Studentská vědecká konference

Jedním z problémů třetího tisíciletí je znečištění vody těžkými kovy unikajícími jak z výroby, tak průsakem ze skládek. Jednou z nejčastějších a hojně využívaných metod čištění vody je adsorpce nečistot na materiál s vhodnými povrchovými vlastnostmi. Odpadní cihelný prach představuje vhodné řešení jak z pohledu ekonomického, tak ekologického.                 Byly porovnány strukturní, povrchové a sorpční vlastnosti cihelného obrusu o dané velikosti částic (< 0,125 mm) ze dvou zdrojů. Bylo zjištěno jak fázové (RTG difrakce), tak chemické (RTG fluorescence) složení. Rovněž byl zjištěn specifický povrch (S_BET) a pH nulového náboje obou obrusů. Sorpční vlastnosti byly testovány na dvou kationtech (Cs, Pb).

Práce je věnována iontově výměnným schopnostem přírodních a syntetických zeolitů při separaci Cs⁺ z odpadních vod primárního okruhu jaderné elektrárny. Pro tento účel byly použity tyto typy sorbentů přírodní klinoptilolit, v laboratoři syntetizované zeolity typu X, P, A a phillipsit. Podíly krystalických fází byly zjištěny práškovou rentgenovou difrakcí. Iontová výměna byla testována ve vsádkovém uspořádání. Koncentrace cesia po sorpci byla měřena na atomovém absorpčním spektrometru, plamenovou ionizací. Byly sledovány iontově výměnné schopnosti v závislosti na pH a času. pH roztoku bylo stanoveno na hodnotu 4,5 a čas expozice 30 minut.

Trendem dnešní doby je perorální podání léčiva prostřednictvím pevné lékové formy, neboť tato aplikace nevyžaduje asistenci lékařského personálu. Jednou z možností, jak v rámci laboratorních podmínek studovat in vivo chování léčivého přípravku, je použití biorelevantních médií při disolučních studií. Biorelevantní média svým složením napodobují fyziologické parametry v gastrointestinálním traktu (GIT) blíže než je tomu u běžně užívaných lékopisných médií. Z tohoto důvodu je jejich použití velikým přínosem pro predikci in vivo hodnot rozpustnosti a rozpouštěcí rychlosti. Tato práce se zaměřuje na porovnání výsledků  z disolučních testů v lékopisem stanovených disolučních médiích o rozdílné hodnotě pH s výsledky z disolučních testů v biorelevantních médiích simulujících žaludeční a střevní podmínky ve stavu nalačno. Disoluční testy byly provedeny s komerčními tabletami léčivé látky vinanu zolpidemu od společnosti Teva Czech Industries s.r.o. Vinan zolpidemu je běžně užíván jako hypnotikum sloužící k léčbě nespavosti, při které má pacient problémy s usínáním. Výsledky práce potvrzují rozdílné chování léčivé látky  v biorelevatních médiích, do kterých jsou navíc k běžně používaným vodným tlumivým roztokům přidávány další složky, které se nacházejí v zažívacím traktu.

Cílem této práce je hledání a srovnání postupů řešení struktury složitějších molekul z práškových difrakčních záznamů a následná realizace těchto postupů v praxi. S ohledem na řešení struktury z prášku je složitost látky definována jako počet torzních úhlů s možností posuvu/rotace fragmentů v buňce - DOF, počet stupňů volnosti.             Výběr složitých molekul byl prováděn vyhledáváním v The Cambridge Structural Database s omezením na organické látky řešené z prášku od roku 2006 s vyšším počtem uhlíků než 12. Celkový počet nalezených struktur byl 690. U všech těchto molekul byl proveden výpočet stupňů volnosti a u DOF větší než 20 se zkoumalo, jakou metodou byla struktura řešena. Na srovnání 10 molekul s nejvyšším DOF obsahujících těžký atom a 10 bez těžkého atomu bylo zjištěno, že většina vybraných struktur byla řešena metodou simulovaného žíhání v programu DASH. Od roku 2006 nikdo nevyřešil strukturu s DOF vyšším než 42.             Perspektivní metodou posuvu hranic řešitelnosti je využít v průběhu simulovaného žíhání preferenci torzních úhlů založeném na statistice dat v CSD. Testy tohoto postupu na látce CBMZPN13 ze simulovaných dat zvýšily pravděpodobnost nalezení řešení z 11̉̀% na 17%. Další postup, který by měl posunout hranice DOF je paralelní výpočet na více CPU.

Práce je zaměřena na testování přírodních materiálů na bázi aluminosilikátů s cílem zjistit jejich schopnost odstraňovat zbytková barviva z vodných roztoků. K dispozici jsou vysoce pigmentovaná azobarviva (Mordant blue 9, Ostazinová žluť a Žluť na papír H-R), k jejichž záchytu se používají materiály s dobrými sorpčními vlastnostmi, a to kaoliny, zeolity a odpadní cihelný prach. Tyto sorbenty se povrchově modifikují niklem za účelem významně navýšit adsorpční kapacity pro testovaná barviva. Zbytková koncentrace barviv je měřena spektrofotometricky. Dále je dopočítávána účinnost sorpce, dle které jsou pro každou z barev vybírány 2-3 nejlépe sorbující materiály. Pro Žluť na papír a Mordant blue 9 byly vybrány stejné sorbenty, a to sedlecký kaolin, mikromletý klinoptilolit a cihelný obrus z Libochovic, u nichž se účinnost sorpce pohybovala kolem 90% již při nižších navážkách do 25 g/l. Pro Ostazinovou žluť byl použit zatím en sedlecký kaolin, který jako jediný vykazoval vyšší schopnost záchytu a to kolem 70% při navážce 35 g/l. Pro azobarviva Mordant blue 9 a Žluť na papír jsou vybrané testované materiály vhodné k jejich odstranění z vodných roztoků, u Ostazinové žluti lze tuto metodu také použít, ale s nižší účinností.

Diltiazem je blokátor kalciových kanálů, používaný pro léčbu hypertenze, anginy pectoris a některých typů srdeční arytmie. Samotný diltiazem má velmi nízkou rozpustnost a velmi krátký eliminační poločas. Proto se používá forma diltiazem hydrochlorid. Zmíněna forma má vysokou rozpustnost ve vodě, což dělá problém při snaze vyrobit formu léčiva s kontrolovaným uvolněním API. Via polymorfní screening hledám novou krystalickou formu diltiazemu s nadějí na objevení struktury s rospustností vhodnější, než u hydrochloridu diltiazemu.

Práce se zabývá kokrystalovým screeningem nových pevných forem účinných látek levetiracetamu a lenalidomidu. Levetiracetam je velmi dobře účinné a snášenlivé antiepileptikum s příznivým vlivem na Alzheimerovu chorobu. Lenalidomid je ve své indikaci jediné perorálně podávané imunomodulační léčivo s protinádorovým účinkem. Hlavním důvodem hledání nových kokrystalů je snaha o zlepšení fyzikálně-chemických vlastností léčiv. Koformery byly vybrány na základě podobnosti s již existujícími kokrystaly. V případě lenalidomidu by nalezení nové pevné formy mohlo zlepšit jeho špatnou rozpustnost. Podařilo se vyřešit strukturu levetiracetamu s kyselinou ketoglutarovou. Byla nalezena nová fáze levetiracemu s kyselinou 4-hydroxybenzoovou. Primárními metodami pro analýzu vzorků byly rtg monokrystalová a prášková difrakce.

Sublimace je jednou z nejméně probádaných metod přípravy kokrystalů. Pomocí společné sublimace vznikají kokrystaly bez použití rozpouštědla, proto je velká šance vzniku nových pevných forem. Zásadní nevýhodou metody je omezený počet látek, které sublimují, jejich rozdílná teplota sublimace, teplotní stabilita a s tím spojené nedostatečné mísení par v sublimační komoře. Ve většině případů je proto sublimace se společným zdrojem tepla zcela nevhodná. To vedlo k vývoji nové aparatury pro řízenou sublimaci více složek s individuálními zdroji tepla. Umožňuje ohřev jednotlivých látek na zásadně rozdílné teploty, čímž vylepšuje a v řadě případů umožňuje interakce par s rozdílnou teplotou sublimace. Jako modelové příklady jsou studovány známé kokrystaly kofeinu. V nové aparatuře byly připraveny publikované kokrystaly kofeinu s kyselinou šťavelovou, glutarovou, maleinovou, 4-hydroxybenzoovou, gallovou, salicylovou a malonovou. V případě kokrystalu kofeinu s kyselinou malonovou byla poprvé pomocí rentgenové difrakce monokrystalu vyřešena struktura kokrystalu připraveného pomocí společné sublimace.

Cílem této práce bylo porovnat sorpční vlastnosti sorbentů na bázi MnO₂ z hlediska schopnosti záchytu oxoaniontů fosforu a arsenu z vod.  Za běžných podmínek lze předpokládat primární sorpci oxoaniontů fosforu. Sorbenty na bázi MnO₂ byly zvoleny na základě publikované teorie, že některé minerály manganu prokazují preferenční afinitu k oxoaniontům arsenu. Výsledky této práce by dále mohl přispět k řešení problematiky selektivního odstraňování arsenů ze směsných roztoků arseničnanů a fosforečnanů.

Tato práce se zabývá zvyšováním rozpustnosti špatně rozpustného léčiva silybinu pomocí přípravy pevných disperzí, které byly připravovány metodami tavení, odpařování z rozpouštědla a hnětení. Pevné disperze jsou molekulární směsi léčivé látky a hydrofilního nosiče, často polymerního. V našem případě jsme jako nosiče použili polyvinylpyrrolidon (PVP) a polyethylenglykoly o molekulární hmotnosti 4000 a 6000 (PEG 4000, PEG 6000). Připravené vzorky byly charakterizovány pomocí RTG práškové difrakce, diferenciální skenovací kalorimetrie a disolučních testů, kterými se ověřovalo zvýšení rozpustnosti silybinu. Na základě použitých metod a nosičů bylo připraveno 7 vzorků, u kterých byl provedenými analýzami potvrzen vznik pevné disperze. Disolučními testy byla změřena rozpustnost u 7 vzorků a hodnoty  byly porovnávány s disolučními profily fyzikálních směsí. U  všech měřených vzorků pevných disperzí došlo ke zvýšení rozpustnosti silybinu.

Silibinin je hlavní složkou silymarinu získávaného z ostropestřce mariánského a využívá se především jako hepatoprotektivum. Je velmi omezeně rozpustný ve vodě, což má negativní vliv i na jeho biodostupnost. Cílem práce bylo ověřit možnost zvýšení rozpustnosti silibininu jeho zabudováním do anorganického nosiče. Jako hostitelská struktura byl použit Mg-Al hydrotalcit. Interkalace byla provedena aniontově-výměnnou reakcí s Mg-Al hydrotalcitem v dusičnanové formě z micelárního roztoku cholátu sodného a z vodného roztoku komplexu silibininu s karboxymethyl-β-cyklodextrinem. Interkalace organických složek do mezivrství byla potvrzena práškovou rentgenovou difrakcí a připravené produkty obsahovaly 3,6 resp. 3,2 hm. % silibininu. Interkalát byl připraven také obnovením vrstevnaté struktury z koloidní disperze Mg-Al/NO₃ hydrotalcitu ve formamidu, do které byl přidán vodný roztok komplexu. Disolučními testy ve fosfátovém pufru bylo sledováno uvolňování silibininu z interkalovaných produktů. Nejvíce silibininu (72 %) bylo uvolněno z produktu připraveného metodou obnovení vrstevnaté struktury. Použití micelárního roztoku cholátu sodného pro interkalaci silibininu se ukázalo jako méně vhodné, ze vzorku se uvolnilo pouze 33 % léčiva.