Studentská vědecká konference

Odhořčené chmelové materiály (OCHM) vznikají jako vedlejší produkt výroby chmelových přípravků (pelet či extraktů). Vyznačují se především vysokým obsahem polyfenolů a minimem senzoricky aktivních látek. V rámci této práce bylo prokázáno, že přídavek zbytku po CO₂ extrakci vysokoobsažné odrůdy Taurus na začátku chmelovaru může zlepšit stabilitu pěny mladého piva více než trojnásobně. Uspokojivých stabilizačních výsledků bylo dosaženo i v případě zbytku po CO₂ extrakci odrůdy Vital, zbytku po peletizaci odrůdy Žatecký poloraný červeňák a taninového extraktu. Naopak oxidovaný taninový extrakt neměl na stabilitu pivní pěny v čase výrazný vliv. Stabilizační účinek OCHM by mohl být způsoben vysokým obsahem isoxanthohumolu (podobné fyzikálně-chemické vlastnosti jako iso-α-hořké kyseliny). Tento předpoklad byl rovněž podpořen vysokou pozitivní korelací mezi obsahem isoxanthohumolu v mladém pivu a stabilitou pivní pěny. Úlohu isoxanthohumolu coby potencionálního stabilizátoru pivní pěny bude možné objasnit prostřednictvím analýzy lyofilizované pěny mladého piva infračervenou spektrometrií s Fourierovou transformací.

Ameloblastin (AMBN) je vnitřně nestrukturovaný, extracelulární matriční protein, uplatňující se při tvorbě zubní skloviny, která je formována evolučně konzervovaným procesem biomineralizace. V lidských buňkách byly identifikovány dvě isoformy AMBN: celogenomová isoforma I (AMBN I) a sestřižená varianta II (AMBN II), u které chybí úsek 15, vysoce konzervovaných aminokyselin. Role obou těchto isoforem v buňce a to, zda se od sebe odlišují fyzikálně-chemickými vlastnostmi, nebylo dosud zjištěno. Cílem této práce je charakterizovat obě isoformy AMBN na proteinové úrovni porovnáním jejich základních vlastností a studium role obou isoforem při diferenciaci kmenových buněk. Obě isoformy AMBN byly exprimovány v bakteriálních buňkách za použití expresních vektorů kódujících AMBN isoformy ve fúzi s pomocnými kotvami. Následně byly nalezeny vhodné podmínky pro izolaci a purifikaci obou proteinů a jejich převedení do nativních podmínek. Za účelem odstranění pomocných kotev byla optimalizována purifikační metoda pro TEV proteázu. Porovnáním některých biochemických vlastností bylo zjištěno, že podobně jako isoforma I, je i isoforma II lidského AMBN, vnitřně nestrukturovaný protein, který má tendenci vytvářet organizované shluky.

Rozmach minipivovarů v České republice s sebou přináší vzrůstající zájem o speciální druhy piva vyrobené méně obvyklými pivovarskými technikami. Jednu z nich představuje studené chmelení, které je běžně prováděno macerací chmele v pivu. K výrobě studeně chmelených piv se však stále častěji používají chmelové extraktory, a proto by studium jejich chemicko‑inženýrských principů mohlo v budoucnu usnadnit/intenzifikovat výrobu studeně chmelených piv. V rámci této práce byla pomocí chmelového extraktoru vyrobena studeně chmelená piva lišící se dobou extrakce (30 a 90 minut), přičemž již třicetiminutová extrakce vykazovala uspokojivý přestup senzoricky aktivních látek do piva. Dále byla zkoumána vhodnost jednotlivých chmelových materiálů (pelety a hlávky) pro účely studeného chmelení. Účinnějšího přestupu silic do piva bylo dosaženo extrakcí pelet. Chemické a senzorické vlastnosti takto vyrobených piv byly srovnávány s pivem kontrolním (bez studeného chmelení). V další části práce byla pozornost věnována studiu reziduí silic a hořkých látek ve chmelovém materiálu po provedení extrakce. Tento chmelový zbytek by mohl být následně použit například při chmelovaru, čímž by se snížila ekonomická zátěž celého procesu.

V současné době je velmi diskutovaným problémem rezistence mikroorganismů vůči antibiotikům, kvůli které se farmaceutické firmy snaží vyvíjet nové a účinné antimikrobiální látky, které by dokázaly inhibovat tvorbu mikrobiálního biofilmu.  Další možností by v budoucnu mohlo být spojení nanočástic s antibiotiky, tzv. nanoantibiotika. Tato kombinace je více efektivní než klasická antibiotika. Nejvíce studovanými nanočasticemi jsou nanočástice stříbra a zlata. Ve své práci se zabývám vlivem nanočástic kovů na růst a metabolickou aktivitu mikroorganismů, konkrétně na bakterii Pseudomonas aeruginosa. V provedených experimentech byl sledován suspenzní nárůst buněk ovlivněných nanočásticemi a ze získaných hodnot byla stanovena minimální inhibiční koncentrace. Tato hodnota byla stanovena i v případě buněk rostoucích v biofilmu, tentokrát z dat metabolické aktivity získaných metodou MTT. Dále bylo stanoveno celkové množství biomasy v biofilmu a to nespecifickým barvením krystalovou violetí. V neposlední řadě byla stanovena hladina komunikačních molekul (N-acyl-homoserinových laktonů), pomocí geneticky modifikovaného kmene Agrobacterium tumefaciens. Bylo prokázáno, že přítomnost nanočástic kovů ovlivňuje růst i metabolickou aktivitu, a že buňky v biofilmu jsou odolnější než suspenzní buňky.

Biofilmy Pseudomonas spp. jsou strůjci řady komplikací zahrnujících pooperační infekce a mohou se tvořit na různých typech implantátů, např. kloubních či zubních náhradách_. Tato práce je zaměřena na sledování aditivního účinku netermálního plazmatu (NTP) a biologicky aktivních látek na vybrané kmeny bakterie P. aeruginosa. Ke vzniku biofilmu této bakterie in vitro byly použity kruhové disky vyrobené z α+β titanové slitiny Ti6Al4V, simulující často používaný materiál kloubních náhrad. Pro sledování aditivního účinku byly vybrány takové expoziční doby NTP a koncentrace biologicky aktivních látek, které odpovídaly přibližně 50% inhibici metabolické aktivity buněk biofilmu. Výsledky byly interpretovány na základě stanovení metabolické aktivity buněk biofilmu pomocí MTT, stanovení celkového množství biomasy biofilmu barvením KV a fluorescenční mikroskopií. Nejlepšího antibiofilmového působení bylo dosaženo u P. aeruginosa ATCC 15442, u které došlo k poklesu metabolické aktivity buněk biofilmu při působení 40 mg/l chitosanu na 55 %, pří expozici biofilmu NTP po dobu 15 minut na 57 % a při kombinaci obou agens došlo k  poklesu na 2 %. Dle získaných výsledků je zřejmé, že NTP lze považovat za plnohodnotnou alternativu, či prostředek posilující účinek, antibiofilmových agens.

Kyselinu mléčnou lze využít k výrobě biodegradovatelných polymerů, které mohou částečně nahradit plastové obalové materiály, vyráběné z ropných derivátů. Z tohoto důvodu je snaha snížit celkové náklady na biotechnologickou produkci kyseliny mléčné, její izolaci z kultivačního média a následnou purifikaci. Snížení nákladů spočívá ve využití alternativních zdrojů uhlíku, jako je například hydrolyzát slámy, popřípadě levnějších zdrojů dusíku, jako je hydrolyzát peří. Screeningový test na mikrotitrační destičce prokázal schopnost růstu bakterií Lactobacillus casei 198 a Lactobacillus reuteri LHR 14 na hydrolyzátech slámy, připravených za různých podmínek. Při testování schopnosti produkce kyseliny mléčné na hydrolyzátu slámy, bylo dosaženo konečné koncentrace kyseliny mléčné v rozmezí 15 až 20 g/l. Další výzkum byl zaměřen na schopnost růstu a produkci kyseliny mléčné na hydrolyzátu peří., Dále byla na modelových roztocích kyseliny mléčné ověřena separační technika srážení a rozkladu laktátové soli. Bylo dosaženo výtěžnosti až 88 %. V případě aplikace této metody na reálné kultivační médium bylo dosaženo výtěžnosti až 86 %.  Dále bude vyzkoušena izolace kyseliny mléčné pomocí extrakce n-butanolem s následnou reextrakcí do vody.

Biofilm je strukturovaný ekosystém mikroorganismů s částečně změněnou fyziologií. Buňky v tomto stavu jsou oproti buňkám v planktonní formě odolnější vůči vnějším podmínkám. Mikroorganismy, které jsou původci onemocnění tak vykazují častější rezistenci vůči antibiotikům. Mezi ně se řadí i oportunně patogenní Staphylococcus epidermidis, původce nozokomiálních infekcí. Z toho důvodu jsou stále vyvíjeny nové antimikrobiální či anti-biofilmové látky. V práci byla sledována antimikrobiální aktivita a vliv vybraných aminoderivátů kobalt bis-1,2-dikarbollidu na tvorbu biofilmu S. epidermidis DBM 3179. Pomocí MTT metody byla stanovena metabolická aktivita adherovaných buněk na povrch polystyrenových mikrokultivačních destiček. Pomocí krystalové violeti bylo stanoveno celkové množství biomasy buněk biofilmu. K nejvýraznějšímu poklesu metabolické aktivity došlo u látky pod pracovním názvem SK-19, a to až o 99% vůči kontrole. Dále byl sledován vliv SK-5 v kombinaci s antibiotiky erythromycin a tetracyklin na suspenzní populace kultivované v mikrokultivačním zařízení Bioscreen C. Inhibice byla pozorována u všech experimentů, testované látky tak představují potenciál pro potlačení růstu původců onemocnění.

Biobutanol, potenciální biosložka paliv, je nejčastěji produkován bakteriemi rodu Clostridium během tzv. aceton-butanol-ethanolové fermentace. Jako substrát mohou být využity odpadní zemědělské produkty, a to především lignocelulózová biomasa, ze které se po vhodné předúpravě uvolňuje celulóza, enzymaticky rozložitelná na glukózu. V této práci byly nejprve testovány vybrané kmeny klostridií z hlediska produkce rozpouštědel na směsném hydrolyzátu pšeničné slámy a peří. Bakterie schopné nejvyšší produkce butanolu byly využity k fermentaci hydrolyzátů pšeničné slámy připravené různými metodami předúprav – kyselou, alkalickou a předúpravou vodní parou. Po kyselé předúpravě došlo jen k malému uvolnění sacharidů, což způsobilo nízkou produkci rozpouštědel. K nejvyšší konverzi celulózy na glukózu došlo při alkalické předúpravě s využitím 1,8% NaOH + 0,6% Ca(OH)₂, ale na takto připraveném hydrolyzátu žádný z kmenů nerostl, což přisuzujeme vzniku velkého množství inhibitorů. Prozatím nejlepšího výsledku, a to 1,56 g/l butanolu, dosáhl kmen C. beijerinckii NCIMB 8052 na hydrolyzátu, k jehož předúpravě byl použit 1,2% NaOH. Během další práce bude probíhat optimalizace procesu předúpravy s cílem dosáhnout co nejvyššího výtěžku sacharidů spolu s tolerovatelným množstvím vzniklých inhibitorů.

Flaviviry jsou malé +ssRNA (positive sense, single strand) viry přenášené zpravidla členovci, tzv. arthropod-borne viruses. Způsobují horečnatá onemocnění spojená často s dalšími komplikacemi. Spolu se zvýšenou urbanizací a globalizací světa (cestování, obchod) v posledních několika dekádách roste i počet oblastí ohrožených těmito viry, zejména virem Dengue. I přes vynaložené úsilí mnoha vědeckých pracovišť po celém světe, stále neexistuje kauzální léčba. Jedním z možných cílů budoucích léčiv je skládání virové částice. Vytvoření in vitro systému, umožňujícího monitorovat a kvantifikovat účinnost skládání flavivirových částic by otevřelo cestu k hledání inhibitorů tohoto děje a potenciálních léčiv. Prvním krokem k pochopení mechanismu skládání těchto částic je studium interakcí mezi strukturními proteiny flavivirů a virovou RNA. Jako první objekt zájmu se nabízí kapsidový protein flavivirů. Molekuly tohoto proteinu přímo interagují s virovou RNA za vzniku tzv. nukleokapsidové částice. V této práci jsme se zaměřili na studium interakcí rekombinantního kapsidového proteinu s nukleovými kyselinami a tvorbu nukleokapsidových pseudočástic vybraných zástupců flavivirů in vitro.