Studentská vědecká konference

Syntetický Mg-Al hydrotalcit se často využívá jako hostitelská struktura pro interkalaci léčiv. Interkalaci léčiv nerozpustných ve vodě lze provést metodou obnovení vrstevnaté struktury z koloidní disperze delaminovaného produktu, která se přidá k roztoku léčiva v organickém rozpouštědle. Cílem práce bylo ověřit stabilitu hydroxidových vrstev po delaminaci Mg-Al hydrotalcitu ve formamidu. Prekurzor Mg-Al-NO₃ s molárním poměrem Mg/Al = 2 byl připraven koprecipitační reakcí dusičnanů Mg a Al hydroxidem sodným a hydrotermálně zpracován po dobu 1 a 4 týdnů. Koloidní disperze byla připravena delaminací vzorků ve formamidu po dobu 1, 2 a 3 hodin. Po přidání koloidní disperze do roztoku uhličitanu sodného vznikl Mg-Al-CO₃ hydrotalcit. XRD potvrdila zlepšení krystalinity prekurzoru po hydrotermálním zpracování a zároveň postupné zhoršování krystalinity vzniklého produktu Mg-Al-CO₃ s rostoucí dobou kontaktu prekurzoru s formamidem. Delší doba přípravy koloidní disperze vedla ke snížení molárního poměru Mg/Al v připravených produktech a malým změnám mezirovinné vzdálenosti d₁₁₀, které lze vysvětlit zmenšením průměrné vzdálenosti mezi kationty v hydroxidových vrstvách. Během interakce s formamidem tedy zřejmě dochází k vyluhování části Mg²⁺ kationtů z hydroxidových vrstev do kapalné fáze.

Tématem této práce je příprava solí farmaceutických substancí pomocí srážecích reakcí. Cílem této práce je výměna bromidového aniontu v isothiouroniových solích za jiné anionty pomocí srážecích reakcí se stříbrnými solemi organických kyselin a analýza připravených látek. Isothiouroniové soli představují ve farmaceutickém průmyslu perspektivní skupinu látek s možným využitím jako léčiva proti leukémii^[1]. Hlavní zvolenou metodou analýzy připravených látek byla RTG monokrystalová difrakce, doplněná RTG difrakční analýzou prášku a ¹H NMR. V rámci práce byly dosud vytvořeny tři výchozí isothiouroniové soli, které byly charakterizovány pomocí ¹H NMR. Jejich monokrystaly byly připraveny pomalým odpařením rozpouštědla a po změření RTG monokrystalová difrakce byly vytvořeny příslušné strukturní modely. Dále byly započaty výměnné reakce, které byly provedeny v pevné fázi a v roztoku. ^[1] Ferreira, M.; Assunção, L. S.; Silva, A. H.; Filippin-Monteiro, F. B.; Creczynski-Pasa, T. B.; Marcus, M. S. Allylic isothiouronium salts: The discovery of a novel class of thiourea analogues with antitumor activity. Eur. J. Med. Chem. 2017, 129, 151–158.

Práce se zabývá zkoumáním využití odpadních stavebních kalů z výroby betonu a umělého kamene jako aditiv do zemědělských půd pro zlepšení jejich vodního režimu, a případné zvýšení obsahu látek významných pro růst rostlin. V první části práce byly provedeny výluhové testy a stanoveny obsahy vybraných iontů (NH₄⁺, PO₄^3-, Ca²⁺, Al³⁺) ve výluzích metodou Atomové absorpční spektrometrie a UV-Vis spektrofotometrie. Pro experimenty zaměřené na vodní režim půd byly použity dva rozdílné typy standardních půd od německé firmy Lufa. Nasákavost a retence vody byla měřena u samostatných kalů a půd, a dále u směsí kalu a půdy v poměru 5 a 20 % hmotn. Jako referenční materiál k odpadním kalům byl vybrán komerční klinoptilolit od firmy Zeocem, který je znám dvou schopností hydratace.

Předmětem práce je vývoj softwaru pro verifikaci experimentálně stanovených řešení krystalických struktur. Verifikace je založena na srovnání s výsledky kvantově mechanického výpočtu. Tím můžeme do značné míry detekovat chyby těchto řešení a potvrdit tak jejich správnost (včetně řešení na základě dat pocházejících z práškové analýzy). Dalším účelem je možnost ohodnotit strukturu z hlediska mřížkové energie, tedy určit její stabilitu. Posouzení hodnoty mřížkové energie má význam při predikci krystalové struktury. Program CheckCif-DFT vnitřně využívá kvantově-mechanický program Quantum Espresso. Ten operuje na bázi ab initio metody DFT (density functional theory). Cílem programu CheckCif-DFT je poskytnout krystalografům rozhraní, které nevyžaduje zevrubnou znalost v oblasti kvantové mechaniky a dovoluje výpočty provést na základě předem zvolených konfigurací. Program zpracuje data z CIF souboru do vstupu pro kvantově-mechanický výpočet a výpočet provede. Ve finální fázi program srovná vstupní a upřesněnou strukturu pomocí výpočtu RMSCD. CheckCif-DFT je tedy volně dostupnou alternativou k  nákladným komerčním programům (BIOVIA Materials Studio, Amsterdam Modeling Suite).

Práce se zabývá možností rozlišení soli a kokrystalu pomocí výpočtu založeného na teorii elektronové hustoty (DFT = density functional theory). DFT geometrická optimalizace umožňuje stanovit pozici kritického vodíku u vybraných látek. Tato informace je mimo jiné požadována při registraci a patentování léčiva. Navržený postup pro ověření platnosti metody zahrnuje tyto kroky: 1) Výběr struktur z kritické oblasti ΔpKa <-1,4>, a to pouze ty u nichž byla pozice vodíků potvrzena z diferenční Fourierovy mapy 2) Modifikace struktury – umělé přesunutí vodíku do špatné pozice pomocí programu BIOVIA Material Studio 2020 3) Provedení výpočtu geometrické optimalizace na superpočítači Salomon v Ostravě 4) Analýza výsledku výpočtu Tímto způsobem byl proveden výpočet na celkem 173 solích a 96 kokrystalech. Závěr naší prozatímní práce jsou tato pravidla: Pokud startovní model soli dospěje do kokrystalu, jedná se o kokrystal. Pokud startovní model soli i kokrystalu vyjdou jako sůl, a délka experimentální H-vazby je delší než 2.613 Å, je struktura s vysokou pravděpodobností experimentálně špatně vyřešená a jedná se o sůl. Funkcionál PBE není zcela spolehlivý pro rozlišení soli a kokrystalu, pro kratší délky H-vazby je lepší použít funkcionály rSCAN nebo PBE0.  

Práce se zabývá optimalizací podmínek vybraného způsobu modifikace přírodního zeolitu manganem pro získání selektivního sorbentu pro dekontaminační technologie. Cílem bylo získat stabilní materiál s maximálním množstvím povrchově vázaného manganu při co nejnižším surovinovém a energetickém zatížení.  Pro experimenty byl použit slovenský přírodní zeolit draselného typu. Připravený zeolit s nejvyšším obsahem manganu byl testován na adsorpci vybraných kationtů (Cd²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺) a aniontů (AsO₄^3-, AsO₂^-) z vodných roztoků o koncentraci 0,5 mmol/l. Obsah zachyceného manganu byl stanoven pomocí RTG fluorescenční spektrometrie a zbytkové koncentrace kationtů a aniontů v roztocích byly analyzovány UV-Vis spektrofotometrií a Atomovou absorpční spektrometrií.  

Deriváty kyseliny benzoové mají vliv na krystalizaci některých aktivních farmaceutických substancí. Z literatury vyplývá, že u paracetamolu se podařilo díky přidání halogenderivátů kyseliny benzoové poskytnout podmínky pro spolehlivou výrobu metastabilní formy II se 100% výtěžkem a stabilitou delší než 1 rok. Naopak kokrystaly vznikají z vícekomponentního systému sulfamethazinu s 4-brombenzoovou kyselinou. Práce je proto zaměřena na zkoumání vlivu derivátů kyseliny benzoové na krystalizační proces známých léčiv. Výsledné krystalické produkty budou analyzovány pomocí metody rentgenové difrakce monokrystalu. Obrázek 1: Přeměna paracetamolu z formy I na formu II za přítomnosti derivátu kyseliny benzoové

Příprava farmaceutických solí je jedním z nejpoužívanějších způsobů modifikace rozpustnosti léčivých látek. Výchozí látkou byla sůl trospium chlorid, což je farmaceutická sůl používaná v léčivých přípravcích určených k léčbě syndromu hyperaktivního močového měchýře. Druhou výchozí látkou byl exotrospium chlorid, což je epimer trospium chloridu, u něhož ale nejsou prostudovány farmaceutické účinky.  V literatuře byla doposud popsána struktura pěti solí trospia a šesti exotrospia. Cílem této práce bylo připravit tyto známé formy ve větším množství, tím ověřit reprodukovatelnost přípravy, dále také příprava nových forem a charakterizace získaných produktů. Byly připraveny a následně charakterizovány tři známé soli trospia a dvě nové, z derivátů exotrospia čtyři již popsané soli a jedna nová. Byl optimalizován postup pro zisk čistých solí. Charakterizace všech solí probíhala metodami rentgenové difrakce a termické analýzy.