyhodnocování vede k subjektivnímu hodnocení. To by se v případě úspěchu mohlo stát minulostí a mělo by za následek snížení nároků na odbornost a tím i rozšíření kvalitnější péče.  

504 - Univerzitní centrum VŠCHT Praha - Unipetrol

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Michal Dragoun M2 Ing. Bc. Hugo Kittel, CSc., MBA Porovnání požadavků na kvalitu suroviny pro hydrokrakování na pevném katalytickém loži a fluidní katalytické krakování detail

Porovnání požadavků na kvalitu suroviny pro hydrokrakování na pevném katalytickém loži a fluidní katalytické krakování

Byla vypracována rešerše zaměřená na kvalitu suroviny pro hydrokrakování na pevném katalytickém loži (HC) a pro fluidní katalytické krakování (FCC). Byly uvedeny základní analytické metody používané pro charakterizaci těchto surovin a popsány základní shody a podstatné rozdíly kvality suroviny pro obě technologie. Byly diskutovány důvody zjištěných rozdílných požadavků na kvalitu, zejména související s rozdílnými katalyzátory, technologickým uspořádáním obou procesů a obecnámi požadavky na kvalitu produktů. V experimentální sekci projektu byly analyzovány vlastnosti reálné suroviny používané pro výše uvedené technologie. Byly uvedeny normy a přístroje použité k analýze. V sekci výsledky a jejich diskuse byly uvedeny naměřené vlastnosti analyzovaných vzorků surovin a diskutovány zásadní shody a rozdíly. Výsledky byly porovnány s publikovanými údaji uvedenými v literární části projektu. V závěru projektu byla formulována doporučení pro optimalizaci kvality suroviny pro technologie HC a FCC v reálné rafinerii ropy.
2 Bc. Patrik Rous M2 Ing. Veronika Váchová Izomerace C5 a C6 n-alkanů s využitím katalyzátoru Pt/znělec detail

Izomerace C5 a C6 n-alkanů s využitím katalyzátoru Pt/znělec

S platnými omezeními na chemické složení (obsah aromátů, zákaz přimíchávání tetraethylolova) automobilových benzinů je obtížné dosáhnout požadovaných kvalitativních požadavků, zejména dostatečně vysoké hodnoty oktanového čísla. Jedním z velmi efektivních způsobů, jak oktanové číslo zvýšit je izomerace lehkých benzinů, tedy katalytická konverze lineárních n-alkanů na rozvětvené iso-alkany, které poskytují mnohem vyšší hodnoty oktanového čísla. Klíčovým prvkem těchto procesů ovlivňujícím jejich celkovou účinnost je výběr správného katalyzátoru. V dnešní době jsou pro průmyslové aplikace izomerace používány zejména bifunkční katalyzátory, nejčastěji Pt nebo Pd nanesené na chlorované alumině, zeolitu nebo oxidu zirkoničitém. V rámci této práce byla popsána příprava nového katalyzátoru na bázi Pt nanesené na kysele modifikovaném znělci a jeho testování při izomeraci n-hexanu v autoklávu. Získané produkty budou z hlediska složení porovnány s produkty získanými při experimentech s využitím komerčního zeolitového katalyzátoru. Testy byly provedeny ve vsádkovém reaktoru, vzniklý izomerát a vedlejší plynné produkty byly analyzovány pomocí metod plynové chromatografie.  
3 Bc. Jaroslav Šajgal M2 Ing. Bc. Hugo Kittel, CSc., MBA Využití analytických metod pro řízení jednotky atmosférické destilace ropy detail

Využití analytických metod pro řízení jednotky atmosférické destilace ropy

Projekt byl zaměřen na využití analytických metod pro řízení jednotky atmosférické destilace ropy. Byla zpracována rešerše na téma pokročilého automatického řízení atmosférické destilace ropy (Advanced Process Control, APC). Byl vypracován přehled analytických metod používaných pro monitorování ropy a produkovaných frakcí (měřená veličina, norma stanovení, proč je veličina používána). V experimentální sekci byl popsán systém řízení a analytické metody pro reálnou, v současnosti provozovanou atmosférickou destilaci ropy. V sekci výsledky a jejich diskuse byly uvedeny rozhodující veličiny a výsledky analýz používaných pro řízení reálné atmosférické destilace ropy. Bylo diskutováno, jaké analýzy lze automatizovat a které je nezbytné provádět laboratorně, časový interval analýz a jak lze využití analytických informací pro řízení atmosférické destilace ropy dále zlepšovat.

837 - Ústav ekonomiky a managementu

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Artem Akinfeev B3 doc. RNDr. Ing. Hana Scholleová, Ph.D. Finanční analýza detail

Finanční analýza

Práce se zaměřuje na finanční analýzu společnosti "Kostelecké uzeniny a. s.". Hlavním cílem je zanalyzovat a zhodnotit finanční zdraví společnosti a doporučit podniku kroky, které povedou ke zlepšení dané situace. Druhým cílem je hodnocení metody výpočtu nákladů na kapitál MPO . Dále zkoumá dopady vysoké zadluženosti na finanční analýzu a navrhuje strategická opatření pro zlepšení finančního zdraví společnosti.
2 Bc. Valeriia Mandrykina M1 Ing. Josef Košťálek, Ph.D. Modely pro řízení zásob detail

Modely pro řízení zásob

Práce je věnována výrobní logistice, konkrétně vytvoření dvou metodik pro analyzování a řízení zásob. Metodiky jsou vytvořeny v aplikaci MS Excel. První odpovídá na otázku, kdy je vhodné zásoby objednávat resp. při jakém množství, aby nedošlo k jejich nedostatku, a tím i narušení výroby. Tento model se jeví jako životaschopný v reálném použití, kde nelze počítat s rovnoměrnou spotřebou zásob ani s tím, že časy dodání od dodavatelů budou konstantní. Navíc umožňuje nastavit hodnotu parametru představujícího pravděpodobnost, se kterou zásoby nedojdou. Druhý analýza model usnadňuje práci s analýzou dat týkajících se kategorizaci zásob. Výstupem z tohoto modelu je ABC a XYZ. Práce původně vznikala jako bakalářská práce v úseku konečně montáže, ve společnosti Schwarzmüller, která se zabývá výrobou návěsů a přívěsů na míru. Analýza ABC řešila otázku spotřeby množství různých komponentů, pro identifikaci nejvíce a nejméně používaných zásob dle množství. Následná analýza XYZ identifikovala frekvenci použití jednotlivých komponentů. Hlavním výstupem je kombinace těchto dvou analýz a tím rozdělení zásob do kategorií podle dvou kritérií (množství, frekvence).
3 Megan Mccomb M1 Ing. Dagmar Čámská, Ph.D. Financial Analysis of Intersnack a.s. detail

Financial Analysis of Intersnack a.s.

The paper deals with the overview of financial analysis and its application to the company INTERSNACK a.s. during the period 2015-2021. The aim of the contribution is to propose suggestions for the company based on findings from the conducted analysis, which is composed of utilized external resources such as information from the corporate websites, as well as financial analysis methods applied to the company’s annual financial statement data which are absolute indicators, ratio indicators, working capital, models predicting financial distress, and economic value added.  
4 Matyáš Rosák B3 Mgr. Jana Krajčová, Ph.D., M.A. Prognózování tržeb užitím arima modelu a ekonomického výhledu ČNB detail

Prognózování tržeb užitím arima modelu a ekonomického výhledu ČNB

Cílem práce je vytvořit statistiký model, který by dokázal prognózovat tržby za zboží společnosti Stavebniny DEK na základě časové řady a ekonomického výhledu České národní banky. Vzhledem k tomu, že tržby za minulé roky projevují silnou sezónnost a trend, mám v plánu použít model ARIMA. Chtěl bych však do modelu také vložit externí proměnné ve formě makroekonomických ukazatelů, které zveřejňuje ČNB na další 3 roky. Mezi faktory bych také přidal vyčíslené roční investice firmy, jejichž vliv by vypovídal o jejich celkové efektivitě. Díky těmto proměnným bych dokázal popsat, jak makroekonomické ukazatele ovlivňují tržby. Výsledkem by měl být model, který by základě makroekonomického vývoje prognózoval tržby, což může sloužit k optimalizaci zásob a celkově lepší informační základně pro strategické rozhodování.  
5 Adam Trybuček M1 - Finanční zdraví Parker detail

Finanční zdraví Parker

Cílem práce bylo vypracování jejich ukazatelů a aplikace na podnik Parker Hannifin s. r. o., zhodnocení zdraví z pohledu finančního řízení a stavu za pomoci ukazatelů, které byly vypracovány. Cílem analýzy bylo odhalit silné a slabé stránky podniku a vypracovat doporučení, která by měla vést k udržitelnosti podniku. Zároveň při snaze porovnat podnik s jinými došlo ke zjištění, že podnik je svou strukturou ojedinělý a nemá v České republice konkurenci. Odvětví je také těžko přiřaditelné, protože podnik poskytuje služby v oblasti obrábění materiálů. V závěru práce proběhlo stručné shrnutí ukazatelů a výsledky a také hlubší představení alternativního byznysového modelu cash pooling, který podnik využívá.
6 Sofiia Yeibozhenko B1 Ing. Petr Štěpánek, Ph.D. Tvorba marketingové strategie detail

Tvorba marketingové strategie

V dnešním moderním světě marketingu se vytváření komunity pro značky stává stále důležitější strategií pro přilákání, udržení a zapojení zákazníků. Tato strategie poskytuje značkám jedinečnou příležitost navázat těsnější vztahy se spotřebiteli, poskytující platformu pro výměnu nápadů, zpětnou vazbu a interakci. Cílem mé práce je identifikovat a analyzovat klíčové aspekty vytváření a správy komunity pro značky. Cíle, které mohou značky sledovat při vytváření komunity, jsou různé a proto je nutné podrobně sledovat praktické kroky, vedoucí k realizaci - včetně výběru platformy, tvorby obsahu, správy a využívání efektivních marketingových metod. Kromě toho se zaměříme na úspěšné případy a osvědčené postupy v této oblasti na základě analýz případových studií firem, které komunity vytvářejí a úspěšně tuto strategii využívají. Příklady úspěšných komunit a osvědčené postupy ukazují, jak komunity mohou přinést hodnotu pro značky a zákazníky. Sledování trendů a neustálé zdokonalování strategií je klíčem k úspěchu v této oblasti.
7 Bc. Marie Šimuničová M1 doc. Ing. Lenka Švecová, Ph.D. Aplikace projektového managementu na vybraných projektech Business clubu VŠCHT. detail

Aplikace projektového managementu na vybraných projektech Business clubu VŠCHT.

Tato práce se zabývá problematikou mimo-studijních aktivit studentů VŠCHT. Organizací mimostudijních aktivit se věnuje řada studentských spolků, způsob jejich organizace je však zpravidla nahodilý a neumožňuje vyhodnotit kvalitu akcí ani dlouhodobé sledování jejich dopadu. Tato práce se tak zaměřila na možnost využití metod projektového řízení při organizaci vybraných akcí v rámci aktivit spolku Business club určených pro studenty ústavu ekonomiky a managementu. V rámci této práce byly uskutečněny dva projekty pod záštitou spolku Business club, které vedla autorka práce. Projekty byly řízeny podle kompetenčního modelu IPMA se snahou reagovat na studijní potřeby studentů Ústavu ekonomiky a managementu VŠCHT PRAHA. Práce shrnuje průběh příprav, samotné realizace a vyhodnocení akcí v souladu s touto metodikou. Výstupy práce poskytují vodítko směrem k dlouhodobé a systematické organizaci mimo-studijních aktivit umožňující měřitelnost výstupů a zvyšující jejich efektivitu
Aktualizováno: 30.8.2023 15:43, : Mili Viktorie Losmanová

VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum

VŠCHT Praha
na sociálních sítích
zobrazit plnou verzi