Prosím čekejte...
Nepřihlášený uživatel
SVK
Nacházíte se: Studentská vědecká konference  → SVK 2019
iduzel: 49226
idvazba: 55645
šablona: stranka
čas: 28.3.2024 10:43:01
verze: 5378
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-prihlasovadlo.vscht.cz/svk/?year=2019
branch: trunk
Server: 147.33.89.150
Obnovit | RAW
iduzel: 49226
idvazba: 55645
---Nová url--- (newurl_...)
domena: 'svk.vscht.cz'
jazyk: 'cs'
url: '/svk-2019'
iduzel: 49226
path: 1/28821/43620/28823/43889/49226
CMS: Odkaz na newurlCMS
branch: trunk
Obnovit | RAW

SVK 2019

Sborníky 2019: FCHT, FTOP, FPBT, FCHI 

 

Termín konání SVK

V akademickém roce 2019/2020 proběhla SVK ve čtvrtek 21. 11. 2019.

Organizace SVK

Organizace SVK je zajišťována prostřednictvím děkanátů fakult. Oddělení pro vědu a výzkum (VaV) zajišťuje rozpočet SVK z dotace MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum. Ostatní zdroje zajišťují fakulty.

Soutěž bude probíhat v přednáškových a posterových sekcích, výběr formy je na rozhodnutí vedení fakulty. Minimální počet prací soutěžících v každé sekci je šest, maximální počet prací není limitován.

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

Na Oddělení VaV má SVK na starosti Veronika Popová, tel. 220 44 3806, veronika.popova@vscht.cz. Dotazy ohledně elektronického přihlašovacího systému směřujte na jitka.cejkova@vscht.cz.

Časový harmonogram přípravy SVK 2019

  • Do 1. 10. 2019 jmenuje děkan fakultního organizátora SVK a jeho jméno nahlásí děkanáty na odd. VaV. Dále určí pracovníky zodpovědné za organizaci jednotlivých sekcí.
  • Od 7. do 21. 10. 2019 se studenti závazně přihlásí do soutěže pomocí elektronického přihlašovacího systému http://svk.vscht.cz. K přístupu do systému použijí své školní přihlašovací údaje, vyplní ročník, jméno vedoucího práce a název svého příspěvku. Každý student může přihlásit jednu soutěžní práci a to s vědomím svého vedoucího práce.
  • Fakulty na základě počtu přihlášených studentů nahlásí do 25. 10. 2019 na odd. VaV počet sekcí na fakultě a počet soutěžních prací v jednotlivých sekcích.
  • Do 8. 11. 2019 studenti pomocí elektronického přihlašovacího systému nahrají anotaci svojí práce (max. 1300 znaků, max. 1 obrázek rozměru 16:9, možnosti formátování jsou návodně uvedeny v přihlašovacím systému).
  • Do 15. 11. 2019 fakultní organizátoři v elektronickém přihlašovacím systému roztřídí všechny soutěžní práce do jednotlivých sekcí na fakultě, dále uvedou názvy sekcí, místo a čas konání a složení komisí. Složení hodnotících komisí pro jednotlivé sekce určí vedení fakulty. Komise je nejméně tříčlenná a členy z řad akademických pracovníků mohou doplnit odborníci spolupracujících firem a průmyslových podniků. Předsedou komise by měl být profesor nebo docent.
  • Sborníky jednotlivých ústavů/sekcí a fakult budou automaticky vygenerovány na základě údajů uvedených v elektronickém přihlašovacím systému.

Další informace k soutěži

  • U příležitosti SVK je vyhlášena soutěž o Cenu Julie Hamáčkové v kategorii Studentská práce typu SVK; vyhlášení soutěže a bližší informace na http://gro.vscht.cz/cjh
  • Občerstvení pro komise a soutěžící hradí ústavy z vlastních prostředků.
  • Organizace průběhu soutěže v sekcích je výlučně věcí rozhodnutí fakult.
  • Finanční příspěvek na ocenění soutěžních prací bude hrazen z prostředků dotace MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum (IGA 2019). Jeho výše bude stanovena dohodou proděkanů a prorektora pro VaV podle celkového počtu přihlášených soutěžních prací. Oceněna bude účast a dále první tři místa v každé sekci. Výplata příspěvku studentům bude provedena bezhotovostním převodem, zajistí děkanáty fakult. Je vítána další finanční nebo věcná podpora účastníků SVK ze sponzorských zdrojů. Její výše (hodnota), způsob rozdělení a výplaty je plně v kompetenci komise sekce.
  • Vytištění diplomů budou zajišťovat fakulty.

 

Rekapitulace termínů: 

Datum

Akce

1. 10.

jmenování fakultního organizátora a organizátorů jednotlivých sekcí

21. 10.

uzávěrka podávání přihlášek

8. 11.

uzávěrka nahrávání anotací

15. 11.

seznam sekcí, místo a čas konání, složení komisí, seznam sponzorů jednotlivých sekcí

18. 11.

Hotová příprava pro vygenerování sborníků v aplikaci svk

21. 11.

SVK

6.12.

Písemná zpráva z fakult na VaV o průběhu soutěže

 

 SVK 2019 - vyhlášení

Nejste zalogován/a (anonym)

101 - Ústav anorganické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Filip Antončík M2 Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Supravodivé kompozity YBCO a jejich využití v praxi detail

Supravodivé kompozity YBCO a jejich využití v praxi

Tématem této práce je příprava, optimalizace a charakterizace supravodivých keramických kompozitů založených na matrici směsného oxidu mědi YBCO. Tyto materiály jsou průmyslově nejvíce vyráběné vysokoteplotní supravodiče a studium jejich vlastností pro použití v reálných aplikacích je hlavní motivací této práce. Byly připraveny různá umělá pinningová centra, především se zaměřením na jejich velikost. Byly studovány různé metody přípravy kompozitů i jejich následné úpravy po růstu z taveniny metodou TSMG. Prekurzory i výsledné supravodivé kompozity byly důkladně analyzovány širokým spektrem analytických metod. Pro analýzu tvaru a velkosti částic byla použita skenovací elektronová mikroskopie, transmisní elektronová mikroskopie a laserová difrakce. Chemické složení bylo studováno pomocí rentgenové fluorescence a energiově disperzní spektroskopie, zatímco fázové složení bylo analyzováno pomocí rentgenové difrakce . Mřížové parametry byly upřesněny Rietveldovou metodou. Fyzikální a termické vlastnosti byly analyzovány pomocí simultánní termické analýzy a PPMS. V neposlední řadě byly změřeny supravodivé charakteristiky kompozitů: jejich levitační síla a zachycené magnetické pole. Výsledky výzkumu najdou široké uplatnění v aplikacích vysokoteplotní supravodivé keramiky.



2 Bc. Lukáš Blažek M1 Ing. Ladislav Nádherný, Ph.D. Magnetické vlastnosti nanostrukturované feritové keramiky   detail

Magnetické vlastnosti nanostrukturované feritové keramiky  

V této práci byly zkoumány strukturní a magnetické vlastnosti dopovaného ferritu CoFe2O4, který by mohl najít uplatnění jako nové ekologické chladící médium fungující na principu magnetokalorického efektu. Struktura materiálu, velikost částic a chemické složení materiálu mají zásadní vliv na jeho klíčové magnetické vlastnosti související s maximální entropickou změnou a adiabatickou změnou teploty při chladícím cyklu. Cílem práce bylo připravit jednofázové nanostrukturované ferity s vysokou hodnotou magnetokalorického efektu a otestovat vliv velikosti částic a dopování. Metodou sol-gel a koprecipitace byly připraveny vzorky s různou velikostí částic a dopací (Mn, Ni, Tb). Velikost částic, krystalová struktura a fázové složení byly studovány pomocí práškové RTG difrakce, skenovací a transmisní elektronové mikroskopie. Magnetické vlastnosti byly měřeny pomocí PPMS.
3 Dominik Chmelař B3 Ing. Vlastimil Mazánek, Ph.D. Chemické modifikace germananu a jejich senzorové aplikace detail

Chemické modifikace germananu a jejich senzorové aplikace

Použití germananu jako chemického senzoru Germanen je jednovrstevný materiál z atomů germania podobný grafenu či silicenu. Avšak samotný germanen je vysoce nestabilní a proto je ho potřeba chemicky modifikovat. Zprvopočátku se začínalo s vodíkovými či methylovými skupinami. Dnes se experimentuje s mnohými dalšími a zjišťují se jejich vlastnosti. Tyto modifikace ovlivňují nejen reaktivitu, ale také například velikost zakázaného pásu či sorpční schopnosti. Plně hydrogenovaná verze germanenu se nazývá germanan, který je možné využit například v tranzistorech či elektrochemických senzorech. Germanan je schopný adsorbovat velké množství molekul plynů či par. Tyto molekuly mohou ovlivnit jeho elektrické vlastnosti. Proto je možné některé varianty germananu použít jako senzor pro elektrochemickou detekci. To jestli bude germanan mít elektrochemickou odezvu je možné ovlivnit pomocí různých modifikací. Cílem práce je syntéza různě modifikovaných germananů a testování možností jejich využití jako elektrochemických senzorů. Tyto germanany byly syntetizovány z příslušných Zintlových fází, modifikovány, následně naneseny na prstové elektrody. U takto modifikovaných elektrod byla měřena jejich odezva na přítomnost těkavých organických sloučenin pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie.  
4 Štěpán Cintl M2 Ing. Jan Luxa, Ph.D. Interkalace a exfoliace pniktogenů s využitím pro elektrokatalýzu detail

Interkalace a exfoliace pniktogenů s využitím pro elektrokatalýzu

Po objevení grafenu, jemuž se díky jeho unikátním vlastnostem dostalo obrovské popularity, se vědecká společnost rozhodla ubírat směrem k dalším 2D materiálů, jejichž optické, katalytické a transportní vlastnosti zaručují aplikace v širokém měřítku. A to i směrem k pinktogenům, jenž mohou svými vlastnostmi nabídnout opět něco nového oproti grafenu či chalkogenidům přechodných kovů. Obrovskou výhodou těchto materiálů je jejich snadná exfoliace díky vrstevnaté 3D struktuře, která obsahuje slabší vazby mezi vrstvami než ve vrstvách samotných. Tato vědecká práce se zaměřuje na výzkum a optimalizaci procesu interkalace a exfoliace Černého fosforu. V práci jsou popsány vybrané postupy metody interkalace a exfoliace Černého fosforu a možnosti jeho aplikace. Následně je pak každý postup přípravy exfoliovaného Černého fosforu charakterizován metodami XPS, SEM a Ramanovo spektroskopií z důvodu určení účinnosti daného procesu a finálního složení materiálu. Výsledný materiál je pak díky svým elektrochemickým vlastnostem aplikován převážně v elektrochemii.  
5 Lukáš Hrubčík B2 Ing. Jiří Šturala, Ph.D. Modifikace černého fosforu detail

Modifikace černého fosforu

Černý fosfor (BP) je po grafenu další na poli monoelementárních vrstevnatých dvoudimenzionálních materiálů. Na rozdíl od grafenu, který je polovodič s nulovým band-gapem, BP má band-gap, který je silně závislý na počtu vrstev – cca 2.0 eV pro jeho monovrstvu až po cca 0.3 eV pro bulkový BP. Tato vlastnost se jeví jako velice atraktivní pro (opto)elektronické zařízení a fotokatalyzátory chemických reakcí. Hlavní nevýhody, které brání širšímu využití černého fosforu, jsou jeho nestálost na vzduchu a další metodika manipulace s velikostí band-gapu. Tyto vlastnosti se snažíme ovlivnit navázáním komplexů přechodných kovů. Jako ideální prekurzory se jeví jejich karbonyly, např. M(CO)6, kde M = Cr, Mo a W. Jejich aktivací pro reakci pomocí UV záření vznikají reaktivní koordinačně nenasycené M(CO)5 komplexy. Vzniklý prázdný orbital je následně zaplněn volným elektronovým párem z BP. Takto připravené materiály byly charakterizovány pomocí různých spektroskopických a mikroskopovacích technik, např. FT-IR, Ramanova spektroskopie nebo XPS. Věříme, že tato modifikace umožní snadnější manipulaci s BP a jeho další využití, např. jako katalyzátorů oxidačních, (de)hydrogenačních a polymerizačních reakcí.  
6 Bc. Petr Hykyš M2 Ing. Jan Luxa, Ph.D. Syntéza výchozích MAX fází pro přípravu MXenů detail

Syntéza výchozích MAX fází pro přípravu MXenů

Tématem této práce je syntéza výchozích MAX fází (vrstevnatých karbidů) pro následnou přípravu MXenů. MXeny jsou karbidy, nitridy nebo karbonitridy přechodných kovů s 2D strukturou, které vycházejí z MAX fází. Vyznačují se unikátními elektrickými a elektrokatalytickými vlastnostmi, díky kterým mají široký aplikační potenciál. Vyrábí se exfoliací vrstevnatých karbidů, které jsou syntetizovány vysokoteplotní reakcí z prvků. V této práci budou prezentovány metody optimalizace syntéz karbidových MAX fází s různými přechodnými kovy v odlišných stechiometrických poměrech, jmenovitě pak M2AX, M3AX2 a M4AX3. Produkty syntézy jsou charakterizovány rentgenovou difrakcí pro získání fázového složení a zastoupení jednotlivých fází a elektronovým mikroskopem s mikrosondou pro studium morfologie, prvkového složení a jejich prostorového rozlišení. Práce bude dále obsahovat přípravu MXenů z výchozích MAX fází. Produkty přípravy budou charakterizovány mikroskopií atomárních sil, fotoelektronovou mikroskopií a skenovací a transmisní elektronovou mikroskopií. 
7 Bc. Adéla Jiříčková M2 Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Keramické kompozity na bázi Al2O3 s oxidy grafenu detail

Keramické kompozity na bázi Al2O3 s oxidy grafenu

Kompozitní materiály na bázi oxidů grafenu se v dnešní době využívají k separaci plynů, anti-korozní povrchové ochraně různých kovů nebo k odsolování vodných roztoků. V této práci byly připraveny kompozity na bázi Al2O3 a oxidů grafenu - v podobě filtrů mohou sloužit k filtraci oceli od různých nečistot (inkluze), či k dekontaminaci vod od iontů těžkých kovů. V bulkových materiálech mohou zvýšit pevnost a odolnost vůči prudkým tepelným změnám. Připravený oxid grafenu byl syntetizován modifikovanou Tourovou metodou a charakterizován pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie, Ramanovy spektroskopie, elementární spalovací analýzy, simultánní termické analýzy s hmotnostním spektrometrem, rentgenové difrakce, skenovací elektronové mikroskopie s elektronovým disperzním analyzátorem. U připravených kompozitů byla testována jejich smáčivost a mechanické vlastnosti jako porozita, pravá hustota, chování při tepelných šocích, Youngův modul pružnosti a pevnost v tlaku. Výsledky by mohly přinést inovativní způsoby čištění oceli, nové kompozitní žáruvzdorné materiály či novou generaci filtrů k dekontaminaci odpadních vod.
8 Jan Jonáš B1 Ing. Jiří Šturala, Ph.D. Elektrochemie komplexů germananu detail

Elektrochemie komplexů germananu

Elektrochemie komplexů germananu Výzkum v oblasti vrstevnatých materiálů odstartoval objevením grafenu v roce 2004. Ukázalo se, že grafen představuje velice slibný materiál, např. pro výrobu membrán, detekci molekul atd., přesto ale vědci narazili na obtíže, jako je třeba jeho obtížná derivatizace. Analog grafenu na bázi germania (germanen) nabízí díky své snadnější funkcionalizaci nové možnosti v těchto aplikacích, protože umožnuje připojení většího množství aktivních míst, což vede k potencionálnímu využití např. v oblasti katalýzy rozkladu vody, elektrochemických reakcí nebo elektrochemické detekci molekul. Tato studie se zabývá materiály s kovalentně připojenými alkylovými řetězci na germanen s terminální -CN nebo -COOH skupinou, ke kterým byly následně přidány kationty přechodných kovů ve snaze vytvořit jejich komplexy. Na těchto materiálech se poté zkoumala jejich elektrochemická stabilita a schopnost přenosu elektronů z elektrody do elektrolytu (HET Heterogeneous electron transfer).  



9 Jan Konečný B3 Ing. Jiří Šturala, Ph.D. Srovnání metod přípravy substituovaných germananů   detail

Srovnání metod přípravy substituovaných germananů  

Vrstevnaté dvoudimenzionální (2D) materiály jsou v dnešní době na popředí materiálového výzkumu. Díky specifickým vlastnostem 2D materiálů, které se často velmi liší od jejich nevrstevnatých analogů, se nabízí jejich využití v nejrůznějších odvětvích, kde povrch hraje roli, např. v elektronice, pro přípravu kompozitních materiálů, v katalýze apod. Požadované vlastnosti 2D materiálů lze dále modifikovat navázáním různých funkčních skupin na jejich strukturu, které pomáhají vytvořit materiál s atributy požadovanými pro danou aplikaci.  Tato práce se zabývá studiem rozdílných metod přípravy na výsledné složení a strukturu germananů (germaniový analog graphenu) z germanidu vápenatého pomocí různých organických halogenderivatů. Cílem této práce je určit jaké metody jsou nejlepší pro vybrané strukturně odlišné molekuly.  
10 Bc. Anna-Marie Lauermannová M1 Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Analýza pojivových materiálů na bázi hořčíku a jejich potenciální využití ve stavebnictví   detail

Analýza pojivových materiálů na bázi hořčíku a jejich potenciální využití ve stavebnictví  

Pojivové materiály na bázi hořčíku jsou alternativní surovinou k Portlandskému cementu ve stavebním průmyslu. Potenciál těchto látek se skrývá v jejich jedinečných vlastnostech. V tomto příspěvku jsou studovány vlastnosti Sorelova cementu, konkrétně jeho formy MOC-318, z hlediska fázového a chemického složení, tepelných vlastností a kinetiky jeho vzniku. Připravené vzorky byly analyzovány pomocí rentgenové difrakční a rentgenové fluorescenční analýzy, simultánní termické analýzy s hmotnostním spektrometrem, skenovací elektronové mikroskopie a energiově disperzní analýzy. Pomocí termické analýzy byl popsán mechanismus rozkladu této látky, který byl dosud v literatuře chybně interpretován.
11 Fedor Levchenko B3 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. YAG: ko-dopovaný cerem a hořčíkem detail

YAG: ko-dopovaný cerem a hořčíkem

Syntetické materiály s granátovou strukturou mají široké využiti díky svým optickým vlastnostem. Velmi často se používají takzvané yttrito-hlinité granáty (Y3Al5O12; zkratka YAG). Například Nd:YAG (dopovaný neodymem) se používá jako materiál pro lasery,  Tb3Sc2Al3O12 se používá jako Faradayův rotátor. Ce:YAG se používá jako scintilační materiál pro detektory různého druhu, ovšem oblast jeho největšího použiti je výroba LED. V praxi je největším problémem Ce:YAG rychlost scintilační odezvy, která je negativně ovlivněná záchytem excitovaných elektronů na defektech. Tento nedostatek může být řešen ko-dopací dvojmocnými ionty kovů (např. Mg2+, Ca2+), které urychlí přechod elektronů díky přítomným Ce4+ iontům. Tím se ovlivní hodnota scintilačního výtěžku a rychlost scintilační odezvy. Moje práce se zabývá přípravou ko-dopovaných granátů s obsahem hořčíku. Byly připraveny sady vzorků Ce:YAG dopovaných hořčíkem pomocí metod sol-gel a ko-precipitace. Ko-precipitované prášky byly dále zpracovány metodou SPS do podoby denzní keramiky. Byl zkoumán vliv koncentrace hořčíku, vliv finálního žíhání vzorků v různých atmosférách a vliv doby finálního žíhání na radioluminiscenční vlastnosti granátů. Výsledky, které jsme získali, budou použity pro výzkum dalších multikomponentních granátů.  
12 Bc. Boris Lochman M2 Ing. Jan Luxa, Ph.D. Příprava materiálu z černého fosforu a nanočástic oxidu titaničitého a studium jeho fotokatalytických vlastností při rozkladu methyloranže detail

Příprava materiálu z černého fosforu a nanočástic oxidu titaničitého a studium jeho fotokatalytických vlastností při rozkladu methyloranže

Průmyslovou výrobou organických sloučenin, zejména barviv, léčiv, detergentů a pesticidů, dochází ke znečištění pitné a užitkové vody organickými polutanty. Tyto látky mají i při nízkých koncentracích nepříznivý vliv na lidský organismus a životní prostředí. Jedním ze způsobů odstranění těchto polutantů je fotokatalytický rozklad za přítomnosti nanočástic oxidu titaničitého. Tento proces je neselektivní a vede k rozkladu organických sloučenin až na anorganické látky jako oxid uhličitý, oxid siřičitý, voda aj. Černý fosfor tento proces podporuje. Cílem práce je příprava kompozitních materiálů z oxidu titaničitého a černého fosforu o různých poměrech výchozích surovin a posouzení jejich schopnosti rozložit methyloranž.  
13 Phuong Thao Ngoová B2 doc. Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D. Příprava a fotokatalytické vlastnosti anorganických anologů grafenu   detail

Příprava a fotokatalytické vlastnosti anorganických anologů grafenu  

Nejznámějším 2D materiálem současnosti je grafen, který je výjimečný z mnoha důvodů. Je známý pro svoji lehkost, tenkost a mechanickou pevnost. Grafen má nulovou energii zakázaného pásu, jedná se tedy o výborný tepelný i elektrický vodič. V současné době se zkoumají desítky podobných struktur, mezi které patří anorganické anology grafenu ze 14. skupiny (germanen a silicen). Tyto materiály mají na rozdíl od grafenu nenulovou energii zakázaného pásu, čehož se dá využít například v elektrotechnice. Jedinečnost 2D materiálů vyplývá z jejich struktury. Grafen je velice stabilní díky systému konjugovaných dvojných vazeb, což znesnadňuje jeho modifikaci. Výše zmíněné analogy grafenu se svojí strukturou od grafenu liší, což je důvod, proč je lze snadněji modifikovat a zvýšit jejich potenciál k dalšímu využití. Znečištění vodních zdrojů je vážným problémem posledního desetiletí. Jedním ze způsobů čištění vody je fotokatalytický rozklad nečistot. Jedná se o proces, při kterém na fotokatalyzátoru dochází k oxidaci/redukci adsorbovaných sloučenin. Výhodou je relativní účinnost, jednoduchá realizace a dobré teoretické znalosti procesu. Tato práce se zabývala modifikací a fotokatalytickou aktivitou 2D materiálů. Slibným fotokatalyzátorem je například germanen modifikovaný methylovou skupinou.  
14 Ha An Nguyenová B2 Ing. Daniel Bouša, Ph.D. Dělení směsi ethanol-voda pervaporací na kompozitní membráně GO-BP detail

Dělení směsi ethanol-voda pervaporací na kompozitní membráně GO-BP

Pervaporace je proces, při kterém dochází k separaci kapalné směsi dvou a více látek částečným vypařováním jedné z nich skrze membránu. Membránou prochází plynný komponent, permeát, jehož odpařování můžeme podpořit snížením tlaku na permeátové straně membrány nebo zavedením nosného inertního plynu. Hlavní hybnou silou pervaporace je rozdíl mezi chemickými potenciály, odpovídající koncentračnímu gradientu mezi fázemi na opačných stranách membrány. V posledních letech si pervaporace našla různá využití. Můžeme jí nahradit proces destilace, popřípadě ji lze využít pro separaci tekutých uhlovodíků a k odstranění těkavých organických sloučenin z vody nebo naopak k odstranění vody z glycerinu. V této práci byla připravena membrána skládající se ze čtyř střídajících se vrstev oxidu grafenu a čtyr vrstev černého fosoforu. Membrána byla připravena podtlakovou filtrací ze suspenzí výše uvedených materiálů na porézním nylonovém nosiči. Tato membrána byla testována pro pervaporační dělení směsi butanol/voda nebo ethanol/voda. Účinnost pervaporace byla stanovena změnou indexu lomu dělené směsi nebo byla prošlá plynná směs zamražena a následně její složení analýzováno pomocí GC-MS.  
15 Bc. et Bc. Laura Pavlíková M2 Ing. Vlastimil Mazánek, Ph.D. Elektrochemická depozice vrstev Ge detail

Elektrochemická depozice vrstev Ge

Od roku 2004, kdy byl poprvé získán grafen, se začal rozvíjet výzkum v oblasti 2D materiálů. Jedním z anorganických analogů grafenu je germanen, který nemá svoji 3D alotropickou modifikaci na rozdíl od grafenu. Jako výchozí materiál pro přípravu germanenu můžeme použít tzv. Zintlových fází, což jsou vrstevnaté germanidy (např. CaGe2). Selektivním leptáním kovů z  těchto fází se dají připravit vrstvy modifikovaného germananu avšak jen s omezenou laterální velikostí. Pokud chceme připravit větší vrstvu germanenu, můžeme použít epitaxy z molekulárních svazků, což je přístrojově náročná a drahá metoda. Alternativní možností může být elektrochemická depozice na vhodný substrát. Cílem této práce je elektrochemicky deponovat vrstvu germanenu na různé substráty. K depozici se používal vodný roztok GeO2. U depozice byl studován její mechanismus a připravené vrstvy byly charakterizovány z hlediska morfologie a dále z hlediska chemického složení.   
16 Bc. Jan Paštika M2 doc. Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D. Příprava a charakterizace křemíkových nanočástic z HSQ detail

Příprava a charakterizace křemíkových nanočástic z HSQ

Křemíkové nanomateriály mají oproti křemíkovým makrostrukturám unikátní vlastnosti, které z nich dělají perspektivního kandidáta pro vývoj biokompatibilních, netoxických, polovodivých a biodegradabilních materiálů. Aplikovat křemíkové nanočástice lze v mnoha oblastech, například ve farmacii jako biomarkery díky jejich výrazné fotoluminiscenci, nebo jako aktivní materiál v LED pro umělá osvětlení věrně napodobující přirozené sluneční světlo, kde můžeme využít snadno modulovatelné vlnové délky, úzkého emisního spektra a vysokého kvantového výtěžku zmíněných nanočástic. Tato práce se zabývá hydrolytickou syntézou polyhedrálního oligomerního silsesquioxanu (POSS) v kyselém prostředí z halogensilanů. POSS je primární surovinou pro získání porézní 3D matrice oxidu křemičitého s křemíkovými nanočásticemi o definované velikosti a tvaru. Dále se také zaměřuje na optimalizaci metody získávání křemíkových nanočástic z matrice oxidu křemičitého. Připravené nanočástice byly charakterizovány v matrici i samostatně pomocí fotoluminiscence, Ramanovy spektroskopie, infračervené spektroskopie, rentgenové fotoelektronové spektroskopie, skenovací elektronové mikroskopie a transmisní elektronové mikroskopie.  
17 Bc. Kryštof Skrbek M2 Ing. Vilém Bartůněk, Ph.D. Imobilizace nanočástic oxidu ceričitého a příprava CeO2-SiO2 kompozitu detail

Imobilizace nanočástic oxidu ceričitého a příprava CeO2-SiO2 kompozitu

Nanočástice oxidu ceričitého jsou známy pro své katalytické vlastnosti, které mají mimojiné velký potenciál pro čištění vody od organických polutantů. Velkým problémem aplikace veškerých nanočástic je ovšem nutnost zamezit jejich úniku do životního prostředí. V tomto příspěvku byly proto studovány metody imobilizace nanočástic oxidu ceričitého, zejména pak tvorba porézní matrice oxidu křemičitého. Vzniklé kompozity byly dále charakterizovány vybranými metodami a testovány pro svoji katalytickou aktivitu.
18 Bc. Lucie Spejchalová M1 Ing. Jan Luxa, Ph.D. Elektrochemická exfoliace a katalytické aplikace NiPS3  detail

Elektrochemická exfoliace a katalytické aplikace NiPS3 

V posledním desetiletí se 2D nanomateriály dostaly do popředí vědeckého zájmu díky svým unikátním vlastnostem, jako je velikost měrného povrchu, transportní vlastnosti, optické vlastnosti a nebo katalytické vlastnosti. Mezi nejprozkoumanější 2D materiály patří grafen a chalkogenidy přechodných kovů, avšak potenciál mají i další vrstevnaté materiály, jako jsou MPCh3 (M = přechodný kov, Ch = S, Se), jejichž 3D struktury byly poprvé syntetizovány koncem 19. století. Z nich lze připravit 2D monovrstvy pomocí exfoliace, a to buď mechanicky, chemicky nebo elektrochemicky. Elektrochemické exfoliace lze provádět interkalací, neboli vmezeřením molekuly/iontu do mřížky materiálu. Pro tuto techniku jsou vhodné materiály se strukturou MPS3. Tato práce se zabývá elektrochemickou exfoliací trithiofosforičitanu nikelnatého (NiPS3). Exfoliace probíhala pomocí interkalace tetrabutylammonium hexafluorofosfátu (NBu4PF6) v bezvodém prostředí (MeCN, DMF). Exfoliované vzorky byly testovány na elektrokatalytický vývoj vodíku a redukci kyslíku.  
19 Alisa Tsepeleva, Bc. M2 doc. Ing. Vlastimil Brožek, DrSc. Rozklad a likvidace freonů v klouzavém elektrickém výboji. detail

Rozklad a likvidace freonů v klouzavém elektrickém výboji.

Vzhledem k antropogennímu původu teplotních změn zemského klimatického systému likvidace průmyslových perfluorovaných sloučenin (PFCs) je stále aktuálním technologickým problémem. Jedno z nejefektivnějších řešení, které bylo vyvinuto v posledních dvou letech, spočívá v interakci fluorovaných látek s různými druhy plazmatu. V rámci experimentů v nethermálním plazmatu byl podroben rozkladu vysoce chemicky stabilní skleníkový plyn tetrafluormethan CF4. Zdrojem nethermálního plazmatu sloužil klouzavý elektrický výboj mezi titanovými elektrodami, vytvářejícími segmentový oblouk ve vybíjecím kanálu. Pokusy s rozkladem plynu byly provedeny na dvou aparaturách s různými úhly sklonu elektrod. Všechny vzorky plynových směsí byly analyzovány pomocí IR spektroskopie. Cílem této práce je stanovení základních rozkladných produktů PFCs, popřípadě možných produktů chemického kontaktu fluorovaných látek se součástkami aparatury.  
20 Tetyana Zheleznyak B2 Ing. Jiří Šturala, Ph.D. Postmodifikace germananů s terminální dvojnou vazbou a hydroxy skupinou   detail

Postmodifikace germananů s terminální dvojnou vazbou a hydroxy skupinou  

Germanan, dvoudimenzionální vrstevnatá modifikace germania analogická grafenu, se dostává do popředí materiálového výzkumu mimo jiné díky jeho slibným optoelektronickým vlastnostem. Další důležitou vlastností je jeho nenulový band-gap, což jej předurčuje pro využití v polovodičových aplikacích.  Tato práce se zabývá post-modifikací germananu s kovalentně navázanou terminální dvojnou vazbou pomocí kysele katalyzované adice alkoholů nebo s terminální -OH skupinou pomocí reakcí s různými reaktivními chloridy kyselin. Věříme, že tyto modifikace povedou k hlubšímu pochopení reaktivity těchto materiálů, k jejich snazšímu zpracování, manipulaci s velikostí band-gapu a také k jejich případným aplikacím, např. jako optoelektronické prvky, fotokatalyzátory aj.  



105 - Ústav anorganické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Vojtěch Domín B3 Ing. Roman Kodým, Ph.D. Studium elektrodových reakcí v procesu vysokoteplotní elektrolýzy vodní páry pomocí matematického modelu detail

Studium elektrodových reakcí v procesu vysokoteplotní elektrolýzy vodní páry pomocí matematického modelu

Čím dál více využívané obnovitelné zdroje energie poskytují nestálý výkon, proto je důležité nalézt technologie, které umožní uložení energie při přebytku a v případě potřeby zpětnou konverzi. Možným řešením je vodíková ekonomika – při přebytku elektrické energie se elektrolýzou vody vyrábí vodík a spotřebovává se při jejím nedostatku. Nadějnou alternativou ke konvenčním způsobům výroby vodíku je pak elektrolýza vody na pevných oxidech, jíž se zabývá tato práce. Oproti elektrolýze alkalické či PEM má znatelnou výhodu – za vysokých teplot roste příspěvek tepla k celkové reakční entalpii, množství elektrické energie, kterou je nutno dodat, naopak klesá. To je obzvlášť výhodné při využití geotermálních či odpadních zdrojů tepla. V této práci byl použit 1D matematický model jedné porézní elektrody zohledňující distribuci kyslíku, proudové hustoty a elektrického potenciálu uvnitř elektrody. Model slouží k vyhodnocení kinetických dat elektrodových reakcí na základě experimentálních dat a umožňuje lepší pochopení kinetiky elektrodových reakcí při vysokoteplotní elektrolýze. Výsledky získané z modelu pak lze dále využít jako vstupní data pro složitější modely celého zařízení, které umožní systém optimalizovat.  
2 Filip Dostál B3 Ing. Miloslav Lhotka, Ph.D. Charakterizace katalyzátorů pomocí TPR detail

Charakterizace katalyzátorů pomocí TPR

Teplotně programovatelná redukce (TPR) je široce používaná metoda pro charakterizaci katalyzátorů na bázi oxidů kovů, směsných oxidů kovů a oxidy kovů naneseném na nosiči. Metoda TPR poskytuje kvantitativní informace redukovatelnosti povrchu oxidu, jakož i o heterogenitě redukovatelného povrchu. Cílem práce bylo provést programovatelnou teplotní redukci oxidických CuO - ZnO katalyzátorů. Katalyzátory na bázi měď-zinek patří v současné době mezi široce studované katalyzátory, využívané např. pro syntézu methanolu. Pro měření teplotně programovatelné redukce byla použita aparatura ChemStar od firmy Quantachrome. Jako nosný plyn byl použit argon, jako měřící plyn směs argonu (90 obj.%) a vodíku (10 obj.%) s objemovým průtokem 50 ml/min. Redukce byla provedena v rozsahu teplot od 20 °C až do teploty 800 °C, s teplotním krokem 5 ° C/min. Po vlastním měření byla proměřena kalibrace TCD detektoru pomocí směsi argonu a vodíku v různých poměrech. Výsledky měření jsou prezentovány ve formě TPR spekter, ze kterých lze určit stupeň a teplotu redukce mědi a zinku. Pro detailní vyhodnocení je nutné dopracovat metodiku měření TPR a vyhodnocení spekter.  
3 Bc. Josef Fišer M2 Ing. Martin Zlámal, Ph.D. Vliv vegetace na kumulaci rtuti v brakických močálech. detail

Vliv vegetace na kumulaci rtuti v brakických močálech.

Nejdelší řeka Pyrenejského poloostrova – Tajo – ústí do Atlantického oceánu poblíž Lisabonu. Estuár řeky dlouhodobě vykazuje zvýšenou koncentraci toxické rtuti, což je odrazem průmyslové činnosti v okolí. Bakterie přítomné v brakických vodách umožňují methylaci rtuti na methylrtuť  - neurotoxin, akumulující se v tělech ryb a ostatních živočichů. Jejich konzumací se může dostat do potravního řetězce člověka. Byly odebrány vzorky dvou druhů rostlin (Spartina Maritima a Sarcocornia Fruticosa) včetně sedimentů z jejich blízkého i vzdálenějšího okolí. Koncentrace rtuti ve vzorcích byla měřena metodou přímého tepelného rozkladu v peci se zlatou amalgamační pastí s následnou atomovou absorpční spektroskopií. Sedimenty z míst nekolonizovaných vegetací obsahovaly vyšší koncentrace rtuti než sedimenty z blízkosti vegetace. Kořeny rostlin obsahovaly vyšší koncentrace rtuti než stonky a listy. Tato práce přispěla k výzkumu problematiky především aktuálními daty o koncentraci rtuti v sedimentech estuáru s ohledem na přítomnost vegetace.  



4 Barbora Gabrielová B3 Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Elektrochemická oxidace a redukce při syntéze aktivních látek ve farmaceutickém průmysl . detail

Elektrochemická oxidace a redukce při syntéze aktivních látek ve farmaceutickém průmysl .

Elektrochemické metody syntéz jsou založeny na přenosu jednoho či více elektronů mezi molekulou reaktantu a elektrodou. To umožňuje provádět oxidační a redukční reakce bez nutnosti používat oxidační a redukční činidla a zvýšit tak bezpečnost, selektivitu a ekologickou nezávadnost provozovaných procesů. Uvedené aspekty činí tento přístup velmi zajímavý také ve farmaceutickém průmyslu. Cílem této práce bylo prozkoumat možnost využití elektrochemické syntézy při výrobě vybraných farmaceuticky aktivních látek. V první fázi byl proveden předběžný výzkum s cílem vybrat potenciálně zajímavé reakční systémy pro další detailnější studium. Při práci byly na různých elektrodách (borem-dopovaný diamant, grafit, skelný uhlík, Pt) naměřeny cyklické voltamogramy studovaných látek v roztocích o vhodném složení. Na jejich základě bylo vyhodnoceno, zda bude daný proces v další fázi studován detailněji.  
5 Bc. Miroslav Hala M1 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Měření stability kompozitních grafitů pro bipolární desky detail

Měření stability kompozitních grafitů pro bipolární desky

Bipolární desky jsou jednou z nejdůležitějších částí svazků PEM palivových článků, kde plní hned několik důležitých funkcí. Jejich hlavním úkolem je rovnoměrná distribuce vodíku a kyslíku, a odvod vzniklé vody. Dále slouží k vedení proudu mezi jednotlivými články ve svazku, pasivnímu chlazení a fixaci jednotlivých komponent v celém zařízení. Vzhledem k tomu, že většinu hmotnosti, objemu a značnou část cenových nákladů palivového článku tvoří právě bipolární desky, je na jejich mechanické a chemické vlastnosti kladen velký důraz. Jedním z materiálů, který se využívá k jejich výrobě, je polymerní uhlíkový kompozit. Tato práce se zabývá pozorováním chemické stability, nasákavosti, smáčivosti a mechanických vlastností kompozitních grafitů. Výsledky těchto měření společně s výsledky, na které tato práce navazuje, budou použity k výběru nejvhodnějšího materiálu pro výrobu svazku palivových článků.
6 Kateřina Hradečná B3 Ing. Jaromír Hnát, Ph.D. Charakterizace polymerní anion-selektivní membrány se zvýšenou stabilitou detail

Charakterizace polymerní anion-selektivní membrány se zvýšenou stabilitou

Iontově selektivní membrány (IEM) patří do skupiny semipermeabilních membrán. IEM obsahují funkční skupiny nesoucí náboj, jehož povaha určuje selektivitu k danému iontu přítomného v roztoku. Podle iontu, který přednostně prochází membránou, můžeme IEM rozdělit na kation selektivní (CEM) a anion selektivní (AEM). V průmyslu se AEM využívají v procesu elektrodialýzy. Do budoucna se předpokládá jejich rozšíření také v alkalické elektrolýze vody a alkalických membránových palivových článcích. Dohromady tyto dvě technologie nabízí možnost realizace tzv. vodíkové ekonomiky. Charakterizovaná AEM se skládá z kopolymerní chlormethylované matrice polystren-blok-poly(ethylen-ran-butylen)blok-polystyren (PSEBS-CM) a funkční skupiny N-methylpyrolidin (NMPyr). Oproti současným AEM, u kterých je stabilita omezena jejich maximální pracovní teplotou nejčastěji <50°C, tato membrána vykazuje stabilitu i při pracovních teplotách do 60°C. V rámci vlastní práce bylo pomocí infračervené spektroskopie a elementární analýzy určeno přesné složení membrány. Dále byla stanovena její botnavost, iontově výměnná kapacita a specifická vodivost. V posledním kroku byly vzorky membrány testovány za podmínek alkalické elektrolýzy vody a doplněné o charakterizaci pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie.  
7 Dita Hronová M2 Ing. Jaromír Hnát, Ph.D. Příprava a testování neplatinových katalyzátorů pro alkalický palivový článek detail

Příprava a testování neplatinových katalyzátorů pro alkalický palivový článek

Palivový článek představuje zařízení kontinuálně přeměňující chemickou energii na energii elektrickou. Dochází v něm k elektrochemické reakci oxidovadla (vzduch) a paliva (vodík, metanol, zemní plyn) za přítomnosti katalyzátoru. V praxi se uplatňuje několik různých typů palivových článků, lišících se například pracovní teplotou, či používaným elektrolytem. V práci jsme se zabývali katalyzátory pro alkalický palivový článek, který používá jako elektrolyt vodný roztok KOH. Mezi vynikající katalyzátory pro palivové články obecně patří platinové kovy. Alkalické prostředí však umožňuje použití dostupnějších katalyzátorů, než jsou platinové kovy (např. Ni, Ag). V rámci této práce byl testován neplatinový katalyzátor na bázi MnO2 na dvou různých uhlíkových nosičích a platinový katalyzátor na uhlíkovém nosiči.  U vybraných materiálů byl stanovován aktivní povrch katalyzátorů, dále byla prováděna XRD analýza, a byla zjištěna jejich elektrochemická aktivita pro redukci kyslíku pomocí cyklické a lineární voltametrie. Z výsledků vyplývá, že neplatinové katalyzátory na bázi MnO2 vykazují horší aktivitu, avšak tento nedostatek je kompenzován nízkou cenou a jednoduchou přípravou. Další práce se tak zaměří na přípravu a testování nových typů neplatinových katalyzátorů se zvýšenou aktivitou.  
8 Bc. Aneta Hrubantová M2 prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Příprava CuFeO2 pro fotoelektrochemickou produkci vodíku detail

Příprava CuFeO2 pro fotoelektrochemickou produkci vodíku

Práce se zabývá přípravou fotoaktivního materiálu - delafossitu CuFeO2, syntetizovaného hydrotermální metodou a jeho aplikací pro fotoelektrochemickou redukci vody. Rozklad vody pomocí sluneční energie je ekonomicky přijatelná a ekologická cesta k získání vodíku. CuFeO2 je polovodič typu p a má velmi zajímavé fotoelektrochemické vlastnosti a dobrou chemickou stabilitu. CuFeO2 byl syntetizován hydrotermálně v alkalickém prostředí za použití dvou různých prekurzorů. V prvním případě byl použit CuSO4.5H2O, FeSO4.7H2O a alginát sodný, v druhém případě Cu(NO3)2.3H2O a FeCl2. Připravený práškový materiál obsahoval kromě dalafossitu i oxidy Fe a Cu a proto byly podmínky syntézy modifikovány a dále provedena kalcinace práškového materiálu s cílem získat maximální podíl krystalického delafossitu. Ze vzniklého práškového materiálu byly připraveny elektrody, které byly dále fotoelektrochemicky testovány.
9 Bc. Tomáš Imrich M1 prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Polovodičové fotoanódy na báze Fe2O3 pre fotoelektrochemický rozklad vody detail

Polovodičové fotoanódy na báze Fe2O3 pre fotoelektrochemický rozklad vody

V záujme rozvoja čistých zdrojov energie sa venuje veľká pozornosť vodíku a jeho výrobe z obnoviteľných zdrojov. Jednu z metód predstavuje  fotoelektrochemický rozklad vody pomocou slnečného žiarenia, kde významnú úlohu majú nanoštrukturované materiály. Tie sú využité pre prípravu fotoanód a fotokatód. Fotoanódy sú tvorené n-polovodičovými materiálmi, najmä na báze primárnych oxidov Ti, W a Fe, pričom táto práca popisuje prípravu a vlastnosti hematitu, α-Fe2O3. Metódou prípravy bola zvolená aerosólová pyrolýza, sklo s vodivou vrstvou fluórom dopovaného  SnO2. Charakterizácia pripravených vrstiev hematitu sa zameriava na hodnoty fotoprúdov v rôznych elektrolytoch, ako na jeden z hlavných parametrov. Ďalším významným prvkom u pripravených vrstiev hematitu je miera ich fotokorózie v priebehu ožarovania a polarizácie vo vodnom elektrolyte. Významná pozornosť bola preto venovaná pokrytiu hematitových vrstiev ochrannou vrstvou oxidu titánu (TiO2) a porovnanie ich vlastností s čistými hematitovými vrstvami. Výsledky sú diskutované v závislosti na príprave jednotlivých TiO2 ochranných vrstiev (sol-gel, sprejová pyrolýza, ALD) a type prostredia, v ktorom bola fotoanóda exponovaná.  
10 Bc. Anna Kloužková M1 prof. Dr. Ing. Josef Krýsa Vliv dlouhodobé expozice v QUV panelu na fotoaktivitu tenkých transparentních vrstev TiO2 detail

Vliv dlouhodobé expozice v QUV panelu na fotoaktivitu tenkých transparentních vrstev TiO2

Fotokatalytické polovodičové materiály (TiO2, ZnO) mají perspektivní využití pro odstraňování látek znečišťující životní prostředí, ať už se jedná o látky rozpuštěné ve vodě (barviva, léčiva, biocidy), či látky znečišťující vzduch (VOC, NOx). Jednou z možných aplikací fotokatalyzátorů jsou transparentní povrchy, nanesené v podobě tenkého filmu, mající samočisticí vlastnosti. Uvedené fotoaktivní povrchy nejsou díky kombinaci fotokatalytické aktivity a indukované superhydrofility (schopnost po UV ozáření vytvářet vysoce smáčivý povrch) náchylné k zašpinění a uchovávají si stále původní vzhled. Cílem této práce je příprava tenkých transparentních vrstev TiO2 na skleněných substrátech a posouzení vlivu dlouhodobé expozice v QUV panelu na jejich vlastnosti (fotoaktivita, morfologie, fázové složení). Fotokatalytická aktivita byla hodnocena metodou Resazurinového inkoustu (Rz), založenou na fotokatalytické redukci Rz barviva. Důležitým parametrem při přípravě fotoaktivního skla byla přítomnost bariérové vrstvy a teplota nutná k vytvoření krystalické fáze anatasu. Vystavení vzorků skel zrychlenému testu stárnutí mělo za následek zvýšení fotokatalytické aktivity, zároveň nebyly zaznamenány výraznější změny v morfologii vrstev či optických vlastností skel.
11 Bc. Ondřej Kršek M2 doc. Dr. Ing. Vlastimil Fíla Membrány se smíšenou matricí na bázi UiO-66 pro separaci CO2 detail

Membrány se smíšenou matricí na bázi UiO-66 pro separaci CO2

Membránové procesy pro separaci plynů jsou v současnosti vysoce populární jak ve výzkumné, tak i průmyslové sféře. V době boje proti klimatickým změnám nabízí alternativu k řadě tradičních separačních procesů, navíc slučitelnou s principy trvale udržitelného rozvoje. Separace plynných směsí s obsahem CO2 nachází uplatnění například v metodách čištění bioplynu nebo ve snižování emisí skleníkových plynů u odplynů z technologií, které zpracovávají fosilní paliva.  Cílem této práce je příprava polymerních membrán se smíšenou matricí a charakterizace jejich separačních a morfologických vlastností. Matrice membrán byla tvořena syntetizovaným polyimidem 6FDA-DAM: DABA (3:1) a jako plnivo byly použity MOF částice UiO-66, grafen oxid a jejich kombinace. Bylo připraveno několik membrán s různým hmotnostním obsahem částic. Separační měření binární směsi CO2/CH4 bylo provedeno na aparatuře s plynovým chromatografem, vybaveným plamenově ionizačním detektorem a metanizérem.
12 Jan Křenovský B3 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Charakterizace vlastností perfluorovaných sulfonových membrán, používaných jako elektrolyt v PEM palivových článcích detail

Charakterizace vlastností perfluorovaných sulfonových membrán, používaných jako elektrolyt v PEM palivových článcích

S postupným zaváděním tzv. vodíkové ekonomiky do praxe dochází k významnému vývoji a rozvoji nových technologií. V případě mobilních aplikací se jako nejvhodnější jeví  použití tzv. ,,proton exchange membrane“ (PEM) palivových článků. Nedílnou součástí PEM palivových článků jsou membrány, které jednak oddělují anodový a katodový prostor a zároveň plní funkci elektrolytu. Postupem času se ukázalo, že perfluorované sulfonové polymery splňují výše uvedené požadavky nejlépe. Po vypršení patentové ochrany a v důsledku dalšího vývoje přibylo množství různých strukturních modifikací těchto polymerů, které se liší svými vlastnostmi. Při výrobě je kladen důraz na požadavky, které by měli membrány splňovat. Ovšem některé vlastnosti se navzájem vylučují. Výrobci se proto snaží vyrobit membrány, které by byly kompromisem, jenž by co nejlépe vyhovoval nárokům kladeným technologií PEM palivových článků. Cílem práce je charakterizovat a porovnat jednotlivé typy membrán od výrobců DuPont, Fumatech a Dongyue.  
13 Bc. Veronika Marková M1 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Porovnání výkonů MEA s komerčně dostupnými membránami  detail

Porovnání výkonů MEA s komerčně dostupnými membránami 

Technologie palivových článků typu PEM představuje vhodný zdroj elektrické energie pro řadu mobilních aplikací. Klíčovou komponentou tohoto typu palivového článku je MEA skládající se z membrány a dvou elektrod: anody a katody, které jsou směrem k membráně orientovány katalytickou vrstvou. V této vrstvě je cílem maximalizovat tzv. třífázový kontakt, což vede ke zvýšení výkonu palivového článku. Jako potenciálně vhodná příprava MEA je metoda hot-press založena na slisování elektrod s membránou za zvýšeného tlaku a teploty. V procesu přípravy touto metodou je nutné optimalizovat parametry jako je teplota, přítlak a doba lisování. Tyto parametry se odvíjejí od vlastností membrány a elektrod. Použití optimální teploty aplikované při metodě hot-press vede k tvorbě kvalitního třífázového kontaktu, přičemž tato teplota je závislá na vlastnostech použité membrány a pojiva katalytické vrstvy. Cílem této práce je tedy optimalizovat teplotu metody hot-press při přípravě MEA v závislosti na použitých komerčně dostupných membránách od různých výrobců.  
14 Veronika Rečková M2 doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. Optimalizace přípravy YSZ elektrolytů metodou odlévání suspenze detail

Optimalizace přípravy YSZ elektrolytů metodou odlévání suspenze

Oxid zirkoničitý dopovaný oxidem ytria (ZrO2 – 8 mol% Y2O3; YSZ) patří mezi materiály vykazující chemickou a mechanickou stabilitu i vodivost pro O-II za vysokých teplot. Vzhledem k těmto vlastnostem a jeho cenové dostupnosti je YSZ využíván ve vysokoteplotních technologiích, jako jsou keramické články s pevnými oxidy (SOCs), kyslíkové senzory a pumpy. V SOCs systémech je YSZ využíváno jako neporézní elektrolyt. V SOCs systému, kde YSZ elektrolyt je nosným prvkem, představuje tloušťka elektrolytu kritický parametr pro mechanickou stabilitu sytému a jeho celkový ohmický odpor. Vysoká ohmická ztráta na elektrolytu představuje v SOCs významný problém, který komplikuje aplikaci SOCs. Pro zlepšení účinnosti SOCs systému je proto nezbytné používat co nejtenčí elektrolyt, který bude dostatečně mechanicky stabilní. Spolehlivou metodou přípravy YSZ elektrolytu je uniaxiální lisování komerčního YSZ prášku s následnou sintrací. Vznikne mechanicky stabilní elektrolyt, ale o velké tloušťce, a tedy s vysokým odporem. Na základě literární rešerše, byla vybrána nová metoda, která je založena na odlévání elektrolytu z roztoku/suspenze YSZ. Cílem této práce bylo připravit a charakterizovat elektrolyt s lepšími elektrochemickými vlastnosti a zjednodušit způsob přípravy.  
15 Bc. Alina Volkova M2 Ing. Milan Bernauer, Ph.D. Nízkoteplotní transformace methanu detail

Nízkoteplotní transformace methanu

Methan je v současné době převážně používán jako zdroj energie a v chemickém průmyslu jako surovina pro výrobu syntézního plynu, resp. vodíku. Zdrojem methanu je především zemní plyn a alternativně i biomasa, což otvíra možnosti jeho použití jako obnovitelného zdroje energie, nebo uhlíkatých surovin. Předložená práce je věnována problematice nizkoteplotní (<300°C) katalytické transfomaci methanu na methanol. Selektivní oxidace methanu vyžaduje specificky aktivní katalyzátor schopný umožnit disociativní adsorpci kyslíku a následnou oxidaci methanu na methanol. Jedním z potenciálních katalyzatorů vhodných pro tuto reakci jsou MOFy (Metal Organic Framework).  MOF tvoří relativně novou třídu materiálů, které začaly prokazovat svoji užitečnost pro různé aplikace (separace plynů a katalýza). MOFy jsou krystalické mikroporézní látky, obsahující kovový kationt vazaný na organický ligand. Dalším materiálem vhodným k provedení selektivní oxidace methanu mohou být tzv. kovové pěny (metal foams) jejichž předností je nízká hmotnost, vysoká pevnost a pórovitost. V rámci tohoto výzkumu byla sestavena nová aparatura pro katalytické testy, zahrnující jednotku na přípravu plynných smesí (methan + oxidační činidlo), reaktor a hmotnostní spektrometr.  
16 Eva Šrámková M2 Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Elektrochemická aktivita elektrochemicky modifikovaných elektrod ze skelného uhlíku   detail

Elektrochemická aktivita elektrochemicky modifikovaných elektrod ze skelného uhlíku  

Uhlíkové elektrody nachází uplatnění v mnoha elektrochemických procesech. Kinetické parametry elektrodových reakcí na uhlíkových elektrodách jsou obecně ovlivněny charakterem povrchu elektrod. K přípravě elektrod s požadovanými elektrokatalytickými vlastnostmi lze využít různých způsobů modifikace jejich povrchu. Skelný uhlík (angl. glassy carbon, GC) je perspektivním elektrodovým materiálem, zejména díky vysoké chemické a tepelné odolnosti, elektrické vodivosti a širokému potenciálovému oknu ve vodných roztocích. To umožňuje studium elektrodových reakcí, jejichž potenciál leží mimo oblast stability vody. V této práci jsme se zabývali charakterizací elektrokatalytické aktivity GC elektrod aktivovaných elektrochemicky v silně zásaditém prostředí. Za tímto účelem byly připraveny elektrody aktivované cyklováním v rozmezí různých hodnot potenciálů. Cílem bylo najít korelaci mezi složením jejich povrchové vrstvy a elektrokatalytickými vlastnostmi vůči vybraným redoxním reakcím. Složení povrchové vrstvy elektrod bylo stanoveno pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Elektrokatalytické vlastnosti elektrod byly charakterizovány pomocí standardních rychlostních konstant reakcí vybraných redoxních párů. K tomuto účelu byla využita metoda cyklické voltametrie.  

106 - Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Dino Alferi M2 Ing. Jaroslav Fojt, Ph.D. Korozní chování slitin zinku detail

Korozní chování slitin zinku

Zinek a jeho slitiny mají velký potenciál stát se biodegradabilními materiály. To zejména díky rychlosti rozpouštění zinku v lidském organismu, která je například proti slitinám železa mnohem rychlejší a na druhou stranou se v těle rozpouští pomaleji než hořčíkové slitiny. Další velkou výhodou zinku a jeho slitin je to, že zinek se účastní mnoha metabolických procesů a jeho příjem může být tedy vyšší než u jiných kovů. V této práci byl sledován vliv podmínek výrobní technologie na korozní chování pro slitinu Zn-0,8Mg-0,2Sc, která byla odlita, tepelně zpracována a extrudována za různých podmínek.  Na každém materiálu proběhla 16 h expozice ve fyziologickém roztoku při teplotě 37 °C. Při této expozici byl sledován samovolný korozní potenciál a následně byl měřen polarizační odpor a cyklické potenciodynamické křivky. Z expozice bylo zjištěno, že výrobní podmínky mají zanedbatelný vliv na samovolný korozní potenciál. Naopak u polarizačního odporu a cyklické potenciodynamické polarizace již bylo zjištěno ovlivnění korozního chování výrobními podmínkami. Dále byla provedena týdenní expozice, při které byl sledován časový vývoj polarizačního odporu. Z obou expozic bylo zjištěno, že s rostoucí teplotou a rostoucím poměrem extruze klesá korozní odolnost.  
2 Bc. Tomáš Aliger, Dis. M1 Ing. Šárka Msallamová, Ph.D. Restaurování renesanční kované mříže detail

Restaurování renesanční kované mříže

Práce se zabývá průzkumem a restaurováním renesanční lunetové mříže. Během průzkumu předmětu byl zkoumán historický vývoj českého mřížovnictví od počátku renesance až po baroko, v rámci čehož byly dohledány i analogické památky nebo jejich grafické předlohy. V další části se průzkum zabývá poškozením předmětu a materiálovým složením, k čemuž byla použita elektronová mikroskopie, metalografické a stratigrafické výbrusy a Ramanova spektrometrie. Poslední část se zabývá samotným procesem restaurování předmětu. Během toho byly z povrchu odstraněny prachové nečistoty a část korozních produktů. Zbytek korozních produktů byl následně stabilizován roztokem dekananu sodného. Následně byl na mříž vyroben zpevňující rám, byly opraveny lomy a doplněny chybějící části. Na závěr byla mříž z pohledové strany barevně sjednocena, konzervována a byl určen její ochranný režim.



3 Tomáš Blecha B1 Ing. Tereza Jamborová Cínové oltářní svícny   detail

Cínové oltářní svícny  

Semestrální práce pojednává o restaurování dvojce cínových barokních svícnů. Práce obsahuje historický průzkum zabývající se svícny, cínem a jeho zpracováním a historickými analogiemi k předmětům. Součástí je i detailní popis předmětů před restaurátorským zásahem zaměřujícím se na korozní napadení, mechanické poškození, znečištění předmětů, druhotné zásahy na předmětech a výrobní vady. Dále byl proveden průzkum materiálového složení předmětů. Dle zjištěných skutečností byl navržen restaurátorský záměr ve třech variantách. Varianty byly předloženy zadavateli a podle vybrané varianty byly předměty zrestaurovány. Vybraná varianta znamenala nahrazení zničených středových dříků svícnů, částečné odstranění korozních produktů na předmětech a finální konzervaci.  



4 Bc. Klára Borkovcová M1 doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Nová nástrojová ocel bez kritických surovin   detail

Nová nástrojová ocel bez kritických surovin  

Nástrojové oceli běžně obsahují legující prvky (především vanad, wolfram a kobalt), které jsou zařazené Evropskou komisí na seznam tzv. kritických surovin. V současné době se intenzivně řeší možná náhrada těchto prvků. Proto byl navržen nový způsob legování nástrojové oceli, kterým je kombinace uhlíku, chromu a titanu. Práce se zabývá nástrojovou ocelí legovanou chromem a titanem připravenou metodou práškové metalurgie, podmínkami tepelného zpracování a jejich vlivem na mechanické vlastnosti, mikrostrukturu a fázové složení. Po žíhání na měkko byly vzorky austenitizovány při teplotách 1000 – 1150 °C, zakaleny do oleje a následně popouštěny při teplotách 450 – 650 °C. Ze získaných výsledků byl navržen vhodný režim tepelného zpracování této experimentální nástrojové oceli, kterým je kalení z 1100 °C do oleje a následné popouštění třikrát po dobu jedné hodiny při teplotě 450 °C.
5 David Dušek B1 Ing. Tereza Jamborová Stříbřený nástolec detail

Stříbřený nástolec

Tématem práce je průzkum a postup restaurování nástolce ze soukromé sbírky rodiny Mandelíkových. Základem nástolce je zdobný, kuželovitý podstavec, vyplněný sádrou. Do jeho vrchní části je zapuštěn ocelový trn, který tvoří osu nástolce. Na trnu jsou navlečeny dvě skleněné mísy proložené kovovými segmenty. Horní segment je na trnu připevněný na. Jeden z kovových segmentů chybí. Materiálový průzkum potvrdil měď jako základový materiál, pokrytý vrstvou stříbra. Dno předmětu je železné. Železné dno bylo v důsledku koroze rozpadlé a odlamovalo se. Předmět byl pokryt korozními produkty stříbra. V některých místech byla stříbrná vrstva sedřená a na povrchu byly korozní produkty mědi. Pro čištěný povrchu rozebraných částí byl použit roztok obsahující 10 % CH4N2S a 5 % H2SO4 a po oplachu jemný mosazný kartáč s mýdlovou vodou. Železné dno bylo odstraněno a nahrazeno mosaznou destičkou, přilepenou epoxidovou pryskyřicí. Skleněné části byly očištěny horkou vodou a jádrovým mýdlem. Chybějící díl byl nahrazen dvěma slepenými mosaznými segmenty, které byly proudově postříbřeny. Stříbřené části byly následně konzervovány Paraloidem B48N a ocelový trn roztokem taninu. Poté byl předmět opětovně sestaven. Doporučený režim památky byl zhotovován s ohledem na možné používání předmětu při stolování.  



6 Matouš Hons B4 Ing. Šárka Msallamová, Ph.D. Restaurování šicího stroje Biesolt & Locke Meissen detail

Restaurování šicího stroje Biesolt & Locke Meissen

Příspěvek se věnuje restaurování a následným konzervováním šicího stroje Biesolt & Locke Meissen ze soukromé sbírky p. Sýkory. Stroj je opatřen dřevěnou deskou stolu s poklopem Singer a litinovými nohami stolu firmy Josef Král Nymburk. Šicí stroj byl vyroben mezi roky 1888 a 1890 v Míšni (Německo). Problematika řešení restaurování, konzervování i průzkumu materiálů, je předmětem této prezentované práce.



7 Petr Hrbáček B3 Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Vývoj mikrostruktury a mechanických vlastností rychle ztuhlé slitiny AlCr10Fe5 detail

Vývoj mikrostruktury a mechanických vlastností rychle ztuhlé slitiny AlCr10Fe5

Rychlým tuhnutím připravené slitiny oproti běžným hliníkovým slitinám vykazují lepší mechanické vlastnosti za zvýšených teplot. Při jejich výrobě je nutné taveninu ochladit nadkritickou rychlostí. Při čemž vznikne přesycený, metastabilní tuhý roztok legujících prvků v α-hliníku. Dále slitina obsahuje velmi jemné intermetalické částečky, jenž mají pozitivní účinek na užitné vlastnosti materiálu. Z důvodu nezbytnosti vysokých chladících rychlostí vznikají objemová omezení takto připravených slitin, proto jsou předmětem mého zkoumání tenké kovové pásky. Při žíhání pásků může dojít k precipitaci dalších intermetalických fází a k hrubnutí zrn hliníkové matrice. Cílem mé práce je studium daného materiálu AlCr10Fe5, pozorování postupně měnící se mikrostruktury a sledování průběhu tvrdosti při různých teplotách žíhání.
8 Tomáš Hrdlička M2 doc. Ing. Milan Kouřil, Ph.D. Korozní chování uhlíkové oceli v prostředí cementu a bentonitu pro hlubinné úložiště radioaktivního odpadu detail

Korozní chování uhlíkové oceli v prostředí cementu a bentonitu pro hlubinné úložiště radioaktivního odpadu

Cílem této práce bylo experimentálně ověřit předpoklady samovolné pasivace uhlíkové oceli ve směsích cementu a bentonitu s granitickou vodou, porovnat korozní rychlosti v různých typech prostředí a vyhodnotit případné lokální napadení pro optimalizaci tohoto systému, jakožto jednoho z kandidátů pro obalový materiál hlubinného úložiště radioaktivního odpadu. Z výsledků vyplývá, že s rostoucím obsahem cementu ve směsi klesá rovnoměrná korozní rychlost. Bylo zde však pozorováno výrazné lokalizované napadení, kvůli kterému zatím není možné odhadnout dlouhodobé korozní chování tohoto systému.
9 Bc. Jitřenka Jírů M2 Ing. Jaroslav Fojt, Ph.D. Dusíkem dopované povrchy kovů pro biomateriály detail

Dusíkem dopované povrchy kovů pro biomateriály

β-slitiny jsou pro použití v biomateriálové oblasti atraktivní, jelikož jejich modul pružnosti je mnohem nižší a tím bližší kostní tkáni v porovnání s komerčními slitinami titanu. Tato práce je zaměřena na zkoumání elektrochemických vlastností β-slitin Ti36Nb6Ta a Ti39Nb, jejichž povrch byl upraven metodou iontové implantace dusíku. Primárním účelem této povrchové úpravy je zvýšení tribologických vlastností materiálů. Povrchy byly zkoumány z hlediska jejich korozního chování a polovodivých vlastností pomocí střídavých a stejnosměrných elektrochemických metod. Jako srovnávací sloužili stejné materiály s nativní pasivní vrstvou. Výsledky měření ukázaly, že iontová implantace nemá signifikantní negativní vliv na korozní chování materiálu.  
10 Andrei Kazanskii B3 doc. Ing. Milan Kouřil, Ph.D. Využiti elektrochemických metod pro určení korozního stavu olova.  detail

Využiti elektrochemických metod pro určení korozního stavu olova. 

Historické olověné předměty, např. pečetě, bývají po dlouhodobé expozici v depozitářích nebo archivech pokryty vrstvou korozních produktů na bázi uhličitanů. Restaurátoři stojí před otázkou, zda tato vrstva nevytváří pro podkladové olovo korozní prostředí, v němž je udržován cyklickým korozním mechanizmem nežádoucí obsah kyseliny octové. V takovém případě by bylo nutné přijmout rychlé protikorozní opatření, např. odstranění vrstvy korozních produktů. Cílem práce je ověřit využitelnost jednoduchých elektrochemických metod pro určení, zda je vrstva korozních produktů s obsahem kyseliny octové vůči olovu agresivní. Testovanými elektrochemickými metodami bylo měření samovolného korozního potenciálu a polarizačního odporu olova.  
11 Bc. Leoš Křivský M1 prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch Slitina AlSi9Cu3 připravená technologií SLM a její tepelné zpracování detail

Slitina AlSi9Cu3 připravená technologií SLM a její tepelné zpracování

Současným trendem automobilového průmyslu je především redukce spotřeby pohonných hmot a snížení emise skleníkových plynů z důvodu omezení negativního vlivu dopravy na životní prostředí. Výrobci automobilů se proto snaží docílit snížení hmotnosti jednotlivých součástek. Jednou z možností, jak redukovat hmotnost, je náhrada litých kompaktních součástek za vysoceporézní struktury připravené aditivními technologiemi – 3D tiskem kovových materiálů. V rámci této práce byla studována slitina AlSi9Cu3Fe, která je jednou z nejvyužívanějších slitin v automobilovém průmyslu, připravena metodou Selective Laser Melting (SLM). Tato metoda spočívá v laserovém tavení prášku slitiny v předem definovaných místech a jeho postupné kompaktizaci vrstvu po vrstvě na základě CAD modelu. U vzorků připravených metodou SLM byla sledována mikrostrukturní stabilita při dlouhodobé expozici za teploty 140 °C a vliv tepelného zpracování na mechanické vlastnosti a mikrostrukturu. Paralelně bylo měření provedeno i na vzorku připraveném vysokotlakým litím. Z naměřených hodnot tvrdostí vyplynula nestabilita mikrostruktury slitiny připravené metodou SLM při dlouhodobé expozici i relativně nízkým teplotám a pozitivní vliv tepelného zpracování na její odstranění.  
12 Bc. Martin Lacka B1 Ing. Tereza Jamborová Střešní okapová váza detail

Střešní okapová váza

Prace se zabývá konzervováním a restaurováním žlabového kotlíku ve vlastnictví Krkonošského muzea Jilemnice. Předmět trpěl zejména korozním napadením, které bylo na několika místech natolik pokročilé, že byl materiál v celé tloušťce prokorodován. Z materiálového průzkumu vyplynulo že základním materiálem je ocel s povrchovou úpravou cínováním, na které bylo aplikováno také několik vrstev barevného nátěru. Při postupu restaurování bylo přistoupeno k odstraňování nečistot a nesoudržných korozních produktů. Zbylé byly stabilizovány. Následně došlo také ke konsolidaci krakel v barevné vstvě a aplikaci konzervačních přípravků. Což předmětu zaručilo výrazné zpomalení degradačních procesů a také vylepšení estetického dojmu.



13 Bc. Jiří Linhart M2 Ing. Nguyen Hong Vu, Ph.D. Extrakce Li z cinvalditu pomocí synergické kombinace loužicí metody a kapalinové extrakce detail

Extrakce Li z cinvalditu pomocí synergické kombinace loužicí metody a kapalinové extrakce

Lithium se v posledních letech stává vysoce žádaným kovem z důvodu jeho použití v primárních, a hlavně sekundárních bateriích, využívaných v pohonných jednotkách hybridních automobilů a elektromobilů. Díky snaze o snižování emisí a zvyšující se tendenci k ochraně životního prostředí dochází k celosvětovému boomu elektromobility. Práce se zabývá metodou získávání lithia ze slídového minerálu cinvalditu, jehož významné ložisko se nachází na území České republiky. Vývoj efektivní technologie pro zpracování cinvalditu je tedy z ekonomického hlediska velmi žádoucí pro Českou republiku. Testována byla metoda synergické kombinace kyselého vyluhování v HCl s přídavkem TBP a kapalinové extrakce. Právě spojení dvou kroků do jednoho činí tento zcela nový postup ekonomicky atraktivní.  
14 Bc. Nikola Macháčková M1 Ing. Jaroslav Fojt, Ph.D. Barevné kódování nanostrukturovaných povrchů detail

Barevné kódování nanostrukturovaných povrchů

V dnešní době jsou studovány různé metody úprav povrchů kovových biomateriálů, zajišťující co nejlepší interakci implantátu s kostí. Jednou z nich je metoda anodické oxidace, která v závislosti na prostředí poskytuje různé typy nanostruktur. Prostředí obsahující fluoridy vede ke vzniku nanostruktury s trubkovitou morfologií. Ta výrazně zlepšuje osseointegraci materiálu a může zlepšovat bioaktivitu povrchu. Anodická oxidace v prostředí neobsahující fluoridy vede ke vzniku kompaktní vrstvy oxidu, na které dochází k interferenci světla v závislosti na její tloušťce. Dochází ke vzniku různých barev na povrchu materiálů, které mohou v praxi pomoci k jasnému rozlišení různých druhů implantátů a výrazně zjednodušit manipulaci s nimi. V této práci byly anodickou oxidací vytvořeny trubkovité nanostruktury na povrchu vzorků komerčně čistého titanu, slitin Ti-6Al-4V a Ti-25Nb-4Ta-10Sn. Druhou anodickou oxidací při aplikaci různých hodnot potenciálu v prostředích H2SO4 a H3PO4 byly vytvořeny různé barvy v závislosti na tloušťce anodického oxidu TiO2. Barvením došlo ke zlepšení korozních vlastností jednotlivých materiálů. Expoziční test v simulované tělní tekutině ukázal, že barvení v H3PO4 podpořilo tvorbu vápenatofosforečnanových sloučenin a dané materiály proto vykazují bioaktivní chování.  
15 Bc. Tomáš Najser M2 Ing. Filip Průša, Ph.D. Příprava ekviatomární slitiny CoCrFeMnNiAl5 metodou mechanického legování s SPS kompaktizací a její následná charakterizace. detail

Příprava ekviatomární slitiny CoCrFeMnNiAl5 metodou mechanického legování s SPS kompaktizací a její následná charakterizace.

Na rozdíl od konvenčních slitin jsou slitiny s vysokou entropií (HEAs, High Entropy Alloys) ze své podstaty tvořeny pěti a více prvky, které jsou ve slitině zastoupeny v (přibližně) ekviatomárním množství. Za určitých podmínek tak vzniká jednoduchá struktura, která je tvořena převážně tuhým roztokem jednotlivých složek, a nedochází proto ke vzniku složitého, vícefázového systému. HEAs jsou nositeli unikátních vlastností, jako je např. vysoká tvrdost, otěruvzdornost, pevnost, velmi dobrá odolnost vůči korozi i vysokoteplotní oxidaci, což tyto slitiny předurčuje k široké škále možných technologických aplikací. Ekviatomární slitina CoCrFeMnNi s přídavkem 5 at.% Al byla připravena mechanickým legováním po dobu 8 h s následnou kompaktizací metodou slinování v plazmatu (SPS) při 1 000 °C. U připravené slitiny byla pozorována mikrostruktura pomocí OM i SEM, provedena byla prvková analýza pomocí XRF i EDS a fázové složení bylo určeno pomocí XRD. Na vzorcích byly provedeny zkoušky oxidační odolnosti a tepelné stability, měření tvrdosti dle Vickerse, zkoušky v tlaku za laboratorní či zvýšené teploty a po žíhání. Cílem práce byla příprava vysoko-entropické ekviatomární slitiny CoCrFeMnNiAl5, následné pozorování mikrostruktury a experimentální stanovení vybraných mechanických vlastností.
16 Bc. David Nečas M1 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Nové kompozitní materiály s hořčíkovou matricí a výstuží MgF2. detail

Nové kompozitní materiály s hořčíkovou matricí a výstuží MgF2.

Hořčík je z medicínského hlediska kov s velmi zajímavými vlastnostmi pro implantologii. Má modul pružnosti podobný lidské kosti, dobré mechanické vlastnosti a je biokompatibilní. Považuje se proto za vhodný biodegradovatelný materiál pro vybrané aplikace (traumatologie, ortopedie). Jeho hlavním nedostatkem je však vysoká rychlost degradace, která způsobuje předčasnou ztrátu požadované pevnosti implantátu. Během degradace se rovněž vytváří plynný vodík, který může být pro lidské tělo nebezpečný, pokud se hromadí v okolí implantátu. Tato práce se zabývá možným zlepšením korozní odolnosti slitiny Mg-4Y-3RE kombinací techniky povrchové úpravy prášku hořčíkové slitiny a následné kompaktizace finálních produktů postupy práškové metalurgie. Částice prášku byly nejprve chemicky zpracovány za vhodných podmínek v kyselině fluorovodíkové s cílem připravit na jejich povrchu málo rozpustnou vrstvu fluoridu hořečnatého. Z takto upraveného prášku byly lisováním za studena a metodou sintrace v plazmatu (SPS) připraveny výsledné kompozitní materiály. Připravené materiály se vyznačovaly nižší korozní rychlostí v porovnání s čistým hořčíkem. Přítomnost fluoridů ve formě síťoví na rozhraní jednotlivých částic však vedla poklesu tažnosti.
17 Vojtěch Pečinka M2 Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Mechanické vlastnosti rychlořezných ocelí. detail

Mechanické vlastnosti rychlořezných ocelí.

Rychlořezné oceli jsou vysoce legované slitiny železa převážně vyrobeny pomocí práškové metalurgie. Díky svým mechanickým vlastnostem jako je vysoká mez pevnosti, tvrdost, obrobitelnost a výborná prokalitelnosti, jsou široce užívány v průmyslu jako materiál k výrobě nástrojů pro třískové obrábění. Předmětem zkoumání je pět komerčních druhů rychlořezných ocelí s rozdílným stupněm legováním. Cílem práce je popsat jejich mechanické vlastnosti, strukturní vlastnosti, pozorování morfologie lomů materiálu žíhaného naměkko a zakaleného a odolnost zakaleného materiálu proti popouštění. Jako experimentální metoda měření mechanických vlastností a vytvoření lomových ploch, byl zvolený trojbodový ohyb a k pozorování lomové morfologie, bylo užito elektronové mikroskopie.



18 Bc. Markéta Straková M1 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Slitiny Zn-Mg-Sr se zlepšenými mechanickými a korozními vlastnostmi. detail

Slitiny Zn-Mg-Sr se zlepšenými mechanickými a korozními vlastnostmi.

Zinek a jeho slitiny byly v posledních letech studovány jako potenciální biologicky rozložitelné materiály uvažované zejména pro využití v lékařských aplikacích, např. jako různé fixátory zlomenin kostí, popřípadě jako absorbovatelné cévní stenty. Čistý zinek má poměrně nízkou pevnost a tažnost, proto je legován základními, esenciálními prvky lidského organismu (Mg, Ca a Sr) s cílem zlepšit tyto vlastnosti. Přídavek těchto má rovněž pozitivní efekt na biokompatibilitu materiálu. Lepších mechanických vlastností lze také dosáhnout termomechanickým zpracováním – extruzí, válcováním za tepla.  V rámci této práce byly studovány slitiny zinku (Zn-0,8Mg-0,2Sr – hm. %) připravené litím a následnou extruzí. Extruzní proces probíhal při dvou teplotách (150 a 300 °C) a extruzním poměru 11. Mechanické vlastnosti připravených materiálů se lišily zejména v závislosti na teplotě extruzního procesu. Při nižší teplotě extruze došlo k výraznému nárůstu meze kluzu, meze pevnosti, tvrdosti a především tažnosti, která se pohybovala v ideálních hodnotách pro materiály určené pro nosné aplikace.

107 - Ústav skla a keramiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Pavlína Adolfová M2 Ing. Vojtěch Nečina Charakterizace velikosti zrn korundové keramiky detail

Charakterizace velikosti zrn korundové keramiky

Velikost zrn je v případě korundové keramiky důležitým parametrem, jelikož s nižší velikostí zrn lze dosáhnout lepších mechanických vlastností či dokonce optické transparentnosti (ovšem za absence sekundární fáze, včetně pórů). Stanovení velikosti zrn lze standardně provádět pomocí obrazové analýzy snímků ze SEM (skenovací elektronová mikroskopie), nicméně pro zrna, která mají velikost řádově v desítkách nanometrů se dostáváme na hranici možností SEM. K tomuto účelu lze využít metodu stanovení velikosti zrn z rozšíření píků na difraktogramu z rentgenové difrakce (XRD), jelikož jedním z důvodů, proč k rozšíření píků dochází je nanometrická velikost zrn (krystalitů). Vzorky korundové keramiky byly připraveny z komerčně dostupného prášku (TM-DAR) dvěma různými způsoby. Prvním byl konvenční výpal v elektricky vytápěné peci, druhým výpal technikou SPS (spark plasma sintering). Velikost zrn byla stanovena oběma výše uvedenými způsoby, konkrétně se jednalo o střední délku úseků a tzv. Jeffriesovu velikost zrn.  
2 Bc. Aiman Albekova M2 doc. Dr. Ing. Martin Míka Luminiscence mikro částic laserových skel detail

Luminiscence mikro částic laserových skel

Luminiscence je spontánní záření pevných nebo kapalných látek, které vzniká jako přebytek záření tělesa nad úrovní jeho tepelného záření v dané spektrální oblasti při dané teplotě, přitom toto záření má určitou dobu doznívání, tedy trvá i po skončení budícího účinku. Luminiscence má široké praktické uplatnění, jeden z příkladu ve zdravotnictví k diagnostice např. rakovinných buněk, zejména ve fotodynamické terapii. Fotodynamická terapie je nejmodernější lečebná metoda proti rakovině a současně je nejmladší klinicky studovanou metodou léčby tumorů. Lasery jsou nejpoužívanějším zdrojem při léčbě pomocí fotodynamické terapie. Lasery poskytují dostatečný výkon, intenzivní, monochromatické a koherentní záření. Světlo je vedeno přes optická vlákna a přímo osvěcuje cílovou tkáň. Cílem mé práce bylo připravit a studovat nová luminescnční fosforečná skla použitelná pro fotodynamickou terapii (PDT)Experimentální část se skládala z přípravy skel, měření transmitance, luminiscence, barevnosti a excitačních spekter těchto připravených skel. Dále byla měřena fotocitlivost vybraných fotosenzitivních látek na světlo emitované z připravených skelných luminoforů.  
3 Bc. Jan Baborák M2 Ing. Miroslav Rada, CSc. Vliv poměru obsahů jednomocných oxidů a výše obsahu trojmocných oxidů na viskozitu, konduktivitu, mechnanické vlastnosti a sonoritu skel detail

Vliv poměru obsahů jednomocných oxidů a výše obsahu trojmocných oxidů na viskozitu, konduktivitu, mechnanické vlastnosti a sonoritu skel

Skla obsahující více než jeden druh alkalických iontů vykazují značné nelineární změny vlastností v závislosti na jejich molárním poměru. Tento jev se nazývá efekt smíšených alkálií (anglicky „the mixed alkali effect“). Cílem práce je experimentální stanovení nejdůležitějších technologických a užitných parametrů skel v závislosti na složení sklářského kmene – především na vstupním molárním poměru alkalických oxidů a na výši obsahu trojmocných oxidů Sb2O3 a La2O3. Sledovanými parametry jsou: viskozita, měrná elektrická vodivost, krystalizační charakteristiky, mechanické parametry a sonorita. V návaznosti na loňskou práci prezentovanou na SVK jsou naměřené hodnoty porovnány s hodnotami vypočtenými na základě teoretických modelů podle Privena.  
4 Zuzana Bednářová M1 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Využití vibrační spektroskopie při charakterizaci syntetizovaného analcimu detail

Využití vibrační spektroskopie při charakterizaci syntetizovaného analcimu

Analcim NaAlSi2O6.H2O je minerálem ze skupiny zeolitů, který má v průmyslu velký potenciál. Uplatňuje se v řadě oblastí, např. při sanaci životního prostředí, při zatavování radioaktivního odpadu, k čištění odpadních vod nebo jako aditiva v membránách palivových článků. V oblasti medicíny je potenciálním nosičem léčiv a také prekurzorem při syntéze dentálních surovin. Cílem práce bylo syntetizovat analcim z různých Al zdrojů a následně produkt charakterizovat řadou analytických metod se zaměřením na infračervenou spektroskopii. Vstupní suroviny, práškový hliník a amorfní oxid křemičitý, byly rozpuštěny v 4M roztoku hydroxidu sodného. Následným smísením obou roztoků vznikl gel, který byl vložen do teflonové vložky ocelového autoklávu, v němž probíhala syntéza při 200 °C po dobu dvou hodin. Produkty lišící se použitým zdrojem hliníku byly hodnoceny metodami rentgenové fluorescence, rentgenové difrakce, simultánní termickou analýzou a pomocí elektronového mikroskopu. Infračervená spektra byla měřena metodami difuzní reflektance a totálního zeslabeného odrazu, který byla vždy použita v dohledané literatuře. Na druhou stranu se difuzní reflektance ukázala jako vhodnější metoda pro studium analcimu, zvláště pak pro pozorování vibrací spojených s OH vazbou.
5 Bc. Mykyta Borysenko M2 Ing. Jan Macháček, Ph.D. Mikroskopie léčiv připravených extruzí z taveniny detail

Mikroskopie léčiv připravených extruzí z taveniny

Metoda přípravy léčiv extruzí z taveniny směsi ve vodě rozpustného polymeru a aktivní farmaceutické substance (API) je poměrně standardní a zavedenou metodou. Využívá se především v případech, kdy je API velmi špatně rozpustná ve vodě. Práce se v první etapě zabývá mikroskopickou analýzou extrudátu v polarizovaném světle, kdy lze v amorfní či semikrystalické polymerní matrici identifikovat primární (tj. nerozpuštěné) a sekundární (tj. vykrystalizované) krystalické fáze API a pomocných látek (excipientů). V druhé etapě je vyvíjena digitální zobrazovací metoda pro mikroskopické pozorování a vyhodnocení rozpouštění vláken z polymeru obsahující API. Motivace vychází ze současného boomu snahy o vláknový 3D tisk nových lékových forem, kdy je rozpouštění léčiva řízeno konstrukcí tablety.
6 Lenka Brücknerová B4 doc. Dr. Ing. Dana Rohanová Restaurování souboru gotického a renesančního skla z Moravy   detail

Restaurování souboru gotického a renesančního skla z Moravy  

Předmětem restaurování byly dvě gotické nádoby a jedna renesanční číše nalezené v odpadních jímkách v Brně a Opavě. Torzo gotické poutnické lahve s dekorem tažených vláken nalezené v Brně a opavská číše soudkovitého tvaru s nálepy byly z bezbarvého skla. SEM/EDS analýza potvrdila, že se v obou případech jednalo o sodno-vápenaté sklo typu vitrum blanchum, které se od 14. století produkovalo na území dnešní Itálie. Renesanční vysoká číše na duté zvonovité patce, nalezená v Opavě, je zdobena barevným emailem a zlacením. Dekor sestává z konvalinek a mužské postavy, s velmi cenným datováním (letopočet 1599). Analýza ukázala, že se jedná o regionální produkt z draselno-vápenatého skla, typický pro období konce 16. století. Restaurátorským záměrem bylo re-restaurovat nádoby z Opavy a rekonstruovat tvar poutnické lahve z Brna z torza nalezených zlomků. Všechny nádoby byly očištěny vodou a ze zelené číše byla odstraněna vrstva laku pomocí ethanolu. Vzhledem k velmi dobrému dochování všech skel a z důvodu časté manipulace, bylo zvoleno adhezivum s vyšší pevností - Hxtal NYL-1. Následně byly předměty adjustovány na podpůrné konstrukce z PMMA. Podmínky uložení byly navržené tak, aby umožnily vystavování předmětů a také jejich dlouhodobé uložení v depozitářích.  
7 Bc. Patrícia Bugáňová M2 Ing. Diana Horkavcová, Ph.D. Meranie vybraných vlastností kremičitých sol-gel povlakov s rôznym obsahom striebra detail

Meranie vybraných vlastností kremičitých sol-gel povlakov s rôznym obsahom striebra

Metóda sol-gel predstavuje súhrn procesov prípravy kryštalických či skelných materiálov. Táto metóda je najviac využívaná aj pre výrobu tenkých vrstiev a povlakov. Metódou sol-gel boli pripravené tri typy kremičitých sólov. Dva sóly boli dopované dusičnanom strieborným, v koncentráciách c=0,12 a 0,18 mol∙l-1, tretí zo sólov, bez Ag slúžil ako referent. Aplikácia sólov prebiehala technikou dip-coating na šiestich typoch skelných substrátov. Po výpale bola meraná absorbancia, transmitancia a stanovená hrúbka povlakov absorbčnou spektrofotometriou. Povrch povlakov bol charakterizovaný optickou, elektrónovou mikroskopiou a EDS analýzou. Zistená bola čiastočná pórovitosť pripravených povlakov, zároveň však ich vysoká homogenita a takmer úplná neprítomnosť defektov.  Z vlastností povlakov bola sledovaná chemická odolnosť voči demi vode 72 hod. expozíciou pri 40 °C. So zvyšujúcim sa množstvom prídavku Ag chemická odolnosť povlakov klesala. Ďalej bola sledovaná adhézia povlakov k substrátu, konkrétne tape-testom. Adhézia všetkých typov povlakov bola veľmi dobrá, hodnotená stupňom 5B, prípadne 4B. Významným parametrom je antibakteriálny účinok povlakov, ktorý bol sledovaný 4 a 24 hod. interakciou voči baktérii E. coli. Potvrdený bol výrazný antibakteriálny účinok povlakov po 24 hod.  
8 Tomáš Doležal B2 Ing. Martina Šídlová, Ph.D. Semestrální práce - Znovuvyužití elektrárenských popílků ze složišť - stanovení optimálního stupně provzdušnění kaší a malt detail

Semestrální práce - Znovuvyužití elektrárenských popílků ze složišť - stanovení optimálního stupně provzdušnění kaší a malt

Vysokoteplotní elektrárenský popílek je ceněnou druhotnou surovinou ve stavebnictví. Již dnes se však některé země potýkají s jeho nedostatkem a s přibývajícím uzavíráním uhelných elektráren tomu nebude jinak ani v ČR. Opětovné využívání popílků ze složišť se proto stává zajímavým tématem do budoucna jak z hlediska ekologického, ekonomického, tak s přihlédnutím k ubývajícím zdrojům primárních surovin. Cílem práce bylo ověřit využitelnost elektrárenského popílku ze složiště, a to z hlediska odolnosti povrchu připravených těles vystavených střídavému zmrazování a roztávání. Byly namíchány směsi cementu s 25 hm. % popílku a s různým stupněm provzdušnění. Optimální stupeň provzdušnění byl stanoven z hlediska množství odpadu po cyklování ve vodě a v 3% roztoku NaCl. Bylo zjištěno, že tělesa vystavená působení 3% roztoku NaCl mají nižší odolnost ve srovnání s tělesy, na něž působila voda. U těles s kamenivem, tj. u malt došlo ke zvýšení odpadu po cyklování ve srovnání s tělesy bez kameniva. Přesto po 100 cyklech nepřekročil stupeň porušení u všech připravených těles hodnotu 500 g.m-2, což dle normy odpovídá jen slabě narušenému povrchu. Z hlediska zkoušek zmrazování a roztávání lze tudíž tvrdit, že je popílek ze složiště plnohodnotnou náhradou k popílku čerstvému.  



9 Bc. Martin Holeček M2 Ing. Jan Macháček, Ph.D. Příprava a charakterizace suspenzí pro 3D tisk biomateriálů detail

Příprava a charakterizace suspenzí pro 3D tisk biomateriálů

Práce se zabývá 3D tiskem sklokeramických materiálů a biomateriálů metodou SLA (stereolitografická metoda). V úvodní etapě práce byla k 3D tisku použita komerční pryskyřice s obsahem nanočástic SiO2. Byla provedena optimalizace tisku a výpalu. V 3D CAD programu byly navrženy porézní struktury (skafoldy) pro biomedicínské aplikace. V začínající druhé etapě práce byl vytipován systém bioskla 45S5 jako vhodný kandidát pro plnění (v podobě submikronových částic) fotosenzitivní pryskyřice. Cílem je připravit suspenzi vhodnou pro 3D tisk skafoldů. Byly provedeny orientační testy těles připravených z této suspenze.  
10 Iryna Ivanishchanka M2 Ing. Jan Macháček, Ph.D. Možnosti programu FlexPDE při modelování výroby a vlastností tablet detail

Možnosti programu FlexPDE při modelování výroby a vlastností tablet

Tableta je nejrozšířenější perorální léková forma. Tableta vzniká slisováním tabletoviny, tj. prášku nebo granulátu, API a excipientů. Tabletovina je nasypána do matrice, a pak je pomocí razidel vylisována hotová tableta. Při lisování tablety může docházet k její laminaci a víčkovaní. Hlavním cílem této práce bylo modelování mechanických vlastností tablet pomocí programu FlexPDE. Program je určený k řešení parciálních diferenciálních rovnic metodou konečných prvků. Uživatel zadává model pomocí skriptu, ve kterém se specifikuje geometrie, fyzikální (bilanční) rovnice, okrajové a počáteční podmínky a forma grafických či textových výstupů. Pro studenty je k dispozice Lite verze programu zdarma. Konkrétně byl jako první etapa diplomové práce vytvořen model namáhání tablety v příčném tahu. Byly zvoleny tablety ve formě 2D disku, 2D elipsy, 2D kosočtverce (viagra) a 3D tablety v podobě válce a čočky. Bylo zjištěno, že numerický model dává pro geometrie 2D disk a 3D válec stejné výsledky jako analytický vztah.  
11 Nikola Klusoňová B3 doc. Dr. Ing. Martin Míka Luminiscence skel s oxidy vzácných zemin detail

Luminiscence skel s oxidy vzácných zemin

V poslední době je stále větší snaha nahrazovat klasické zdroje světla polovodičovými elektroluminiscenčními diodami (LED) či laserovými diodami (LD), jejichž hlavní výhodou je podstatně větší účinnost přeměny elektrické energie na světlo. Mnoho LED a LD využívá konverze modrého nebo UV světla základního polovodičového čipu pomocí krycí destičky vyrobené z vhodného luminoforu. Cílem práce bylo připravit tavením skla dopovaná vybranými prvky vzácných zemin a změřit jejich excitační spektra. Tato skla by pak mohla být použita jako výše zmíněné luminofory pro výrobu LED či LD zdrojů světla. Připravená skla dopovaná europiem vykazovala nejsilnější luminiscenci při vlnové délce okolo 610 nm. Luminofory s přídavkem germania vykazovala o něco silnější luminiscenci a objevovaly se zde další intenzivní pásy o vlnové délce 591 nm a 703 nm. Luminofory obsahující samarium vykazovala luminiscenci při několika vlnových délkách, nejsilnější ovšem při 601 nm. Přídavkem germania do vzorků dopovaných samariem došlo k výraznému potlačení luminiscence. Při zkoumání vlivu koncentrace vzácných zemin na luminiscenci, kdy luminofory obsahovaly kombinaci obou oxidů, bylo zjištěno, že vyšší koncentrace těchto dopantů vede ke snížení luminiscence a k nepatrně užším luminiscenčním pásům.
12 Bc. et Bc. Karolína Králová M1 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Defektoskopie glazovaných povrchů různých typů keramiky detail

Defektoskopie glazovaných povrchů různých typů keramiky

V keramickém průmyslu jsou defekty glazur průběžně sledovány a eliminovány, protože jsou jednou z hlavních příčin finančních ztrát. Příspěvek je zaměřen na defektoskopii glazovaných povrchů různých keramických výrobků, přičemž hlavním cílem bylo identifikovat zdroj pozorovaných defektů. Dílčím cílem bylo stanovení souladu koeficientů teplotní roztažnosti střepových hmot a glazur reálných i modelových systémů a ověření odolnosti glazur proti náhlým změnám teplot. V experimentální části byly připraveny modelové vzorky s dvěma typy glazur, u kterých byly provedeny různé zátěžové testy a uměle vytvořeny modelové defekty. Následně byly podrobeny zátěžovým zkouškám i reálné vzorky a provedeno hodnocení souladu systémů střepová hmota-glazura termickou analýzou (DIL). Pomocí optické mikroskopie byly zdokumentovány vyvolané modelové i reálné defekty. Analýzy prokázaly negativní vliv interakce glazury a střepové hmoty u glazur reálného systému A. Pozorované defekty byly ověřeny zkouškou odolnosti proti náhlé změně teploty na vybraných modelových systémech. U reálných systémů B a C byly pozorovány povrchové vady způsobené vlivem interakce povrchové vrstvy glazury a okolního prostředí, oba systémy byly z hlediska napěťových stavů v souladu.
13 Bc. Tereza Kubáčková M2 Ing. Tereza Uhlířová Charakterizace past pomocí oscilační reometrie detail

Charakterizace past pomocí oscilační reometrie

Zubní pasty patří mezi polotuhé přípravky, které obsahují až 50 % brusných látek (abraziv). Pro jejich hodnocení se dle lékopisu provádí několik fyzikálních a fyzikálně-chemických zkoušek, jakými jsou například reologická měření, měření velikosti částic nebo termoanalytická měření. Zejména reologická data jsou důležitá nejen při vývoji nových přípravků, kde se uplatňují při navrhování procesu výroby (čerpání, vytlačování z trubek), ale ovlivňují i senzorické vlastnosti. V této práci byla stanovena velikost částic metodou laserové difrakce. Reometrická charakterizace (akumulační a ztrátový modul, ztrátový úhel) probíhala na přístroji Mars III s použitím systému deska-deska (hladká, resp. profilovaná). Pro několik zubních past byla pomocí testu „amplitude sweep“určena lineární viskoelastická oblast. Na tomto základě byla jako modelový příklad vybrána jedna z nich, která byla dále charakterizována a pro kterou byla pomocí testu "frequency sweep" stanovena závislost modulů na frekvenci. S ohledem na charakter zubních past byla poslední část měření věnována tixotropnímu chování a jeho charakterizaci.  
14 Bc. Olena Lesyk M1 doc. Dr. Ing. Dana Rohanová Reaktivita granulí β-TCP za různých uspořádání in vitro testu v SBF – důležitá informace pro ortopedy.    detail

Reaktivita granulí β-TCP za různých uspořádání in vitro testu v SBF – důležitá informace pro ortopedy.   

V dnešní době hrají anorganické nekovové materiály klíčovou roli v několika biomedicínských aplikacích. Příkladem nízko-reaktivního biomateriálu je β˗TCP (β˗tri fosforečnan vápenatý), který se uplatňuje v oblasti regenerace kostní tkáně. Pro ortopedy je velmi důležité vědět, jak efektivně „plnit“ dutiny tímto materiálem, protože, jak se ukázalo v minulých pracích, neplatí zde úměra, že čím více – tím lépe. Cílem práce bylo zjistit vliv uspořádání in vitro testu (změna S/V, nebo m/V- povrch nebo hmotnost materiálu vztažené k objemu roztoku) na hodnocení reaktivity β-TCP. Granule β-TCP o průměru 1 mm (dodané firmou Lasak, a.s.) byly exponovány v roztoku SBF bez přídavku pufru TRIS. Testy se uskutečnily za statických podmínek dle ISO normy 23317:2014, po dobu 14 dní. Ve třech sériích testů s rozdílným (m/V) se odebíraly výluhy SBF pro analýzu Ca2+ iontů (AAS) a (PO4)3- iontů (spektrofotometricky). V průběhu testů bylo monitorováno pH a sledovány změny hmotnosti vzorků β-TCP před a po expozici. Povrch materiálů byl analyzován pomocí BET a SEM/EDS. Výsledky ukázaly, že u nízko-reaktivního typu materiálu je opravdu velmi důležitá i míra „naplnění“ testovací cely, a to z důvodu rychlého přesycení SBF vůči hydroxyapatitu (HAp) v okolí materiálu a jeho následné precipitace.
15 Tereza Malínková B4 doc. Dr. Ing. Dana Rohanová Barokní nápojový servis ze zámku v Rychnově nad Kněžnou detail

Barokní nápojový servis ze zámku v Rychnově nad Kněžnou

Nápojový barokní servis z bezbarvého skla, složený ze tří pohárů na stopce a lahvičky pochází ze sbírek Jana Kolowrata-Krakowského ze zámku v Rychnově nad Kněžnou. Dekor na skle je tvořen jemnými florálními motivy, které jsou zakomponovány do prověšených girland. Ornamenty byly vytvořeny technikou tzv. řezání skla. Servis byl zcela poškozen díky nešťastné události v nedávné době. Do laboratoře se dostal v podobě 83 identifikovatelných střepů a z části pouze v podobě drtě. Restaurátorský záměr obsahoval průzkum (optická mikroskopie, SEM/EDS), čištění, vyhledávání a restaurování. Analýza SEM/EDS ukázala, že se jedná o tzv. kolowratský křišťál, produkovaný v letech 1660-1760 ve sklárně v Deštné v Orlických horách, kterou založil František Karel I. Kolowrat. Díky velmi dobře dochovanému sklu, byly jednotlivé fragmenty očištěny destilovanou vodou, vyhledány a fixovány epoxidovou pryskyřicí Hxtal NYL-1. Stejný epoxid byl použit i na doplnění chybějících částí nádob. Podmínky uložení jsou formulovány pro uložení v depozitáři a pro výstavní účely.
16 Tereza Nohejlová B3 doc. Dr. Ing. Dana Rohanová Restaurování ornamentální vitráže z konce 19. století detail

Restaurování ornamentální vitráže z konce 19. století

Restaurovaná vitráž s dekorem ornamentů (o rozměrech 81 x 41,3 cm) byla nalezena v roce 2017 v zaniklé pražské dílně. Nacházela se ve vodě, pod nánosy nečistot. Vitrážové okno sestávalo celkem ze 141 dílů, z nichž bylo 36 dílů malovaných černými a hnědými vypalovacími barvami. Patnáct dílů bylo rozbitých a dalších šestnáct dílů úplně chybělo. Restaurátorským záměrem bylo celou vitráž demontovat z původní olověné sítě, všechny díly očistit vodou, rozbité části slepit pomocí adheziva Araldite 2020 a chybějící skla doplnit. Některá doplněná skla bylo nutné domalovat. Jednotlivé díly vitráže poté vsadit do nových olověných profilů. Průzkum skel byl proveden pomocí optické mikroskopie a chemické složení osmi odebraných vzorků skel, složení lazurovaných vrstev a maleb bylo zjištěno pomocí XRF, respektive SEM/EDS. Zjistili jsme, že ve všech případech se jednalo o sodno-vápenatá skla, produkovaná zřejmě na našem území na přelomu 19./20. století. Závěrem práce bylo navržení ochranného režimu k uložení vitrážového okna do depozitu.
17 Bc. Alena Nováková M2 prof. RNDr. Ondrej Gedeon, Ph.D., DSc. Počáteční stádia koroze skel detail

Počáteční stádia koroze skel

Charakterizace počátečních stádií koroze je klíčová pro efektivní ovlivnění často nežádoucích změn na površích skla. Interakce povrchu s okolním prostředím vede ke změnám ve složení, struktuře a vlastnostech povrchu skla. Pokud přijmeme ideu, že makroskopická koroze je iniciovaná na atomární úrovni, lze předpokládat prostorovou a časovou nehomogenitu korozních procesů, a proto je nutno použít na její studium metody s alespoň mikrometrovým rozlišením.  Při studiu koroze byly využity analytické metody s dostatečným rozlišením: skenovací elektronová mikroskopie, rentgenová mikroanalýza a spektrometrie sekundárních iontů. Na vzorcích barnatého skla byly identifikovány dva typy koroze: liniová a plošná. Mikroskopií byly zaznamenány detaily povrchu se zvětšením až stotisíckrát. Při rentgenové mikroanalýze byly použity dvě energie elektronového svazku: 7 keV a 20 keV. Energie 7 keV poskytuje téměř o řád vyšší povrchovou citlivost. Spektrometrie sekundárních iontů pak ukázala povrchové rozložení prvků ve vadách. Výsledky prokázaly zásadní odlišnost povrchu skla od jeho objemového složení a  koexistenci liniové a plošné koroze.  
18 Bc. Karolína Opavová M1 Ing. Diana Horkavcová, Ph.D. Tvorba titaničito-vápenato-fosforečnanových povlaků metodou sol-gel se dvěma koncentracemi stříbra detail

Tvorba titaničito-vápenato-fosforečnanových povlaků metodou sol-gel se dvěma koncentracemi stříbra

V oblasti moderní medicíny jsou stále více využívané biomateriály, které slouží k nahrazení či doplnění funkcí poškozených tkání. Jsou na ně kladeny vysoké nároky, zejména na jejich biokompatibilitu, odolnost a funkční schopnost. Je možné je povrchově modifikovat za účelem dosažení požadovaných vlastností. Jednou z nejdůležitějších vlastností je antibakteriální účinek, který zamezuje vzniku alergických či zánětlivých reakcí. Další důležitou vlastností je bioaktivita neboli schopnost biomateriálu vytvořit mechanické i chemické spojení s živou tkání díky precipitovanému hydroxyapatitu na rozhraní materiálu. U povlaků je podstatná zejména jejich přilnavost, která zajišťuje jejich odolnost a životnost. V této práci byl titanový substrát povlakován metodou sol-gel, technikou dip-coating. Byly připraveny tři titaničité soly s obsahem vápníku, fosforu a dvěma různými koncentracemi stříbra. Nanesené povlaky byly vypáleny a následně byly testovány jejich vlastnosti. Stříbro bylo do solů začleněno ve formě AgNO3 pro dosažení antibakteriálního účinku, který byl testován 4 a 24 hodinovým testem vůči gram-negativní bakterii Escherichia coli. Bioaktivita se testovala 20 - denním in vitro testem v simulované tělní tekutině dle normy a adheze připravených povlaků pomocí normovaného tape testu.
19 Bc. Kateřina Peroutková M1 Ing. Karolína Pánová Příprava Ti materiálu s antibakteriálními vlastnostmi pro chirurgické nástroje   detail

Příprava Ti materiálu s antibakteriálními vlastnostmi pro chirurgické nástroje  

V nemocničním prostředí je sterilita nástrojů základním požadavkem. Díky narůstající rezistenci bakterií je vhodné vyvíjet i materiály pro lékařské nástroje s antibakteriálními vlastnostmi. Antibakteriální efekt mají prokazatelně stříbrné nanočástice. Cílem práce bylo připravit nanočástice stříbra z vodného koloidního roztoku a následně jimi dopovat titanový prášek, který slouží jako prekurzor pro přípravu pevného výlisku. Nanočástice Ag byly extrahované z komerčně dostupného koloidního roztoku. Po extrakci a vysušení byly přidány k práškovému titanu a směs byla analyzována pomocí SEM-EDS a XRF k potvrzení přítomnosti stříbra a stanovení jeho koncentrace. Práškový Ti dopovaný nanočásticemi Ag byl slisován pomocí Spark Plasma Sintering (SPS). Kompaktní výlisky Ti-Ag-NPs byly testovány in vitro v SBF roztoku po dobu 10 dnů. Bylo potvrzeno, že materiál je bioinertní, což je v případě chirurgických nástrojů velmi žádoucí. Testy s bakteriemi E. coli potvrdily, že Ti-Ag-NPs má antibakteriální vlastnosti, protože došlo k vyhynutí až poloviny testovaných kolonií.  
20 Bc. Tomáš Pipota M1 prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc. Antireflexní vrstvy na skle detail

Antireflexní vrstvy na skle

Antireflexní vrstvy se využívají ke zvýšení množství světla procházejícího sklem. V současnosti je známo mnoho technologií, jak tyto vrstvy připravit, ty mají však svá úskalí – jsou vícekrokové, technologicky náročné, nebo využívají vysoké teploty. V této práci bylo cílem připravit antireflexní vrstvy jednodušším způsobem, bez nutnosti využití vysokých teplot výpalu. Příprava vrstev byla založena na procesu sol-gel (kyselá katalýza, prekursor tetraethoxysilan). K získání antireflexních vlastností byl do solů přidáván vodný roztok koloidních nanočástic SiO2 v různém poměru, pro zvýšení chemické odolnosti byl vybraný typ solu modifikován přídavky 3-(trimethoxysilyl)propyl methakrylátu (MEMO). Soly byly nanášeny na plochá Na-Ca-SiO2 skla metodou dip-coating. Transmitance byla měřena spektrofotometricky při vlnových délkách λ = 400–800 nm. Adheze vrstev k podložnímu substrátu byla určena dle ISO 2409, hodnocení vzhledu bylo provedeno optickým mikroskopem. Chemická odolnost byla zkoušena modelovým testem urychleného stárnutí (50 °C a 80% rh). Bylo zjištěno, že přídavky koloidního SiO2 ≤ 1 ml zvyšují transmitanci. Vrstvy byly transparentní, homogenní a vykazovaly výbornou adhezi k substrátu. Přídavek MEMO zvyšoval chemickou odolnost vrstev, snižoval však jejich výslednou transmitanci.
21 Bc. Klára Pulcová M1 Ing. Martina Šídlová, Ph.D. Koroze sulfátovápenatého popílkového pojiva vlivem zmrazování a roztávání detail

Koroze sulfátovápenatého popílkového pojiva vlivem zmrazování a roztávání

Pojiva na bázi fluidního popílku patří mezi nové perspektivní materiály s možností využití ve stavebnictví. Fluidní popílek vzniká přirozeně jako sekundární produkt spalování v uhelných elektrárnách. Při jeho použití jako pojivového materiálu namísto cementu lze docílit dnes velmi žádaného snížení množství CO2 v průmyslu. Pokud mají být tato pojiva použita v praxi, je nutné znát mimo jiné i jejich korozní chování. Tato práce se zabývá změnami pevností a objemů vzorků připravených ze sulfátovápenatého bezslínkového pojiva zvaného Sorfix, které byly vystaveny zkoušce zmrazování a roztávání v prostředí H2O, NaCl a Na2SO4. Z výsledků je patrné, že odolnost klesá s rostoucím počtem cyklů zmrazování a roztávání, přičemž lepších výsledků bylo dosaženo u vzorků z prostředí H2O a Na2SO4, oproti vzorkům z prostředí NaCl.  
22 Valentina Radoňská B2 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Restaurování tyrkysově glazované nádoby z Lumbeho zahrady detail

Restaurování tyrkysově glazované nádoby z Lumbeho zahrady

Objektem práce byla nádoba s tyrkysovou glazurou, která byla nalezena ve střepovém stavu při archeologickém výzkumu na Pražském hradě. Barevně výrazné střepy byly vyzdviženy v Lumbeho zahradě v bezprostředním sousedství vily, v níž bydlí prezident ČR. Po vyhledání střepů byl určen pravděpodobný účel nádoby jako obalu na květináč. Před zahájením restaurátorského zásahu byly odebrány vzorky střepové hmoty a glazury pro XRD a XRF analýzy a byly stanovena pórovitost a nasákavost materiálu. Na základě výsledků analýz byly zvoleny postupy čištění a vhodná pojiva, které schválil zadavatel. Střepy byly čištěny za mokra a po vyhledání byly lepeny vhodným reversibilním pojivem a současně doplňovány sádrou. Tento postup byl zvolen z důvodu velkých ztrát a nutnosti zajistit stabilitu předmětu. Po doplnění ztrát byla provedena retuš a byly doporučeny podmínky uložení.
23 Bc. Filip Vašíček M2 Ing. Tadeáš Gavenda, Ph.D. Analýza struktury křemičitých skel pomocí Ramanovy spektroskopie detail

Analýza struktury křemičitých skel pomocí Ramanovy spektroskopie

Ramanova spektroskopie je účinnou metodou pro analýzu struktury amorfních pevných látek. Metoda umožňuje zkoumání strukturních změn bez náročné přípravy vzorků a v konfokálním režimu dosahuje prostorové rozlišení až 1 µm, proto je oblíbenou metodou pro studium struktury skel. Experiment byl zaměřen na studium povrchu skel a navazuje na výsledky dosažené v rámci bakalářské a semestrální práce. Předmětem experimentu byla modelová binární sodná a draselná skla s různým obsahem alkálií. Skla byla korodována v prostředí HCl. Pomocí Ramanovy spektroskopie byla zkoumána koroze na povrchu i v objemu skla.Bylo zjištěno, že koroze způsobuje depolymerizaci skla v povrchové vrstvě, což je možné vysvětlit odlivem alkálií způsobeným tvorbou korozních produktů na povrchu skla.Byl zdokumentován rozklad tříčlenných cyklů i změna úhlu Si-O-Si následkem koroze. Experiment byl následně rozšířen na složitější vícesložková průmyslová skla. Byla změřena spektra 15 alkalicko-křemičitých skel s různým složením. Z chemického složení skel byl s pomocí výpočtového modelu naznačen obsah Q motivů ve sklech a výsledky byly srovnány se spektry. Následující krok experimentu bude koroze vybraných skel vodní párou (~ 90°C, ~ 90 % vlhkost) a analýza strukturních změn korodovaných skel pomocí Ramanovy spektroskopie.
24 Bc. Veronika Zemančíková M2 Ing. Diana Horkavcová, Ph.D. Príprava a charakterizácia sol-gel povlakov s obsahom Ag na nízko a vysokoporéznom titáne. detail

Príprava a charakterizácia sol-gel povlakov s obsahom Ag na nízko a vysokoporéznom titáne.

V súčasnej dobe sa mnohé obory vo výraznej miere podieľajú na zlepšovaní  životnej úrovne ľudí trpiacich na rôzne artrózy kĺbov. Zaoberajú sa prípravou implantátov, vyrobených prevažne z titánu. Po implantáciách môže dôjsť k zápalovým reakciám, či dokonca k neprijatiu implantátu. Aby sa predišlo týmto komplikáciám môžu byť substráty povlečené vrstvami s prídavkom striebra, ktoré má pri správnej koncentrácii antibakteriálny účinok a zároveň sa nejaví pre organizmus ako cytotoxické. V projekte boli vysoko a nízko porézne titánové substráty povlakované technikou dip‑coating. Zdrojom striebra boli AgNO3 a Ag3PO4. Antibakteriálnosť povlakov bola testovaná voči gram‑negatívnej baktérii E.coli po dobu 4 a 24 hod. Cytotoxicita bola meraná voči bunečným líniám myších fybroblastov L929 a ľudskému osteosarkómu U-2 OS. Povrchy všetkých substrátov boli charakterizované optickým a elektrónovým mikroskopom. Na povlečených substrátoch sa uskutočnil tape-test na zistenie priľnavosti povlaku k substrátu. Adhézia bola vyhodnotená stupňom 5B. Distribúcia pórov v substráte titanu nebola rovnomerná, čo spôsobilo nerovnomernú distribúciu striebra v povlakoch. Povlaky na vysoko poréznych substrátoch obsahovali drobné trhlinky. Antibakteriálny účinok sa prejavil po 24 hod a povlaky neboli cytotoxické.  
25 Bc. Kateřina Zloužeová M2 prof. Dr. Dipl. Min. Willi Pabst Efektivní dielektrické vlastnosti piezoelektrické keramiky. detail

Efektivní dielektrické vlastnosti piezoelektrické keramiky.

Relativní permitivita patří mezi nejdůležitější materiálové vlastnosti pro materiály využívané v elektronice a elektrotechnice. Jedná se o vlastnost, která závisí nejen na chemickém a fázovém složení, ale i na mikrostruktuře materiálu, včetně pórovitosti. Pro piezoelektrickou keramiku je relativní permitivita zajímavá především proto, že ovlivňuje tzv. účinnost a součinitel elektromechanické vazby, a to do té míry, že porézní piezoelektrický materiál nebo kompozit s nepiezoelektrickou fází může mít pro určité aplikace (např. hydrofony) lepší celkové parametry než hutný resp. jednofázový piezoelektrický materiál, ačkoliv samotné piezoelektrické koeficienty jsou nižší. Cílem této práce je jednak srovnání hodnot efektivní relativní permitivity publikovaných v literatuře s hodnotami predikovaných podle mikromechanických vztahů a empirických průměrů, jednak příprava a charakterizace keramiky z  piezoelektrického niobátu draselno–sodného (KNN). Součástí práce je příprava KNN keramiky lisováním a  konvenčním výpalem nebo metodou SPS v  teplotním rozsahu 600–1000 °C, určení chemického složení metodou rentgenové fluorescenční analýzy, ověření fázového složení rentgenovou difrakcí, měření smrštění, určení objemové hmotnosti a zdánlivé (tj. otevřené) pórovitosti a měření relativní permitivity.
26 Barbora Řípová B1 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Restaurování glazované keramiky z Loretánského náměstí detail

Restaurování glazované keramiky z Loretánského náměstí

Předmětem prezentovaného restaurátorského zásahu je keramická forma na bábovku z 19. století. Objekt byl nalezen v Domě U Drahomířina sloupu, č. p. 108 na Loretánském náměstí během záchranného výzkumu v souvislosti s projektem Knihovny Václava Havla. Součástí provedeného průzkumu byly chemické (XRF) a mineralogické (XRD) analýzy složení střepové hmoty a glazury, dále pak stanovení pórovitosti a nasákavosti střepových hmot. Forma v době převzetí sestávala ze tří slepených torz a několika nelokalizovaných střepů. Restaurátorský záměr schválený zadavatelem zahrnoval provedení chemického očištění glazury od vápenatých inkrustací pomocí 3 % roztoku kys. chlorovodíkové, kvůli čemuž musely být dříve spojené části dekomponovány. Následovalo opětovné vyhledání střepů s určením některých dosud nelokalizovaných fragmentů, lepení reverzibilním pojivem (Plextol B500), doplnění chybějících částí sádrou a retuš těchto doplňků. Vnesené materiály byly vybrány s ohledem na jejich stabilitu a reverzibilitu zásahu. Celý proces restaurování provázela fotodokumentace a na závěr byl navržen vhodný režim uložení předmětu.  

108 - Ústav chemie pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Eva Bedrnová M2 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Odstranění fosfátů a amonných iontů z odpadních vod detail

Odstranění fosfátů a amonných iontů z odpadních vod

Práce se zabývá využitím komerčních sorbentů na bázi zeolitu k současnému odstranění iontů PO43- a NH4+ z odpadních vod. Vysoký obsah těchto iontů ve vodách má za následek mimo jiné nadměrný růst řas, který vede k nežádoucí eutrofizaci vod. Použitým zeolitem byly různé frakce klinoptilolitu – mikromletý, 0,2-0,5 mm, 0,5-1 mm, 1-5 mm. Byly také připraveny směsné sorbenty pro tyto frakce vzniklé smícháním dotyčné frakce s mikromletým klinoptilolitem modifikovaným ionty Fe2+ v různých poměrech a při pH modelových roztoků. Experimenty probíhaly ve vsádkovém uspořádání, laboratorní teplotě 20°C po dobu 24 h. Navážky sorbentů se pohybovaly od 10 do 40 g/l. Ke stanovení zbytkových koncentrací obou iontů byla použita metoda UV/VIS spektrofotometrie. Na původní (nepravené) sorbenty se selektivněji sorbovaly ionty NH4+ (> 90%), sorpce iontů PO43- dosahovala 50 – 70% účinnosti. Přídavek 10% modifikovaného sorbentu vedl k významnému zvýšení účinnosti sorpce iontů PO43-. Pro případné využití v kolonovém uspořádání se bude jevit jako nejlepší frakce 0,2-0,5 mm nebo 0,5-1 mm s přídavkem modifikovaného sorbentu.  
2 Bc. Dominik Danko M1 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Vývoj krystalizačního procesu a zkoumání pevných fází detail

Vývoj krystalizačního procesu a zkoumání pevných fází

Fenpiverinium bromid se řadí mezi smasmoanalgetika, látky tlumící bolest a uvolňující křeče. Ačkoliv se jedná o API poprvé zmíněnou v roce 1987, tak je známý pouze jeden polymorf, jehož struktura dosud nebyla vyřešena. Práce je proto zaměřena na polymorfní screening fenpiverinium bromidu a vývoj krystalizačního procesu jeho vybraného polymorfu nebo solvátu. V první fázi výzkumu bylo vybráno 22 vhodných rozpouštědel, u kterých byla stanovena závislost rozpustnosti na teplotě přístrojem Crystal16. Nejvyšší rozpustnost byla pozorována u vody a methanolu. U 14 krystalických produktů screeningu byla analyzována stechiometrie API:solventu pomocí NMR, u 7 produktů bylo pozorováno signifikantní množství solventu, které ukazuje na možnost solvatace. RTG práškovou difrakcí byly prokázány nové fáze vzniklé rušenou krystalizací, solvát z aceton:voda 95:5 a anhydrát z butan-2-on:MeOH 90:10, které budou dále studovány RTG strukturní analýzou.
3 Bc. Barbora Frühaufová M2 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Příprava krystalů depozicí par detail

Příprava krystalů depozicí par

Sublimace je jednou z málo probádaných metod přípravy vícekomponentních fází. Je založena na společné depozici více látek ve společném evakuovaném prostoru, při které dochází ke vzniku krystalů, ideálně kokrystalů. Studovanou účinnou látkou je kofein. V rámci bakalářské práce bylo připraveno několik nových forem, současným cílem je příprava monokrystalů kofeinu s koformery, v dostatečné velikosti a kvalitě pro strukturní analýzu pomocí RTG difrakce. Zároveň se testuje pěstování monokrystalů depozicí par na sklo s modifikovaným povrchem. Podařilo se připravit monokrystaly a vyřešit strukturu kokrystalu kofeinu s kyselinou salicylovou a kyselinou šťavelovou.  
4 Bc. Natálie Jevínová M2 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Strukturní studie systému cholesterol-cyklodextrin detail

Strukturní studie systému cholesterol-cyklodextrin

Modifikované cyklodextriny by mohly být ve farmaceutickém průmyslu perspektivní při vývoji fluorescenčně značených látek umožňujících monitorování a manipulaci s cholesterolem na buněčné úrovni. Práce je zaměřena na přípravu inkluzních komplexů cholesterolu především s modifikovanými, ale i nativními cyklodextriny rozličnými krystalizačními technikami. V rámci studie je zkoumán vliv uspořádání molekul v krystalové struktuře na kuželovitý tvar a velikost kavit publikovaných cyklodextrinů, především působení substituentů a hostujících molekul. Dle uveřejněných výzkumů změny parametrů uvnitř dutiny ovlivňují její polaritu, která je důležitou vlastností pro tvorbu inkluzních komplexů. Cílem je vypracování databáze s rozměry a klasifikací kavit, která by umožnila optimalizaci volby vhodného cyklodextrinu pro přípravu těchto komplexů.
5 Bc. Květa Kupková M2 prof. Ing. František Kovanda, CSc. Směsné oxidy Co-Cu-Mn pro katalytické spalování těkavých organických látek  detail

Směsné oxidy Co-Cu-Mn pro katalytické spalování těkavých organických látek 

Směsné oxidy přechodných kovů lze využít jako katalyzátory oxidačních reakcí, např. totální oxidace těkavých organických látek na CO2 a H2O. Práce se zabývá přípravou a charakterizací směsných oxidů Co-Cu, Cu-Mn, Co-Mn a Co-Cu-Mn s různými molárními poměry složek. Srážecí reakcí roztoků dusičnanů uvedených kovů roztokem NaOH a Na2CO3 byly připraveny prekurzory, které byly po promytí vyžíhány na vzduchu při 500 °C. Fázové složení oxidů bylo určeno práškovou rentgenovou difrakční analýzou. Ve vzorcích obsahujících pouze Co, Cu, nebo Mn byly identifikovány Co3O4, CuO, resp.Mn2O3. Ve vzorcích oxidů Co a Cu byla zjištěna směs Co3O4 a CuO. V oxidu Cu-Mn s molárním poměrem Cu : Mn = 1 : 1 vznikl směsný oxid Cu1,5Mn1,5O4, u oxidů s molárními poměry Cu : Mn = 1 : 4 a 4 : 1 byly kromě něj přítomny také Mn2O3 resp. CuO. Ve vzorcích obsahujících Co a Mn byly nalezeny pouze směsné oxidy se strukturou spinelu. V oxidech Co-Cu-Mn byl zjištěn směsný oxid se strukturou spinelu, případně ve směsi s CuO nebo CoMn2O4 u oxidů s vyšším obsahem Cu nebo Mn. Připravené vzorky oxidů byly na jiném pracovišti testovány jako katalyzátory při totální oxidaci ethanolu, nejvyšší účinnost vykázal směsný oxid s molárním poměrem Co : Cu : Mn = 3 : 1 : 1.  
6 Bc. Jiří Nohejl M1 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Stabilita a formy selenu v elektrárenských popílcích detail

Stabilita a formy selenu v elektrárenských popílcích

Cílem této práce bylo sledování stability a forem selenu v elektrárenských popílcích a jejich případný vliv na životní prostředí při ukládání popílků jako odpadních produktů po spalování uhlí. Vzorky popílků pocházely z uhelných elektráren patřících do Skupiny ČEZ. Stabilita selenu byla zjišťována metodou loužení a následného změření koncentrace selenu v příslušných výluzích. Loužení popílků by mělo simulovat přírodní procesy. Podle koncentrace Se ve výluhu příslušného popílku byl tento popílek zařazen do tzv. tříd vyluhovatelnosti, které podle zákona určují nebezpečnost ukládaného odpadu. Formy selenu byly zjišťovány metodou sekvenčního loužení a následného změření koncentrace selenu v příslušných výluzích. Výsledky byly porovnány na základě charakteristických vlastností popílků, konkrétně mineralogického a chemického složení, s složení, specifického povrchu, a také hodnoty pH příslušných výluhů. Na základě získaných výsledků se ukládání popílků jako odpadů nebezpečných pro životní prostředí nepotvrdilo .   
7 Simona Šajbanová B3 doc. Dr. Ing. Michal Hušák Rozlišení soli a kokrystalu pomocí DFT výpočtu detail

Rozlišení soli a kokrystalu pomocí DFT výpočtu

Pro registraci a patentování léku je požadovaná informace, zdali se jedná o sůl nebo kokrystal. Tento požadavek je jasně dán i v pravidlech americké vládní agentury FDA. V této práci zkoumáme, jestli lze použít pro rozlišení sůl/kokrystal výpočet pozice vodíku přes DFT výpočet. DFT geometrická optimalizace umožňuje stanovit pozici kritického vodíku u vybraných látek. Pro ověření funkčnosti metody jsme vybrali 3 skupiny krystalových struktur: 1) krystalové fáze agomelatinu 2) kokrystaly, které mají hodnotu ΔpKa v oblasti, která neumožňuje spolehlivé rozlišení sůl/kokrystal 3) krystalové struktury detekované jako špatně určené v článku, který testoval přesnost DFT výpočtu energie u kokrystalů   Z 20 testovaných fází se pouze u 10 podařilo v literatuře dohledat, že pozice vodíku byla určena z RTG spolehlivě (z diferenční Fourierovy mapy).  U těchto 10 struktur vyšla v 8 případech shoda s výsledky DFT výpočtu. Výsledky naší práce prokazují, že DFT výpočet vede u většiny látek ke správnému výsledku a dal by se využít u látek, u kterých není možné vyhodnotit polohu vodíků jinými metodami.  

110 - Ústav organické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Kateřina Babková M1 Ing. Martin Krupička, Ph.D. Syntéza referenčních standardů pro mechanochemickou spektroskopii detail

Syntéza referenčních standardů pro mechanochemickou spektroskopii

Mechanochemie se zabývá vlivem mechanické síly na molekuly. Mechanická síla nejvíce působí na mechanicky citlivý molekulární fragment tzv. mechanofor. Je-li jako mechanofor zvolen spektroskopicky citlivý fragment (např. chromofor, nebo fluorofor), potom je možné stanovit odezvu působící síly spektroskopicky. Připravené mechanofory jsou následně kovalentně navázany ve středu polymerního řetězce (PEG), který umožňuje přenos mechanického stresu na mechanofor pomocí ultrazvuku. Cílem této práce je syntetizovat standardy, které slouží k popsání účinku ostatních přítomných funkčních skupin a rozpouštědla. S výhodou byly pro tento účel zvoleny 1,3 a 1,4 substituované deriváty benzenu (1, 2), které představují jednoduché UV-citlivé mechanofory. Ty byly inkorporovány do struktury PEG řetězce pomocí alkyn-azid click-reakce. Pro stanovení vlivu přítomné triazolové funkční skupiny byla dále připravena modelová látka odvozená od nonan-1,9-diolu (3), která neobsahuje aromatickou centrální jednotku. Připravené sloučeniny byly analyzovány pomocí UV-VIS a fluorescenční spektroskopie. V práci byl zohledněn vliv délky polymerního řetězce a působící mechanické síly (ultrazvuku).



2 Bc. Kateřina Bezděková M2 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Příprava chirální fluorové dihydroimidazoliové soli detail

Příprava chirální fluorové dihydroimidazoliové soli

Cílem mé práce je příprava chirálního fluorového derivátu dihydroimidazoliové soli (4) nesoucí stericky náročné areny na bázi kumenu. Takto modifikovaná sůl by v budoucnu měla sloužit k přípravě chirálního a fluorofilního rutheniového katalyzátoru vhodného pro enantioselektivní metateze. S využitím separačních metod fluorové chemie by polyfluoralkylové řetězce měly zároveň zajistit snadnou recyklaci komplexu z reakční směsi. Nejprve jsem tedy několikakrokovou syntézou získala bromaren (1). Následně jsem připravila chirální diamin (2). V současné době studuji Buchwaldův-Hartwigův coupling obou klíčových intermediátů. Posledním krokem je cyklizace chirálního sekundárního aminu (3) na cílovou dihydroimidazoliovou sůl (4).  



3 Veronika Boguschová B3 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Preparation of 1,10-ethyliden-3-oktyl-n-trifluoromethylalloxazinium-chlorides as catalysts for oxidation reactions detail

Preparation of 1,10-ethyliden-3-oktyl-n-trifluoromethylalloxazinium-chlorides as catalysts for oxidation reactions

Flavins and flavinium salts are known catalysts of oxidation reactions. These catalysts are inspired by nature’s cofactors FAD or FMN. There are two major principles of their oxidative function – photocatalytic, where flavin or flavinium salt becomes stronger oxidation agent by excitation with visible light, or organocatalytic, where flavinium salts after treatment by hydrogen peroxide changes to its hydroperoxide, which oxidates the substrate. My work focuses on synthesis of bridged flavinium salts with electron withdrawing CF3 group in position 7 and 8, studying their properties and and testing their catalytic activity in oxidations of substitued ethylbenzenes.



4 Bc. Šárka Bouzková M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Modifikované [2.2]paracyklofany jako intermediáty pro komplexy přechodných kovů detail

Modifikované [2.2]paracyklofany jako intermediáty pro komplexy přechodných kovů

Deriváty [2.2]paracyklofanu modifikované v poloze 4 patří mezi chirální stavební bloky. Předmětem mé práce je syntéza komplexů přechodných kovů (Pd, Ag, Ru), které nesou NHC ligand připravený z racemického 4-amino[2.2]paracyklofanu, jehož syntéza vychází z [2.2]paracyklofanu. Katalytická aktivita připravených palladiových komplexů v modelovém Suzukiho-Miyaurově cross-couplingu je srovnatelná s aktivitou komerčně dostupného katalyzátoru PEPPSI-IPr. Varianty těchto komplexů by mohly najít uplatnění při enantioselektivních cross-coupling reakcích (palladiové komplexy) nebo enantioselektivních metatezích alkenů. (rutheniové komplexy).    



5 Nikola Broftová B3 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Chemie oxidovaných thiacalixarenových derivátů detail

Chemie oxidovaných thiacalixarenových derivátů

Makrocykly na bázi sulfonylcalix[4]arenu obsahující fenoxathiinový motiv lze snadno připravit oxidací spirodienonthiacalix[4]arenu. Jejich inherentní chiralita je předurčuje jako stavební blok pro syntézu receptorů chirálních látek. V rámci tohoto projektu byl nejprve studován mechanismus oxidace spirodienonthiacalix[4]arenu s cílem optimalizovat reakční podmínky. Následně byly zkoumány možnosti transformace vzniklých derivátů sulfonylcalixarenu SNAr reakcí s N-nukleofily. Výsledné produkty poslouží jako základ pro přípravu receptorů chirálních aniontů.



6 Bc. Artem Chayka M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Synthesis of new potential alpha 2A-adrenoceptor antagonists detail

Synthesis of new potential alpha 2A-adrenoceptor antagonists

        Sepsis and septic shock are the leading causes of death in intensive care units. During sepsis the whole-body inflammatory reaction occurs that leads to the tissues and organs damage and then to the multiple organ failure, which is believed to be initiated by the liver failure. Intraportal infusion of alpha-2A adrenoceptor antagonists such as yohimbine and BRL-44408 can improve the liver state by decreasing the concentration of TNF-alpha and interleukin-6 proinflammatory factors and by increasing the organ perfusion and function. Already known alpha-2A adrenergic antagonists have either low selectivity or low activity that implies their limited usage in praxis. The aim of my work was to prepare series of new compounds derived from BRL-44408 in order to improve the compound properties and to study the alpha-2A adrenoceptor antagonist site, which is not definitely known yet. Biological activity of prepared compounds was studied on the cell culture assays and the acquired results were analyzed in terms of interaction of the substances with the receptor (SAR study).  
7 Bc. Marek Chovanec M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Hypervalentní sloučeniny jódu s polyfluorovanými řetězci detail

Hypervalentní sloučeniny jódu s polyfluorovanými řetězci

2-Jodoxybenzoová kyselina (IBX) je selektivní oxidační činidlo, vhodné především pro oxidaci alkoholů na aldehydy. Cílem mé práce byla příprava fluorovaného analogu IBX. Zavedením fluorovaných řetězců do molekuly lze pro recyklaci činidla z reakční směsi použít některou z fluorových separačních technik. Při syntéze analogů IBX jsem vycházel z komerčně dostupné 3-hydroxybenzoové kyseliny (1). Z ní jsem následně připravil čtyři deriváty 2-jod-5-(polyfluoralkoxy)benzoové kyseliny (3). Reakcí s Oxonem jsem získal fluorovaný analog IBX (4), který jsem testoval v pilotních oxidačních reakcích vybraných alkoholů.



8 Michal Churý B2 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Design a syntéza centrálních jednotek pro dendritické struktury detail

Design a syntéza centrálních jednotek pro dendritické struktury

Dendritické struktury jsou větvené molekuly, které nalézají široké uplatnění v oblasti supramolekulární chemie včetně využití v biologických procesech. Tato práce se zabývá jedním možností využití calix[4]arenového skeletu jako centrální jednotky, ze které bude vycházet dendritický rozvoj. V rámci výzkumu byly syntetizovány tetraaminocalix[4]areny v kónické a 1,3-střídavé konformaci, které byly persulfonylovány pomocí nosylchloridu.  Následným krokem bude redukce nitroskupin, která byla úspěšně vyzkoušena na modelových sloučeninách a celý proces bude opakovaný, díky čemuž získáme velké množství funkčních skupin na periferii v relativně nízkém počtu kroků. Vzhledem k vysokému výtěžku a jednoduchosti provedení lze očekávat další průmyslové využití těchto struktur. Cílem práce je syntéza vyšších generací dendrimerů s calix[4]arenovými jádry, které budou připraveny k připojení funkčních skupin na periferii, které budou vhodné pro další studium.  



9 Bc. Jakub Copko M2 prof. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. Prenylflavin: Syntetické studie k novému flavinovému kofaktoru detail

Prenylflavin: Syntetické studie k novému flavinovému kofaktoru

Přírodní kofaktory FMN a FAD jsou zodpovědné za pestrou škálu biochemických transformací, zejména redoxních reakcí. Jejich reaktivita v biokatalytických cyklech inspirovala organické chemiky a tyto deriváty riboflavinu nalezli uplatnění nejen jakožto organokatalyzátory v oxidačních a redukčních reakcí, ale i ve fotokatalýze. V nedávné době byl objeven nový flavinový kofaktor, prenylovaný derivát FMN 1a. Tento kofaktor, nově nalezený v bakteriích rodu E. coli, je zapojený například do syntézy ubichinonu, či degradace ligninu. Flavoenzymy obsahující prenylovaný FMN již byly testovány v biokatalýze, například při dekarboxylacích skořicové kyseliny. Biosyntéza nového kofaktoru už byla prostudována, ale pro využití v organokatalýze a fotokatalýze by bylo vhodné nalézt syntetickou cestu, která by zároveň umožnila i strukturní obměnu uměle připraveného kofaktoru. Cílem mé práce je hledání metodiky přípravy syntetického prenylovaného flavinu 1b a následně studium jeho možného využití ve fotokatalýze.  



10 Ondřej Daněk B1 Ing. Petra Ménová, Ph.D. 6-fluoroquinolone derivatives as potential DC-SIGN receptor inhibitors detail

6-fluoroquinolone derivatives as potential DC-SIGN receptor inhibitors

DC-SIGN is a protein receptor located on the surface of human dendritic cells. It forms complexes with various mannose-containing glycoproteins, and thus it can bind bacteria and viral particles to the dendritic cell’s surface. This adhesion of pathogens is needed for an adequate immune response, but can be taken advantage of by some viruses, namely HIV and Hepatitis C. These viruses need to bind to the DC-SIGN receptor in order to get transported into T-cells which are then infected by the virus. In case of HIV, the virus adheres to DC-SIGN with GP120 glycoprotein. Linking small molecules with high affinity for certain parts of the receptor in such a way as to ensure their interaction with the binding sites of GP120 would lead to selective blocking of DC-SIGN receptor. This can make it impossible for HIV virus to form a complex with the receptor, and thus stop the virus from infecting the T-cells. As a part of a larger fragment-based drug discovery project, a small library of substituted 6-fluoro-4-quinolones was synthesized and screened for affinity for DC-SIGN.  



11 Bc. František Dolníček M1 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Studium reaktivity pillar[5]arenu detail

Studium reaktivity pillar[5]arenu

Pillar[n]areny jsou makrocyklické sloučeniny, které byly objeveny teprve v roce 2008 a jsou tak relativně novou skupinou základních skeletů v oblasti supramolekulární chemie. Pillar[5]areny jsou tvořeny pěti hydrochinonovými jednotkami spojenými v polohách 2 a 5 methylenovými můstky. Tyto látky mají elektronově bohatou kavitu, jejíž modifikací vhodnými substituenty můžeme vytvořit receptory schopné komplexovat kationty, anionty nebo neutrální látky. Syntéza pillararenů je snadná, vychází z levných surovin a probíhá ve vysokých výtěžcích. V rámci této práce byl připraven permethylovaný pillar[5]aren, který byl dále využit k syntéze derivátů s různými funkčními skupinami (především esterovými a karboxylovými), které mohou nalézt uplatnění jako receptory v supramolekulární chemii. 



12 Bc. Tereza Edlová M1 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Regioselektivní příprava a funkcionalizace substituovaných cyklobutenů  detail

Regioselektivní příprava a funkcionalizace substituovaných cyklobutenů 

Cyklobuteny patří mezi nejjednodušší cyklické alkeny, které si díky své nestandardní reaktivitě nalezly řadu využití v organické syntéze. I 1,2-disubstituované cyklobuteny (1) našly řadu uplatnění například pro stereospecifickou přípravu alkoholů, biologicky aktivních cyklopropyl ketonů, dendralenů a mnoho dalších.  V naší skupině byla nedávno vyvinuta univerzální metoda pro přípravu 1,2-disubstituovaných cyklobutenů (1)1. Překvapivě, halogenace cyklobutenů (1) je zcela neprozkoumanou oblastí syntetické chemie. Cílem této práce bylo tedy prostudovat reaktivitu 1,2-disubstituovaných cyklobutenů (1) s bromačními činidly. Dále pak byla prostudována možnost derivatizace halogenovaného produktu (2), který byl převeden na odpovídající cyklobutenon (3), který je strukturním motivem látek s enzymatickou inhibiční aktivitou. Provedené experimenty stejně jako návrh mechanismu halogenace a možné rozšíření vytvořené metodiky budou diskutovány v prezentaci. [1] Polák, P.; Tobrman, T. Eur. J. Org. Chem 2019, 2019 (5), 957-968.  



13 Šimon Sebastian Havíř B3 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Prekurzory fluorovaných NHC ligandů nesoucích 2,6-diethylfenylové skupiny detail

Prekurzory fluorovaných NHC ligandů nesoucích 2,6-diethylfenylové skupiny

Grubbsův a Hovyedův-Grubbsův katalyzátor 2. generace a jejich analoga jsou v organické syntéze hojně využívány pro metatezi alkenů. V naší pracovní skupině jsme syntetizovali sérii enantiomerně čistých chirálních Pd a Ru katalyzátorů recyklovatelných fluorovými separačními metodami, obsahujících NHC ligandy modifikované mesitylovými skupinami. Cílem mé práce je zvýšit stabilitu a enantioselektivitu těchto katalyzátorů náhradou ortho-methylových skupin ethylovými substituenty. Při syntéze jsem vyšel z 2,6-diethylanilinu (1), který jsem sledem čtyř reakcí převedl na polyfluorovaný anilin 2, který představuje základní stavební jednotku ligandů a katalyzátorů.  



14 Bc. Lukáš Janecký M1 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Příprava N-vinyl substituovaných imidoylchloridů z N-fluoralkyl-1,2,3-triazolů detail

Příprava N-vinyl substituovaných imidoylchloridů z N-fluoralkyl-1,2,3-triazolů

Příspěvek popisuje zcela novou metodu přípravy N-vinyl substituovaných imidoylchloridů transformací N-fluoralkyl-1,2,3-triazolů s chloridem hlinitým jako Lewisovou kyselinou. Strukturní motivy připravených fluorovaných imidoylchloridů mohou nalézt široké uplatnění v podobě „stavebních bloků“ pro syntézu sloučenin pro farmaceutický průmysl a materiálové inženýrství. Připravené imidoylchloridy mohou být také zajímavé z pohledu alkylačních a hydrogenačních reakcí vazby C=N, funkcionalizace vazeb C-F a oxidativních adic na nízkovalentní kovy (cross-couplingové reakce), případně lithium-halogenové výměny vazby C-X.  Byly optimalizovány podmínky pro přípravu cílených imidoylchloridů, kde jako nejvhodnější rozpouštědlo byl nalezen 1,2-dichlorethan a byl použit jeden ekvivalent chloridu hlinitého. Celkem bylo připraveno 5 zcela nových sloučenin v dobrých výtěžcích (Schéma 1), které byly charakterizovány pomocí 1H, 13C, 19F NMR spektroskopie a jejich struktura byla potvrzena pomocí HRMS.   



15 Bc. Barbora Jansová M2 Ing. Václav Kozmík, CSc. Syntéza kapalných krystalů s 4-fluor-3-hydroxybenzoovou kyselinou jako centrálním jádrem detail

Syntéza kapalných krystalů s 4-fluor-3-hydroxybenzoovou kyselinou jako centrálním jádrem

Kapalné krystaly tvoří fascinující stav hmoty mezi tuhou a kapalnou fází, kde dochází ke kombinaci vlastností anizotropní krystalické látky (uspořádanost molekul, optické, elektrické vlastnosti) a kapalné látky (mobilita molekul, měřitelná viskozita). Tyto vlastnosti byly poprvé objeveny už v roce 1888, ale až později jejich aplikace při konstrukci prvního LCD udělala z kapalných krystalů fenomén a často skloňovaný pojem. Při aplikaci jako jsou právě LC displeje se využívá jedinečné vlastnosti kapalných krystalů, jakou je adaptabilita a rychlé přeuspořádání struktury kapalně krystalické fáze v reakci na vnější podnět (elektrické, magnetické, mechanické pole). V rámci této práce byly připraveny nové kapalné krystaly lomeného tvaru (Obrázek 1). Struktura cílových materiálů a meziproduktů byla potvrzena 1H NMR a 13C NMR spektroskopií a jejich čistota byla stanovena pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie. Mesomorfní vlastnosti cílových látek byly studovány metodami diferenční skenovací kalorimetrie a optické polarizační mikroskopie.  



16 Bc. Žaneta Javorská M1 Ing. Václav Kozmík, CSc. Syntéza vybraných analogů katinonů detail

Syntéza vybraných analogů katinonů

Užívání nových syntetických drog je celosvětově rozšířený problém. Na trhu se objevil nový fenomén, tzv. „designer drugs“, což je skupina nových psychoaktivních látek odvozených od již známých drog, například od kathinonu. Tyto látky lze získat nepatrnou strukturní obměnou jejich farmakoforu, což může vést ke změně původního farmakologického účinku a jejich toxicity. Cílenou přípravou těchto látek, jejich analýzou a farmakologickým testováním lze předcházet nechtěným intoxikacím potenciálních uživatelů. A co více, takto lze také objevit nové látky, které mají predispozice stát se novými léčivy, jako to bylo u antidepresiva bupropionu.  Má práce byla zaměřena na strukturní obměnu farmakoforu kathinonů především v p-poloze benzenového jádra a v α-poloze k oxoskupině na alifatickém řetězci. Do p-polohy byly zavedeny skupiny kyano, trifluormethyl, 4-methoxyfenyl, thiofen-2-yl a furan-2-yl. S výjimkou furanylového derivátu byla následně do α-polohy připojena aminoskupina nebo methylaminoskupina. Vybrané výsledné látky byly chirálně separovány pomocí HPLC.  



17 Kateřina Jochová B2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Modifikace povrchu nanodiamantů pro cílení DC-SIGN receptoru v nádorových buňkách detail

Modifikace povrchu nanodiamantů pro cílení DC-SIGN receptoru v nádorových buňkách

DC-SIGN je lektinový receptor nacházející se na povrchu imunitních buněk. Jeho interakce se sacharidy (zejména mannosidy) na povrchu patogenů umožňuje jejich distribuci v organismu. Kromě toho byla přítomnost DC-SIGN receptoru prokázána i na povrchu nádorových buněk . Fragment-based drug discovery (FBDD) je metoda vývoje nových léčiv spočívající ve screeningu afinity malých molekul (fragmentů) k receptoru. Fragmentové hity jsou následně spojovány nebo zvětšovány, aby se zvýšila jejich afinita a zlepšily farmakologické vlastnosti. Nedávná FBDD studie identifikovala několik fragmentů, které vykazují relativně vysokou afinitu k DC-SIGN receptoru, a navíc se váží na odlišná vazebná místa receptoru. Nanodiamanty se kumulují v nádorech díky jejich vysoké neorganizované vaskularizaci a je možné je využít pro transport DC-SIGN inhibitorů k nádorovým buňkám. Naším cílem je modifikovat povrch nanodiamantů výše zmíněnými fragmenty, a zvýšit tak afinitu pomocí multivalence.  



18 Bc. Marek Jurtík M2 Ing. Bc. Michal Himl, Ph.D. Příprava makrocyklů s močovinovými jednotkami detail

Příprava makrocyklů s močovinovými jednotkami

Receptory pro komplexace a rozpoznávání aniontů pomocí nekovalentních interakcí tvoří jeden ze základních pilířů supramolekulární chemie. Do skupiny takových receptorů patří například deriváty močoviny, amidy kyselin nebo některé další dusíkaté sloučeniny. V této práci se věnuji syntéze receptorů obsahujících právě substituované močoviny. Konkrétně se jedná o makrocyklus skládající se ze čtyř benzenových jader spojených v meta-polohách močovinovými můstky. V příspěvku budou diskutovány dosavadní dosažené výsledky syntézy tohoto makrocyklu.



19 Diana Jágerová B3 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Lomené kapalné krystaly s fotosensitivní jednotkou detail

Lomené kapalné krystaly s fotosensitivní jednotkou

V naší pracovní skupině se dlouhodobě věnujeme studiu termotropních kapalných krystalů. Tyto materiály tvoří při přechodu z krystalické fáze do isotropní kapaliny uspořádané nadmolekulární struktury (mesofáze), ve kterých si molekuly látky zachovávají vlastnosti krystalické látky, ale získávají i určitý stupeň mobility kapalin. V současné době se do popředí výzkumu dostávají materiály, které v molekulární struktuře obsahují fotosensitivní azoskupinu. Cílem práce je příprava nových lomených kapalných krystalů, které při ozáření UV světlem vytvoří stabilní Z-isomer přítomné azoskupiny. Vysokou stabilitu Z-isomeru jsme zajistili vhodnou substitucí v ortho poloze na aromatické jednotce v jejím těsném sousedství. Připravené látky budou testovány pro použití v prototypu zařízení pro difrakci laserových paprsků působením UV záření.  



20 Bc. Lukáš Kaiser M1 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Využití oxidovaných thiacalix[4]arenů pro syntézu nových makrocyklických systémů detail

Využití oxidovaných thiacalix[4]arenů pro syntézu nových makrocyklických systémů

Velké calixareny jsou zajímavé zejména pro svou schopnost komplexovat větší molekuly ve svých rozměrných kavitách. Záměna methylenových můstků za jiný atom či skupinu má vliv na jejich konformační a komplexační vlastnosti. Smíšený pěti a šestičlenný calixaren obsahující sirné a methylenové můstky byl připraven zcela novou metodou, založenou na štěpení skeletu sulfoxidového derivátu thiacalix[4]arenu n-butyllithiem. Vzniklý lineární tetramer byl poté podroben kondenzační reakci s dalšími vhodnými fragmenty za vzniku nových makrocyklických systémů. U většího z nich byly zkoumány jeho komplexační schopnosti fullerenů C60 a C70.



21 Bc. Jakub Koudelka M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Reakce funkcionalizovaných enol-fosfátů a enol-fosfordiamidátů s organokovovými činidly detail

Reakce funkcionalizovaných enol-fosfátů a enol-fosfordiamidátů s organokovovými činidly

Kumadova reakce enol-fosfátů je reakce Grignardových činidel s enol-fosfáty v přítomnosti katalyzátoru na bázi přechodného kovu. V našem probíhajícím výzkumu věnovaném syntetickým aplikacím bromenol-fosfátů jsme zjistili, že enol-fosfát odvozený od ethyl-acetoacetátu reaguje s organokovovými činidly za vzniku trisubstituovaných dienů. Proto jsem ve své práci navázal na získané poznatky a zaměřil jsem se na rozšíření rozsahu reakce na deriváty ethyl-acetoacetátu (1,3). U fostátu (1) byla pozorována přeměna na dieny (2) jako směs (E)- a (Z)-stereoizomerů reakcí s organolithnými činidly. Rozdílnou reaktivitu vykazovaly fosfordiamidáty (3), které je možné transformovat na α,β-nenasycené ketony (4) reakcí s Grignardovými činidly. Získané výsledky, včetně rozšíření na cyklické enol-fosfordiamidáty, budou diskutovány v rámci prezentace.  



22 Pavel Kraina B2 Ing. Zlatko Janeba, Ph.D. Syntéza 7-deaza analogů adefoviru jako potenciálních modulátorů lidských adenylát cykláz   detail

Syntéza 7-deaza analogů adefoviru jako potenciálních modulátorů lidských adenylát cykláz  

Lidské adenylát cyklázy (ADCY) jsou integrálními membránovými proteiny zapojenými do přenosu extracelulárních signálů do intracelulárních odpovědí. ADCY přeměňují adenosintrifosfát (ATP) na cyklický adenosinmonofosfát (cAMP), který se účastní přenosu nervového vzruchu jakožto sekundární přenašeč informací. Předpokládá se, že by ovlivňování produkce cAMP mohlo hrát roli při léčbě neurodegenerativních chorob a neuropatických bolestí. Acyklické nukleosidfosfonáty jsou dnes již známými léčivy proti HIV, hepatitidě typu B a jiným virovým onemocněním. Nedávno bylo prokázáno, že některé acyklické nukleosidfosfonáty jsou schopny modulovat (převážně inhibovat) jisté ADCY. Cílem této práce je připravit sérii nových analogů adefoviru (PMEA), konkrétně 7-substituovaných 7-deazapurinových derivátů, ve formě proléčiv a získat informace o jejich biologické aktivitě.  



23 Bc. Denisa Kubešová M1 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Syntéza a metateze derivátů 2,3,3-trifluorpropenu detail

Syntéza a metateze derivátů 2,3,3-trifluorpropenu

Zkřížená metateze alkenů je novou metodou pro syntézu alkenů s výbornou tolerancí nejrůznějších funkčních skupin. Ačkoli metateze fluoralkenů již byla částečně studována, zkřížená metateze alkenů obsahujících fragment -CH=CFCF2- je dosud zcela neznámá. Jedinou známou syntetickou cestou k tomuto motivu je Claisenův přesmyk derivátů 2,3,3-trifluorprop-2-en-1-olu. V první fázi projektu jsem proto reakcí benzaldehydu s trifluorethenyllithiem syntetizovala alkohol 1, který reakcí s triethyl-orthoacetátem a následným zahřátím poskytl cílový alken 2. Ten byl v pilotních zkřížených metatezích neaktivní. Proto jsem rozpracovala syntézu 2,3,3-trifluorallylesterů, jejichž enolizace a následný Claisenův přesmyk by měly vést k esterům obsahujícím reaktivnější motiv CH2=CFCF-.  



24 Bc. Anna Kubíčková M1 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Metateze s otevřením cyklu 3,3-difluorcyklopropenů detail

Metateze s otevřením cyklu 3,3-difluorcyklopropenů

Metateze alkenů je účinnou metodou pro přípravu sloučenin nesoucích dvojnou vazbu. Ve své práci jsem se zaměřila na chemii 3,3-difluorcyklopropenů, jejichž velké úhlové pnutí z nich dělá vhodné substráty pro zkříženou metatezi s otevřením cyklu (ROCM). Jednokrokovou reakcí trimethyl(trifluormethyl)silanu (Ruppert-Prakashova činidla) s alkyny jsem připravila sérii 3,3-difluorcyklopropenů. Reakce monosubstituovaných cyklopropenů s různými typy acyklických alkenů vedla ke vzniku nového typu fluorovaných stavebních bloků s nesymetrickým dienovým motivem nesoucím mezi dvojnými vazbami difluormethylenovou spojku. Disubstituované cyklopropeny za stejných podmínek nereagovaly pravděpodobně vlivem sterického bránění. Tato práce reprezentuje první známou studii ROCM reakcí fluorovaných cyklopropenů.



25 Magdaléna Labíková B3 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza chirálních katexů a vyhodnocení jejich chromatografických vlastností detail

Syntéza chirálních katexů a vyhodnocení jejich chromatografických vlastností

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) s použitím chirálních stacionárních fází je bezesporu jednou z nejrozšířenějších metod separace enantiomerů, a to jak v analytickém, tak preparativním měřítku. V současné době je k dispozici více než 100 typů chirálních stacionárních fází, které umožňují chirální separaci téměř libovolného racemátu. Výjimku tvoří ionizované a ionizovatelné látky a jejich směsi, které nejsou vhodnými analyty pro většinu komerčně dostupných chirálních chromatografických kolon. Sloučeniny tohoto typu lze však efektivně separovat na tzv. chirálních ionexech. Cílem mé práce byla syntéza dvou chirálních katexů odvozených od (S,S)-2-aminocyklohexan-1-sulfonové kyseliny. Při syntéze jsem vycházela z ethylesteru 3,5-dichlor-4-hydroxybenzoové  kyseliny, který jsem sekvencí reakcí převedla na příslušné amidy s terminální dvojnou a trojnou vazbou. Takto připravené selektory byly každý jiným způsobem imobilizovány na modifikovaný silikagel a získané chirální sorbenty byly naplněny do chromatografických kolon. Separační vlastnosti připravených chirálních stacionárních fází byly vyhodnoceny pomocí HPLC při dělení racemických směsí biologicky aktivních aminů.  



26 Jiří Ledvinka B3 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of Mannose-Based DC-SIGN Antagonists detail

Synthesis of Mannose-Based DC-SIGN Antagonists

DC-SIGN is a C-type lectin (carbohydrate-binding protein) present on the surface of immune cells (dendritic cells and macrophages). It binds to mannose-containing carbohydrates present on various pathogens and is thus a promising therapeutic target for the inhibition of pathogen entry and the prevention of immune cells infections. The interactions of DC-SIGN with HIV virus and hepatitis C virus are of high interest. The current research in this field takes advantage of fragment-based drug discovery. Recently, several small-molecule fragments with significant affinities for DC-SIGN receptor were discovered. My aim is to synthesize molecules containing one of these fragments connected via several different linkers to a mannose moiety in order to increase their affinity for DC-SIGN receptor as well as their therapeutic potential.



27 Bc. Kristýna Majerová M1 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Příprava 7,8-dimethoxy- substituovaných isoalloxaziniových solí a studium jejich katalytické aktivity ve vybraných fotochemických reakcích detail

Příprava 7,8-dimethoxy- substituovaných isoalloxaziniových solí a studium jejich katalytické aktivity ve vybraných fotochemických reakcích

Zabývala jsem se syntézou 10-isobutyl-7,8-dimethoxy-3-methylisoalloxazinu a jeho následné kvarternizace na 5-ethyl-10-isobutyl-7,8-dimethoxy-3-methylisoalloxazinium-perchlorát. Pro tuto flaviniovou sůl byly změřeny její charakteristické vlastnosti, jako absorpce UV/VIS záření, fluorescenční spektrum a redoxní potenciál a z naměřených dat byl odhadnut redoxní potenciál v excitovaném stavu.  Připravená flaviniová sůl byla otestována jako fotokatalyzátor oxidací benzylalkoholů substituovaných elektronakceptorní skupinou.



28 Bc. Dmytro Makarov M2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of substituted quinolones as potential inhibitors of DC-SIGN receptor detail

Synthesis of substituted quinolones as potential inhibitors of DC-SIGN receptor

DC-SIGN is a receptor located on the surface of immune cells (e.g. CD4 leukocytes). It belongs to the lectin family that specifically binds carbohydrates structures. One of the functions of DC-SIGN is to recognize pathogens via the interaction with their glycocalyx and mediate immune response. The pathway of normal immune response can be abused by different types of viruses and bacteria, e.g. HIV. Therefore, the inhibition of DC-SIGN receptor could be an efficient way to prevent the propagation of the virus. A screening done by a partner research group revealed several non-carbohydrate fragments with intrinsic affinity for DC-SIGN receptor. The structure of 4-oxo-1,4-dihydroquinoline was chosen as a core of potential lead compounds. Our aim was to optimize the synthesis of the core quinolone, to modify it in different positions with the fragment hits and to evaluate the affinity of the prepared compounds for DC-SIGN receptor.  



29 Jakub Dávid Malina B3 Ing. Jiří Tůma, Ph.D. Štúdium mechanizmu katalýzy organokatalyzátorov na báze prolínu detail

Štúdium mechanizmu katalýzy organokatalyzátorov na báze prolínu

Organokatalýza je už dlho neodmysliteľnou súčasťou stereoselektívnych syntéz v organickej chémii. V našej výskumnej skupine sa dlhodobo zaoberáme bifunkčnými organokatalyzátormi na báze prolínu a ich aplikáciou v stereoselektívnych Michaelových adíciách. Najskôr boli v našej pracovnej skupine pripravené aminopyridínové zlúčeniny 1A a 1B. Zatiaľ čo 4-aminopyridínové deriváty 1A, vykazovali vysokú katalytickú aktivitu v modelových reakciách, analogické 2-aminopyridínové zlúčeniny 1B boli katalyticky neaktívne. Dôvodom pre túto neúčinnosť môže byť buďto deaktivácia dusíka v pyridínovej jednotke intramolekulárnou vodíkovou väzbou s pridruženou (tio)močovinovou funkčnou skupinou, alebo vychýlením roviny pyridínového cyklu z konjugácie s dusíkom pripojenej pyrolidínovej jednotky a teda oslabením nukleofilného/bázického charakteru pyridínovej skupiny. Na overenie, resp. vyvrátenie vyššie uvedených hypotéz som pripravil analogický aminokarbamátový katalyzátor 2, ktorý vylučuje potenciálny vznik vodíkové väzby deaktivujúci pyridínovú jednotku. Pripravený katalyzátor 2 bol testovaný v modelovej stereoselektívnej Michaelovej adícii dietylmalonátu na trans-β-nitrostyrén v rôznych rozpúšťadlách.



30 Bc. Kamil Mamleev M2 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Dendrimery s aniontovými receptory na periferii detail

Dendrimery s aniontovými receptory na periferii

Jednou z nejdůležitějších oblastí současné supramolekulární je chemie je syntéza a studium aniontových receptorů, které nacházejí využití v širokém spektru aplikací od čištění průmyslových odpadů až po studium a regulaci biochemických procesů. Ve stadiu výzkumu je v současné době využití dendrimerních struktur s aniontovými receptory na periferii v medicinální chemii. Tato práce je zaměřena na syntézu amidických aniontových receptorů, které byly připraveny reakcí mono- a diaminocalix[4]arenů s deriváty 5-benzyloxyisoftalové kyseliny. Připravené látky byly charakterizovány pomocí 1H NMR a hmotnostní spektroskopie a po odstranění benzylové skupiny budou připojeny na periferii dendrimerů. Cílem práce je využití obou typů receptorů, jednoduchých i dendritických, ke studiu interakcí s biologicky významnými anionty.  



31 Anežka Marková B3 Ing. Petr Beier, Ph.D. Syntéza 3-(fluoralkyl)-2H-azirinů z N-fluoralkyl-1,2,3-triazolů detail

Syntéza 3-(fluoralkyl)-2H-azirinů z N-fluoralkyl-1,2,3-triazolů

2H-Aziriny jsou tříčlenné heterocyklické sloučeniny vyskytující se v přírodních látkách a nalézají široké uplatnění v organické syntéze. Organofluorové látky jsou významné v mnohých odvětvích. Uplatňují se ve vývoji nových materiálů, léčiv nebo agrochemikálií. Spojením vlastností azirinů a fluoralkylovaných sloučenin získáme látky s unikátními vlastnostmi, využitelné v organické syntéze. Syntetické přístupy k 2-(fluoralkyl)-2H-azirinům využívají karboazidací alkynů1 nebo trifluormethylazidací alkynů.2 Přístup k isomerním 3-(fluoralkyl)-2H-azirinům však doposud nebyl popsán. V této práci bude představena syntéza nových 3-(fluoralkyl)-2H-azirinům z N-fuoralkylovaných 1,2,3-triazolů. 1. Xiong, H., Ramkumar, N., Chiou, M. et al. Iron-catalyzed carboazidation of alkenes and alkynes. Nat Commun 10, 122 (2019) 2. Wang, F., Zhu, N. , Chen, P. , Ye, J. and Liu, G. (2015), Copper‐Catalyzed Trifluoromethylazidation of Alkynes: Efficient Access to CF3‐Substituted Azirines and Aziridines. Angew. Chem. Int. Ed., 54: 9356-9360  



32 Bc. Anna Mlčochová M1 Mgr. Roman Holakovský, Ph.D. Močovina využitelná jako solvatační činidlo pro stanovení enantiomerní čistoty různých sloučenin detail

Močovina využitelná jako solvatační činidlo pro stanovení enantiomerní čistoty různých sloučenin

Více než polovina léčivých látek ve farmaceutickém průmyslu je chirálních. Enantiomery těchto látek mají stejné fyzikální vlastnosti, ale liší se svou biologickou aktivitou. Z tohoto důvodu je kladen velký důraz na zjišťování enantiomerní čistoty. K jejímu určení slouží například jejich interakce se solvatačním činidlem, kdy dojde k vytvoření diastereomerního komplexu, který se projeví rozštěpením a posunem píků v NMR spektru. Cílem této práce bylo připravit (R)-2,2´-[N-(3,5-bis(trifluormethyl)-fenyl)ureido]-1,1´-binaftalen a následně jej použít jako solvatační činidlo pro různé chirální karboxylové kyseliny.



33 Vojtěch Musil B3 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of Quinoxalinone-based Inhibitors of DC-SIGN Receptor detail

Synthesis of Quinoxalinone-based Inhibitors of DC-SIGN Receptor

DC-SIGN is a receptor present mainly on the surface of dendritic cells. It binds to mannose-containing carbohydrate antigens on the surface of various pathogens such as HIV, Hepatitis C, Mycobacterium tuberculosis or Ebola virus. These pathogens take advantage of the interaction to facilitate their own spread, and therefore, there is a need for an antagonist of this interplay. However, the hydrophilicity and shallowness of the binding sites make the development of inhibitors rather complicated. Screening of a library of small-molecule fragments revealed that quinoxalinone shows high affinity for the receptor. Its derivatives are thus promising antagonists of DC-SIGN–glycan interactions. This project focuses on the preparation of various quinoxalinone derivatives and evaluation of their affinity for the DC-SIGN receptor.



34 Lukáš Máčal B3 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Dielsova-Alderova reakce produktů RCM endiynů detail

Dielsova-Alderova reakce produktů RCM endiynů

Metateze prochirálních endiynů je novou reakcí vedoucí k racemickým chirálním sloučeninám obsahujícím trojnou vazbu a konjugovaný dienový systém. Ve své práci se zabývám Dielsovou-Alderovou reakcí těchto látek s vhodnými dienofily. Jako výchozí látku jsem nejprve v pěti krocích syntetizoval výchozí 5-allyloxynona-2,7-diyn. Z něj jsem metatezí za katalýzy Grubbsovým katalyzátorem 1. generace získal  6-but-2-ynyl-4-isopropenyl-5,6-dihydro-2H-pyran. Jako dienofily jsem použil para-benzochinon a  dimethyl-maleinát.



35 Petra Míková B3 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Deazaflaviny s extendovaným aromatickým systémem detail

Deazaflaviny s extendovaným aromatickým systémem

Deazaflaviny stejně jako flaviny dokážou absorbovat viditelné světlo, čehož lze využít při fotokatalýze redoxních reakcí. Flaviny se zatím ve fotokatalýze využívaly výhradně k oxidacím, avšak v přírodě se podílí i na redukcích ve fotokatalytických procesech. Deazaflaviny jsou díky svému nízkému redukčnímu potenciálu vhodnější pro využití při redukčních reakcích. Cílem mé práce je připravit deazaflavin s extendovaným aromatickým systémem a vyzkoušet jeho schopnost katalyzovat redukce bromovaných substrátů.  



36 Marika Novotná B3 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Syntéza bis(triethoxysilanového) prekurzoru na bázi chininu pro přípravu hybridních organicko-anorganických křemičitých materiálů detail

Syntéza bis(triethoxysilanového) prekurzoru na bázi chininu pro přípravu hybridních organicko-anorganických křemičitých materiálů

Naše laboratoř se věnuje přípravě hybridních organicko-anorganických křemičitých materiálů, které by následně měly najít využití jako heterogenní katalyzátory enantioselektivních reakcí. Používání heterogenních katalyzátorů je velice výhodné pro jejich snadné oddělení od reakční směsi, což umožňuje jejich opakované použití. Cílem mojí práce je syntéza bis(triethoxysilanového) prekurzoru 1 na bázi chininu pro přípravu hybridních křemičitých materiálů. Chinin (2) je dostupná enantiomerně čistá molekula často využívaná v katalýze organických reakcí. Při syntéze prekurzoru 1 jsem vycházela z chininu (2), ve kterém jsem na dvojnou vazbu naadovala brom a následnou dehydrobromací jsem připravila alkyn 3. Dvě molekuly alkynu 3 jsem poté spojila  1,4-ftalazinovou spojkou za vzniku derivátu 4. Pro připojení triethoxysilanových skupin bude následně využita měďnými ionty katalyzovaná alkyn-azid cykloadiční reakce.  



37 Bc. Petr Oeser M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Nová reaktivita enol-fosfátů odvozených od ethyl-acetoacetátu a příbuzných sloučenin detail

Nová reaktivita enol-fosfátů odvozených od ethyl-acetoacetátu a příbuzných sloučenin

Organofosfáty hrají v biologických systémech nezastupitelnou roli spolu s jejich schopností transfosforylace. V organické syntéze jsou enol-fosfáty široce používány jako elektrofilní reagenty v cross-coupling reakcích. Enol-fosfáty jsou považovány za „zelenou“ a netoxickou alternativu k organohalogenům a enol-triflátům. Enol-fosfáty lze využít například v Suzukiho, Negishiho a Kumadově reakci. Během studia reaktivity bromenol-fosfátů jsme pozorovali, že diethylenol-fosfát (1a) odvozený od ethyl-acetoacetátu podléhá přeměně na trisubstituované dieny (2) reakcí s organokovovými činidly. V této studii jsme pozorovali odlišné chování enol-fosfátu (1a) a enol-fosfordiamidátu (1b), který na rozdíl od fosfátu (1a) reagoval s organokovovými činidly za vzniku α,β nenasycených karbonylových sloučenin (3). V příspěvku budou diskutovány experimentální podrobnosti, včetně mechanismu jejich vzniku.



38 Bc. Artem Petrenko M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Regioselektivní metalace enol-fosfátů detail

Regioselektivní metalace enol-fosfátů

The aim of this work is to extend our ongoing research dedicated to synthetic applications of enol phosphates and to explore the possibility of direct regioselective metalation of enol phosphates and enol phosphorodiamidates en route to the stereoselective synthesis of substituted alkenes. Therefore, a series of enol phosphates and enol phosphorodiamidates was prepared and their ability to undergo regioselective metalation by an acid-base reaction or halogen-lithium or halogen-magnesium exchange reactions was tested. Results of abovementioned reactions performed on enol phosphates and enol phosphorodiamidates will be discussed.  



39 Bc. Michaela Polanková M1 Ing. Bc. Michal Himl, Ph.D. Syntéza makrocyklů s močovinovými jednotkami detail

Syntéza makrocyklů s močovinovými jednotkami

Makrocyklické sloučeniny obsahující močovinové můstky jsou látky, které velmi často nacházejí uplatnění jako receptory aniontů v supramolekulární chemii. Práce se zabývá syntézou makrocyklů se čtyřmi substituovanými aromatickými jednotkami spojenými čtyřmi močovinovými můstky, které mají potenciál komplexovat různé anionty. Cílem práce byl pokus o zopakování v literatuře popsané one pot syntézy těchto makrocyklů a také příprava prekurzorů pro jejich konvergentní syntézu.



40 Anna Rejzková B3 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza magnetických kapalných krystalů detail

Syntéza magnetických kapalných krystalů

Již více než deset let jsou známy kapalné krystaly (LC) obsahující ve své lineární struktuře nitroxylový radikál. Tyto sloučeniny vykazují schopnost samoskladby s řadou supramolekulárních struktur (mezofází). Díky volnému elektronu na atomu kyslíku pak v různých mezofázích dochází ke změně dipolární spin-spinové interakce mezi molekulami. V naší skupině studujeme lomené LC se stabilním nitroxylovým radikálem (TEMPO) v terminální části jednoho z postranních řetězců. V současné době se zabýváme studiem širší skupiny těchto materiálů s cílem popsat závislost fyzikálních vlastností na změně chemické struktury. Cílem mé práce je příprava nových lomených materiálů se 7-hydroxynaftalen-2-karboxylovou kyselinou nebo naftalen-2,7-diolem jako centrálním jádrem, které zajišťují lomený tvar molekuly. Jedno z postranních prodlužujících ramen nese stabilní jednotku TEMPO, zatímco druhé obsahuje tři aromatická jádra a flexibilní terminální řetězec potřebný pro stabilizaci mezomorfního chování (Obr. 1). Mezomorfní chování připravených sloučenin bude studováno na Fyzikálním ústavu AV ČR diferenční skenovací kalorimetrií a polarizační mikroskopií.



41 Bc. Lucie Rázková M2 Ing. Martin Krupička, Ph.D. Mechanoselektivní chromofory založené na cyaninu   detail

Mechanoselektivní chromofory založené na cyaninu  

Mechanochemie se mimo jiné zabývá studiem kinetické stability molekul, na které působí pouze mechanická síla při konstantním tlaku a teplotě. Vhodnými adepty pro studium mechanické síly na molekulární systém jsou makromolekuly s rozsáhlým konjugovaným systémem, které absorbují viditelné záření. Vysoká anizotropie velkých molekul způsobuje při aplikování mechanické síly jejich deformaci, která by u malých molekul nebyla možná. Natažení molekuly způsobí změnu konformace, a tím změnu absorpce/fluorescence indikovanou změnou barvy dané látky (mechanoforu), která odráží celkovou mechanickou sílu působící na molekulu. Naším cílem je takovéto chromofory syntetizovat a následně je navázat do polymerního řetězce, na který můžeme působit mechanickou silou v podobě ultrazvuku. Dlouhé polymerní řetězce zajistí kromě natažení molekuly určitým směrem také lepší přenos mechanické energie. Na základě kvantově mechanického modelu byla pro syntézu vybrána látka odvozená od cyaninu. Ve své prezentaci budu popisovat jednotlivé kroky syntézy tohoto makrocyklu a nastíním možnosti budoucí aplikace odvozeného polymerního materiálu.



42 Radek Staník B2 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Nové aniontové receptory na bázi squramid-calix[4]arenu detail

Nové aniontové receptory na bázi squramid-calix[4]arenu

Jedním ze základních skeletů používaných v supramolekulární chemii, která se zabývá nekovaletními interakcemi mezi molekulami či ionty, jsou calix[4]areny v různých konformacích (cone, partial-cone, 1,2-alternate a 1,3-alternate), jejichž deriváty jsou schopny komplexovat různé kationty a anionty s variabilní selektivitou. Cílem mého výzkumu je syntéza aniontových receptorů obsahujících squaramidové jednotky a zároveň porovnat selektivitu komplexace nových molekul s dříve připravenými odpovídajícími receptory na bázi močoviny. Syntéza první dvojice receptorů vychází ze shodného distálního diaminocalix[4]arenu, který lze připravit z terc-butylcalix[4]arenu ve čtyřech krocích (dealkylace horního okraje, peralkylace spodního okraje, nitrace a redukce dinitroderivátu). Jelikož redukce nitrocalixarenu neprobíhá vždy tak snadno jako u jednoduchých nitroarenů, rozhodl jsem se tuto reakci prozkoumat důkladněji a vyzkoušel jsem řadu metod, které budou v práci prezentovány. Ze získaného diaminocalix[4]arenu jsem připravil oba srovnávací receptory a provedl jsem předběžné komplexační studie pomocí 1H NMR a UV/VIS titrací vybraných aniontů v aprotickém polárním rozpouštědle (DMSO).



43 Bc. Lucie Svobodová M1 Ing. Radek Jurok, Ph.D. Syntéza selektivních agonistů serotoninového 5-HT2A receptoru detail

Syntéza selektivních agonistů serotoninového 5-HT2A receptoru

Serotoninový receptor 5-HT2A je spojován s onemocněními CNS jako je schizofrenie, úzkost či deprese. Příprava nových selektivních agonistů tohoto receptoru by mohla vést k vývoji další generace antipsychotik. Cílem mé práce byla syntéza stavebních bloků sloužících pro přípravu ligandů 5-HT2A receptoru odvozených od fenethylaminů. Ligandy této struktury viz obr. lze obecně připravit reduktivní aminací vhodných karbonylových sloučenin. V rámci práce byla optimalizována syntéza fenethylaminů 2C-B a 2C-CN a dále benzylaminů chroman-4-aminu a 2,3-dihydrobenzofuran-3-aminu. Tyto látky budou použity k vytvoření kombinatoriální knihovny aktivních ligandů pro budoucí farmakologické studie.



44 Bc. Markéta Tichotová M2 Ing. Hana Dvořáková, CSc. Thiacalix[4]aren phenoxanthiiniové deriváty: studium konstituce, konformace a enantiodiskriminace   detail

Thiacalix[4]aren phenoxanthiiniové deriváty: studium konstituce, konformace a enantiodiskriminace  

Při studiu reaktivity thiacalix[4]arenů byl popsán zcela nový typ calixarenů s phenoxanthiiniovým skeletem. Tyto látky mají v porovnání s klasickými calixareny rozdílné vlastnosti jako například odlišné chemické chování a konformační preference. Thiacalix[4]aren phenoxanthiiniové deriváty se navíc vyznačují inherentní chiralitou. Bylo zjištěno, že je možné tyto látky ‚otevřít‘ nejrůznějšími nukleofily, což poskytlo prozatím neznámé ‚otevřené‘ struktury. Úkolem této práce bylo stanovení konstituce ‚otevřených‘ struktur a regioselektivity nukleofilního ataku, určení konformace a vyšetření případné enantiodiskriminační schopnosti užitých orientujících medií, poprvé zkoumané na inherentně chirálních systémech. K tomu bylo využito metody měření reziduálních dipolárních interakcí. Tato poměrně nová metoda je založena na dipól-dipólové interakci přes prostor. K tomu je však nutné molekulu částečně zorientovat, k čemuž byla použita orientujících media na bázi kapalných krystalů.  



45 Bc. Nikola Vršek M2 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Syntéza bis(triazamakrocyklu) s centrální naftalenovou jednotkou detail

Syntéza bis(triazamakrocyklu) s centrální naftalenovou jednotkou

Přírodní metaloenzymy využívají ke katalýze biologických reakcí centra přechodných kovů komplexované ve své struktuře. Jejich studium ukázalo, že kromě typu kovu hraje důležitou roli též vzdálenost kovových center, která pro jejich vzájemnou kooperaci musí být v rozsahu 3-7 Å. Tato práce je součástí projektu, který se zabývá přípravou komplexů mono- a bis-triazamakrocyklických ligandů s dvojmocnými kationty kovů. U těchto komplexů očekáváme schopnost katalyzovat hydrolytické štěpení fosfodiesterů, tedy napodobovat funkci metaloenzymů, což bylo též prakticky ověřeno na strukturách s benzenovou centrální jednotkou. Komplexy dvojmocných kovových kationtů s ligandem 1 (obrázek 1) vykazovaly za fyziologických podmínek značnou aktivitu při katalýze hydrolytického štěpení modelové struktury pro RNA (HPNP, obrázek 1). Cílem této práce je syntéza bis(triazamakrocyklu) s centrální naftalenovou jednotkou (struktura 2, obrázek 1), který by na základě studia modelů měl předpoklad vzdálenosti kovových center též splňovat.  



46 Bc. Ivana Weisheitelová M1 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Syntéza alkynylflavinů a studium jejich cykloadičních reakcí detail

Syntéza alkynylflavinů a studium jejich cykloadičních reakcí

Modifikované flaviny (isoalloxaziny, alloxaziny, iso a alloxaziniové soli) slouží jako modely pro studium organo- a fotokatalytického působení flavinů v biologických systémech. Pro hlubší pochopení dějů probíhajících ve fotokatalytických a fotobiologických systémech jsme navrhli modelový systém, ve kterém bude derivát isoalloxazinu navázán na rigidní skelet v definované vzdálenosti od substrátu. Moje práce se zaměřuje na hledání způsobu přípravy alkynylovaných derivátů isoalloxazinů, které bude možné cykloadiční reakcí navázat na rigidní skelet. Byly připraveny  2 deriváty, 10-ethyl-3-methyl-8-((triisopropylsilyl)ethynyl)isoalloxazinu a 4-brom-N-butyl-2-nitro-5-((triisopropylsilyl)ethynyl)anilin, obsahující jednu trojnou vazbu  a prekurzor N-butyl-2-nitro-4,5-bis((triisopropylsilyl)ethynyl)anilinu k následné syntéze isoalloxazinu se dvěma trojnými vazbami.  



47 Martin Zbuzek M2 Ing. Ondřej Kundrát, Ph.D. Příprava ligandů odvozených od cyklenu detail

Příprava ligandů odvozených od cyklenu

Molekuly schopné interagovat s draselnými kanály jsou v medicínské praxi využívány k terapii poruch srdečního rytmu. Pokud se na strukturu draselného kanálu podíváme očima supramolekulárního chemika, zaujme nás jeho na první pohled patrná čtyrčetná symetrie, kterou mohou vykazovat deriváty celé řady supramolekulárních útvarů. V minulosti byly zkoumány symetrické deriváty porfyrinu a calix[4]arenů. Má práce je zaměřena na různé přístupy k syntéze C4 symetrických ligandů cyklenu s di- a tripeptidy, ve kterých budou zastoupeny aminokyseliny o různých vlastnostech - polární, nepolární, bazické i kyselé. Můstek mezi krátkými peptidy a cyklenem je vytvořen pomocí chloracetylchloridu. Cílem mé práce je připravit portfolium ligandů s různými vlastnostmi, u nichž bude ve spolupráci se specializovanou laboratoří ověřena schopnost interakce s draselným kanálem.  



48 Ekaterina Zubova B3 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. 5-Substituované deazaflaviny pro fotochemické redukce detail

5-Substituované deazaflaviny pro fotochemické redukce

5-Deazaflaviny jsou látky odvozené od flavinů, které vznikly substitucí dusíku v poloze 5 uhlíkem. Stejně jako flaviny jsou schopny absorbovat viditelné světlo a dají se použít při redoxních fotokatalýzách. Deazaflaviny mají nízké redukční potenciály. Díky tomu jsou využitelné zejména pro katalýzu redukčních reakcí. Cílem mé práce je připravit aryl-substituované 5-deazaflaviny a studovat jejich fotofyzikální vlastnosti a využití při fotokatalytických redukčních reakcích.  



49 Martin Šetek B3 Ing. Ondřej Kundrát, Ph.D. Syntéza alkenů/azosloučenin nesoucích elektrodonorní skupiny pro potenciální biologické aplikace detail

Syntéza alkenů/azosloučenin nesoucích elektrodonorní skupiny pro potenciální biologické aplikace

Substituované alkeny/azosloučeniny jsou schopny měnit svou konfiguraci na dvojné vazbě (cis-/trans-) po dodání energie ve formě světla či tepla. Tato práce se zabývá přípravou výše zmíněných sloučenin, které obsahují areny substituované především elektrondonorními skupinami (hydroxy, methoxy skupiny). Ty umožňují posunutí vlnové délky světla použitelného pro změnu konfigurace k červené části viditelného spektra, což lze využít při biologických aplikacích díky pronikání těchto vlnových délek hlouběji do tkání bez jejich poškozování. Využitelnost takových alkenů/azosloučenin spočívá např. v ovlivnění uzavírání a otevírání iontových kanálů, nebo je lze využít jako „spínače“ biologické aktivity u vybraných léčiv např. antibiotik.  



50 Bc. Markéta Šinalová M1 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Studium možností extruze sulfidického můstku thiacalix[4]arenu detail

Studium možností extruze sulfidického můstku thiacalix[4]arenu

Thiacalixareny jsou sirné analogy calixarenů, ve kterých jsou fenolové jednotky spojeny sulfidickými můstky na místo methylenových. Cílem této práce bylo pokusit se o extruzi sulfidického můstku thiacalix[4]arenu, které nebyly dosud v literatuře popsány. V rámci této práce byly připraveny deriváty thiacalix[4]arenu, a to především tetrapropoxythiacalix[4]aren-monosulfoxid v kónické konformaci, který byl vhodnou výchozí látkou pro extruzní reakce. Jako modelové látky byly rovněž připraveny difenylsulfoxid a difenylsulfon, na kterých byla vyzkoušena řada popsaných extruzních reakcí síry. Bohužel, bylo zjištěno, že ani v případě modelových látek reakce neprobíhají. Nicméně i přes neúspěšné reakce na modelových látkách byly tyto reakce aplikovány na thiacalix[4]aren-monosulfoxid. I v tomto případě ke kýžené extruzi nedošlo – buďto nedocházelo k žádné reakci nebo vznikla nedělitelná a neidentifikovatelná směs.  



111 - Ústav organické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Tereza Bultasová M2 doc.Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Studium efektivity lipidové nanoformulace při transdermální aplikaci diklofenaku detail

Studium efektivity lipidové nanoformulace při transdermální aplikaci diklofenaku

Lipidové nanoformulace mají velký potenciál při dermální a transdermální aplikaci léčiv, a to především proto, že s výrazně sníženým množstvím vedlejších účinků umožnují efektivnější a cílenou dopravu léčiva do postižené tkáně. To je žádoucí při léčbě kožních chorob, osteoartrózy, revmatoidní artritidy, akutních bolestí svalů a kloubů i nikotinové substituční terapie. Tato práce se zabývá formulováním diklofenaku do lipidových nanotobolek s cílem zlepšení účinnosti transdermální aplikace. Pro  přípravu nanočástic byla použita metoda fázové inverze využívající přeměnu fáze olej ve vodě (o/v) na vodu v oleji (v/o) a zpět. Efektivita lipidové nanoformulace při transdermálním podání byla zkoumána na prasečí kůži pomocí permeační studie a také konfokálního mikroskopu. Bylo určováno množství diklofenaku, které kůží permeovalo i množství, které zůstalo zachyceno ve všech jejích vrstvách. Konfokální mikroskop umožnil přesnější detekci místa kumulace. Vytvořené nanočástice byly dále charakterizovány parametry Encapsulation Efficiency (EE%) a Drug Load (DL%). DL odráží hmotnostní poměr léčiva k dalším složkám formulace a EE využití léčiva pro nanočástice. Zkoumaná formulace se jeví jako efektivní pro podávání diklofenaku transdermálně.  
2 Bc. Thuy Trang Do M1 doc.Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Mikroporézní sulfonované polyacetylenové sítě jako katalyzátory pro Prinsovu cyklizaci detail

Mikroporézní sulfonované polyacetylenové sítě jako katalyzátory pro Prinsovu cyklizaci

Náplní této práce byla příprava sulfonovaných mikroporézních polyacetylenových sítí (Obrázek 1), jejichž katalytická aktivita byla porovnána s Amberlystem 15 v Prinsově cyklizaci isoprenolu s benzaldehydem. Zastoupení jednotlivých produktů bylo možné ovlivnit reakčními podmínkami. Byl sledován také vliv struktury aldehydu na průběh reakce.  Vyšší množství katalyzátoru (10 hm. %) a vysoká teplota (90 °C) zvýšily reakční rychlost. Zvýšená teplota negativně ovlivňovala selektivitu reakce k tetrahydropyranolu, neboť podporovala jeho dehydrataci za vzniku dihydropyranů. Přídavkem vody bylo dosaženo zvýšené selektivity k tetrahydropyranolu. Přestože byla při použití alifatických aldehydů reakční rychlost vyšší ve srovnání s aldehydy aromatickými, selektivita k tetrahydropyranolu byla v případě všech aldehydů obdobná.  Připravené sulfonované polyacetylenové sítě byly výrazně aktivnější a při jejich použití byla selektivita (32 % po 24. h při teplotě 70 °C) k substituovanému tetrahydropyranolu vyšší než při použití komerčního materiálu Amberlyst 15 (12 % po 24. h při teplotě 70 °C).   



3 Bc. Julie Epikaridisová M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Vliv společného mletí na disoluční chování obtížně rozpustné léčivé látky detail

Vliv společného mletí na disoluční chování obtížně rozpustné léčivé látky

V dnešní době je většina nově připravovaných léčivých látek špatně rozpustná ve vodném prostředí, což vede k řadě komplikací při výrobě lékové formy. Práce byla zaměřena na zvyšování rozpustnosti obtížně rozpustné léčivé látky metodou společného mletí. Bylo sledováno odlišné chování binárních směsí, ať už fyzikálních nebo mletých, s cílem studovat rozdíly v uvolňování léčivé látky při použití různých excipientů. Jako modelová látka byl použit indometacin, léčivo s výraznou schopností tvorby skelné fáze, a jako nosiče komerční polymery Ac-Di-Sol®, meglumin a polyvinylpyrrolidon. Pomocí disoluce v průtokové cele byla sledována kinetika rozpouštění léčivé látky. U všech mletých směsí bylo pozorováno zlepšení disolučního chování indometacinu oproti fyzikálním směsem. Bylo zjištěno, že se API nejrychleji uvolňovala ze směsí obsahující meglumin a nejpomaleji z polyvinylpyrrolidonu. Zároveň lze konstatovat, že čím více bylo obsaženo excipientu v mletých směsích s polyvinylpyrrolidonem, tím byla zaznamenána vyšší hodnota maximální relativní rychlosti uvolnění léčiva.
4 Bc. Petra Havelková M1 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Optimalizace tokových vlastností farmaceutické formulace přídavkem polydimethylsiloxanového aditiva detail

Optimalizace tokových vlastností farmaceutické formulace přídavkem polydimethylsiloxanového aditiva

Optimalizace charakteru práškových směsí s ohledem na jejich tok je velmi důležitá, jelikož má vliv na chování dané směsi při skladování, dopravě či plnění kapslí. Cílem této práce bylo nastudovat a optimalizovat charakter třísložkové směsi (kukuřičný škrob, API, dimetikon), která je průmyslovým partnerem používaná pro plnění kapslí. Pro studium tokových vlastností se použil práškový reometr FT4, pomocí něhož se měřily kompresibilitní a smykové testy a testy energie toku. Měření bylo doplněno o výpočet Hausnerova poměru, Carrova indexu a obrazovou analýzu pomocí skenovací elektronového mikroskopu. Na základě provedených měření se zjistila závislost charakteru směsí nejen na době míchání, ale i na formulační strategii, konkrétně na množství škrobu, jenž byl použit pro přípravu premixu škrob‑dimetikon. Směsi vykazují složitou kinetiku chování, kdy dochází ke vzniku a rozpadu agregátů, následováno redistribucí dimetikonu mezi částice škrobu a API vedoucí k výsledné tokové vlastnosti.
5 Bc. Lenka Hašková M2 Ing. Maria Kotova Optimalizace přípravy 2'-hydroxychalkonu   detail

Optimalizace přípravy 2'-hydroxychalkonu  

Substituované flavanony a chalkony jsou cennými prekurzory pro syntézu medicínsky významných sloučenin. Syntéza těchto sloučenin vyvolala zájem z důvodu jejich různorodých biologických aktivit, jako jsou hypertenzní, antibakteriální, antimikrobiální, protinádorové a protizánětlivé aktivity. Hlavní metodou pro syntézu chalkonů je klasická Claisen-Schmidtova kondenzace aldehydu a ketonu v přítomnosti vodných alkalických bází, následovaná dehydratací. Běžnou metodou syntézy flavanonů je intramolekulární cyklizace 2'-hydroxychalkonů. Předkládaná práce se zabývala optimalizací přípravy 2'-hydroxychalkonu a následnou izomerací tohoto intermediátu na flavanon. Pro optimalizaci syntézy 2'-hydroxychalkonu byly testovány různé katalyzátory, rozpouštědla a různé pořadí přidávání látek do reakce. Při cyklizaci chalkonu na flavanon byl porovnáván vliv bazické a kyselé katalýzy. Nejlepších výsledků syntézy 2'-hydroxychalkonu bylo dosaženo, když reakce běžela přes noc, při použití 50 mmol 2-hydroxyacetofenonu, ekvimolárního množství benzaldehydu a 150 mmol hydroxidu draselného v methanolu. Nejvyšší dosažená selektivita k 2'-hydroxychalkonu byla 88,6 %, nejvyšší výtěžek 40,74 %. Při kysele katalyzované cyklizaci 2'-hydroxychalkonu na flavanon bylo dosaženo stoprocentní konverze již po 90 min.
6 Bc. Kateřina Karlíková M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Využití rutheniem modifikovaných hydrotalcitů při přípravě Delphonu detail

Využití rutheniem modifikovaných hydrotalcitů při přípravě Delphonu

Využití rutheniem modifikovaných hydrotalcitů při přípravě Delphonu Delphon je žádanou látkou v parfumářském průmyslu pro svou jasmínovo-magnoliovou vůni. Lze jej připravit „one-pot“ reakcí, kdy se za katalýzy rutheniem modifikovaných hydrotalcitů provádí aldolová kondenzace valeraldehydu s cyklopentanonem vedoucí ke vzniku 2-pentylidencyklopentanonu, který je možné následně hydrogenovat na žádaný Delphon. Katalyzátory použité pro popsanou reakci se připravují z prekurzorů Mg/Al hydrotalcitů. Tyto prekurzory lze modifikovat rutheniem, redukovat a poté aktivovat kalcinací a rehydratací. Na základě provedených experimentů byly navrženy tyto vhodné reakční podmínky pro one-pot aldolovou kondenzaci cyklopentanonu s valeraldehydem následovanou hydrogenací, kdy bylo dosaženo totální konverze valeraldehydu a 81% selektivity k Delphonu: teplota 120 °C, tlak 5 MPa, rozpouštědlo isopropylalkohol, molární poměr výchozích látek 1:5 (V:C), 40 hm.% rehydratovaného hydrotalcitu, ve kterém je molární zastoupení prvků Mg:Al = 2,5:1 a byl modifikován 3 hm.% ruthenia.  
7 Bc. Martina Kosmálová M1 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Syntéza ligandů pro chirální rozpoznání aniontů detail

Syntéza ligandů pro chirální rozpoznání aniontů

Fenoxathiinový makrocyklus je snadno dostupný inherentně chirální derivát thiacalix[4]arenu s potenciálním využitím v supramolekulární chemii. Práce se zaměřuje na syntézu ureidoderivátů fenoxathiinového makrocyklu využitelných jako receptory chirálních molekul. Nejprve byla připravena oxidovaná forma fenoxathiinového makrocyklu, která byla dále alkylována. Pro alkylaci byla zvolena dvě různá činidla, methyljodid a ethyljodid, a bylo pozorováno, zda bude mít volba alkylačního činidla vliv na průběh dalších reakcí. Dále byly optimalizovány ipso-nitrační a následná redukční reakce. Nakonec byl adicí na isokyanát připraven modelový ureidoderivát.



8 Bc. Katarína Kubinová M1 Ing. Adam Karaba, Ph.D. Vývoj interaktivních směsí pro zvýšení biodostupnosti léčiv detail

Vývoj interaktivních směsí pro zvýšení biodostupnosti léčiv

Častým eliminujícím faktorem při výběru vhodných kandidátů na pozici potenciálních léčiv je nízká rozpustnost ve vodě, která je důležitým parametrem ovlivňujícím absorpci a biodostupnost léčiva. Cílem této práce bylo optimalizovat rozpustnost málo rozpustné účinné látky indometacinu, který byl použit jako modelové léčivo. Příprava směsí probíhala využitím konceptu interaktivních směsí. Pro studium rozpustnosti byly vytvořeny modelové směsi indometacin – laktóza a indometacin – CaHPO4·2H2O. Dále byly stanoveny jejich formulační limity za účelem vzniku uspořádaných směsí a následně byla zhodnocena homogenita vytvořených směsí. Práce se zaměřovala na faktory jako typ nosiče, hmotnostní zastoupení API ve směsi a velikost částic účinné látky a popisuje jednotlivé vlivy na rychlost rozpouštění API. Pro směsi s alternujícími hodnotami uvedených charakteristik byly naměřeny disoluční profily a z nich byly vyhodnoceny formulační limity pro tvorbu interaktivních směsí s obsahem indometacinu.  
9 Bc. Kateřina Kvasničková M2 Ing. Martin Zapletal, Ph.D. Studium kinetiky esterifikace cyklohexanolu a kyseliny mravenčí. detail

Studium kinetiky esterifikace cyklohexanolu a kyseliny mravenčí.

Cyklické alkoholy jsou významnými meziprodukty chemického průmyslu. Z hlediska kapacity je nejdůležitějším zástupcem cyklohexanol, který se používá k výrobě kyseliny adipové a ε-kaprolaktamu. Vzhledem k nedostatkům stávajících technologií jsou zkoumány nové a efektivnější způsoby výroby cyklohexanolu, přičemž jedním z nich by mohla být nepřímá hydratace cyklohexenu v přítomnosti kyseliny mravenčí. Cílem této práce je studium druhého stupně této technologie, hydrolýzy cyklohexylformiátu. Jelikož je tento systém dvoufázový, byly ve skleněné laboratorní aparatuře provedeny vsádkové experimenty zpětné esterifikace cyklohexanolu a kyseliny mravenčí, která probíhá v jedné fázi. Na základě experimentálních dat byly provedeny regrese v programu ERA 3.0 a získány hodnoty kinetických parametrů. Následně byly vypočteny hodnoty aktivační energie a reakční entalpie. Získané výsledky poslouží k návrhu reaktoru v této technologii.
10 Bc. Aneta Lakomá M2 Ing. Adam Karaba, Ph.D. Identifikace faktorů ovlivňujících detekci detergentu na výrobním zařízení detail

Identifikace faktorů ovlivňujících detekci detergentu na výrobním zařízení

Validace čistících procesů ve farmaceutickém průmyslu je nezbytná z důvodu zabránění kontaminace následně vyráběného přípravku. Zdrojem kontaminace mohou být i detergenty používané k sanitaci zařízení. Z tohoto důvodu by mělo být součástí validace čistícího procesu i stanovení zbytkových detergentů. Pokud je prováděno ruční mytí, stanovení detergentů z oplachových vod není metodicky korektní pro nedefinovaný objem vody použitý při ručním oplachu zařízení. Cílem této práce je vyvinutí metodiky pro stanovení detergentu ve stěrech, jež byly po sanitaci odebrány. Vzhledem k tomu, že v používaném detergentu byly nejvíce zastoupeny anionické PAL (povrchově aktivní látky), byla ke stanovení použita analytická metoda určená právě na tuto skupinu látek (podle ČSN EN 903). Stěžejním úkolem je identifikace parametrů ručního mytí, které ovlivňují množství zbytkových anionických PAL na zařízení. Je zde zahrnuto studium vlivu členitosti povrchu, možnosti demontáže zařízení, předchozího vyráběného přípravku, délky setrvání detergentu na stěnách zařízení a lidského faktoru, na množství detekovaných anionických PAL.
11 Bc. Tuan Anh Le M1 Ing. Adam Karaba, Ph.D. Porovnání výtěžků produktů pyrolýzy vybranných tradičních a alternativních surovin detail

Porovnání výtěžků produktů pyrolýzy vybranných tradičních a alternativních surovin

Pyrolýza je dominantním zdrojem celé řady strategicky významných látek. Se stále rostoucím tlakem na využívání obnovitelných zdrojů a posun k zelené chemii, se hledají způsoby, jak vyrábět ethylen a další petrochemikálie ekologičtější cestou. Pyrolýza hydrogenovaných rostlinných olejů (dále jen HVO) je jeden z alternativních způsobů, jak se ethylen může získat. Cílem práce je experimentálně prostudovat pyrolýzu některých HVO a následně porovnat výtěžky pyrolýzních produktů s výtěžky získaných pyrolýzou tradičních surovin, jako je primární benzín a AGO. Z řad olejů byly použity oleje slunečnicový, řepkový a použitý kuchyňský olej. Podle očekávání byl výtěžek ethylenu z pyrolýzy olejů velmi vysoký i v porovnání s tradičními surovinami. Hodnoty výtěžků ethylenu se ve své podstatě přibližují hranici výtěžnosti ethylenové pyrolýzy, což dokumentuje i fakt, že obsah ethylenu v produktech je porovnatelný s obsahem ethylenu v produktech pyrolýzy tak dobrých surovin ethylenové pyrolýzy, jako je čistý n-heptan. I z toho důvodu se pyrolýza rostlinných olejů jeví do budoucna jako velmi slibná metoda pro získávání ethylenu.  
12 Duc Thinh Le B3 Ing. Kamila Syslová, Ph.D. Vliv ekvatoriálních ligandů na výslednou cytostatickou aktivitu Pt(II) komplexů detail

Vliv ekvatoriálních ligandů na výslednou cytostatickou aktivitu Pt(II) komplexů

Platinové komplexy patří v dnešní době mezi často užívané látky v oblasti léčby nádorových onemocněních, především díky svému vysokému cytostatickému účinku. Nicméně kvůli svému neselektivnímu mechanismu účinku je s léčbou nádorových onemocnění spojeno mnoho nežádoucích účinků (nevolnost, nefrotoxicita aj.). Z tohoto důvodu se v současnosti vyvíjejí nové komplexy odvozených od klinicky používaných Pt cytostatik - cisplatina, oxaliplatina či karboplatina. U těchto komplexů je snaha dosáhnout lepších farmakologických vlastností se zachováním cytostatické účinnosti. Cílem této práce bylo připravit nové Pt(II) komplexy, které vycházejí z K[PtCl3NH3] s  různě substituovanými adamantylaminovými ligandy. Ligandy byly vybrány s ohledem na jejich (1) lipofilní charakter, který je klíčový pro transport léčiv pomocí pasivní difuze přes fosfolipidovou dvouvrstvu; a (2) objemnou strukturu, která plní ochranou funkci platinového jádra před nežádoucí interakcí s jinými molekulami nacházejícími se v organismu. Z tohoto důvodu byly sledovány interakce připravených platinového komplexů v prostředí obsahující sloučeniny s thiolovou skupinou (glutathion a cystein). Připravené komplexy byly analyticky charakterizovány metodami (LC-MS, FTIR) a stanovena jejich cytostatická aktivita.
13 Bc. Lukáš Lenz M2 Ing. Martin Veselý, Ph.D. Korelativní světelná a elektronová mikroskopie v analýze potahovaných tablet detail

Korelativní světelná a elektronová mikroskopie v analýze potahovaných tablet

Studium struktury potahovaných tablet, potažmo určení tloušťky potahu, se běžně provádí přímým pozorováním v optickém mikroskopu. Ovšem v případě, kdy potah nelze barevně odlišit od jádra je potřeba ke studiu mikrostruktury využít jiný typ mikroskopie, například skenovací elektronovou mikroskopii (SEM). SEM navíc umožňuje větší přiblížení mikrostruktury až na úroveň studia zhuštění materiálu jádra/potahu či prvkové mapování mikrostruktury pomocí EDS. Tato práce se zabývá SEM charakterizací potahovaných tablet a její prostorovou korelací s obrazem z optického mikroskopu. V této práci byla provedena a optimalizována analýza jak barevně odlišitelných, tak neodlišitelných potahů stejných míst tablet pomocí optické a elektronové mikroskopie doplněné mapováním EDS, které odhalilo nehomogenity v radiální koncentraci potahu vzniklé prvotní nasákavostí čistý jader při zahájení potahování. Pro ověření obecné platnosti SEM analýzy byla metoda validována korelací s barevnými potahy, která ukazovala jednoznačnou koexistenci odlišné mikrostruktury a prvkové složení spolu se změnou barvy z optického mikroskopu. Korelativní mikroskopie nám tedy dává účinný nástroj pro určení rozhraní mezi potahem a jádrem tablety i v případě barevně homogenních přechodů mezi potahem a jádrem.



14 Bc. Nikita Marinko M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Vliv různých rozpouštědel na mikronizaci a formulaci meloxikamu do nosičových systémů pro zlepšené uvolňování detail

Vliv různých rozpouštědel na mikronizaci a formulaci meloxikamu do nosičových systémů pro zlepšené uvolňování

Jedním z konvenčních přístupů zrychlení rychlosti rozpouštění léčivých látek je snížení velikosti částic. Trendy ve formulačním vývoji lékových forem usilují o využívání nanočástic léčiv, a to např. ve formě nanosuspenzí. Nanosuspenze jsou nejčastěji připravované buď mletím, nebo vysrážením z roztoku. V obou případech ale musí být stabilizovány vůči zpětné agregaci částic. To vyžaduje plánovat formulaci lékových forem s přídavkem dalších látek, které zprostředkují stabilizaci nanosuspenze. To lze obejít využitím mikrosuspenzí, které nepodléhají tomuto jevu tak intenzivně. Cílem této práce bylo sledovat zvýšení rychlosti rozpouštění granulátů připravených z mikrosuspenze léčivé látky meloxikam. Sledován byl především vliv různých rozpouštědel na procesy mokrého mletí a granulace mikrosuspenze s excipienty. U mokrého mletí se jednalo o pozorování vlivu rozpouštědla na úroveň snížení velikosti částic a dispergaci v suspenzi. U granulace mikrosuspenze se sledoval vliv suspenzního rozpouštědla při granulaci na výslednou strukturu a kvalitu granulátu. Diskuze těchto pozorování byla provedena na bázi naměřených disolučních profilů, které byly dále matematicky interpretovány k detailnějšímu porovnání.  
15 Bc. Michal Němeček M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Vliv mísení na povrchovou energii partikulárních směsí  detail

Vliv mísení na povrchovou energii partikulárních směsí 

Povrchová energie pevných látek je analogem povrchového napětí kapalin. Jedná se o velmi důležitou charakteristiku partikulárních látek, která souvisí s dalšími jejími vlastnostmi, jako jsou tokovost, smáčení, apod. Navíc lze pomocí povrchové energie rozlišit různé šarže jednotlivých látek či jejich polymorfy. Pro změření povrchové energie existuje několik metod. V této prací byla použita metoda inverzní plynové chromatografie (IGC), která oproti ostatním metodám nevyžaduje přílišnou úpravu vzorku. Ve farmaceutickém průmyslu se touto metodou dají charakterizovat různé výrobní operace, jako je například mísení či mletí. Cílem této práce bylo studium vlivu mísení na povrchovou energii partikulární ternární směsi a stanovení adheze a koheze. Studovanou směsí byla reálná tabletovina, která způsobovala průmyslovému partnerovi problémy při její výrobě. Tato směs se skládala z jedné API a dvou excipientů (Avicel PH 102 a Aerosil 200). Z vyhodnocení adheze a koheze vyplynulo, že se API dobře dispergovala v obou excipientech. Dále bylo z pohledu povrchové energie pozorováno nestandardní chování Avicelu PH 102 v binárních směsích, avšak pořadí přidávání jednotlivých látek do procesu mísení nemělo na povrchovou energii této směsi žádný vliv.
16 Bc. Daniela Osinová M1 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Příprava γ-nonalaktonu detail

Příprava γ-nonalaktonu

 γ-Nonalakton je vonná látka vonící po kokosu, která se využívá jako dochucovadlo v potravinářském průmyslu a také jako složka do parfémů. Cílem této práce byla příprava γ-nonalaktonu. Náplní práce bylo optimalizovat druhý krok syntézy, kterým je laktonizace vzniklé 3-nonenové kyseliny. Byly testovány jak homogenní, tak i heterogenní katalyzátory. Při použití heterogenního katalyzátoru Amberlystu 15 tato reakce probíhala pouze s malými výtěžky (konverze 32 %). Jako homogenní katalyzátor byla použita 96% kyselina sírová, za jejíž katalýzy bylo totální konverze dosaženo do 30 min (100% selektivita). Vhodný molární poměr kyseliny 3-nonenové ku kyselině sírové byl 1:0,4.    
17 Bc. Milada Peřinová M1 doc.Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Studium obnovy narušené kožní bariéry pomocí lipidových nanonosičů detail

Studium obnovy narušené kožní bariéry pomocí lipidových nanonosičů

Hlavní bariéru lidské kůže tvoří její nejsvrchnější vrstva zvaná stratum corneum složená z korneocytů a intracelulárních lipidů. Narušení její lipidové složky související se sníženou hladinou ceramidů je spojeno s řadou kožních onemocnění. Cílem této práce bylo hledání optimálního složení ceramidových liposomů vyvinutých pro obnovu poškozené bariéry kůže s důrazem na dosud neprozkoumaný vliv velikosti nanočástic. S připravenými liposomy o rozdílné velikosti byly provedeny permeační experimenty na Franzových difúzních celách za použití prasečí kůže jako membrány. Po jejím narušení 10% roztokem laurylsulfátu sodného nebo roztokem chloroform:methanol (2:1) byly naneseny obnovující formulace v podobě homogenizovaných a nehomogenizovaných liposomů a lipidové suspenze. Stupeň obnovy byl sledován pomocí intenzity hmotnostního toku procházejícího indomethacinu aplikovaného na ošetřené kůže. Čím méně indomethacin procházel kůží, tím byla bariéra kůže lépe obnovena. Nejlépe byla kůže obnovena po aplikaci nehomogenizovaných liposomů. Dále byla provedena analýza léčiva zachyceného v kůži po permeačním experimentu, jejíž výsledky ukázaly, že formulace jsou schopny zvýšit koncentraci léčiva v kůži a mohly by v budoucnu mít vliv na dermální či transdermální aplikaci inkorporovaného léčiva.
18 Bc. Tomáš Prejza M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Kondenzace a cyklizace – příprava γ-nonalaktonu detail

Kondenzace a cyklizace – příprava γ-nonalaktonu

Gama-nonalakton je průmyslově žádanou vonnou a chuťovou látkou, která nalézá uplatnění v potravinářství a parfémech všech cenových kategorií. Syntéza se provádí ve dvou krocích – kondenzaci a cyklizaci. První krok syntézy spočívá v Knoevenagelově kondenzaci heptanalu s kyselinou malonovou. Za specifických podmínek lze zmíněnou reakcí získat žádanou 3-nonenovou kyselinu, která je vstupní surovinou pro druhý krok přípravy gama-nonalaktonu. Reakci vedenou v rozpouštědle xylenu při teplotě 135 °C, katalyzovanou piperidiniumacetátem byla získána směs obsahující až 56,6 rel% kyseliny 3-nonenové. Molární poměr reaktantů neměl vliv na výsledné složení. Druhým krokem syntézy byla kysele katalyzovaná cyklizace kyseliny 3-nonenové na gama-nonalakton. Reakce byla provedena bez přítomnosti rozpouštědla a jako katalyzátor byla použita 96% kyselina sírová. Po 2 hodinách reakce při teplotě 110 °C byl takto připraven gama-nonalakton s obsahem až 70 rel% v reakční směsi.
19 Bc. Sára Pytlíková M2 doc.Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Formulace nanočásticových nosičů hydrokortizonu detail

Formulace nanočásticových nosičů hydrokortizonu

Hydrokortizon je hlavním představitelem skupiny steroidních hormonů, glukokortikoidů. Je zodpovědný za adaptaci organismu na stresové podmínky regulací uvolňování glukózy do krve. V topickém podání je hydrokortizon indikován jako velmi účinné antialergikum a imunosupresivum. V důsledku penetrace dermálně podávaného léčiva přes kůži do krevního řečiště narážíme na řadu závažných systémových nežádoucích účinků, jako je snižování senzitivity buněk na přítomnost glukózy, redistribuce tukové tkáně a v neposlední řadě imunosuprese. Je tedy žádoucí vyvinout lékovou formu, která by zajistila prostup léčiva kůží v minimální míře. Potenciálem lékových forem s velikostí částic v řádech nanometrů je možnost ovlivnit průchod léčiva kůží a docílit tak požadovaného dermálního (lokálního) účinku. Cílem tohoto projektu bylo vyvinout časově stabilní lipidový nanočásticový emulzní systém s jednotnou velikostí částic a výrazně zvýšenou kumulací léčiva v kůži. Bylo nutné provést rozsáhlou optimalizaci složení formulace z hlediska použitých složek a jejich obsahu. Výsledkem výzkumu byly dvě „lead“ formulace splňující výše uvedené požadavky, se kterými byl proveden permeační experiment, kdy byla prokázána nízká penetrace léčiva do krevního řečiště a bylo testováno, zda se léčivo akumuluje v kůži.  



20 Bc. Dominika Smržová M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Vliv způsobu přípravy na povrchovou energii pevných disperzí detail

Vliv způsobu přípravy na povrchovou energii pevných disperzí

V současné době se ve farmaceutickém průmyslu stále častěji vyvíjejí léčivé látky, které jsou ve vodném prostředí prakticky nerozpustné. Existuje řada metod, jimiž lze zlepšit rozpustnost léčivé látky. Jednou z nich je příprava pevných disperzí, ve kterých je účinná látka dispergována v inertním hydrofilním nosiči. Pevné disperze jsou tedy nejčastěji dvousložkovým systémem, z nichž nejžádanější je amorfní tuhý roztok, ve kterém je léčivá látka molekulárně dispergovaná v polymeru. Cílem této práce bylo studium vlivu způsobu přípravy na povrchovou energii pevné disperze. Jako modelová léčivá látka byl zvolen ve vodě špatně rozpustný tadalafil. Jako matrice byly vybrány hydrofilní polymerní nosiče Soluplus®, Kollidon® VA 64 a Kollidon® 12 PF. Pevné disperze byly připraveny dvěma různými metodami, tj.  odpařováním rozpouštědla a extruzí z taveniny. Pevné disperze byly poté srovnány s fyzikálními směsmi z hlediska povrchových vlastností, které byly naměřeny pomocí inverzní plynové chromatografie.  Ze získaných výsledků bylo zjištěno, že způsob přípravy pevné disperze má výrazný vliv  na povrchovou energii pevné disperze a že nižší hodnoty povrchové energie svědčí o vzniku žádoucího tuhého roztoku, což bylo podpořeno výsledky z mapování pomocí Ramanovy spektroskopie.  
21 Bc. Kateřina Steinbergerová M2 Ing. Kamila Syslová, Ph.D. Sytéza trans-palladnatých komplexů s různými odstupujícími ligandy detail

Sytéza trans-palladnatých komplexů s různými odstupujícími ligandy

Přechodné kovy nabízí široké využití v medicíně díky jedinečnému mechanismu působení, který lze ovlivnit volbou vhodného kovu, jeho oxidačního stavu, typem a počtem ligandů či jejich geometrií. Platinová cytostatika jsou nejvýznamnější skupinou léčiv z oblasti kovových komplexů. Léčba pomocí těchto látek však s sebou přináší závažné nežádoucí vedlejší účinky (nefrotoxicita, neurotoxicita aj.). Jednou z možností zlepšení farmakologického profilu látek je záměna centrálního kovu za palladium. Mezi výhody palladnatých komplexů patří vyšší rozpustnost ve fyziologickém prostředí, méně vedlejších účinků a přednostní tvorba trans-izomerů. Limitujícím faktorem Pd(II) komplexů je jejich vysoká reaktivita a nestabilita. Odstupující ligandy snadno disociují v cytoplasmatickém prostředí a reagují s nukleofilními biomolekulami (např. glutathion). Tím je zamezeno v dosažení molekuly DNA a daný komplex ztrácí svou potenciální cytostatickou aktivitu. Cílem této práce je syntéza trans-Pd(II) komplexů s adamantylaminovými a různými odstupujícími ligandy (Cl, Br, I). V rámci práce bude sledována stabilita sloučenin v přítomnosti glutathionu a cysteinu. Finální sloučeniny byly analyticky charakterizovány metodami LC-MS a FTIR. Za účelem ověření biologické aktivity byly provedeny testy cytotoxicity.
22 Bc. Zuzana Vavříková M2 Ing. Lada Sekerová Katalytické využití kovových komplexů salicylidenanilinu. detail

Katalytické využití kovových komplexů salicylidenanilinu.

V rámci této práce byly optimalizovány podmínky pro přípravu 1,2-epoxyindanu, popř. epoxycyklohexanu. Výchozími látkami byly inden, bicyklický aromatický uhlovodík, nebo cyklohexen. Byly použity 3 salicylidenanilinové katalyzátory, salicylidenanilin měďnatý (Cu(SA)2), salicylidenanilin palladnatý (Pd(SA)2) a polyacetylenový mikroporézní polymer obsahující jednotky salicylidenanilinu mědnatého (P(Cu(SA)2)). Jako oxidační činidlo byl použit terc‑BuOOH a byl sledován vliv katalyzátoru, reaktantu, teploty, kokatalyzátoru a molárního poměru reaktant:terc-BuOOH na rychlost reakce a selektivitu k žádanému produktu.Bylo zjištěno, že nejlepších výsledků (nejvyšší konverze indenu a selektivity k žádanému produktu) bylo dosaženo, pokud byl jako rozpouštědlo použit bezvodý dichlormethan, nebyl přidán kokatalyzátor a molární poměr reaktantu: terc-BuOOH byl 1:3 při 60 °C.V případě použití jak homogenního katalyzátoru Cu(SA)2, tak heterogenního měďnatého katalyzátoru  P(Cu(SA)2) bylo po 24 h dosaženo srovnatelné konverze indenu (76 resp. 74 %), přičemž selektivita k epoxyindanu byla výražně vyšší při použití katalyzátoru heterogenního (47 % resp. 29 %).  



23 Bc. Veronika Vágnerová M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Vývoj metody pro stanovení Hansenových parametrů rozpustnosti polymerů používaných ve farmaceutickém průmyslu detail

Vývoj metody pro stanovení Hansenových parametrů rozpustnosti polymerů používaných ve farmaceutickém průmyslu

Hansenovy parametry rozpustnosti jsou používány v mnoha průmyslových oborech, kde slouží například k predikci kompatibility materiálů, jejich povrchu a k určení vhodného rozpouštědla. Velkého významu dosahují také v preformulačním vývoji ve farmaceutickém průmyslu, kde je možné pomocí nich posoudit výběr vhodných excipientů, čehož se týkal i cíl práce, kdy byla vyvíjena metoda pro jejich stanovení u polymerů inverzní plynovou chromatografií. Hansenovy parametry rozpustnosti byly získány na základě tří odlišných přístupů: Snydera a Kargera s využitím závislosti energie adsorpce na aplikované teploty, dle Voelkela a Janase stanovením Flory-Hugginsova interakčního parametru rozpustnosti a dle Stevena Abotta pomocí vzdáleností parametrů rozpustnosti molekulárních sond. Byla ověřena aplikovatelnost metody dle Voelkela a Janase, kdy byly její výsledky porovnány s již naším pracovištěm zavedeným postupem na bázi Snydera a Kargera. Dále byly vyzkoušeny podmínky, při nichž by mohla být tato metoda více optimalizována. Pracovalo se zejména s analýzou teploty skelného přechodu a vlivem použitých nosičů. Postup dle Stevena Abotta byl nově implementován a bude i nadále optimalizován. Na základě dosud zjištěných výsledků byla prokázána použitelnost metody dle Voelkela a Janase.
24 Bc. Jiří Zbytovský M2 Ing. Jiří Trejbal, Ph.D. Extrakce síranových roztoků z výroby kaprolaktamu detail

Extrakce síranových roztoků z výroby kaprolaktamu

Při průmyslové výrobě kaprolaktamu se jako vedlejší produkt tvoří vodný roztok síranu amonného, který typicky obsahuje zhruba 1 % kaprolaktamu. Ve stávající technologii se na jeho získání používá extrakce pomocí trichlorethylenu, z důvodu nově připravované legislativy je však hledáno alternativní rozpouštědlo. Cílem této práce bylo prozkoumat možnost použití toluenu, proto byla nejprve experimentálně změřena data rovnováhy kapalina–kapalina pro systémy kaprolaktam–toluen–voda–síran amonný a kaprolaktam–trichlorethylen–voda–síran amonný, a to za různých teplot, obsahů síranu i kaprolaktamu. Tato data byla následně zpracována na rovnovážné křivky. Kromě toho byla experimentálně zjištěna závislost mezifázového napětí na obsahu kaprolaktamu v takovémto systému. Tato data byla následně využita k sestavení matematického modelu extraktoru v prostředí MATLAB, a to zaprvé modelu patrového, zadruhé pak přenosového modelu, který simuluje výplňovou kolonu, Karrův extraktor, extraktor s rotujícími disky či Kühniho extraktor. Ze simulací se jeví, že optimálním řešením by mohla být výplňová kolona s Raschigovými kroužky. Tato zjištění budou sloužit k návrhu procesu extrakce kaprolaktamu pro průmyslového partnera.
25 Bc. Kateřina Zítová M2 doc.Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Využití polymerních sítí v asymetrické transfer hydrogenaci detail

Využití polymerních sítí v asymetrické transfer hydrogenaci

Ve farmaceutickém průmyslu je kladen důraz na optickou čistotu látek, neboť kýžený terapeutický efekt má často pouze jeden z enantiomerů dané aktivní látky. Řešením může být například asymetrická transfer hydrogenace (ATH), při které je možné připravit selektivně žádaný enantiomer. Cílem práce bylo připravit katalytické systémy tvořené rutheniovými komplexy imobilizovanými na siliku a polymerní síť a následně ověřit aktivitu a selektivitu připravených katalyzátorů v  ATH acetofenonu při použití azeotropické směsi HCOOH/NEt3 jako zdroje vodíku. Pro porovnání byla provedena i ATH v homogenním uspořádání při použití komerčně dostupného rutheniového katalyzátoru. V obou systémech bylo dosaženo podobných výsledků. Hodnoty enantiomerního přebytku (ee) dosahovaly 99 %. V případě homogenního uspořádání činila hodnota konverze 94 %. V případě heterogenního uspořádání s katalyzátorem imobilizovaným na silice bylo dosaženo 55% konverze acetofenonu, katalyzátor na polymerní síti se ukázal jako neaktivní.  
26 Bc. Filip Čejka M2 Ing. Jiří Trejbal, Ph.D. Intenzifikace bioreaktoru na výrobu bioplynu detail

Intenzifikace bioreaktoru na výrobu bioplynu

Bioplyn je v rozvojových zemích nejčastěji vyráběn v konstrukčně velmi jednoduchém reaktoru. Tento reaktor je nejčastěji v literatuře znám pod pojmem "covered lagoon bioreactor". Kvůli jeho konstrukční jednoduchosti však nedosahuje vysoké produkce bioplynu z důvodu nízké reakční teploty a nedostatečného míchání. Cílem mé práce tak bylo navrhnout intenzifikaci tohoto reaktoru, která by zmíněné nedostatky odstranila. Navržená řešení byla podrobena komplexním matematickým simulacím ve dvou simulačních softwarech (Comsol Multiphysics a Chemcad). Vytvořené simulace budou použity jako podklad pro intenzifikaci tohoto reaktoru.  
27 Bc. Hana Černá M2 Ing. Lada Sekerová Hydrogenace katalyzované kovovými komplexy Schiffových bází detail

Hydrogenace katalyzované kovovými komplexy Schiffových bází

Cílem této práce bylo otestovat použití kovových komplexů Schiffových bází jako katalyzátorů pro hydrogenace. Jako katalyzátory byly použity komplexy salicylidenanilinu s ionty měďnatými (Cu(SA)2) a palladnatými (Pd(SA)2) a polymerní komplex obsahující monomerní jednotky salicylidenanilinu a norbornadienu (NDB) komplexovaný rhodiovými ionty, tzv. P(Rh(SA)(NBD)). Byl sledován vliv substrátů, rozpouštědel, teploty a tlaku na průběh reakce. Také bylo testováno opakované použití katalyzátoru P(Rh(SA)(NBD)). Pokud nebyly testovány jiné reakční podmínky, reakce probíhaly za teploty 90 °C a tlaku 5 MPa. Komplexovaná Schiffova báze P(Rh(SA)(NBD)) se ukázala jako vhodný katalyzátor pro hydrogenace ketonů a nenasycených uhlovodíků.



28 Bc. Aneta Šnebergerová M2 doc.Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Hydrogenace dienických sloučenin za katalýzy rutheniovými komplexy detail

Hydrogenace dienických sloučenin za katalýzy rutheniovými komplexy

Komplex typu [Cp*Ru(butylsorbát)Tf (Cp*-pentamethylcyklopentadienyl), Tf=CF3SO3) je používán při selektivní hydrogenaci dienických sloučenin na přípravu chemických specialit. Vliv reakčních podmínek na reakční rychlost a selektivitu při hydrogenaci dienických sloučenin již byl detailně popsán. Vliv dienického ligandu na selektivitu a rychlost hydrogenace dosud nebyl podrobně studován. Tato práce seznamuje s problematikou selektivní hydrogenace vybraných dienických sloučenin za katalýzy rutheniovými komplexy. Cílem práce byla příprava a testovaní katalytické aktivity Ru komplexů, obsahujících různé dienické sloučeniny jako ligandy. Výsledky hydrogenace byly porovnány z hlediska reakčních rychlostí a selektivity. Na základě výsledků bylo zjištěno, že v přítomnosti katalyzátoru obsahujícího jako ligand cyklookta-1,5-dien, bylo dosaženo lepších výsledků z hlediska konverze. Nejnižší reakční rychlost byla pozorována u cyklookta-1,3-dienu, oproti tomu nejvyšší reakční rychlosti bylo dosaženo u 2,4-dimethylpent-1,3-dienu (téměř 100 % konverze). Převážně ze sterických důvodů dosahovala hodnota konverze cyklických sloučenin nižších hodnot než v případě sloučenin acyklických. Selektivita na struktuře použitého komplexu závislá nebyla a pohybovala se v rozmezí 93-98 %.  
29 Bc. Barbora Šteflová M2 Ing. Eva Vrbková, Ph.D. Příprava směsných MoO3 a WO3 katalyzátorů a jejich aplikace v syntéze chemických specialit. detail

Příprava směsných MoO3 a WO3 katalyzátorů a jejich aplikace v syntéze chemických specialit.

Tato práce je zaměřena na přípravu směsných oxidických katalyzátorů: MoO3-SiO2, WO3-SiO2 a na jejich následnou aplikaci v syntéze chemických specialit. Celkem bylo připraveno 16 katalyzátorů, které se lišily jednak hmotnostním obsahem oxidu kovu vůči nosiči (1, 10, 25 a 40 hm. %) a dále metodou přípravy - impregnační a sol-gel metoda. Všechny připravené směsné oxidy byly následně pro potvrzení struktury a složení analyzovány pomocí rentgenové difrakce a fluorescence. Katalytická aktivita připravených materiálů byla testována ve dvou reakcích. První z nich byla aldolová kondenzace benzaldehydu s heptanalem, kdy může docházet ke vzniku dvou produktů: autokondenzátu heptanalu a jasminaldehydu. Druhou reakcí byla syntéza cyklického acetalu (2-hexyl-1,3-dioxolanu) - acetalizace heptanalu ethylenglykolem. Byl testován vliv jednotlivých katalyzátorů na průběh daných reakcí (t = 100 °C). Nejvyšších konverzí heptanalu (≥85 %) bylo u aldolové kondenzace dosaženo při použití katalyzátorů: Mo sg 2-10 %, 3-25 %, 4-40 %. U těchto reakcí bylo dosaženo 40% selektivity tvorby jasminaldehydu. Nejvyšších konverzí heptanalu (≥95 %) a 98% selektivity tvorby cyklického acetalu bylo u acetalizace dosaženo při použití katalyzátorů: Mo impr. 3-25 %, 4-40 %, Mo sg 3-25 %, 4-40 % a W impr. 3‑25 %.  
30 Bc. Kateřina Šuchmová M2 Ing. Kamila Syslová, Ph.D. Vývoj LC-MS metod pro screening biogenních molekul u pacientů s Alzheimerovou chorobou detail

Vývoj LC-MS metod pro screening biogenních molekul u pacientů s Alzheimerovou chorobou

Alzheimerova demence (AD) je mezi staršími jedinci nejčastější onemocnění. Je to progresivní neurodegenerativní onemocnění vyznačující se tvorbou β-amyloidových plaků v mozku. Nejzávažnějším symptomem je snížení kognitivních funkcí, což vede až ke ztrátě soběstačnosti. Ztráta kognitivních funkcí může být způsobena dysfunkcí CNS, která je důsledkem narušení cholinergního systému. Bylo prokázáno, že aktivita enzymu cholin-acetyltransferázy, který zprostředkovává cholinergní neurotransmisi, je u mozku s AD značně nižší než u mozku zdravého jedince stejné věkové kategorie. Existuje řada způsobů, jimiž lze progresi onemocnění zpomalit, nicméně prozatím je tato nemoc nevyléčitelná. Pro zpomalení progrese je stěžejní včasná diagnostika, díky níž lze zahájit léčbu co nejdříve. Cílem této práce byl vývoj metod na bázi LC-MS pro monitorování acylkarnitinů a aminokyselin v krevní plazmě pacientů s AD a kontrolní skupinou zdravých jedinců. Acylkarnitiny mohou upozornit na změnu složení mastných kyselin v organismu a jsou i důležitým zdrojem energie (podléhají β-oxidaci v mitochondriích). Navíc acetylkarnitin je jedním z prekurzorů acetylcholinu.
31 Bc. Adéla Šímová M1 prof. Ing. Libor Červený, DrSc. Optimalizace přípravy citronellylnitrilu detail

Optimalizace přípravy citronellylnitrilu

Citronellaloxim je výchozí sloučeninou pro přípravu citronellylnitrilu. Práce se zabývala optimalizací přípravy citronellaloximu, který je výchozí látkou pro přípravu citronellylnitrilu. Pro přípravu citronellaloximu byla vybrána reakce hydroxylaminu s citronellalem. Dříve navržený postup je momentálně nevhodný z důvodu produkce velkého množství odpadních vod při použití technického hydroxylamin sulfátu. Proto byl sledován vliv podmínek reakce na její průběh - zejména použití hydroxylamin hydrochloridu (jako náhrada hydroxylamin sulfátu), vliv množství vody nebo dalších rozpouštědel a vliv teploty. Na základě experimentů byly zvoleny vhodné reakční podmínky, při kterých bylo dosaženo totální konverze citronellalu a 90% selektivity k citronellaloximu. Bylo zjištěno, že hydroxylamin hydrochlorid je možné použít a zároveň, že je možné použít i menší množství vody i neutralizačního činidla. Byly zvoleny optimální podmínky: teplota 50 °C, doba reakce 2 hodiny, vhodné rozpouštědlo voda.   

112 - Ústav polymerů

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Eliška Hrdá M1 Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Využití vápenatého iniciátoru pro přípravu biodegradovatelných (ko)polyesterů detail

Využití vápenatého iniciátoru pro přípravu biodegradovatelných (ko)polyesterů

Poly(ε-kaprolakton) (PCL) patří mezi biodegradovatelné a biokompatibilní polymery. Vzhledem ke svým vlastnostem je v medicíně využíván pro cílený transport léčiv, jejich řízené uvolňování nebo jako skafold v tkáňovém inženýrství. Nejčastěji využívaným iniciátorem pro přípravu PCL je 2-ethylhexanoát cínatý (Sn(Oct)2), který je však podezříván z toxicity vůči buňkám. Z tohoto důvodu se pozornost zaměřuje na iniciátory na bázi biogenních kovů, tj. vápníku či hořčíku. Vzhledem k době degradace PCL v rozmezí 2-4 let se často využívají kopolymery ε-kaprolaktonu (CL) např. s laktidem či glykolidem, které vykazují rychlejší degradaci. Mezi tyto materiály lze zařadit i kopolymer CL s γ-butyrolaktonem (BL). V této práci byl pro přípravu PCL využit v literatuře neprozkoumaný iniciátor na bázi vápníku - bis(ε-kaprolaktamát) vápenatý (CaCLA2). U připraveného PCL byly porovnány jeho mechanické vlastnosti s PCL iniciovaným v literatuře popsaným methoxidem vápenatým či komerčním Sn(Oct)2. Dále byl CaCLA2 otestován pro kopolymeraci CL s BL, kde byly použity různé poměry monomerů pro vytvoření koncentrační řady. Kopolymery byly charakterizovány obsahem kopolymeru, zastoupením strukturních jednotek či termickými vlastnostmi a byly sledovány jejich vlastnosti v závislosti na obsahu zabudovaného BL.  
2 Bc. Klaudia Jozefjaková M2 Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Hvězdicové polymerní nosiče léčiv   detail

Hvězdicové polymerní nosiče léčiv  

Polymerní nosiče biologicky aktivních látek (BAL) patří k intenzivně studovaným materiálům v oblasti humánní medicíny. Jsou využívány jako transportní systémy pro kancerostatická léčiva, protilátky, antigeny, kterým mohou zajistit nižší toxicitu, dlouhodobější setrvání v organismu či preferenční akumulaci v cílových buňkách a tkáních. K takovým nosičům patří i námi studované hvězdicové polymery, které jsou sestaveny z lineárních biokompatibilních polymerních ramen na bázi poly(ethylenglykolu) (PEG) či poly[N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu] (PHPMA) vycházejících z hexavalentního biodegradovatelného cyklotrifosfazenového (CTP) jádra. Tyto polymery se vyznačují především vysokou molární hmotností, nízkou disperzitou a vysokým počtem funkčních skupin na koncích polymerních ramen pro navázání BAL. Práce je zaměřena jak na syntézu heterobifunkčních PEG a PHPMA polymerů, tak na přípravu funkcionalizovaných CTP derivátů a jejich následnou konjugaci za vzniku hvězdicových polymerů. K přípravě a charakterizaci hvězdicových polymerů  jsou v práci využívány moderní syntetické (bioortogonální reakce) a polymerační metody (RAFT) a sofistikované analytické techniky (SEC-MALLS, DLS). 
3 Bc. Pavla Palhounová M2 Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Kaučukové jedy: porovnání vlivu manganatých a měďnatých sloučenin detail

Kaučukové jedy: porovnání vlivu manganatých a měďnatých sloučenin

Kaučukové jedy jsou sloučeniny na bázi přechodných kovů, které významným způsobem podporují stárnutí kaučuků i pryží. Působí jako katalyzátory rozkladu peroxidů vzniklých termooxidací kaučuku, čímž mohou významně napomáhat degradaci pryžových výrobků. Patří sem především sloučeniny mědi, manganu, dále jsou v literatuře také uváděny kobalt, železo nebo chrom. Typ použité suroviny je v literatuře méně studován než množství přechodného kovu. Tato práce se snaží toto opomenutí napravit. V této práci byly do dvou různých druhů přírodního kaučuku (SIR 10, GH 10) vmíchány ve dvou koncentracích síran, oxid a stearan manganatý, jejichž působení bylo porovnáno s působením stejných měďnatých sloučenin. Stárnutí bylo studováno změnou viskozity Mooney, kde bylo především využito indexu zachování viskozity MRI (Mooney Retention Index). Dále byla sledována změna obsahu gelu vzorků po stárnutí.  
4 Bc. Dominika Schovánková M2 Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Samouspořádané polymerní vakcíny detail

Samouspořádané polymerní vakcíny

Významná část farmaceutického výzkumu je v dnešní době zaměřena na vývoj účinných a bezpečných léčiv proti infekčním a nádorovým onemocněním. Z hlediska bezpečnosti jsou velkým příslibem peptidové antigenní vakcíny, které ale z důvodů nižší schopnosti interakce s buňkami imunitního systému a často i omezené rozpustnosti v tělních tekutinách nedosahují požadované účinnosti. Vyhovujícím řešením tohoto problému by mohlo být navázání peptidové vakcíny na nanočásticový polymerní nosič, který zajistí vakcíně vyšší afinitu k imunitním buňkám, zvýší její rozpustnost a prodlouží dobu jejího imunologického účinku v organismu. Práce je zaměřena na syntézu a fyzikálně-chemickou charakterizaci biokompatibilních diblokových kopolymerů sestávajících z hydrofilního poly[N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidového] (PHPMA) a hydrofobního či termosenzitivního aminokyselinového bloku, které ve vodném prostředí spontánně vytvoří micelární struktury. Do struktur vybraných micel budou následně zavedeny jak peptidové antigeny, tak pomocné imunostimulační látky (adjuvancia). V práci budou využity moderní polymerační metody (RAFT, ROP) a sofistikované analytické techniky (SEC-MALLS, DLS).
5 Jonáš Uřičář B3 Ing. Jaroslav Minář Nanokompozity na bázi poly(trifluoroethyl methakrylátu) a funkcionalizovaného oxidu železitého detail

Nanokompozity na bázi poly(trifluoroethyl methakrylátu) a funkcionalizovaného oxidu železitého

Častým problémem při syntéze polymerních nanokompozitů je nedostatečná kompatibilita plniva s matricí. Tato práce se věnuje syntéze nanokompozitů na bázi magnetického oxidu železitého a poly(2,2,2-trifluoroethyl methakrylátu) (γ–Fe2O3/PMATRIF), v nichž bylo kompatibility obou fází dosaženo funkcionalizací γ–Fe2O3 organokřemičitým vazným činidlem. Úspěšný průběh funkcionalizace byl potvrzen termogravimetrickou analýzou a infračervenou spektroskopií. Funkcionalizované nanoplnivo bylo dále využito k přípravě nanokompozitů in situ interkalační polymerizací 2,2,2-trifluoroethyl methakrylátu; z připravených nanokompozitů byly posléze separovány polymerní řetězce volné či vázané na plnivo.  U vázaných řetězců bylo pomocí termogravimetrické analýzy stanoveno množství nanoplniva, jeho homogenní distribuce byla prokázána skenovací elektronovou mikroskopií. Přídavek nanoplniva měl překvapivě za následek pokles teploty skelného přechodu. Měření kontaktního úhlu potvrdilo pozitivní vliv nanoplniva na hydrofobicitu nanokompozitu. Získané poznatky v budoucnosti usnadní přípravu materiálů pro pokročilé optické aplikace.  



6 Bc. Klára Čermáková M2 doc. Ing. Jan Merna, Ph.D. Příprava amfifilních roubovaných kopolymerů na bázi dendritického polyethylenu tandemem koordinační a RAFT radikálové polymerizace detail

Příprava amfifilních roubovaných kopolymerů na bázi dendritického polyethylenu tandemem koordinační a RAFT radikálové polymerizace

Nanočástice pro cílenou dopravu léčiv nebo diagnostiku nabývají v posledních letech na důležitosti, a to především pro biomedicinské aplikace, jako je například cílený přenos toxických chemoterapeutik přímo do místa s nádorem. Pro takovýto cílený přenos se využívají termoresponzivní amfifilní roubované kopolymery, které dokáží uvolnit navázané léčivo v požadovaném místě. Cílem práce byla příprava roubovaných kopolymerů s hydrofobním polyethylenovým (dPE) jádrem a hydrofilním termoresponsivním pláštěm kombinací chain-walking koordinační kopolymerace následované RAFT radikálovou polymerací. Vzniklé amfifilní roubované kopolymery byly převedeny nanoprecipitací na vodné disperze nanočástic, které umožnily enkapsulovat modelovou hydrofobní látku (nilská červeň). Hydrofilní pláště na bázi poly(N-izopropylakrylamidu) a poly(ethylenglykol)methylethermethakrylátu vykazovaly dolní kritickou rozpouštěcí teplotu v rozmezí 38-60 °C. Připravené částice by vedle medicínských aplikací mohly nalézt uplatnění rovněž v nanokatalýze.



7 Veronika Šofrová B3 Ing. Martin Krupička, Ph.D. Mechanochromní methyl-methakryláty na bázi spiropyranu detail

Mechanochromní methyl-methakryláty na bázi spiropyranu

Mechanochemie je vědní obor studující vliv mechanické síly na molekuly a  její využití k iniciaci chemických reakcí. V polymerní mechanochemii jsou do molekuly polymeru zabudovány mechanicky citlivé fragmenty- mechanofory. Jedním z takových mechanoforů je např. spiropyran.  Působením mechanické síly na molekulu spiropyranu dochází k jeho otevření na výrazně zbarvený merocyanin. Cílem práce je připravit systém spiropyran-PMMA s různou délkou řetězců a následné studium mechanochemických vlastností.   
8 Bc. Jan Šubrt M1 Ing. Zdeněk Hrdlička, Ph.D. Charakterizace drtí z pryžového odpadu a vliv jejich parametrů na vlastnosti kaučukových směsí a vulkanizátů detail

Charakterizace drtí z pryžového odpadu a vliv jejich parametrů na vlastnosti kaučukových směsí a vulkanizátů

Rozvoj automobilového průmyslu s sebou přinesl i velkou spotřebu surovin a materiálů. Tyto materiály je potřeba po konci životnosti jednotlivého dílu či celého automobilu zrecyklovat. Z tohoto pohledu je jedním z nejproblémovějších materiálů pneumatika, z největší části tvořená pryží. V posledních desetiletích se v Evropské unii výrazně řešil ekologický dopad skládkování pneumatik, které bylo ve velké míře zakázáno.  Odpadní pneumatiky se také drtí na granuláty a ty se používají např. jako palivo, nebo se mohou dále zpracovávat na jemnou drť. Ve své práci se zabývám charakterizací pryžových drtí z odpadních pneumatik a jejich zakomponováním do nových běhounových kaučukových směsí. Ty obsahovaly vždy stejnou koncentraci různých velikostních frakcí částic drtí vyrobených různými technologiemi. Studoval jsem reologické vlastnosti kaučukových směsí a po vulkanizaci mechanické vlastnosti vulkanizátů. Některé z těchto vlastností se s přídavkem drtě zlepšují.
9 Michaela Šusterová B3 Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D. Polymérne nanočastice pre diagnostické aplikácie detail

Polymérne nanočastice pre diagnostické aplikácie

Poly(laktid-co-glykolid), PLGA, biodegradabilný a biokompatibilný kopolymér, je jedným z najviac študovaných a využívaných materiálov v medicíne. PLGA tvorí nanočastice, ktoré nachádzajú uplatnenie ako nosiče liečiv v nádorovej terapii. V prípade, že obsahujú enkapsulované fluorescenčné farbivá alebo superparamagnetické nanočastice oxidov železa (SPIONs), môžu slúžiť ako kontrastné činidlá. Cieľom tejto práce je pripraviť polymérny nosičový systém, tvorený nanočasticami PLGA s enkapsulovaným farbivom Nílskou červeňou a nanočasticami Fe3O4. Bol študovaný vplyv surfaktantu (Tween, Pluronic) pri príprave nanočastíc precipitáciou. Dokázali sme, že možno dosiahnuť modifikáciu záporne nabitého povrchu nanočastíc na kladný pomocou chitosanu. Kladný náboj na povrchu nanočastíc zvyšuje ich adhezivitu k povrchu slizníc a zaisťuje tak lepšiu biologickú dostupnosť.  

126 - Ústav inženýrství pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Polina Bainova M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Studium možností aplikace plazmoniky pro radikálové reakce a modifikace povrchů optických prvků. detail

Studium možností aplikace plazmoniky pro radikálové reakce a modifikace povrchů optických prvků.

Plasmonová katalýza organických sloučenin představuje unikátní možnost převedení energie světla na energii pro provedení chemické reakce. Dříve námi bylo prokázáno, že plasmon je schopen rozštěpit C-I vazbu ve struktuře symetrické iodoniové soli za vzniku radikálů, které se následně roubovaly na povrch zlata. V této práci bylo studováno plasmonem řízené štěpení C-I vazby ve struktuře nesymetrických iodoniových solí. Experimentální údaje posloužily jako podklad pro vývoj teoretického modelu chování molekul iodoniové soli při působení plasmonu. Na základě modelu bylo možné vyřešit jednu z klíčových otázek v oblastí plasmonové katalýzy – spouštění reakce vlivem injekce vnějšího elektronu nebo excitace vnitřního elektronu. Vyvinutý model perfektně vysvětluje změřené závislostí po kvantitativní a kvalitativní stránce. Lze předpokládat že podrobné studium tohoto procesu dovolí vysvětlit mechanismy plasmonové katalýzy i u dalších organických reakcí.
2 Sofiia Chufistova B3 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Unikatní optická metoda pro vzdálenou a bezpečnou detekci stopových množství vodíku detail

Unikatní optická metoda pro vzdálenou a bezpečnou detekci stopových množství vodíku

Vzdálená detekce vodíku bez využití elektronických součástí nebo zvýšené teploty je jednou z aktuálních témat vodíkové technologie a bezpečnosti. V této práci je navržena realizace vodíkového senzoru na bázi optického vlákna s jedinečnými vlastnostmi. Navržený senzor je multimodové vlákno potažené zlatem, které poskytuje vlastnosti plazmonu, a následně modifikované vrstvou IRMOF-20, který má vysokou selektivitu a afinitu k vodíku. Vrstva IRMOF-20 byla naroubovaná povrchovou metodou a její tvorba a vlastnosti byly studovány pomocí XPS, Raman, XRD a BET. Výsledky elipsometrie ukázaly zjevné změny indexu lomu vrstvy IRMOF-20 v důsledku sorpce vodíku. Ve výsledku přítomnost vodíku docházelo k výrazné změně polohy piku plazmonového pásma a ke zvýšení jeho intenzity. Navržené vodíkové senzory vykázaly vysokou rychlost odezvy, vynikající selektivitu vůči vodíku, velmi nízkou teplotní závislost, funkčnost při pokojové nebo nižší teplotě, necitlivost vůči vlhkosti a přítomností CO2, CO nebo NO2. Navržený vodíkový senzor navíc vykazoval dobrou reverzibilitu, dlouhodobou stabilitu a reprodukovatelnost výsledků.  
3 Bc. Lukáš Grulich M2 Ing. Alena Řezníčková, Ph.D. Plazmatická modifikace PTFE za zvýšené teploty detail

Plazmatická modifikace PTFE za zvýšené teploty

Polytetrafluorethylen (PTFE) se hojně využívá v tkáňovém inženýrství ve formě cévních protéz, katetrů anebo náhrad poškozených srdečních chlopní. Cílem této práce bylo studium povrchových vlastností PTFE v závislosti na době a teplotě modifikace v Ar plazmatu. Na všech těchto vzorcích byl stanoven hmotnostní úbytek a také byla sledována smáčivosti povrchu. V této práci jsou uvedeny změny povrchových vlastností PTFE pouze při teplotě 37 °C (teplota lidského těla) a 121 °C (teplota sterilizace). Na takto modifikovaných vzorcích byla sledována změna povrchové morfologie za pomoci AFM a změna chemického složení pomoci XPS. U gravimetrického stanovení změny tloušťky se s rostoucí dobou modifikace zvyšuje úbytek tloušťky polymeru. Největší ubytek byl dosažen při modifikaci při 37 °C. Z goniometrie je patrné, že s rostoucí dobou stárnutí klesá smáčivost, přičemž nejlepších hodnot smáčivosti bylo dosaženo u stárnutí do 3 hodin po modifikaci. Separací uhlíkového bylo zjištěno, že plazmatickou modifikací se na povrchu PTFE vytvářejí -C-F, -C-C-, -O-C=O, -C-O-, -C=O skupiny. AFM bylo zjištěno, že během modifikace dochází ke změně drsnosti povrchu.  
4 Bc. Klaudia Hurtuková M2 Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D. Příprava a modifikace mikrostruktur z acetát celulózy detail

Příprava a modifikace mikrostruktur z acetát celulózy

Cieľom tejto práce bolo vytvoriť mikroštruktúry podobné včelím plastom na povrchu polyméru z acetát celulózy. Tieto štruktúry sa využívajú v tkanivovom inžinierstve ako skelety na podporu adhézie a proliferácie buniek. Tvorba sa získala prostredníctvom jednoduchej a rýchlej metódy separácie fáz ponorením polyméru do roztoku, pri normálnom vzduchu bez potreby ďalšej vlhkosti alebo povrchovo aktívnych látok. Metanol použitý pri tvorbe roztoku polymér-rozpúšťadlo-nerozpúšťadlo indikuje separáciu fáz a zaručuje vysoko usporiadané štruktúry. Ako substrát bol použitý plazmaticky modifikovaný fluórovaný polymér, na ktorý bol nanesený film z acetát celulózy a následne bol buď pokovovaný a zahriatý alebo bol kov pridaný priamo do roztoku celulózy. Na analýzu vytvorenej polymérnej vrstvy boli použité metódy ako goniometria, gravimetria, mikroskopia atomárnych síl (AFM) a skenovacieho elektrónového mikroskopu (SEM).  
5 Bc. Martin Jindra M1 prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc. Mikrokapková spektroelektrochemie grafenu detail

Mikrokapková spektroelektrochemie grafenu

Grafen, stejně jako ostatní dvourozměrné materiály, je v posledním desetiletí častým cílem výzkumu, ať už v aplikační nebo základní rovině. Hojně užívanými nástroji studia grafenu jsou elektrochemické a spektroskopické metody. Díky těmto měřením můžeme získat zásadní informace o vlastnostech  grafenu, jako jsou například odezvy na změnu vnějších vlivů. V této práci je pro charakterizaci grafenu využita kombinace Ramanovy spektroskopie a elektrochemické polarizace. Díky nové kombinované metodě „mikrokapkové spektroelektrochemie“ je poprvé možno měření cíleně lokalizovat na oblast zájmu, která se může blížit pouhým 10 µm2. Díky tomu je možné měření provádět na bazální ploše, hranách krystalu nebo na přechodech mezi různými vrstvami.
6 Bc. Kamil Kotrba M2 doc. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Povrchová aktivace polymeru a její vliv na přípravu biopolymerních mikrostruktur detail

Povrchová aktivace polymeru a její vliv na přípravu biopolymerních mikrostruktur

Celulóza a její deriváty jsou často používány v humánní a veterinární medicíně, a to jak při vnějších aplikacích, tak i jako součást léčiv a prostředků s determinovaným způsobem uvolňování aktivních složek. Tato práce se zabývá přípravou mikrostruktur kyseliny polymléčné (PLLA) na substrátu regenerované celulózy (Goodfellow Ltd.). Kyselina polymléčná byla rozpuštěna v roztoku chloroformu a methanolu v poměru 85:15 obj. (chloroform:methanol) v množství: 1 g, 2 g, 3 g a 4 g. Do takto připravených roztoků byly namáčeny celulózové substráty. Celulózové substráty přicházely do styku s roztokem buď nepozměněné, nebo plasmaticky modifikované (argonovým plasmatem) za použití přístroje Sputter Coater SCD 050 od firmy BAL-TEC po dobu 240 s, výkony: 3 W a 8 W. Následná změna povrchové morfologie je analyzována mikroskopem atomárních sil – (AFM) a konfokálním mikroskopem. Změny hmotnosti byly vyhodnoceny gravimetricky. Byly zjištěny významné změny drsnosti materiálu po plasmatické modifikaci, byla popsána nová vrstva PLLA na substrátu připravená metodou dip coating a byly stanoveny hmotnostní přírůstky namáčených substrátů v závislosti na koncentraci PLLA v roztoku.  
7 Anna Kushnarenko B3 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Povrchová modifikace optických vláken pro precisní diskriminaci biologicky-významných látek s chirální-závislou aktivitou detail

Povrchová modifikace optických vláken pro precisní diskriminaci biologicky-významných látek s chirální-závislou aktivitou

Chirální detekce organických sloučenin má zásadní význam v oblastech farmakologie a medicíny. Běžné analytické metody, používané v této oblasti jsou výrazně omezeny časem a požadavky na vybavení. V této práci navrhujeme bezprecedentní alternativu, zaměřenou na diskriminaci enantiomerů a zjištění jejich koncentrací nekomplikovaným a expresním způsobem. Navrhovaný přístup je založen na vytvoření sondy s optickými vlákny se dvěma výraznými plazmonovými pásy zlata a stříbra. Jako modelovou sloučeninu chirální látky byla vybrána DOPA, s ohledem na její vysokou medicinskou relevanci. Povrch zlata byl roubován D-TA molekulami, schopnými ukotvit molekuly D-DOPA z okolního roztoku. Stříbrný povrch byl roubován molekuly L-TA, schopnými zachytit L-DOPA. Přítomnost DOPA L- nebo D- enantiomerů vedla, v závislosti na jejich chiralitě, k posunu absorpčních pásů zlata nebo stříbra, se zachováním polohy pásu jiného kovu. Povrchové vlastnosti a struktury získaných vzorků ve všech fázích práce byly studovány pomocí moderních fyzikálních a chemických analýz: XPS, AFM, SEM-EDX atd.
8 Bc. Krisztina Lelkes M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Příprava hybridních MOF/CuNPs pro utilizaci CO2 detail

Příprava hybridních MOF/CuNPs pro utilizaci CO2

Dopad lidské činnosti na klimatické podmínky na naší planetě, včetně průměrných teplot, se neustále stupňuje, ať se jedná o spotřebu fosilních paliv, těžbu dřeva v deštných pralesích nebo intenzivnější chov hospodářských zvířat. Tím vzniká obrovské množství skleníkových plynů, které zvyšují objem přirozeně se vyskytujících plynů tohoto typu v atmosféře a tím zintenzivňují skleníkový efekt. Nejběžnějším skleníkovým plynem, který vzniká důsledkem lidské činnosti, je CO2. Utilizace CO2 je ovšem velmi náročná po technické stránce a vyžaduje velké tlaky a obrovskou teplotu. Cílem této práce je syntéza hybridních MOF/CuNPs pro utilizaci CO2 za mnohem mírnějších až pokojových podmínek. V prvním kroku byla optimalizována syntéza CuNPs, které by vykazovaly vhodné plazmonové vlastnosti. V dalším kroku byly na povrch CuNPs roubovány struktury MOF, které mají vysokou afinitu vůči CO2. Předpokládá se že MOF bude zachycovat CO2 a plazmon bude aktivovat zachycené molekuly. Tímto bude možné podstatně snížit technické nároky na utilizaci CO2.  
9 Bc. Hana Lněničková M2 Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D. Příprava a modifikace PVA filmů a studium jejich vlastností detail

Příprava a modifikace PVA filmů a studium jejich vlastností

Polyvinylalkohol (PVA) patří do skupiny polymerů, které mají vysokou absorpční schopnost. Díky této vlastnosti jsou tyto polymery využívány v tkáňovém inženýrství jako hydrogely. Cílem této práce bylo připravit různé typy polymerních filmů s přídavkem kyseliny citronové, PEG, lysinu a celulózy. Vzorky byly modifikovány plazmatem za různých podmínek. Poté byly na vzorcích studovány jejich vlastnosti pomocí metody gravimetrie, goniometrie a XPS. Mezi jednotlivými měřeními byly vzorky uchovávány v exsikátoru za přítomnosti silikagelu. Vlastnosti polymerních fólií uchovávaných v exsikátoru byly porovnávány s vlastnostmi polymerních vzorků vystavených vzdušné vlhkosti v laboratoři. Pokračováním této práce bude příprava polymerních filmů s přídavkem naprášených Au a Ag nanočástic a studium vlastností polymerních fólií za konstantní vlhkosti v exsikátoru.  
10 Bc. Elizaveta Mutylo M2 Ing. Ondřej Kvítek, Ph.D. Vliv přídavku HPMC na stabilitu stříbrných nanočástic detail

Vliv přídavku HPMC na stabilitu stříbrných nanočástic

Stříbrné nanočástice (AgNPs) se jeví jako slibná náhrada antibiotik nevyvolající rezistenci u bakteriálních kmenů. Omezujícím faktorem je však termodynamická nestabilita koloidních systémů. Jedním z možných řešení tohoto problému je použití vysokomolekulárních polymerních látek vytvařejících ochranný film na povrchu nanočástic. Pro svoji chemickou a metabolickou inertnost, rozpustnost ve vodě a vynikající schopnost udržovat tvar jsme jako ochranný polymerní materiál zvolili hypromelosu (HPMC). Cílem této práce bylo připravit stříbrné nanočástice redukcí AgNO3 ve vodném prostředí a charakterizovat vliv přídavku HPMC na vlastnosti AgNPs. Stabilita roztoků byla sledována pomocí UV-Vis spektroskopie. S použitím transmisní elektronové mikroskopie (TEM) byla zjištěna morfologie a distribuce velikosti částic. Testy antibakteriálních vlastností byly provedeny in vitro na bakteriálních kmenech E. coli S. epidermidis. Dále byly otestovány různé způsoby přípravy suchých matric jako nosičů AgNPs a sledováno jejich uvolňování.  
11 Bc. Anna Petkevich B1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Kombinace plazmon-aktivních a chirálních metal-organických struktur pro  expresní enantioselektivní detekcí  detail

Kombinace plazmon-aktivních a chirálních metal-organických struktur pro  expresní enantioselektivní detekcí 

V současnosti enantioselektivní chemické a biochemické analýzy jsou velmi pracné, časově náročné, vyžadují nákladné přístrojové vybavení a centralizované laboratorní podmínky. Proto velká vědecká pozornost je věnována výzkumu a vývoji nových bio-analytických nástrojů pro nenáročnou a express detekci chirálních analytů.  Hlavním cílem této práce bylo vytvoření vysoce citlivého optického senzoru založeného na principu SPR s vrstvy organokovových struktur (MOF-6) jako ligandů pro detekci chirálních látek. Pro dosažení citlivosti vůči dvěma různým látkám bylo použito zlato a stříbro, které vykazují pazmonovou resonanci a související absorbanci na různých vlnových délkách. Pro stereo-selektivní zachycení analytu byly roubovány organické struktury porézních sloučenin: L-MOF-6 a D-MOF-6. Výhodou MOF oproti jiným porézním materiálům (například aktivnímu uhlí a oxidu křemičitému) jsou nastavitelnost velikostí pórů a jejich funkcionality. Jako cílové analyty se testovaly chirální aminy cysteinu a tyrosinu. V dalším kroku analýza se prováděla na skutečně-relevantních vzorcích, obsahujících omeprazol.  Navržený optický senzor se snadno vyrábí a umožňuje, pomocí jednoduchého technologického schématu, zjistit přítomnost a koncentraci enantiomerů ve velmi krátkém časovém období.
12 Bc. Jana Pryjmaková M2 doc. Ing. Jakub Siegel, Ph.D. Příprava bimetalických nanodrátků na laserem modifikovaném polymeru detail

Příprava bimetalických nanodrátků na laserem modifikovaném polymeru

PEN je antiadhezivní polymer, jehož vlastnosti nacházejí využití v oblasti zdravotnických prostředků, především pro výrobu katetrů. Katetry však vykazují několik nedostatků jako je zarůstání průduchu okolní tkání nebo vznik infekcí a zánětů. V tomto případě je zapotřebí modifikovat polymer tak, aby plně odolával adhezi buněk, a zároveň působil antibakteriálně neboli zamezil vzniku biofilmu. Cílem této práce byla tedy povrchová modifikace PEN. Modifikace zahrnovala přípravu bimetalických nanodrátků metodou napařování na povrchu laserem modifikovaných PEN vzorků. Povrchy vzorků byly následně zkoumány pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM), UV-Vis spektrometru, rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS), skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a skenovací elektronové mikroskopie s fokusovaný iontovým svazkem (FIB-SEM). Na vzorcích byl také měřen kontaktní úhel přisedlé kapky destilované vody.  
13 Bc. Anastasia Skvortsova M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Kombinace přenosného SERS a matematických algoritmů pro přesnou identifikaci NDM kódujícího genu zodpovědného za rezistenci na antibiotika. detail

Kombinace přenosného SERS a matematických algoritmů pro přesnou identifikaci NDM kódujícího genu zodpovědného za rezistenci na antibiotika.

V dnešní době rezistence na antibiotika se jeví jako jeden z nejzávažnějších světových problémů. Proto možnost rychlé identifikace přítomnosti rezistence je obrovským zájmem současné medicíny. Klasický způsob pomocí kultivace a zjištění citlivosti selhává v případě urgentního stavu pacienta z důvodu časové prodlevy. Proto v této práci je navržena expresní metoda detekce genu kódujícího New Delhi metalo-beta-laktamázu - enzym zodpovědný za vznik rezistenci vůči beta-laktamovým antibiotikům, a to použitím přenosného SERS a následnou analýzou pokročilými matematickými algoritmy, což spolu dává vynikající výsledky z hlediska rychlosti a přesnosti v porovnání s mikrobiologickími metodami.  
14 Bc. Tomáš Tichý M2 doc. Ing. Petr Macháč, CSc. Příprava grafitických vrstev metodou CVD na elektrochemicky leštěných Cu fóliích. detail

Příprava grafitických vrstev metodou CVD na elektrochemicky leštěných Cu fóliích.

Cílem elektrochemického leštění Cu fólie, je co nejvíce zjemnit její povrch a zároveň povrch co nejméně chemicky, či mechanicky poškodit. Homogenita povrchu a minimalizace drsnosti Cu substrátu vede k zisku  kvalitnějších grafitických vrstev a také ke snížení počtu těchto vrstev, v ideálním případě až k monovrstvě, tedy ke grafenu, jehož příprava je hlavním cílem práce. Grafitické vrstvy jsou na měděný substrát připraveny pomocí metody CVD - chemické depozice z plynné fáze. Po depozici je měděný substrát odstraněn a grafitické vrstvy přeneseny na SiO2 destičku, na které je pomocí Ramanovy spektroskopie vyhodnocena kvalita a počet grafitických vrstev.
15 Bc. Andrii Trelin M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Convolution: a method for comprehensive signal processing (applied to Raman spectra). detail

Convolution: a method for comprehensive signal processing (applied to Raman spectra).

The vast majority of data, gathered in natural sciences are present in the form of spectra. Examples include such technics as IR, UV-VIS, Raman, NMR (1D and 2D spectra), AFM (2D or ND spectra), XRD, XPS, etc. Despite ubiquity of these methods, robust mathematical processing is developed only for a minority of them, e.g. Rietveld refinement for interpretation of diffraction analysis results. At the same time, interpretation of IR and Raman spectra is still typically performed manually, which utterly limits throughput of these technics, thus preventing potential large-scale application of these methods. As a first step in the automated spectra analysis, digital filtering is used, which could be thought of as a convolution of the signal with the filtering kernel. On the other hand, in the image recognition field convolutions are frequently used to highlight the most informative parts of the image, i.e. to extract the data. This work investigates convolution as an automated preprocessing method, applied to the DNA damage recognition.
16 Bc. Phuong Linh Trinh M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Plazmonová katalýza - navzdory obecné termodynamice detail

Plazmonová katalýza - navzdory obecné termodynamice

Plazmová katalýza vyvolala obrovský zájem v oblasti moderní chemie. Pomocí injekce horkých elektronů lze významně podpořit řadu chemických transformací a snížit jejich aktivační bariery až na nulovou úroveň. Tento jev závisí na energetické poloze molekulárních orbitalů a distribuci energie horkých elektronů, době relaxace horkých elektronů nebo dokonce na časové shodě živostnosti injektovaného horkého elektronu a době relaxace jader ve struktuře vzniklého iontu. Vzhledem k tomu, že proces plazmonové katalýzy zahrnuje několik nezávislých jevů, vliv teploty může významně ovlivnit průběh reakce pozitivním nebo naopak negativním způsobem. Každopádně lze předpokládat výraznou odchylku od běžných teplotních závislostí v plazmonem-spouštěné reakční kinetice. Van't Hoffovo pravidlo říká, že s růstem teploty se zvyšuje počet molekul, jejichž energie dosahuje EA, čímž se urychlí průběh reakce, platí tedy, že zvýšená teplota může podpořit překonání zbytkové energetické bariéry po excitaci plazmonů. Současně ale může docházet ke zkrácení životnosti horkých elektronů (v kovových nanostrukturách nebo na obsazeném molekulárním orbitalu), čímž může dojít ke snížení rychlosti reakce. Z toho vyvozujeme, že naopak snížení teploty může přispět k rychlosti reakce, což bylo prokázáno v této práci.  
17 František Vaněk M2 doc. Ing. Petr Macháč, CSc. Příprava grafenu difúzí přes kovovou vrstvu detail

Příprava grafenu difúzí přes kovovou vrstvu

Práce je zaměřena na přípravu uhlíkových vrstev blížících se svými vlastnostmi grafenu. Na strukturu substrát-nikl-uhlík jsou aplikovány různé teplotní režimy tak, aby niklová vrstva při chladnutí vylučovala rozpuštěný uhlík ve formě grafitických vrstev. Niklem indukovaná přeměna amorfního uhlíku na uhlík v sp2-hybridizaci je proces silně závislý na čase a teplotě, avšak významný vliv na kvalitu vrstvy má také substrát. Cílem je popsat dílčí problémy této metody přípravy, aby mohl být následně celý proces použit pro přípravu grafenu přímo na substrátu bez nutnosti transportu.    
18 Bc. Hana Walaská M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Příprava a použití hybridních struktur pro rychlou detekci konformačních změn biomakromolekul  detail

Příprava a použití hybridních struktur pro rychlou detekci konformačních změn biomakromolekul 

Mnohé přírodní látky, ale i syntetické molekuly, jsou chirální. Odlišné chirální vlastnosti dvojice enantiomerů jsou neodmyslitelně spjaty i s jejich farmakologickou aktivitou. Úskalím běžně využívaných metod enantio-selektivní detekce však často bývají velmi slabé chiroptické signály analytů a časová i instrumentální náročnost. V současnosti je proto kladen důraz na výzkum nových postupů, které by umožnily citlivější a rychlejší analýzu biologicky významných molekul. Cílem této práce bylo vytvořit a otestovat vysoce citlivý chirální optický senzor na bázi jednotlivých enantiomerů helicenů. Heliceny jsou syntetické inherentně chirální molekuly, které mají vysokou optickou otáčivost a další unikátní optické vlastnosti. Byly připraveny a plně charakterizovány různé deriváty helicenů. Látky byly posléze s úspěchem použity k modifikaci předem připravených zlatých optických vláken. Funkčnost a chirální selektivita takto vytvořených optických senzorů byla nejprve otestována na dvojici analytů L- a D- glukózy. Cílem bylo prokázat změny absorpčních pásů iniciované chirálními plasmonovými strukturami v závislostí na interakci plasmon-helicen-cílový analyt. Citlivost senzorů byla dále ověřena porovnáním měření chirálního β-laktoglobulinu a jeho opticky neaktivní tepelně denaturované formy.
19 Bc. Kristína Zahorjanová M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Pokročilé katalitycké vrstvy pre zvýšenie účinnosti palivových článkov na bázi PEM detail

Pokročilé katalitycké vrstvy pre zvýšenie účinnosti palivových článkov na bázi PEM

Potreba udržateľných zdrojov energie a ochrana životného prostredia viedli k rýchlemu vývoju technológie palivových článkov, ktorý poskytuje čistý a udržateľný zdroj elektrickej energie. Všeobecne sa vodíkový palivový článok skladá z dvoch katalytických vrstiev, ktoré sú oddelené protónovou výmennou membránou (PEM), ktorých činnosť vyžaduje uskutočnenie oxidačnej reakcie vodíka (HOR) a redukcie kyslíka (ORR) na opačných stranách PEM. Obzvlášť sme na povrchu PEM pripravili plazmón-aktívne (Au) a katalytické (Pt) vrstvy a integrovali ich do palivového článku. Aktivácia sa uskutočňovala s vlnovou dĺžkou zodpovedajúcou absorpčnému pásmu plazmónu. Bolo pozorované, že osvietenie vedie k významnému zvýšeniu napätia a elektrického prúdu produkovaného palivovým článkom, napriek tomu, že bolo osvetlených iba 50% povrchu PEM. Kontrolné experimenty naznačili, že pozorované javy sa vyskytujú iba v prípade spoľahlivosti vlnovej dĺžky svetla a absorpčného pásma plazmónu, so zanedbateľným prínosom tepelného účinku. Navrhovaný prístup tak prvýkrát predstavuje veľmi perspektívny trend použitia plazmonu a nový princíp pri navrhovaní pokročilých palivových článkov.  
20 Bc. Yana Zaporozhchenko M2 doc. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Modifikace a vlastnosti fluoropolymerních nanotextilií detail

Modifikace a vlastnosti fluoropolymerních nanotextilií

Polytetrafluoroehtylen (PTFE) a perfluoroalkoxy alkany (PFA) patří ke třídě plastů známých jako fluorované polymery. Tyto látky vykazují velmi zajímavé vlastnosti s ohledem na jejích chemickou a tepelnou stabilitu, jsou odolné vůči stárnutí a oxidaci a mají nízké povrchové napětí. Proto jsou široce používané v řádě průmyslových odvětví, kde dochází k nepříznivým podmínkám. PFA byl vyvinut po objevu PTFE a má velmi podobné vlastnosti. Tato práce je zaměřena na studium základních vlastností polymeru PFA a jejich porovnání s vlastnostmi polymeru PTFE. Konečným cílem je ověření antimikrobiální aktivity povrchově upravených polymerů. Vzorky fluoropolymerů byly podrobeny plazmatické modifikaci za různých výkonů a expozičních časů. Sledoval se vliv plazmatické modifikace na povrchové vlastnosti polymerů, jejich odolnost vůči rozpouštědlům, povrchová energie a drsnost. Byla také sledována povrchová morfologie a povrchová chemie pomocí metod AFM, SEM a XPS.

141 - Laboratoř anorganických materiálů

143 - Ústav informatiky a chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Jaroslav Kurfürst M2 Mgr. Jan Pačes, Ph.D. Rozšíření databáze kuřecích endogenních retrovirů detail

Rozšíření databáze kuřecích endogenních retrovirů

Majority of eukaryotic genomes is composed of DNA repetitive sequences. Part of them are retroviral elements. They are remnants of the retroviral genomes that in the past infected the eukaryotic organisms in question, reversed transcribed and integrated into the host DNA. For example, retroviral elements comprizes up to ten per cent of the human genome. Recently, we constructed database of the human retroviral elements. Now we want to compare the human elements with retroviral elements of other eukaryotic genomes. In the course of this study we are expanding the existing database of chicken elements with the elements of the newly sequenced Gallus gallus genome.
2 Bc. Eva Matoušková M2 doc.Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Structure and dynamics of naked and nucleosomal DNA containing pyrimidine-pyrimidone (6-4) photoproduct detail

Structure and dynamics of naked and nucleosomal DNA containing pyrimidine-pyrimidone (6-4) photoproduct

Ultraviolet radiation from the Sun can produce a covalent linkage between two adjacent pyrimidine bases in DNA to form pyrimidine (6-4) pyrimidone photoproduct. In my project I study DNA containing the pyrimidine dimer in naked oligomers and in nucleosomes, and two control DNA oligomers without the dimer. The systems were simulated by the molecular dynamics method with the OL15 force field for DNA and with explicit inclusion of water and ions. The DNA dynamics was analysed by measuring hydrogen bonds in the dimer and other parameters describing the structure. I also performed cluster analysis to identify separate conformational states. The results indicate that damaged DNA in the nucleosome exhibits more pronounced conformational dynamics that the naked undamaged DNA. This may provide mechanistic explanation of the observed high binding affinity of the UV-DDB repair protein to nucleosomal DNA.  
3 Bc. Anna Pavlů M2 prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc. Crosslink and MS spectra generator for the study of M-PMV matrix protein detail

Crosslink and MS spectra generator for the study of M-PMV matrix protein

The matrix protein of the Mason-Pfizer monkey virus is the N-terminal part of its structural polyprotein Gag. The matrix protein determines where the immature virus particles assemble and later it is crucial for the interaction with the plasma membrane during budding. During the self-assembly the matrix protein forms oligomers. The locations where the matrix monomers interact with each other can be studied by crosslinking mass spectrometry. However, these crosslinked peptides are generally of low abundance and in turn are poorly identifiable in the MS spectra. To mitigate this disadvantage, a software tool has been developed to simulate the process of protein crosslinking which is followed by computing theoretical MS spectra of the crosslinked fragments and finally, comparing those to the experimental MS spectra.
4 Bc. Jiří Reiniš B1 Mgr. Jan Pačes, Ph.D. Analysis of expression of human and mouse endogenous retroviruses in thymus detail

Analysis of expression of human and mouse endogenous retroviruses in thymus

Endogenous retroviruses comprise millions of discrete genetic loci integrated into the genomes of all vertebrates. These genetic loci represent past retroviral infections and their ability to integrate into the chromosomal DNA of germ-line cells has endowed retroviruses with the potential to be fixed in the genomes during evolution. Despite the fact that endogenous retroviruses lost this ability to infect other cells, presence of strong promotors in their sequences allows them to express some of their genes in host cells. In this work, we study gene expression of human and mouse ERVs in the thymus in context of autoimmune diseases. We analyze RNAseq data and compare expression patterns of ERVs in thymus to those in other tissues. Single cell RNAseq data from mTECs is analyzed to obtain detailed expression patterns. Our aim is to assess to what extent are HERVs included in the presentation of self antigens during negative selection of T cells and discuss what are the implications in autoimmune disorders. Results from this diploma work will be integrated into the internationally acclaimed database of endogenous retroviruses HERVd.
5 Anna Vavříková M1 Mgr. Jan Pačes, Ph.D. Detection of expression of human endogenous retroviruses in different tissues detail

Detection of expression of human endogenous retroviruses in different tissues

Endogenous retroviruses comprise millions of discrete genetic loci integrated into the genomes of all vertebrates. These genetic loci represent past retroviral infections and their ability of integration into the chromosomal DNA of germ-line cells has endowed retroviruses with the potential to be fixed in the genomes during evolution. Despite the fact that endogenous retroviruses lost theis abitily to infect other cells, presence of strong promotors in their sequences allows them to express some of their genes in host cells. Results from this bachelor work are integrated into the internationally acclaimed database of endogenous retroviruses HERVd.
6 Martina Zoubková B2 RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Simulace ribozomálního proteinu eS7 detail

Simulace ribozomálního proteinu eS7

The presentation is about simulation of a ribosomal protein eS7 and its mutation, where a valine is replaced by phenylalanine. Ribosomes serve as a site of protein synthesis. Mutation is a change in genetic sequence and it can have an impact on the function of a protein. The studied mutation causes Diamond–Blackfan anemia in humans. We hope that the research will shed some light on the molecular cause of this illness.The purpose of this study is to test, if the mutation causes a structural change of the eS7. Such a change may affect the protein function. Simulations are performed in Linux environment using GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulations) program package. Same conditions apply for the two – native and mutated – protein simulations. During the evaluation, we analyze the RMSD (Root-Mean-Square-Deviation) of a protein and of several its parts in time t. Previous simulations of both proteins did not reveal any fundamental changes of the protein structure, but these simulations were too short to be conclusive. Another, longer, simulations are currently running. These should be long enough to provide more data to make a better evaluation of the mutation effect.
7 Lucie Červenková B3 doc.Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Temperature dependent structure, dynamics and deformability of DNA A-tracts detail

Temperature dependent structure, dynamics and deformability of DNA A-tracts

DNA A-tracts are sequences of several adenines (A) or thymines (T) which do not contain a TA dinucleotide. They induce bending to the DNA double helix and exhibit peculiar structural properties. In the genome, A-tracts prevent nucleosome formation, contributing to the regulation of gene expression. At elevated temperatures, A-tracts undergo a premelting transition in which they loose their salient features, becoming structurally more similar to canonical B-DNA. However, the microscopic mechanism of the transition is not fully understood. In my work I set out to investigate the mechanism of premelting by means of atomic-resolution molecular dynamics simulations of A-tracts at different temperatures. The analysis of the simulated data should provide insight into the changes of A-tract structure and mechanical stiffness associated with premelting. The results will help understand the mechanisms of gene regulation in thermophilic organisms and may also be useful in the design of artificial DNA nanostructures.

148 - Ústav chemické technologie restaurování památek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Ing. Lenka Fikerová B1 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Šněrovačka detail

Šněrovačka

Práce se zabývá restaurováním šněrovačky z přelomu 18. a 19. století. Šněrovačka mohla být součástí spodního nebo vrchního oblečení a sloužila ke tvarování ženské postavy.Šněrovačka s puntem za předním dílem má výšivku s florálními motivy na hedvábné tkanině s atlasovou vazbou, takže byla zdobnou součástí ošacení. Spodní tkanina s ušitými tunýlky na velrybí a rákosové kostice je lněná s hrubou plátnovou vazbou. Zdobnou funkci podtrhuje šněrování s haraskou na předním díle. Funkční šněrování se nachází na zadním díle. Pro zlepšení stavu šněrovačky bylo nutné ji celou vysát od mechanicky ulpívajících nečistot, vyčistit houbičkou Cleanmaster, vytupovat z líce i rubu 1% vodným roztokem etanolu, obarvit materiál na doplnění a organzu na požadovaný odstín, tímto materiálem skeletovat protržená místa a zakrýt porušený lem organzou, vyčistit a opravit poškozené šůsky usně. Pro adjustaci šněrovačky byl zvolen způsob uložení přímo na formě v sešněrovaném stavu. Forma byla vytvořena z materiálu Fosshape. Jedná se o 100% PES netkanou textilii s vlastnostmi podobnými ovčímu rounu. Adjustovaná šněrovačka byla uložena do krabice z archivní nekyselé lepenky Klug s roličkou pro původní šněrovadlo. Forma adjustace umožňuje okamžitou instalaci do expozice bez dalšího namáhání materiálů šněrovačky.  



2 Bc. Dominika Fink M2 doc. Dr. Ing. Martin Míka Charakterizace a porovnání vybraných secesních dekorů sklárny Lötz Witwe pomocí nalezených střepů detail

Charakterizace a porovnání vybraných secesních dekorů sklárny Lötz Witwe pomocí nalezených střepů

Práce navazuje na bakalářskou práci Historie výroby secesního skla na území Čech. Výzkum vědecko-historický i technologický se ale rozšiřují a zabírají čtyři nejslavněší secesní dekorační techniky sklárny Lötz Witwe z Klášterského Mlýna. Toto bylo možné uskutěčnit díky ochotě místních obyvatel, kteří darovali střepy dostatečné velikosti a reprezentativnosti, které jsme mohli podrobit nedestruktivním i destruktivním analýzám a charakterizovat tak sklářské dekorační techniky sklárny, která roku 190 získala zlatou medaily na světové výstavě v Paříži a její výrobky se dodnes draží za stovky tisíc korun.



3 Bc. Václav Gerstner M2 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Vlastnosti a dlouhodobá stabilita vybraných disperzních lepidel detail

Vlastnosti a dlouhodobá stabilita vybraných disperzních lepidel

Polyvinylacetátová disperzní lepidla patří v dnešní době díky svým dobrým adhezivním vlastnostem a jednoduchostí použití mezi nejpoužívanější lepidla. Vlastnosti těchto lepidel je možné navíc upravit pro specifické použití změnou jejich složení. Pro svou variabilitu a univerzálnost byla v minulosti hojně využívána v restaurátorské praxi k lepení historických předmětů. Během stárnutí se však z tohoto druhu lepidel uvolňují páry kyseliny octové, která je významným stimulátorem chemické degradace organických i anorganických materiálů.  Hlavním tématem této práce bylo testování a vzájemné porovnání vlastností dvou polyvinylacetátových vodných disperzí oproti jedné akrylátové. K testování byla vybrána lepidla Dispercoll D3, Duvilax BD 20 a Lascaux Acrylkleber 498HV. Z lepidel byly zhotoveny tuhé filmy, u kterých pak byly pozorovány změny v obsahu uvolněných par kyseliny octové, změny barevnosti, změny modulu pružnosti a změny rozsahu mikrobiálního napadení pozorované po vystavení vlivu denního světla s UV složkou nebo po stárnutí suchým a vlhkým teplem. Zkoumána byla čistá  PVAc lepidla a lepidla obohacená o uhličitan hořečnatý nebo biocid Acticide M. Akrylátová disperze dodávaná s předem upravenou hodnotou pH a obsahem biocidu nebyla nijak modifikována.  
4 Bc. Kateřina Mlsnová M2 Ing. Zuzana Zlámalová Cílová, Ph.D. Možnosti 3D skenování skleněných předmětů detail

Možnosti 3D skenování skleněných předmětů

3D skenování je proces, při kterém je možné převést trojrozměrný předmět do digitálního modelu. Model je pak možné upravovat a ve výsledku může být použit jako předloha pro 3D tisk. V restaurátorské oblasti lze této techniky využít k digitalizaci, rekonstrukci nebo ve spojení s 3D tiskem k vytváření faksimilií historických předmětů. Tato práce je zaměřena na možnosti využití 3D skenování v oblasti restaurování historického skla. Všeobecně je sklo materiálem, který je obtížně skenovatelný, zejména kvůli jeho průhlednosti a lesku. Na vybraných skleněných předmětech bylo testováno, do jaké míry je lze bez dalšího zásahu naskenovat. Dále byl hledán vhodný postup úpravy povrchu, aby bylo možné naskenovat i velmi lesklé nebo průhledné předměty. V první řadě byly vybrány komerčně využívané zmatňující spreje doporučované pro lesklé objekty při 3D skenování. Byla provedena charakterizace těchto sprejů a zkoušky odstranitelnosti z povrchu skla. Dalším materiálem, pro zmatnění povrchu skleněných předmětů, byl na základě literatury vybrán cyklododekan (CDD), který je díky svým vlastnostem dobře a beze zbytku odstranitelný. Experimentálně byla vybrána nejvhodnější metoda jeho nanášení. Na základě získaných výsledků byla rozpracována metodika pro 3D skenování historického/archeologického skla.
5 Bc. František Míček M2 Ing. Anna Fialová Chemické odstraňování graffiti z mozaikového skla   detail

Chemické odstraňování graffiti z mozaikového skla  

Cílem práce bylo vyhodnotit účinnost vybraných chemických přípravků při odstraňování sprejových barev různého složení a jejich vliv na základní vlastnosti mozaikového skla. Na základě podrobného průzkumu byli zvoleni zástupci komerčních a laboratorních přípravků a běžně používaných rozpouštědel. Porovnávána nebyla pouze účinnost a neškodnost vůči podkladu, ale také vlastnosti při aplikaci, které výrazně ovlivňují jejich použitelnost v praxi. Nejodolnějším proti odstranění byl z testovaných laků červený akrylátový. Z nitrocelulózových laků byl odolnější stříbrný, plněný hliníkovým práškem, který nejlépe odolával působení UV záření. Nitrocelulózové laky byly celkově lépe odstranitelné. Celkově nejúčinnější odstranění graffiti z povrchu vzorků mozaikového skla vykazovaly mikroemulzní systémy. Z testovaných komerčních přípravků byl celkově nejúčinnějším rozpouštědlový odstraňovač Graffiti Cleaner, Při použití testovaných přípravků v praxi by bylo samozřejmě nutno brát ohled na mnoho dalších faktorů (porozitu pojiva mezi mozaikovými kostičkami, soudržnost mozaiky, orientaci povrchu kostiček atd), které by mohly ovlivnit vhodnost použití jednotlivých přípravků.



6 Bc. et Bc. Pavla Náhunková M2 Ing. Vítězslav Knotek, Ph.D. Materiálový průzkum technologie konzervace vězeňského rukopisu Julia Fučíka detail

Materiálový průzkum technologie konzervace vězeňského rukopisu Julia Fučíka

Během léta 1951 byl konzervován vězeňský rukopis Julia Fučíka v dílně Archivu Ministerstva vnitra a následně zalisován v Řetenické sklárně mezi dvě skleněné desky obdobným způsobem jako při výrobě bezpečnostního vrstveného skla. Ze sbírky Muzea dělnického hnutí rukopis nedávno převzalo Národní muzeum, které shledalo některé sendviče nestabilní. Uvnitř těchto desek dochází viditelně k závažné degradaci. V souvislosti s tímto zjištěním byl osloven Ústav chemické technologie restaurování památek VŠCHT Praha, aby zhodnotil podmínky uložení archiválie ve skleněném sendviči a provedl materiálovou analýzu. Teoretická část práce byla zaměřena na rešeršní průzkum dobové literatury o konzervování papíru a výrobě bezpečnostních vrstvených skel. V rámci experimentální části byl zkoumán jeden exemplář skleněného sendviče. Po mechanickém otevření sendviče byly vrstvy identifikovány pomocí infračervené spektroskopie. Propustnost jednotlivých vrstev pro záření 290  740 nm byla zkoumána UV/VIS spektroskopií. V práci byly porovnávány informace z dobových zdrojů se skutečným stavem konzervovaného předmětu a jejich interpretace současnými znalostmi. Neobvyklý způsob konzervace přinesl nový pohled na způsob uložení archiválií v 50. letech.  
7 Bc. Jan Růžička, DiS. M2 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Hodnocení mechanických vlastností spojů vybraných adheziv používaných pro lepení střepu slinuté keramiky v současné restaurátorské praxi detail

Hodnocení mechanických vlastností spojů vybraných adheziv používaných pro lepení střepu slinuté keramiky v současné restaurátorské praxi

Nejčastějším poškozením historických výrobků ze slinuté keramiky je lom v důsledku mechanického namáhání. Úkolem restaurátora je spojení poškozeného předmětu v jeden celek a výběr použitého adheziva má zásadní vliv na vlastnosti spojů. Jedním z nejdůležitějších parametrů je celková pevnost lepeného místa. Je důležité, aby při opětovném namáhání lepeného spoje došlo k novému lomu v adhezivu, a ne ve střepové hmotě. Pevnost lepeného spoje tedy musí být nižší než samotné střepové hmoty, ale na druhou stranu dostatečně vysoká pro spolehlivou fixaci restaurovaného předmětu. Dalšími faktory ovlivňujícími výběr adheziva jsou zpracovatelnost, dostupnost adheziva, jeho pořizovací cena aj. Výběr adheziva provádí restaurátor na základě požadovaných vlastností dle charakteru konkrétní památky. Jelikož hodnocení pevnosti v ohybu spojů keramických hmot a různých adheziv není normalizováno, bylo cílem této práce vyvinout vhodný postup zkoušení, a to zejména zatěžovací rychlosti pro vzorky s reálným lomem. Testovány byly trámky modelových směsí simulující historický materiál spojené adhezivy na bázi epoxidové pryskyřice: Araldite 2020, HXTAL-NYL-1; akrylátové pryskyřice: Paraloid B72 30% a 50% roztok v acetonu; akrylátové disperze Lascaux 498 HV a kombinace Paraloid B72 20% s Araldite 2020.



8 Bc. Martina Valentová M2 Ing. Jan Krejčí Barvení syntetických textilií detail

Barvení syntetických textilií

Polyamidový tyl je v restaurátorské a konzervátorské praxi často používán pro doplnění, překrytí či jako podklad restaurovaných textilních předmětů; lze jej využít i pro čalounění. Z estetických důvodů je většinou nutné jej obarvit na vhodný barevný odstín. Existují různé skupiny textilních barviv, z nichž většina je určena primárně pro určitý druh vláken. Barvivy, která jsou určena přímo pro barvení polyamidových vláken, však mnohdy restaurátor nedisponuje, protože se obvykle setkává s materiály jiného složení. Cílem práce je proto porovnat možnosti barvení polyamidových vláken různými skupinami textilních barviv. Vhodná barviva musí splňovat několik základních požadavků, mezi které patří především stálost výsledného barevného odstínu a egalita vybarvení. V rámci práce byly vybarveny modelové vzorky polyamidového tylu různými skupinami textilních barviv. Kolorimetricky byla sledována rovnoměrnost a dlouhodobá stabilita výsledného vybarvení materiálu. Dále byl zjišťován vliv tepelné předúpravy materiálu na všechny sledované vlastnosti.  
9 Veronika Váchová B4 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Restaurování pontifikálních střevíců detail

Restaurování pontifikálních střevíců

Pontifikální střevíce pochází zřejmě z 19. století a nyní patří do sbírek Národního muzea v Praze. Dle bohatého zdobení je zřejmé, že byl jejich původním majitelem biskup. Pontifikální střevíce polobotkového typu jsou vyrobeny ze světlé usně, která je z vnější strany potažena tmavě vínovou tkaninou s rypsovým efektem. Z usně jsou vyrobeny také vnitřní stélky střevíců. Okraje střevíců začišťuje lemovka vínové barvy. Vrchní tkaninu po celé ploše zdobí bohatá dracounová výšivka s bulliony, drobnými flitry a kovovými korálky. Vzor výšivky tvoří rostlinné motivy. Podešve střevíců jsou vyrobeny ze silnější usně. Střevíce mají podpatek zvýšený klínem. Střevíce je možné zavázat stuhou skrze dírky v okrajích. Restaurování střevíců spočívalo v jejich očištění od prachu, očištění dracounových výšivek gumovací pryží a přišití uvolněných nití na původní místo. Na střevících byly opraveny boční švy a byla slepena špička pravého střevíce. Stuhy na zavazování byly čištěny v perchlorethylenu. Byl proveden také textilně-technologický rozbor střevíců a dokumentace vzoru výšivek. Na závěr byly střevíce uloženy na vyjímatelnou podložku do krabice a byly doporučeny podmínky pro jejich vhodné uložení a expozici. Střevíce byly následně vystaveny v Národním muzeu v rámci výstavy "Tajný život sbírek".
10 Bc. Eliška Špotová M1 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Kombinovaný postup konsolidace dámských střevíců detail

Kombinovaný postup konsolidace dámských střevíců

Předmětem práce je kombinovaný postup konsolidace částí vrchní tkaniny na svršku dámských střevíců, restaurovaných v rámci bakalářské práce. Střevíce jsou ze sbírky Historického muzea Národního muzea a pochází z konce 18. století. Svršek střevíců je tvořen ze špice z hrubé tkaniny a zadních dílců z jemné bílé usně, obojí potažené modrou vytkávanou tkaninou. Na obou střevících byla díra ve vrchní tkanině na špičkách a vrchní tkanina na zadních dílcích byla ve velmi špatném stavu. Při restaurátorském zásahu nebylo možné zajistit tato poškozená místa kvůli jejich stavu pouze pomocí šité skeletáže, proto byl zvolen postup kombinace šité skeletáže a lepení. Byly provedeny zkoušky různých druhů adheziv a jejich aplikace. Na základě provedených testů byl vybrán film adheziva Lascaux Akrylkleber 498HV jako nejvhodnější pomocný prostředek pro konsolidaci.   
11 Anna Šrámková B4 Ing. Klára Drábková Vesta z garderoby Jindřicha Mošny detail

Vesta z garderoby Jindřicha Mošny

Vesta z civilní garderoby Jindřicha Mošny, renomovaného herce Činohry Národního divadla mezi lety 1864–1909, byla restaurována jako sbírkový předmět Národního muzea v rámci předmětu Semestrální práce IV. Bavlněná vesta světle krémové barvy s dvouřadým zapínáním a zdobným vazebným efektem tkaniny byla znečištěna skvrnami neznámého původu rezavého zbarvení, tzv. foxing. Též byla výrazně potrhaná v průramcích v délce celého boku, v minulosti nevhodně vyspravovaná, což vedlo k dalšímu poškození tkaniny. Jednomu z knoflíků chybělo kovové jádro kvůli protržení jeho textilního obalu, a jedna z vázacích plátěných stuh byla v minulosti roztržena v půli a nešetrně nahrazena keprovkou nevhodné šíře. Vesta byla čištěna mokrou cestou s jádrovým mýdlem, což odstranilo její škrobení a snížilo intenzitu barevnosti foxingu. Nevhodné šité úpravy na vestě byly odstraněny a trhliny byly podloženy dobarveným bavlněným plátnem a skeletovány nití taženou z organzy. Do knoflíku bylo vsazeno nové kovové jádro, byl zašit a obalen dobarvenou jemnou hedvábnou krepelínou. Nevhodný doplněk stuhy byl nahrazen vhodnějším materiálem pro možnost svázání stuh v adjustaci při expozici. Vesta byla adjustována na polstrované ramínko a zakryta obalem ušitým na míru z neběleného bavlněného plátna.  

215 - Ústav technologie ropy a alternativních paliv

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Akram Al Masani M1 doc. Ing. Pavel Šimáček, Ph.D. Limitující faktory simulované destilace při analýze paliv s obsahem kyslíkatých látek detail

Limitující faktory simulované destilace při analýze paliv s obsahem kyslíkatých látek

Biopaliva, často obsahující kyslíkaté látky, jsou v rámci evropské energetické politiky výrazně prosazována nejen kvůli snížení emisí skleníkových plynů, ale také z důvodu zvýšení své energetické soběstačnosti. Přítomnost kyslíkatých biokomponent v uhlovodíkovém palivu však ovlivňuje možnosti analýzy takového paliva, mimo jiné i interpretaci metody simulované destilace. Tato metoda plynové chromatografie, která je hojně využívána pro svoji schopnost rozsáhlé charakterizace destilačního profilu, má určité limitující faktory mající vliv na správnost výsledků, především při analýze paliv s obsahem kyslíkatých látek. Cílem této práce je experimentálně ověřit, do jaké míry ovlivňuje přítomnost kyslíkatých biokomponent výsledky simulované destilace, která je v některých případech používána jako schválená alternativa ke klasické destilační zkoušce.  
2 Bc. Tomáš Macek M2 Ing. Miloš Auersvald První kroky ke co-processingu stabilizovaného bio-oleje s ropnými frakcemi detail

První kroky ke co-processingu stabilizovaného bio-oleje s ropnými frakcemi

Bio-olej (B-O) získaný pyrolýzou odpadní biomasy, např. slámy, představuje jednu ze slibných možností alternativních biopaliv druhé generace. Před tímto použitím je nezbytné zlepšit vlastnosti B-O tak, aby byl nejen mísitelný s uhlovodíky ale především termicky a oxidačně stabilní. Vizí projektu BioMates je, oproti všeobecnému trendu, stabilizace B-O pomocí hydrorafinace následovaná co-processingem tohoto produktu v ropné rafinérii. Tímto by mělo být dosaženo nejen snížení spotřeby vodíku nezbytného pro úpravu, ale navíc i využití jeho přebytků v rafinériích současně s využitím volných kapacit provozovaných jednotek. Destilační rozmezí stabilizovaného B-O je široké od nejlehčích benzínových po těžší vakuové frakce, kdy zbytek vroucí nad 360 °C je tuhý, tvoří přibližně třetinu vzorku a je nezbytné ho na rozdíl od zbylé části vzorku (46% naftové frakce) hydrokrakovat. Destilace je tedy nezbytným krokem před samotným co-processingem. Ačkoliv vsádková destilace stabilizovaného B-O je možná, testy mísitelnosti prokázaly změny ve složení nejtěžší frakce, způsobené dlouhodobým nadměrným tepelným namáháním. Hlavní náplní mé diplomové práce tedy bude optimalizace a následná aplikace molekulové destilace za účelem přípravy stabilizovaného B-O jako suroviny pro hydrokrakovací jednotku.
3 Bc. Marek Mrva M1 Ing. Lukáš Matějovský, Ph.D. Vliv koncentrace inhibitoru na účinnost inhibice koroze oceli v prostředí lihobenzínových paliv detail

Vliv koncentrace inhibitoru na účinnost inhibice koroze oceli v prostředí lihobenzínových paliv

Zavádění alternativních paliv, např. bioethanolu, s sebou nese nečekané technické výzvy. Bioethanol se míchá s fosilními benziny a lze jej spalovat v zážehových motorech. Ropný benzin obsahuje pouze uhlovodíky, které s kovy nereagují. Benzin s vysokým obsahem ethanolu je ale vůči kovovým konstrukčním materiálům značně agresivnější. Jednou z možných metod ochrany kovů před degradací jsou inhibitory koroze. V prostředí lihobenzinových paliv se jako inhibitor koroze již dříve osvědčil diethylentriamin (DETA). Elektrochemické metody jako záznam volného potenciálu (OCP), měření spekter EIS a Tafelova analýza polarizačních křivek jsou vhodné pro studium koroze. Cílem této práce bylo ověřit na oceli tř. 11 inhibiční vlastnosti DETA při nízkých koncentracích. Testována byla modelová paliva E60 a E85 kontaminovaná demineralizovanou vodou s malým množstvím korozivních přísad. Vzorky byly aditivovány různými koncentracemi DETA. Měřilo se s krátkým (1 h) a dlouhým ustalovacím časem (24 h). Výsledkem těchto měření je velké množství dat, ze kterých byly vyhodnoceny veličiny jako korozní rychlost, korozní proud a potenciál nebo polarizační odpor. Byl potvrzen smíšený charakter inhibitoru koroze DETA. Vzhledem k použitým koncentracím inhibitoru byla vysoká efektivita inhibice překvapující.  
4 Bc. Aneta Závodníková M2 Ing. Miloš Auersvald Studium změn vlastností a složení bio-oleje a jeho hydrorafinovaného produktu v průběhu dlouhodobého skladování detail

Studium změn vlastností a složení bio-oleje a jeho hydrorafinovaného produktu v průběhu dlouhodobého skladování

Bio-olej z pyrolytického rozkladu lignocelulózovej biomasy by mohol byť po náležitej úprave použitý ako biopalivo druhej generácie. Jeden z najväčších problémov znemožňujúci širšie použitie bio-oleja je jeho termo-oxidačná nestabilita vedúca k jeho starnutiu počas skladovania. Cieľom práce bolo simulovať skladovanie bio-oleja zo slamy a jeho hydrogenačne stabilizovaných produktov a pozorovať vplyv času skladovania na výsledné fyzikálno-chemické vlastnosti. Vzorky boli skladované v uzavretých fľašiach pri teplote 20 °C počas šiestich mesiacov. Viskozita a hustota hydrogenovaných produktov sa výrazne nemenila, zatiaľ čo u bio-oleja s časom došlo k viditeľnému nárastu hlavne viskozity. Nárast viskozity koreloval s úbytkom karbonylových zlúčenín a fenolov, ktoré podliehajú polykondenzačným reakciám, za vzniku vysokomolekulárnych zlúčenín a vody. Počas skladovania sa obsah karboxylových kyselín postupne mierne zvyšoval, pravdepodobne z dôvodu oxidačných reakcií. Napriek tomu, že za hlavného pôvodcu oxidačnej nestability sú považované aldehydy, ktoré v hydrogenovaných vzorkách prítomné nie sú, aj u týchto vzoriek bolo zaznamenané  postupné starnutie vedúce k úbytku karbonylov a fenolov, a miernemu nárastu viskozity, obsahu kyselín a vody.  

216 - Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Jakub-Vojtěch Ballek B3 Ing. Jan Berka, Ph.D. Využití okruhů se superkritickým oxidem uhličitým a metody kontroly čistoty plynného média detail

Využití okruhů se superkritickým oxidem uhličitým a metody kontroly čistoty plynného média

Okruh se superkritickým oxidem uhličitým (sCO2) je technologie, která nabízí relativně vysokou účinnost, kompaktnost jednotek a tím pádem široké využití v různých odvětvích energetiky. Termodynamické vlastnosti cyklu byly již předmětem dříve zpracovaných studií, avšak problematika analytické kontroly čistoty a čištění sCO2 média zatím nebyla prozkoumána. Do okruhu se může dostávat široké spektrum znečišťujících látek, které mají předpoklad různě negativně ovlivňovat fungování jednotky. Cílem projektu ČiČiMe, který je řešen ve spolupráci CVŘ a VŠCHT, je návrh analytického systému monitorování čistoty a návrh technologie čištění pro sCO2 okruhy. K aplikaci navržených řešení by mělo dojít na experimentální smyčce SUSEN v CVŘ. Pro kontrolu čistoty plynného média je v úvaze využití spřažených technik GC-MS a GC-HID.
2 Claudia Bartošová B2 doc. Ing. Karel Ciahotný, CSc. Odhad fugitivních emisí skleníkových plynů vznikajících při těžbě, skladování a úpravě uhlí. detail

Odhad fugitivních emisí skleníkových plynů vznikajících při těžbě, skladování a úpravě uhlí.

Práce se zabývá stanovením obsahu skleníkových plynů sorbovaných v porézní struktuře hnědého uhlí těženého v ČR. Tyto údaje jsou důležité pro odhad fugitivních emisí skleníkových plynů, které vznikají při těžbě, úpravě a mechanickém zpracování uhlí před jeho použitím k výrobě energie či jiným účelům. U vzorků hnědého uhlí těženého v různých lokalitách v ČR byly stanoveny obsahy desorbovatelných látek při zahřívání vzorků na vyšší teploty (až 200 °C). Měření byla prováděna na termováhách spojených s FTIR analyzátorem plynů uvolněných při zahřívání, který sledoval koncentrace CO2, methanu a vodní páry v plynu odcházejícím z prostoru termováh během zahřívání každého vzorku. Další testy byly zaměřeny na proměření strukturních vlastností testovaných vzorků uhlí, jako jsou specifická plocha povrchu a porozita, respektive distribuce velikostí pórů a jejich objem. Byla provedena také měření elementárního složení testovaných vzorků uhlí a stanovení obsahu vody v jednotlivých vzorcích Karl-Fischerovou metodou. Na základě získaných výsledků pak byla odhadnuta množství CO2 a methanu sorbovaná v jednotlivých vzorcích uhlí. Tyto údaje poslouží k odhadu fugitivních emisí daných látek pro případy, kdy dojde k jejich úplnému uvolnění z porézní struktury uhlí (např. při jeho sušení).
3 Bc. Ondřej Hlaváček M1 Ing. Marek Staf, Ph.D. Vliv procesních podmínek na produkty hydrotermální konverze popílků na zeolity detail

Vliv procesních podmínek na produkty hydrotermální konverze popílků na zeolity

Příspěvek se zabývá studiem chemické transformace elektrárenských popílků na adsorbenty se strukturou podobnou přírodním zeolitům. Uhelné tepelné elektrárny tvoří majoritní podíl v rámci české energetiky a popílky jsou jimi produkovány ve velkých objemech. Jejich následné využití je však značně limitované jejich vlastnostmi a chemickým složením. Vzhledem k postupující změně klimatu a závazkům České republiky v oblasti snížení emisí CO2 je uvažováno o využití upravených popílků jako adsorbentů právě pro tento plyn. V příspěvku jsou zkoumány fyzikálně‑chemické podmínky procesu, vedoucího k produktu s nejlepšími dosažitelnými vlastnostmi, jako je specifický povrch, textura či sorpční kapacita.
4 Běla Ondrová B3 Ing. Marek Staf, Ph.D. Pomalá pyrolýza vybraných polymerů detail

Pomalá pyrolýza vybraných polymerů

V dnešní době plastové může být jednou z možností zpracování odpadních polymerů využití procesu pomalé pyrolýzy. Předkládaná práce se z důvodu zajištění reprodukovatelnosti výsledků a reprezentativnosti vzorků nezabývá pomalou pyrolýzou odpadních polymerů, ale polypropylenu (PP) a vysokohustotního polyethylenu (HDPE) v jejich čisté podobě. Vzorky HDPE a PP jsou pyrolyzovány v pyrolýzní peci, přičemž následně se vyhodnotí vliv rychlosti ohřevu na hmotnostní bilanci a na vybrané fyzikálně-chemické vlastnosti vzniklých plynných, kapalných a pevných produktů. Složení kapalné a plynné fáze bude stanoveno pomocí plynové chromatografie a pevné fáze pomocí elementární analýzy. Dále se u pevné fáze stanoví specifický povrch. Získaná experimentální data budou následně srovnána s údaji publikovanými v odborné literatuře.  
5 Bc. Jan Rosák M1 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Výroba paliva z odpadního materiálu ze zdravotnictví detail

Výroba paliva z odpadního materiálu ze zdravotnictví

Z důvodu stále se zvyšující produkce odpadů se hledají nové způsoby, jak efektivně využít jejich velké množství pro energetické účely. Příspěvek tedy pojednává o sběru informací týkající se volby vhodných odpadů pocházející z oblasti zdravotnictví, včetně popsání jejich množství a také shrnutí legislativních poznatků z oblasti odpadů i emisí. Budou popsány jednotlivé technologie zpracování odpadu ze zdravotnictví, a to jak v dnešní době prováděné ve velkém měřítku, tak technologie ve vývoji. Z vybraného typu zdravotnického odpadu, a to z použitých inkontinenčních pomůcek, bylo vyrobeno “alternativní palivo”. Nakonec budou shrnuty výsledky komplexní analýzy tohoto “alternativního paliva” vyrobeného z odpadu ze zdravotnictví.
6 Magdaléna Roušalová B2 Ing. Veronika Kyselová, Ph.D. Záchyt CO2 ze spalin pomocí sorpčních materiálů detail

Záchyt CO2 ze spalin pomocí sorpčních materiálů

Jednou z nejrozšířenější technologií pro zachycování CO2 je adsorpce na vhodných adsorpčních materiálech. Použitý materiál pro adsorpci by měl mít vhodné vlastnosti, zejména vysokou sorpční kapacitu, schopnost regenerace, selektivitu a životnost. Mezi vhodné se řadí pórovité materiály na bázi uhlíku, hliníku a křemíku. Sorbenty na bázi křemíku mají však mnohem lepší regenerační stabilitu než ostatní materiály. Někdy nejsou sorpční vlastnosti materiálu dostatečné, proto je na místě vylepšit interakce adsorbent – adsorptiv. Jednou z variant pro změnu porézního povrchu materiálu je jeho impregnace polyethyleniminem. Modifikace aminem vede ke zvýšení adsorpční kapacity a selektivity pro CO2. V této práci se budeme zabývat úpravou materiálu vhodného pro adsorpci, kterým byl zvolen silikagel, a jeho následnou impregnací polyethyleniminem.  
7 Vojtěch Vojáček B3 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Záchyt rtuti na adsorpčních materiálech detail

Záchyt rtuti na adsorpčních materiálech

Tato práce je zaměřena na snižování emisí Hg ve spalinách a reaguje na direktivu 2010/75/EU o snižování množství polutantů ve spalinách do roku 2021. Rovněž se zabývá přepracováním elektrárenských popílků, tedy VEP (Vedlejšími Energetickými Produkty), pro možnost použití tohoto materiálu k eliminaci Hg. V práci byly otestovány různé druhy sorpčních materiálů, například přírodní a syntetické zeolity, elektrárenské popílky a jiné. Některé z těchto vzorků prošly impregnací pomocí ZnCl2, FeCl3, Cu(NO3)2 a dalšími impregnačními činidly. Byly sledovány jejich sorpční vlastnosti, vybrané vzorky byly otestovány statickou a dynamickou metodou.  
8 Bc. Kateřina Vondráková M2 doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D. Katalytická hydrogenace oxidu uhličitého s využitím niklových katalyzátorů při nízkých tlacích    detail

Katalytická hydrogenace oxidu uhličitého s využitím niklových katalyzátorů při nízkých tlacích   

V posledních letech způsobuje narůstající výroba elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie (OZE) problémy při řízení elektrické přenosové soustavy z důvodu jejich nestabilní výroby. Tento problém lze řešit akumulací přebytečné elektrické energie ve formě syntetického zemního plynu (SNG). Výroba syntetického zemního plynu je založena na katalytické methanizaci oxidu uhličitého a vodíku. Při této reakci vzniká methan a voda, kterou lze běžnými technologiemi sušení odstranit. Takto vyrobený SNG lze následně vtláčet do přepravní nebo distribuční soustavy, nebo do podzemních zásobníků. Práce byla zaměřena na sledování katalytické aktivity připravených niklových katalyzátorů při nízkých tlacích. Připravené katalyzátory byly testovány v trubkovém průtočném reaktoru umístěném v experimentální aparatuře při přetlaku 0,5 MPa. U připravených katalyzátorů byl sledován zejména vliv měrného povrchu a distribuce pórů katalyzátoru v závislosti na naneseném množství niklu na průběh katalytické methanizace. Dále byl sledován exotermní nárůst teploty po náběhu reakce,  konverze vodíku a objemový zlomek produktů.  

217 - Ústav technologie vody a prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Nela Halašková M2 Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Testování poloprovozní jednotky AOP + GAU pro odstraňování pesticidních látek z pitné vody detail

Testování poloprovozní jednotky AOP + GAU pro odstraňování pesticidních látek z pitné vody

Se zvyšující se koncentrací pesticidů a jejich metabolitů ve vodě, vznikla potřeba jejich odstranění. Ačkoli jsou takové látky odstranitelné jen částečně, slibně se v tomto směru jeví AOP, které záměrně tvoří vysoce reaktivní radikály in situ a jsou schopny zmírnit většinu stopových organických látek. Testy byly provedeny na poloprovozní jednotce a sledoval se vliv ozonu a aktivního uhlí na odstranění kontaminantů ze surové vody.
2 Bc. Marek Kopáček M2 Ing. Hana Kujalová, Ph.D. Porovnání metod stanovení forem dusíku  detail

Porovnání metod stanovení forem dusíku 

Dusík (N) je jedním z nejdůležitějších biogenních prvků a koncentrace jeho forem patří mezi důležitá kritéria kvality vod. Cílem mé práce bylo porovnat kolorimetrická stanovení organického (N-org), dusičnanového (NO3-N) a amoniakálního (NH4-N) dusíku s jejich analýzami pomocí CN analyzátoru (CNA) a iontové chromatografie (IC), na souboru 403 vzorků různých typů přírodních vod (např. jezera, srážky). Relativně dobrá shoda byla nalezena pro stanovení anorganických forem N, kdy data z IC byla o 2% vyšší než výsledky kolorimetrického stanovení pro NH4-N a o 4% pro NO3-N. Tyto rozdíly byly statisticky významné (p < 0,05, Studentův t-test). Naopak hodnoty N-org stanovené pomocí CNA byly o 24% nižší než výsledky dosažené kjeldahlizací (p < 0,001). Průměrné hodnoty hmotnostního poměru organického uhlíku (C-org) k N-org (C:N), stanovené oběma metodami, byly pro vody jezer a nádrží 11 v případě N-org stanoveného kjeldahlizací a 15 pro N-org stanoveného pomocí CNA. Hodnoty C:N poměrů obvyklé pro jezera a nádrže jsou v literatuře udávány kolem 10. Malé rozdíly hodnot mezi metodami stanovení NO3-N a NH4-N mohou být způsobeny odchylkami v koncentracích standardů. Vzhledem k větším rozdílům hodnot N-org doporučuji otestování obou metod na vzorcích různých typů dusíkatých organických sloučenin.
3 Robert Kvaček B3 Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Zavádění analytické metody pro kvalitativní stanovení mikroplastů ve vodách detail

Zavádění analytické metody pro kvalitativní stanovení mikroplastů ve vodách

Znečištění životního prostředí mikroplasty je v poslední době hojně diskutovaným tématem. I přes jejich opakovaně potvrzený výskyt ve vodách nebyl zatím prokázán žádný negativní vliv na zdraví člověka. Dá se však předpokládat, že vzhledem k velkému zájmu veřejnosti o tuto problematiku, bude sledování tohoto typu znečištění zavedeno do legislativy a bude třeba stanovit příslušnou metodiku. V odborných publikacích existuje celá řada laboratorních postupů, které se často významně liší. Cílem této práce je najít vhodný postup stanovení, otestovat ho nejdříve na modelovém vzorku vláken ze sušičky, a poté na reálných vzorcích vody. Výsledkem bude metodika stanovení mikroplastů ve vodě.  
4 Bc. Nikola Musilová M2 Ing. Martin Pečenka, Ph.D. Předčištění odpadních vod z výroby vína detail

Předčištění odpadních vod z výroby vína

Práce se zabývá porovnáním procesů pro předčištění odpadních vod z výroby vína. Tyto vody jsou charakteristické nízkým pH, vysokým obsahem organických a nerozpuštěných látek. Nadlimitní hodnoty parametrů CHSK a BSK5 jsou často v rozporu s příslušným kanalizačním řádem, což komplikuje jejich odvádění a čištění na BČOV.  Z fyzikálně chemických metod předčištění byla testována koagulace v kombinaci s flokulací. Zároveň byly provozovány dva vsádkové reaktory za rozdílných provozních podmínek. Cílem práce bylo nalezení efektivního a ekonomicky únosného postupu pro snížení hodnot CHSK a BSK5 za účelem dosažení limitů daných kanalizačním řádem.  
5 Bc. Blanka Pilátová M1 Ing. Dana Vejmelková, Ph.D. Hledání vhodných materiálů pro odstranění genů antibiotické rezistence z vod detail

Hledání vhodných materiálů pro odstranění genů antibiotické rezistence z vod

V posledních letech se čím dál více objevuje v médiích problém antibiotické rezistence, což poukazuje na důležitost tématu pro širokou veřejnost. V důsledku nadužívání či nesprávného používání antibiotik v lékařství i zemědělství a následném nedostatečném čištěním odpadních vod si bakterie postupem času vytváří rezistenci na tato antimikrobiální činidla. Rezistence může být způsobena sledem genetických mutací či v průběhu horizontálních přenosů genů jako je konjugace, transdukce či transformace. Jedním z možných řešení  tohoto problému je optimalizace dočišťování vod pomocí sorpce volné DNA, tj. i volně se vyskytujících genů antibiotické rezistence. Tato práce se zaměřuje na adsorpci volné DNA z nemocniční odpadní vody na čtyřech druzích aktivního uhlí a dvou druzích zeolitů.   
6 Bc. Adéla Šimůnková M2 doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D. Monitoring stavu filtračních vložek větracích otvorů u zemních vodojemů detail

Monitoring stavu filtračních vložek větracích otvorů u zemních vodojemů

Jedním z faktorů ohrožujících kvalitu vody ve vodovodním řadu je sekundární kontaminace vody. Z hlediska vzdušné kontaminace jsou kritickým místem vodojemy, konkrétně větrací průduchy a systém větrání především akumulačního prostoru. Kontaminace tohoto prostoru může vést k senzorickým změnám až biologické nestabilitě akumulované vody. Z tohoto důvodu by měly být průduchy osazovány filtračními vložkami. Požadavky na jejich vlastnosti a materiálové složení jsou řešeny v dokumentu technického doporučení I-D-48 a normě ČSN 75 5355 Vodojemy. Pro provozovatele distribuční sítě je žádoucí, aby měl představu o mikrobiální kontaminaci i celkovém stavu těchto vložek, vzhledem k době jejich expozice a zátěži z okolního prostředí. Proto je na místě vypracování metodiky, která takové postupy popisuje. Vedle metodiky výluhů a následného mikrobiologického i hydrobiologického rozboru je vhodné vypracovat také metodiku stanovení míry záchytu, což by vedlo k možnosti optimalizovat dobu expozice filtračních vložek v jednotlivých lokalitách vzhledem k okolí vodojemu.
7 Bc. Klára Škodáková M2 Ing. Dana Vejmelková, Ph.D. Detekce genů antibiotické rezistence v odpadních vodách z nemocnice detail

Detekce genů antibiotické rezistence v odpadních vodách z nemocnice

Detekce genů antibiotické rezistence v odpadních vodách z nemocnic Antibiotika jsou používána k léčbě bakteriálních onemocnění. Jejich nadměrnou konzumací dochází k selekci rezistentních bakterií a šíření genů antibiotické rezistence. Bakterie nesoucí tyto geny putují v odpadních vodách na čistírnu odpadních vod, kde dochází ke značné eliminaci patogenů. Nicméně i environmentální bakterie nesoucí tyto geny, popř. geny antibiotické rezistence vyskytující se extracelulárně mohou představovat riziko pro životní prostředí, potažmo člověka. Hlavní problém je, že geny rezistence jsou všudypřítomné, ale zatím žádné legislativní opatření týkající se antibiotické rezistence ve vodách není zavedeno. Značné riziko mohou představovat nemocniční odpadní vody, které obsahují větší množství bakterií rezistentních na antibiotika než komunální odpadní vody. Cílem této práce je navrhnout a optimalizovat postupy průkaznosti přítomnosti vybraných genů rezistence v odpadních vodách z nemocnice. Tyto geny byly stanovovány v přítoku, aktivovaném kalu a odtoku nemocniční čistírny odpadních vod pomocí polymerázové řetězové reakce.  

218 - Ústav energetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Kryštof Frank B2 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Analýza korozních vrstev na slitinách zirkonia detail

Analýza korozních vrstev na slitinách zirkonia

Slitiny zirkonia nachází největší uplatnění v jaderné energetice, konkrétně v jaderných reaktorech jako povlakové trubky regulačních tyčí nebo palivových elementů. Zirkonium se v této oblasti používá zejména díky svému velmi nízkému účinnému průřezu pro absorpci tepelných neutronů. Výhodou je i chemická stabilita a odolnost vůči korozi – povrch zirkoniových slitin se snadno pokrývá pasivační vrstvou oxidu. V podmínkách jaderného reaktoru (zvýšená teplota a tlak) se oxid zirkoničitý vyskytuje ve dvou krystalických modifikacích – tetragonální a monoklinické. Tyto fáze se nevyskytují samostatně, ale společně ve směsi. Cílem této práce bylo analyzovat oxidické vrstvy na povrchu vzorků slitin E110 ETE (Zr1Nb, 0,05 Fe) s různými teplotními cykly a zjistit závislost výskytu tetragonální fáze na teplotě a době expozice. Tyto výsledky byly následně srovnány s teoretickými poznatky o zastoupení tetragonální fáze ve směsi. Analýza byla provedena pomocí Ramanovy spektrometrie. Výsledky této práce se dále mohou využít při dalším studiu korozního mechanismu zirkoniových slitin.
2 Bc. Jan Glabasňa M2 doc. Ing. Luděk Jelínek, Ph.D. Vývoj postupu testování kolon pro iontovou chromatografii detail

Vývoj postupu testování kolon pro iontovou chromatografii

Cílem této práce je ověřit vhodnost konstrukce kolony pro iontovou chromatografii a vyvinout metodiky testování před uvedením do provozu. Pro kolonu byl navržen specifický typ koncovek, který by měl zajistit rovnoměrný průtok mobilní fáze. V konečné fázi vývoje bude sestava chromatografu tvořena dvanácti kolonami a je nezbytné, aby po naplnění měly kolony stejné vlastnosti. Pro ověření správného pracovního cyklu kolony, byl vybrán SAC Dowex 50WX8. Dowex 50WX8 se primárně využívá jako separační medium pro chromatografii na tenké vrstvě nebo také právě pro LPLC. Silně kyselý katex je na bázi mikroporézního kopolymeru styrenu a divinylbenzenu. Tato struktura zajištuje vysokou odolnost vůči oxidaci, redukci, mechanickému opotřebení, praskání a je nerozpustná v běžných rozpouštědlech. Tento sorbent byl několikrát upraven přes sadu sít, díky tomu bylo získáno několik frakcí. Zrnitost ~100-150 μm byla použita pro další experimenty. Sorbent je vložen do jednotlivých kolon a je porovnáváno, zdali je eluční křivka Cu2+ iontů při zatížení na testovaných kolonách podobná při použití HCl jako mobilní fáze.  
3 Filip Hromek B3 doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc. Srovnání tvorby oxidické vrstvy na korozivzdorných ocelích detail

Srovnání tvorby oxidické vrstvy na korozivzdorných ocelích

Příspěvek se zabývá porovnáním složení oxidické vrstvy na korozivzdorné oceli stabilizované titanem a oceli bez této stabilizace. Byla provedena analýza uvedených ocelí pomocí rentgenové fluorescence (XRF) a analýza povrchu kovu pomocí elektronové spektroskopie (XPS). Vzorky byly dále exponovány v autoklávu za podmínek simulující sekundární okruh jaderné elektrárny, tj. 280 °C, 10 MPa, odplyněná voda s koncentrací rozpuštěného kyslíku 10 ppb a méně a úpravou pH amoniakem na hodnotu 8.2 v celkové délce trvání 300 hodin. Po expozici byly analyzovány vytvořené vrstvy oxidů metodou XPS. Byly zjištěny značné rozdíly v poměrech zastoupení kovů v oceli a ve vytvořeném oxidu, zároveň zastoupení titanu, který vznikem karbidu titanu zlepšuje vysokoteplotní vlastnosti oceli, v oxidické vrstvě není posíleno v měřitelné míře.  
4 Petr Roztočil B3 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Společná práce "Koroze mosazi v prostředí vybraných materiálů o vysokém latentním teplu tání" a prezentace s Davidem Daškem. detail

Společná práce "Koroze mosazi v prostředí vybraných materiálů o vysokém latentním teplu tání" a prezentace s Davidem Daškem.

Některé vosky nebo vyšší mastné kyseliny mohou díky svému vysokému latentnímu teplu tání najít využití v systémech pro akumulaci tepla. Z hlediska dlouhodobého uchovávání těchto látek je potřeba řešit problematiku korozního chování vnitřních konstrukčních materiálů kontejnerů. Práce se zaměřuje zejména na korozní chování mosazi v prostředí kyseliny palmitové. Ke stanovení korozní rychlosti byla aplikována metoda hmotnostních úbytků. Práce dále ukazuje možnost použití měření prostorové impedance ke studiu korozních dějů v prostředí kyseliny palmitové.
5 Anežka Sedmihradská B1 doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D. Charakterizace vysokoteplotního biocharu z reálné výroby a jeho použití detail

Charakterizace vysokoteplotního biocharu z reálné výroby a jeho použití

Biochar je pevný produkt karbonizace biomasy, který je dále využíván, zejména v zemědělství, pro jeho vlastnosti – vysoký obsah chemicky stálého uhlíku, poréznost a schopnost vázat vodu a živiny1-2. Zkoumaný biochar pochází z reálné výroby, kde se nachází vícestupňový zplyňovací generátor biomasy s kombinovanou produkcí biocharu (30 kg/h), elektřiny a tepla3. Fyzikálně-chemické a texturní vlastnosti biocharu byly analyzovány a porovnány s limity následujících institucí s cílem vyšetřit možnosti jeho praktického využití: Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský (platná česká legislativa), European Biochar Certificate (každoročně aktualizovaný certifikát kvality biocharu) a International Biochar Initiative (mezinárodní certifikát). 1.            Weber, K.; Quicker, P., Properties of biochar. Fuel 2018, 217, 240-261. 2.            Pohořelý, M.; Sedmihradská, A.; Trakal, L.; Jevič, P., Biochar - výroba, vlastnosti, certifikace, použití. Waste Forum 2019, (3), 197-210. 3.            Pohořelý, M.; Picek, I.; Skoblia, S. CZ Patentový spis 306239, Jan 19, 2016.  
6 Bc. Jaromír Valtr M2 doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc. Varianty způsobu sušení obalových souborů vyhořelého jaderného paliva. detail

Varianty způsobu sušení obalových souborů vyhořelého jaderného paliva.

K dlouhodobému skladování vyhořelého jaderného paliva z elektrárny Temelín se využívají kontejnery Castor® 1000/19 vyráběné firmou Škoda JS a.s. Palivové soubory jsou do kontejnerů vkládány po vyjmutí z bazénu vyhořelého paliva a následném vakuovém sušení. V jistém množství se však voda nadále nachází v poškozených palivových proutcích palivového souboru. Voda se následně může uvolnit do prostoru kontejneru a způsobovat v dlouhodobém horizontu korozi. V první polovině roku bylo ve spolupráci s firmou Škoda JS a.s. provedeno vyhodnocení vhodnosti sušidel (CaO x MgO) pro výše zmíněné kontejnery. Nynější práce se zabývá vlivem přítomnosti vlhkosti na vnitřní prostředí naplněného kontejneru.  

240 - Ústav chemie ochrany prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Erna Gjinolli B3 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Ecotoxicological assessment of recycled concrete and secondary raw materials for construction detail

Ecotoxicological assessment of recycled concrete and secondary raw materials for construction

Concrete is the most used and the most important construction material. However, the primary raw materials which make up concrete, the so-called aggregates (sand, crushed stones, gravel) are limited natural resources. Therefore, the use of secondary raw materials (construction and demolition waste) is being encouraged.   For this study, five samples of secondary raw materials and six samples of concrete have been chosen. The secondary raw materials are based on glass and ceramics while the concrete samples consisted of a reference concrete sample based on primary raw materials, ultra-high performance concrete and samples containing secondary raw materials or recycled concrete. Even though, generally speaking, using recycled material is beneficial for the environment, this study’s purpose was to assess the possible toxic effect that the leachates of the fore mentioned materials could have on freshwater organisms. Unicellular algae Desmodesmus Subspicatus was chosen as a test organism and it was exposed to both untreated and nutrient enriched leachates of the materials. Results showed highly inhibitory effect of the untreated leachates on algal growth rate, while in the case of nutrient enriched leachates, various effects including stimulation were observed.  
2 Bc. Petra Hrdličková M2 Ing. Veronika Rippelová, Ph.D. Analýza C10 - C40 v zeminách, odpadech a vodách detail

Analýza C10 - C40 v zeminách, odpadech a vodách

Obsah uhlovodíků C10 až C40 v pevných a kapalných matricích je významný parametr pro charakterizaci odpadů, zemin a kontrolu jakosti vod. Metoda kvantitativního stanovení obsahu uhlovodíků C10 až C40 je specifikována ve třech český technických normách (ČSN EN 14039, ČSN EN ISO 16703, ČSN EN ISO 9377-2), které mají shodný postup. Metoda je založena na extrakci uhlovodíků C10 až C40 z matrice organickými rozpouštědly, po následném odstranění polárních látek sorpcí na Florisil jsou uhlovodíky C10 až C40 separovány metodou plynové chromatografie s kapilární kolonou a detekovány plamenově ionizačním detektorem. Cílem této práce bude porovnat různé způsoby extrakce uhlovodíků C10 až C40 z pevných matric a účinnost extrakce pro různé směsi extrakčních činidel. Sledován bude také vliv matrice na celý proces a výtěžnost celé metody.
3 Bc. Nikola Kráľová M2 doc. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA Porovnání environmentálních dopadů potravinových obalů detail

Porovnání environmentálních dopadů potravinových obalů

 Potravinové obaly se staly součástí našeho každodenního života. Nárůst množství potravinových obalů však s sebou přináší také negativní dopady v podobě produkce odpadu. Z tohoto důvodu se hledají různé způsoby snižování jejich environmentálních dopadů. V této práci jsme se zaměřili na porovnání environmentálních dopadů výroby plastových obalů vzhledem k jejich rozdílným výrobním a dekoračním technologiím či složením. V rámci této práci byly hodnoceny tři typy kelímků. První typ kelímků se dekoruje metodou potisku, kde se barva nanáší přímo na podkladový materiál složený z polypropylénu. Druhý typ kelímků je rovněž z polypropylénu, avšak na kelímek se ohřátím potahuje PVC fólie. Tato dekorační metoda se nazývá sleevování.  U třetího typu kelímků se používá tzv. metoda K3, což je aplikace papírového segmentu a papírového dna, která výrazně snižují podíl použitého plastu. Pro hodnocení environmentálních dopadů kelímků byla použita metoda LCA – life cycle assessment. Pomocí programu Gabi byly namodelovány jednotlivé výrobní procesy a výsledky byly vyhodnoceny metodou Recipe.
4 Bc. Jan Matuštík M1 doc. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA Life Cycle Assessment of biochar to soil systems: A review   detail

Life Cycle Assessment of biochar to soil systems: A review  

With the ongoing climate change, it is necessary to look for ways to take-up carbon dioxide from the atmosphere. Biochar application to soil provide carbon capture and helps to tackle soil degradation. There is also a significant potential for energy production by utilizing the co-products, syngas and bio-oil. However, since the properties of the produced biochar vary considerably, it is necessary to analyze individual systems to confirm the benefits. This work aims to provide a systematic review of the peer-reviewed literature that presents LCAs of systems where biomass is processed in pyrolysis units and the produced biochar is then applied to soil. Although the systems differ and, therefore, the results are not directly comparable, the fact that the authors follow ISO standard provides a way to compare the various steps and decisions taken by authors and thus facilitate a unification of the methodology. The greatest potential for the methodology consolidation appears in the first step of LCA, where the selection of functional unit and system boundaries is largely arbitrary. Although they are not directly comparable, it is apparent from the results that the incorporation of the biochar step in agricultural systems provides significant benefits for the carbon balance.
5 Eliška Sochorová B3 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Hodnocení ekotoxicity druhotných surovin pro přípravu betonů vůči Lemna minor detail

Hodnocení ekotoxicity druhotných surovin pro přípravu betonů vůči Lemna minor

Beton je hojně využívaný stavební materiál, avšak primární zdroje nerostných surovin, které se pro jeho výrobu používají, nejsou nevyčerpatelné. Proto je logickým krokem snaha o jejich nahrazení sekundárními zdroji, jako jsou stavební i jiné odpady. Kvalita druhotných surovin je však značně proměnlivá. Mohou obsahovat toxické kovy, a proto je třeba experimentálně ověřovat, zda by se tyto látky mohly uvolňovat do prostředí a následně mít negativní vliv na živé organismy. Cílem této práce bylo pomocí ekotoxikologických testů zjistit, jak by tyto recyklované materiály ovlivňovaly povrchové i podzemní vody a organismy v nich žijící. Jako testovaný organismus byla vybrána vodní rostlina okřehek menší (Lemna minor). Sledován byl vliv výluhů různých typů skel a obkladových materiálů na pH, rychlost růstu okřehku a obsah chlorofylu v rostlinách. Testována byla drcená skla z komunálního odpadu, fotovoltaických panelů a odpad z procesu broušení skla, která by mohla sloužit jako náhrada písku. Výsledky ukázaly rozdílné působení jednotlivých vzorků na růst modelového organismu.  
6 Bc. Martin Štengel M1 Ing. Marek Šír, Ph.D. Využití biooxidačních filtrů pro snížení emisí methanu ze skládek odpadů detail

Využití biooxidačních filtrů pro snížení emisí methanu ze skládek odpadů

V rámci této práce bylo laboratorně zjistit schopnost náplně skládkového biooxidačního filtru, zda dokáže obnovit svou funkci po delší době neaktivity. Za pomocí laboratorní kolony byla měřena účinnost náplně oxidovat methan v procházejícím plynu. Výsledky byly následně porovnány s aktuální národní normou (ČSN 83 8034). V průběhu měření bylo potvrzeno obnovení funkce této náplně i po delší době neaktivity. Na koloně byla zaznamenána zvýšená účinnost oxidace již po několika hodinách. Účinnost oxidace methanu se postupně v průběhu experimentu zvyšovala, až přesáhla hodnotu 95 %, kterou vyžaduje norma. Dále bylo provedeno terénní monitorování provozního biooxidačního filtru, který se nachází na rekultivované skládce. Zde bylo měřena účinnost oxidace methanu před výměnou svrchní části biooxidačního filtru a následně po její výměně. Stará náplň vyhovovala účinnosti oxidace methanu stanovovanou normou velmi těsně. Po její výměně dosahovala účinnost takřka 100 %.  

319 - Ústav biotechnologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Denisa Adamcová M2 prof. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D. Kultivace sinice Arthrospira maxima detail

Kultivace sinice Arthrospira maxima

Tato práce se zabývá optimalizací kultivačních podmínek nutraceuticky využitelné cyanobakterie Arthrospira maxima, známější především pod názvem „spirulina“.  Sušená biomasa spiruliny je oblíbený a hojně prodávaný potravinový doplněk. Naším cílem je sestrojit zařízení, ve kterém si budou moci uživatelé pěstovat doma vlastní biomasu a konzumovat ji tak čerstvou, což by jim mělo přinést řadu výhod – především se předejde oxidačním změnám, což zajistí jednak vyšší nutriční hodnotu a jednak vhodnější senzorické vlastnosti. Součástí výzkumu je výběr a optimalizace vhodného média, vlnové délky osvětlení, režimu kultivace (vsádková, semi-kontinuální), sklízení (filtrace) a následná analýza čerstvé biomasy a sušiny. Další součástí práce je dezintegrace buněk spiruliny. Pro člověka je sice spirulina stravitelná, ovšem některé mlékárny uvažují o jejím přidávání do fermentovaných mléčných produktů, kde by spirulina měla podporovat růst probiotických bakterií. Mléčné bakterie však nejsou schopné buněčnou stěnu rozkládat, a proto je potřeba spirulinu použít v dezintegrovaném stavu, aby biologicky aktivní složky biomasy byly pro bakterie dostupné.  
2 Bc. Nikola Dulíčková M2 doc. Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Antimikrobiální peptid LL III/43 – potenciální léčivo s antivirulenčním účinkem proti Candida albicans detail

Antimikrobiální peptid LL III/43 – potenciální léčivo s antivirulenčním účinkem proti Candida albicans

Candida albicans je jako oportunní patogen schopna způsobit závažná onemocnění (kandidózy), které v nejvážnějších případech končí až smrtí. Tato onemocnění jsou často spojena s tvorbou biofilmu, nejvýznamnějším virulenčním faktorem, který významně napomáhá vzniku rezistence mikroorganismů k antibiotikům. V rámci této práce byla jako alternativní antifungální látka použit strukturní analog LL III/43 antimikrobiálního peptidu izolovaného z jedu divokých včel ze skupiny lasioglossinů, které mají výrazný inhibiční efekt na tvorbu biofilmu a díky specifickým interakcím nepoškozují lidské buňky. Bylo porovnáno působení azolových antibiotik využívaných v léčbě kandidóz (flukonazol, klotrimazol a vorikonazol) s působením LL III/43 vůči dvěma klinickým izolátům C. albicans OL-1 a C. albicans M-1. V první řadě byl sledován jejich vliv na metabolickou aktivitu buněk biofilmu C. albicans. Bylo zjištěno, že LL III/43 (koncentrace 50 µM) snižuje metabolickou aktivitu buněk biofilmu C. albicans o 70 %. Následně bylo sledováno působení těchto látek na produkci faktorů virulence C. albicans. Aplikace LL III/43 významně snížila produkci hemolysinů, fosfolipas a proteas. LL III/43 je tedy velmi slibným alternativním léčivem v léčbě infekcí způsobených C. albicans.
3 Bc. Kristýna Fialová M2 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Glyciny obohacená doména Mason-Pfizerova opičího viru jako možný partner pro interakci s buněčnými proteiny detail

Glyciny obohacená doména Mason-Pfizerova opičího viru jako možný partner pro interakci s buněčnými proteiny

Retroviry kódují  enzym reverzní transkriptázu, která přepisuje jednořetězcovou RNA do dvouřetězcovou DNA. Tento krok je jedním z kritických bodů životního cyklu retrovirů. Mason-Pfizerův opičí virus (M-PMV) obsahuje glyciny obohacenou G-patch doménu (GPD), která je nezbytná pro infektivitu viru. Odstraněním či mutagenezí GPD se M-PMV stává neinfekčním. U těchto mutantních virů neprobíhá reverzní transkripce, a to i přesto, že aktivita reverzní transkriptázy je nezměněna. Jedním z buněčných proteinů, u něhož bylo ukázáno, že je schopen interagovat s proteiny obsahujícími GPD, je protein DHX15 (DEAH-box RNA helikáza 15). Protein DHX15 na svém C-konci obsahuje tzv. OB doménu, odpovědnou za interakci s GPD. Viry běžně využívají hostitelských proteinů pro realizaci svého životního cyklu. Během studia vzájemných interakcí buněčných a M-PMV proteinů byl ve virových částicích nalezen právě buněčný protein DHX15, zatímco ve virových částicích neobsahujících GPD tento protein identifikován nebyl. Na základě těchto dat lze spekulovat, že GPD M-PMV slouží jako vazebný motiv pro inkorporaci buněčného proteinu DHX15 do virionu, a že tato vazba probíhá právě přes jeho OB doménu. V této práci jsme se zaměřili na ověření této interakce a její vliv na infektivitu MPMV.  
4 Bc. Ondřej Findura M2 Ing. Marcel Karabín, Ph.D. Studium významu bakterií při fermentaci cideru směsnou kulturou detail

Studium významu bakterií při fermentaci cideru směsnou kulturou

Cider, částečně zkvašený jablečný mošt, existuje na trhu v řadě variant suchých či sladkých, jejichž charakteristický chuťový profil je tvořen zejména rozdílnými obsahy vyšších alkoholů, organických kyselin a jejich esterů. Tyto látky jsou v drtivé většině tvořeny a přeměňovány metabolismem kvasničného kmene v průběhu alkoholového kvašení. Jejich obsah a složení jsou významnou měrou ovlivňovány také technologickými parametry, případně zapojením sekundární bakteriální fermentace. Na základě našich dřívějších studií byly zvoleny čtyři kvasničné kmeny výrazně se lišící vytvářeným aromatickým profilem. Jejich kombinací s bakteriálními rody Oenococcus a Lactobacillus byla v laboratorních podmínkách simulována produkce cideru kvašeného směsnou kulturou. V průběhu hlavního kvašení byl zkoumán profil 33 vybraných aromatických látek. Zapojení bakteriálních kultur výrazně ovlivnilo analytické složení vzniklých ciderů, markantní byl zejména vliv na obsah netěkavých organických kyselin a ethanolu. Ačkoliv jsou tyto bakteriální kultury původně asociovány s produkcí "divoce" kvašených ciderů, jejich řízené využití nabízí široké možnosti produkce méně kyselých ciderů a modifikace nápojů s charakteristickým aroma.
5 Bc Markéta Husáková M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Fenotypová variabilita endofytních kmenů rodu Kocuria izolovaných z Vitis vinifera detail

Fenotypová variabilita endofytních kmenů rodu Kocuria izolovaných z Vitis vinifera

Endofyty jsou asymptomatické mikroorganismy, které osidlují rostlinné tkáně a tvoří přirozený mikrobiom všech rostlin. Může se jednat o viry či houby, nejvyšší zastoupení však mají endofytní bakterie. Kromě svého přirozeného působení na rostliny, jako je podpora růstu, ať již přímo jako PGPB (Plant growth-promoting bacteria) či nepřímo například fixací dusíku, mají endofytní mikroorganismy také dalšími benefitními vlastnostmi. Mohou rostlinám umožňovat lepší konkurenceschopnost a odolnost proti biotickým i abiotickým nepříznivým vlivům. Práce je zaměřena na bakterie rodu Kocuria izolované ze tří odrůd Vitis vinifera (révy vinné). Zástupci rodu Kocuria mají kromě výše popsaných pozitivních vlastností pro svého rostlinného hostitele potenciální využití v biotechnologiích jako producenti pigmentů, antibiotik či exopolysacharidů. Někteří zástupci jsou schopni degradovat antibiotika a další kontaminanty v životním prostředí. Izoláty zkoumané v  práci byly identifikovány pomocí analýzy sekvence genu pro 16S rRNA jako Kocuria rosea a Kocuria rhiophila. Dále byla zkoumána růstová charakteristika jednotlivých izolátů a jejich schopnost utilizovat různé zdroje uhlíku a produkovat siderofory. Další náplní práce bude zkoumání produkovaných sideroforů a další charakterizace jednotlivých kmenů.
6 Bc. Andrej Jašica M2 Ing. Hana Stiborová, Ph.D. Biotechnologický a farmakologický potenciál střevních symbiontů herbivorního hmyzu detail

Biotechnologický a farmakologický potenciál střevních symbiontů herbivorního hmyzu

Väčšina herbivórneho hmyzu nie je schopná tráviť veľkú časť rastlinnej biomasy, ktorá je bohatá na antiherbivórné látky. Biodegradácie v črevách sú preto mediované bohatým spektrom intestinálnej mikrobioty (huby a baktérie). Jedným zo znakov mikrobiomu čreva, je veľká schopnosť kompetície sprostredkovaná sekundárnymi metabolitmi, ktoré majú potenciál potlačovať mikroorganizmy, ale nie zvieracieho hostiteľa a teda pravdepodobne ani človeka. Čo činí z čreva húseníc ideálny cieľ bioprospektingu pri hľadaní nových liečiv. Vzhľadom k veľkému množstvu izolovaných kmeňov húb z čriev herbivorného hmyzu (viac ako 380), boli vybrané testované kmene na základe častého výskytu a schopnosti sporulácie. U týchto kmeňov sa zisťovala schopnosť tolerancie antiherbivórnych látok (kyselina tanová, k. gallová a tannivin) pri rôznych hmotnostných koncentráciách (0,5 – 2%) v  trepaných kultúrach. Pri niektorých hubách sme pozorovali veľmi nízku schopnosť tolerancie (Exobasidium sp.), iné vykazovali schopnosť tolerancie antiherbivórnych látok (Aspergillus pseudodeflectus). U kmeňu Gnomoniopsis idaeicola prítomnosť antiherbivórnej látky (2% kyselina gallová a 2% tannivin) navýšila nárast biomasy takmer dvojnásobne oproti kontrole.



7 Bc. Martina Jiříková M2 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Studium mechanismu působení fullerenových inhibitorů HIV-1 detail

Studium mechanismu působení fullerenových inhibitorů HIV-1

Virus lidské imunodeficience typu 1 (HIV-1) je původcem onemocnění AIDS (syndrom získaného selhání imunity). HIV patří mezi obalené retroviry, jejichž genom je tvořen dvěma kopiemi jednovláknové RNA. Během svého životního cyklu tvoří tyto viry dva typy částic, nezralé a zralé, které vznikají díky vzájemným interakcím kapsidového proteinu (CA), nukleokapsidového proteinu (NC) a virové RNA. Kapsida zralé infekční částice viru HIV-1 je složena do asymetrického fullerenového kuželu, který je tvořen hexamerní mřížkou CA. Současná terapie AIDS je založena na podávání kombinace inhibitorů retrovirových enzymů. Virus HIV-1 se však vůči používaným inhibitorům může stávat rezistentním, a proto je potřeba neustále objevovat další látky, které by byly cíleny na jiné virové proteiny, než jsou právě enzymy. Cílem této práce bylo otestovat fullerenový inhibitor 85, který v předběžných studiích vykazoval velmi slibnou anti-HIV aktivitu. Pro testování tohoto inhibitoru byl použit lentivirový systém, který umožňuje produkci VSV-G pseudotypizovaných HIV-1 částic obsahujících reportérový zelený fluorescenční protein. Kombinací imunochemických a radioaktivních technik, a využitím průtokové cytometrie, byl studován mechanismus působení inhibitoru 85 v replikačním cyklu HIV-1.
8 Bc. Marina Kapisheva M1 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Study of interactions of structural proteins of selected flaviviruses with nucleic acid detail

Study of interactions of structural proteins of selected flaviviruses with nucleic acid

Flaviviruses are small enveloped viruses with positive-strand RNA. Genus flavivirus contains more than 70 members, including tick-borne encephalitis virus (TBEV), yellow fever virus (YFV) and Dengue virus (DENV). Diseases caused by flaviviruses have brought a significant impact on public health in the latest decades. The targeted treatment has not been discovered yet, partly due to a lack of detailed understanding of the flavivirus life cycle. One of the critical steps in this cycle is the packaging of viral genome and the formation of a nucleocapsid core. Flaviviral genome encodes three structural proteins (C, prM, and E) and seven non-structural proteins. Nucleocapsid core, composed of viral genome complexed with C protein, then buds through the membrane of endoplasmic reticulum obtaining thus a lipid bilayer coat containing prM and E proteins. Studying the mechanism of genome recognition and packaging can help discover new anti-flaviviral drugs. Using a combination of various methods such as fluorescence anisotropy, EMSA (electrophoretic mobility shift assay) and TEM (transmission electron microscopy) we study the interactions between DENV C protein and nucleic acid.  
9 Bc. Barbora Kolrosová M1 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Funkční studie transkripčního faktoru WT1 a jeho přirozených mutantů detail

Funkční studie transkripčního faktoru WT1 a jeho přirozených mutantů

Protein WT1 je transkripční faktor, který má tumor-supresorovou funkci a má zásadní význam při organogenezi ledvin. Mutace v genu kódující WT1 mají vliv na vývoj celé škály onemocnění. C-konec transkripčního faktoru WT1 obsahuje 4 zinkové prsty, které představují DNA vazebnou doménu. Mutace v těchto doménách WT1 jsou spojovány především s vývojem Wilmsova nádoru neboli nefroblastomu u dětí. Na základě klinické studie Fakultní nemocnice v Motole bylo vybráno 7 bodových mutací v oblasti zinkových prstů tohoto proteinu, které se často vyskytují u osob, jimž byl diagnostikován Wilmsův nádor. Tři vybrané mutace byly pomocí řízené mutageneze metodou EMILI vneseny do fragmentu genu wt1. Následně byly proteiny WT1 nesoucí tyto mutace rekombinantně připraveny a pomocí fluorescenční anizotropie byla porovnána jejich schopnost interagovat s cílovou nukleovou kyselinou. Tato metoda nám umožnila velice přesně porovnat vliv jednotlivých mutací proteinu WT1 na schopnost vázat specifickou regulační oblast DNA.
10 Bc. Jakub Kolář M1 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Fytofabrikace nanočástic stříbra a jejich aktivita vůči suspenzním buňkám Pseudomonas aeruginosa detail

Fytofabrikace nanočástic stříbra a jejich aktivita vůči suspenzním buňkám Pseudomonas aeruginosa

Vzrůstající rezistence mikroorganismů k průmyslově a klinicky používaným antibiotikům se stala jedním z velmi důležitých témat poslední doby a hledáním řešení tohoto problému se začala zabývat řada výzkumných skupin. Slibnou alternativou se v současnosti zdá být použití kovových nanočástic. Stávající fyzikální a chemické metody syntézy takových nanočástic jsou bohužel poměrně finančně náročné a představují zátěž pro životní prostředí. Východiskem by mohlo být nalezení vhodné metody pro jejich biotechnologickou produkci. V této studii jsme se zabývali fytofabrikací nanočástic stříbra pomocí extraktu z letorostů Vitis vinifera a jejich antimikrobiálním působením vůči čtyřem kmenům gramnegativní bakterie Pseudomonas aeruginosa. Antimikrobiální působení bylo sledováno na suspenzní populaci buněk měřením optické denzity v průběhu kultivace v přítomnosti fytofabrikovaných stříbrných nanočástic. Pomocí extraktu z letorostů Vitis vinifera se podařilo připravit nanočástice stříbra, které se ukázaly být velmi účinnými při potlačování růstu suspenzních buněk Pseudomonas aeruginosa.
11 Bc. Markéta Kulišová M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Základní charakteristika sekundárních metabolitů révy vinné detail

Základní charakteristika sekundárních metabolitů révy vinné

Díky četnému využití révy vinné, v podobě hroznů (stolní víno, hrozinky) a nápojů, se tato kulturní rostlina stala jednou z nejdůležitějších a nejdéle pěstovaných na světě. Fytochemie révy vinné je bohatá na širokou škálu sloučenin. Mnoho z nich je známo svými léčebnými aplikacemi v terapii rakoviny, kardiovaskulárních onemocnění a dalších. Farmaceuticky využitelné látky patří mezi produkty sekundárního metabolismu jak samotné rostliny Vitis vinifera, tak endofytních mikroorganismů révy. Endofyty jsou definovány jako asymptomatické mikroorganismy, které kolonizují vnitřní pletiva rostlin. Sekundární metabolity endofytů vykazují pozoruhodnou chemickou rozmanitost, díky čemuž mají významný biotechnologický potenciál v medicíně, zemědělství či průmyslu. Mohou pozitivně ovlivňovat růst rostliny a zvyšovat odolnost vůči abiotickým i biotickým stresům. Cílem práce je identifikace endofytů révy vinné a jejich základní charakterizace, např. endofyty produkující metabolity s potenciální antifungální aktivitou vůči fytopatogenním mikromycetám Fusarium solani, Mucor plumbeus, Botrytis cinerea a tvorbu sideroforů.  
12 Bc. Ha My Luongová M2 doc. Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Sledování obsahu antioxidantů a polyfenolů v bílých vínech detail

Sledování obsahu antioxidantů a polyfenolů v bílých vínech

V dnešní době se mluví o pozitivních účincích vína na lidské zdraví v důsledku přítomnosti fenolových sloučenin, které mají vysokou antioxidační aktivitu, a s tím spojený pozitivní vliv na zdraví konzumentů. Cílem této práce byla identifikace faktorů ovlivňujících antioxidační aktivitu a celkový obsah fenolových sloučenin v bílých vínech, který je v současné době řádově nižší ve srovnání s červenými víny. Výběrem vhodných odrůd, počátečního zpracování hroznů a úpravou technologických parametrů výroby vína může dojít ke zvýšení obsahu polyfenolů a tedy i celkové antioxidační aktivity vín. V rámci výzkumu byl mimo tyto parametry rovněž sledován vliv různých školících přípravků na antioxidační aktivitu a obsah celkových polyfenolů při zpracování vybraných odrůd vín. Tyto výsledky mohou být použité přímo pro úpravu technologie výroby vína za účelem zvýšení antioxidační aktivity a obsahu polyfenolů bílých vín.  
13 Bc. Anna Miškovská M2 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Biosyntéza nanočástic mědi a jejich interakce s bakterií Pseudomonas aeruginosa detail

Biosyntéza nanočástic mědi a jejich interakce s bakterií Pseudomonas aeruginosa

V současné době se medicína potýká s problémy, které vznikají v důsledku hojného výskytu bakteriálních rezistencí k dostupným antibiotikům. Jedním z řešení těchto problémů by mohlo být využití nanočástic kovů, tedy částic kovů o rozměrech menších než 100 nm. Nanočástice mají díky vysokému poměru plochy k objemu zajímavé vlastnosti, mezi které patří také antibakteriální aktivita. V současnosti jsou připravovány třemi hlavními způsoby, a to chemicky, fyzikálně a biologicky. Biologická syntéza je ze zmíněných způsobů nejšetrnější k životnímu prostředí, a také ekonomicky nejvýhodnější. Cílem práce byla biosyntéza nanočástic mědi pomocí extraktu z vinné révy a následné stanovení jejich antibakteriálního působení na dva kmeny obávané bakterie Pseudomonas aeruginosa (ATCC 10145, ATCC 15442). Sledován byl vliv nanočástic nejen na suspenzní buňky, ale také na buňky biofilmu, u kterých byla stanovována metabolická aktivita a celkový nárůst biomasy. Optimalizací podmínek biosyntézy byly pomocí extraktu připraveny nanočástice mědi o rozměrech 2,5 ‑ 5 nm, u kterých byly prokázány antibakteriální účinky proti oběma kmenům testované bakterie.  
14 Bc. Thi Tra My Nguyenová M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Posouzení zastoupení endofytů ve vinicích ekologického a konvenčního zemědělství detail

Posouzení zastoupení endofytů ve vinicích ekologického a konvenčního zemědělství

Endofyty patří mezi asymptomatické mikroorganismy, které kolonizují rostlinné pletivo. Metabolity produkované endofyty mohou přímo či nepřímo podporovat růst rostliny. Cílem práce bylo porovnat diverzitu bakteriálních endofytů izolovaných z Vitis vinifera ve 4 ročních období z konvenční vinice v Praze a z biodynamické vinice v Kutné Hoře. Rozdíly mezi těmito způsoby ošetřování révy jsou značné. Konvenční způsob je charakterizován využíváním pesticidů a syntetických hnojiv s cílem dosáhnout vysoké produkce, zatímco biodynamické zemědělství zohledňuje životní prostředí, a proto používá například postřiky na rostlinné bázi a potřebné živiny dodává do půdy ve formě organických hnojiv. Práce byla také zaměřena na testování endofytních metabolitů, které přímo ovlivňují růst Vitis vinifera, tudíž na produkci sideroforů, fytohormonu indol-3 octové kyseliny (IAA), antioxidantů, ACC (1- aminocyklopropan-1-karboxylové kyseliny) deaminasy, schopnosti fixovat dusík a rozpouštět fosfát. Z biodynamické vinice bylo celkem izolováno 18 bakteriálních endofytních rodů a z konvenční 17 rodů. Procentuální zastoupení izolátů schopných ACC deaminasy, fosfátové solubilizace, fixovat dusík a produkovat siderofory se v obou vinicích příliš nelišilo. Rozdíly byly zaznamenány v produkci antioxidantů a IAA.
15 Bc. Patricie Novotná M2 Ing. Barbora Branská, Ph.D. Produkce biobutanolu z odpadní lignocelulózové biomasy přítokovanou kultivací detail

Produkce biobutanolu z odpadní lignocelulózové biomasy přítokovanou kultivací

Butanol má v současné době uplatnění jako aditivum do pohonných hmot, extraktant antibiotik, hormonů či vitaminů. V současnosti je prováděn výzkum za účelem navýšení jeho produkce a nalezení levných surovin pro fermentaci. Při mikrobiální produkci butanolu lze jako substrát využít odpadní lignocelulózovou biomasu. Pro tuto práci byla jako materiál zvolena pšeničná sláma. V prvním kroku byla sláma podrobena alkalické hydrolýze a následně využita jako kultivační médium při kultivaci bakterií rodu Clostridium v bioreaktoru. Kultivace byly zahájeny ve vsádkovém režimu, kdy kultivačním médiem byl hydrolyzát slámy, při jehož hydrolýze byl použit roztok hydroxidu o nižší koncentraci a vzniklo tak méně inhibičních látek. Při poklesu hodnoty pH uvnitř reaktoru byl spuštěn přítok hydrolyzátu slámy, při jehož hydrolýze byl použit koncentrovanější roztok hydroxidu. Tím bylo dosaženo lepší výtěžnosti glukózy ze substrátu, a tak mohlo dojít k vyšší produkci butanolu. Přítokování média lze zahájit v různých fázích aceton-butanol-etanolové fermentace, což má vliv na průběh kultivace a výsledný zisk butanolu. V rámci práce je zjišťován optimální čas zahájení přítoku pro dosažení co nejvyšší produkce butanolu.
16 Bc. Zuzana Poliačiková M2 doc. Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Izolace a charakterizace mikroorganismů z lázeňských pramenů detail

Izolace a charakterizace mikroorganismů z lázeňských pramenů

Česká republika sa radí medzi štáty s vysokým počtom liečivých minerálnych a termálnych prameňov vyskytujúcich sa takmer po celom jej území. Prevažná väčšina týchto prameňov má jedinečné chemické zloženie a ich termálne vlastnosti sa využívajú na rehabilitačné a liečebné účely alebo aj ako pitný zdroj. Menej preskúmanou oblasťou ich významu je poznanie mikroorganizmov, ktoré sú súčasťou týchto prameňov a majú zaujímavé vlastnosti práve kvôli ich výskytu v týchto extrémnych prostrediach. Pramene sú často podrobené mikrobiologickým analýzam z pohľadu hygieny vody, avšak ich kompletné mikrobiologické zloženie nie je známe. V mojej práci som sa zaoberala charakterizáciou mikroorganizmov z minerálnych radónových prameňov z Jáchymova a termálnych prameňov z Karlových Varov. Boli prevedené kultivácie v prítomnosti rôznych zdrojov živín a následné izolácie a identifikácie mikrooganizmov. Z prameňov Jáchymova boli izolované a identifikované pomocou hmotnostného spektrometra MALDI-TOF/TOF 2 izoláty. Z prameňov Karlových Varov bolo izolovaných a použitím molekulárnej analýzy 16s RNA identifikovaných 5 izolátov. Úspešne sa zistil celkový profil mikrobiálnych komunít prameňov Jáchymova a to izoláciou celkovej DNA, sekvenovaním génov16S rRNA a následnej analýzy získaných sekvencií.  
17 Bc. Michaela Rollová M2 doc. Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Vliv extraktů Vitis vinifera na zástupce střevní mikroflóry detail

Vliv extraktů Vitis vinifera na zástupce střevní mikroflóry

Odpadní produkty vinařského průmyslu jsou značně opomíjenými surovinami s potenciálem širokého využití. Matoliny a třapiny, které vznikají jako vedlejší produkt při zpracování hroznů jsou významným zdrojem bioaktivních látek - polyfenolů. V posledních letech jsou hojně využívány doplňky stravy bohaté právě na polyfenolové látky, které mají celou řadu potenciálních pozitivních účinků na lidské zdraví, jako například vliv na složení lidského mikrobiomu. Tato práce se zabývá vlivem polyfenolů obsažených v extraktech Vitis vinifera získaných z vinařského odpadu na vybrané probiotické a oportunně patogenní bakterie, úzce související s lidským trávicím traktem. Extrakty z matolin a třapin byly připraveny, charakterizovány a byl studován jejich vliv na změnu tvorby biofilmu oportunně patogenních (E. coli DBM 3125, C. freundii DBM 3127, C. braakii NCTC 13790, R. ornithinolytica NCTC 14098, Y. enterocolitica subsp. palearctica NCTC 13769) a probiotických bakterií (L. acidophilus LA‑5, L. brevis NCTC 13768). Aplikací extraktu z matolin Vitis vinifera o koncentraci 900 mgGA/l celkových polyfenolů se podařilo snížit metabolickou aktivitu u všech oportunních patogenů minimálně o 50 %, zatímco probiotické kmeny nebyly danou koncentrací negativně ovlivněny.  
18 Bc. Andrea Schovánková M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Hodnocení nových enzymaticky stabilních inhibitorů galektinů 1 a 3 detail

Hodnocení nových enzymaticky stabilních inhibitorů galektinů 1 a 3

Galektiny 1 a 3 jsou lektinové proteiny, které se přirozeně nachází v různých živočišných tkáních. Kromě toho bývají ale také produkovány tumorovými buňkami jako jistá forma obrany nádoru proti imunitnímu systému organismu. Díky specifické vaznosti těchto proteinů jsou totiž schopné interakce s povrchovými strukturami T-lymfocytů vyvolávající jejich apoptózu. Z toho důvodu představují galektiny atraktivní cíl pro výzkum nových přístupů k protirakovinným terapiím. Galektinové inhibitory by se mohly stát součástí kombinovaných chemoterapií a podporovat samotný imunitní systém pacienta. Cílem mojí práce je optimalizace a použití metod pro vyhodnocení účinků potenciálních nových galektinových inhibitorů připravovaných v rámci tohoto projektu na VŠCHT i na ÚOCHB AV ČR. Pro tento účel byly izolovány mononukleární buňky z lidské periferní krve a byly připraveny rekombinantní galektiny 1, 3 a vazebná doména galektinu 3. Hodnocení aktivity nových inhibitorů galektinu 1 bylo provedeno na aktivovaných lymfocytech pomocí průtokové cytometrie a aktivita inhibitorů galektinu 3 bude srovnávána podle chemotaktické aktivity galektinu 3 vůči monocytům. Pro ověření výsledků bylo použito stanovení disociační konstanty inhibitorů s galektiny pomocí fluorescenční polarimetrie.
19 Bc. Alžběta Svobodová M2 prof. Ing. Jan Masák, CSc. Vliv anti-biofilmových agens na faktory virulence kmenů rodu Pseudomonas tvořících biofilm na titanové slitině detail

Vliv anti-biofilmových agens na faktory virulence kmenů rodu Pseudomonas tvořících biofilm na titanové slitině

Pseudomonas aeruginosa je patogenní bakterie patřící mezi nejčastější původce nozokomiálních infekcí. Mikroorganismus vykazuje vysokou rezistenci vůči antibiotikům, protože je schopen tvorby odolného biofilmu a produkce řady virulenčních faktorů. Tvorba biofilmu a některých virulenčních faktorů je řízena mezibuněčnou komunikací quorum sensing (QS). Jako možná alternativa antibiotické léčby se jeví oslabení zmíněného QS systému bakterie a její virulence. V této práci byla sledována účinnost některých netradičních anti-virulentních přístupů, vliv extraktu z modrých hroznů Vitis vinifera a vliv netermálního plazmatu (NTP) na QS (signální molekuly), biofilm modelového kmene P. aeruginosa ATCC 10145 a vybrané faktory virulence. NTP bylo generováno za atmosférického tlaku výbojem o vysokém napětí. Biofilm a buněčná suspenze vytvořená v okolí biofilmu na nosičích ze slitiny Ti-6Al-4V byly charakterizovány stanovením metabolické aktivity  buněk (MTT test) a celkového množství buněk schopných tvořit kolonie (CFU/ml). Hlubší charakterizaci nám umožnilo několik metod stanovení virulenčních faktorů a vizualizace biofilmu pomocí fluorescenční mikroskopie. Expozice bakterie NTP trvající třicet minut vyvolala pokles hladiny signálních molekul o 20 %.  
20 Bc. Elizaveta Timkina M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Fenotypová variabilita kmenů rodu Kocuria izolovaných z extrémních lokalit detail

Fenotypová variabilita kmenů rodu Kocuria izolovaných z extrémních lokalit

Léčebné lázeňské prameny jsou používány jak k pitným, tak koupelovým kúrám. Běžné mikrobiologické testy, které se u těchto vod provádějí, zahrnují testy např. na koliformní bakterie. Ale i tyto vody jsou zdrojem mikroorganismů, které mohou být biotechnologicky cenné. Práce se zabývá testováním vybraných kmenů rodu Kocuria izolovaných z léčebných vod v Jáchymově, které jsou využívány ke koupelím pro přirozený obsah rozpuštěného radonu. Mikroorganismy rodu Kocuria jsou předmětem mnoha studií pro své široké metabolické schopnosti a produkci zajímavých sekundárních metabolitů. U jednotlivých kmenů byla testována jejich fyziologická aktivita při různých teplotách a schopnost utilizace různých substrátů.
21 Bc. Anastasiia Vasyliuk M2 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Vliv postřiků na fyziologický stav révy vinné detail

Vliv postřiků na fyziologický stav révy vinné

Vinařské technologie ovlivňují obsah polyfenolů a endofytů v rostlině Vitis vinifera, a tím nepřímo ovlivňují její fyziologický stav a tím i kvalitu hroznů, barvu, chuťové a čichové vnímání a potenciál stárnutí vína. Endofytní mikroorganismy a polyfenolové fytoalexiny, které mohou být produkovány jak rostlinou tak endofyty, jako např. stilbenoid resveratrol, mohou příznivě působit na růst hostitelské rostliny. Nedávno se rozšířily biodynamické a organické způsoby pěstovaní révy vinné přičemž je jen málo probádané jestli použití organických a rostlinných postřiku poskytuje nějaké výhody spojené s růstem a následně kvalitou hroznů a finálního produktu – vína, z hlediska obsahu antioxidantů, zastoupení a aktivity endofytních mikroorganismů. V této prací byly srovnány vzorky z různých částí révy vinné (letorosty, třapiny, slupky) s odlišným způsobem pěstovaní (konvenčně, organicky a biodynamicky) v průběhu roku z pohledu obsahu polyfenolů a taky vliv postřiků na aktivity endofytů v letorostech révy pocházejících z konvenční a biodynamické vinice. Nebyly pozorovány statisticky významné rozdíly mezi obsahem antioxidantů v letorostech , ale bylo zjištěno, že endofyty z biodynamické vinice produkovaly vyšší množství sideroforů a fytohormonu IAA ve srovnání s endofyty z konvenční vinice.  
22 Kristýna Vejmělková B3 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Příprava a studium proteinu NS3 viru Dengue detail

Příprava a studium proteinu NS3 viru Dengue

Virus Dengue je malý, jednovláknový RNA virus řadící se do skupiny arbovirů, tedy virů přenášených členovci. DENV je přenášen komáry rodu Aedes Aegypti a způsobuje onemocnění horečku dengue. Tato práce se zabývá přípravou a studiem nestrukturního proteinu viru Dengue NS3, který vykazuje helikázovou aktivitu. Navíc v komplexu s kofaktorem NS2B, tvoří NS3 serinovou proteázu, která štěpí virový polypeptid na funkční proteiny. Vzhledem k predikované roli NS3 při vazbě k virové genomové RNA, byla kombinací metod EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) a fluorescenční anizotropie testována schopnost purifikovaného NS3 vázat vybrané úseky DENV RNA. Za účelem testování helikázové aktivity NS3 proteinu byly zavedeny dvě nové metody. Získané výsledky mohou vést k objasnění role NS3 proteinu během procesu vbalování genomové virové RNA do nukleokapsidové částice viru Dengue.
23 Bc. Elena Vikhrova M2 Ing. Barbora Branská, Ph.D. Produkce mléčné kyseliny v submerzním a imobilizovaném systému detail

Produkce mléčné kyseliny v submerzním a imobilizovaném systému

Potenciálním využitím kyseliny mléčné je výroba biologicky odbouratelných polymerů. Kvůli snaze snížit náklady na její produkci se testuje použití levných substrátu, jako např. hydrolyzát slámy, popřípadě levnějších zdrojů dusíku, jako je hydrolyzát peří. V této práci byl nejprve proveden screening růstu 4 kmenů bakterií mléčného kvašení na různých zdrojích uhlíku, také byl sledován vliv různých koncentrací sacharidů na růst. Jako produkční kmen pro kontinuální kultivaci v submerzním a imobilizovaném uspořádání (hybridní systém) byl zvolen kmen Lactobacillus casei 198 díky své schopnosti fermentovat xylózu obsaženou v hydrolyzátu slámy. Byl sledován vliv různých zdrojů uhlíku, jejich koncentrací a rychlostí přítoku čerstvého média do bioreaktoru na výsledné kultivační parametry (koncentrace mléčné kyseliny, výtěžnost a produktivita). Jako fermentační médium byly testovány MRS s přidáním glukózy a MRS s přidáním sacharózy, momentálně kultivace probíhá na MRS médiu, ve kterém je jako surovina pro výrobu mléčné kyseliny využíván odpadní sirob a melasa. V dalších krocích práce bude testována produkce na hydrolyzátu slámy a dusíkaté složky MRS média budou částečně nebo zcela nahrazeny hydrolyzátem peří.  
24 Bc. Jean Ramon Yap M2 prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. Effect of Pythium oligandrum as biological control agent on mycotoxins during wheat malting detail

Effect of Pythium oligandrum as biological control agent on mycotoxins during wheat malting

Fusarium is a plant fungus that causes Fusarium Head Blight (FHB) in crops such as wheat, barley, oat and corn. FHB manifests through premature bleaching of flowering structures of spikelets and spreads to other plant parts. During warm and moist conditions, the fungus produces spores for further infection and reproduction. Aside from spores, the fungus also produces secondary metabolites or mycotoxins that are harmful to both humans and animals when ingested. The aim of this project is to study the effect of a biological control agent Polyversum (Pythium oligandrum) on the production of mycotoxins in wheat grains during malting. Different wheat samples were used in this work. Method for relative fungal DNA content using quantitative RT-PCR was established. Content of deoxynivalenol (DON - the most common mycotoxin produced by Fusarium) was quantified by ELISA and showed a significant reduction in DON levels compared to untreated samples. Further testing using HPLC will be done to determine a more precise level of specific mycotoxins.   

320 - Ústav biochemie a mikrobiologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Miloš Apeltauer M2 Ing. Jan Lipov, Ph.D. Zavedení bakulovirového expresního systému pro produkci obalových glykoproteinů Masonova-Pfizerova opičího viru detail

Zavedení bakulovirového expresního systému pro produkci obalových glykoproteinů Masonova-Pfizerova opičího viru

Bakulovirus je hmyzí vir, který se více jak 30 let používá pro produkci rekombinantních proteinů v hmyzích buňkách. Nicméně bakulovirus může být využit i k efektnímu přenosu a expresi genetické informace v savčích buňkách pomocí vhodného promotoru, tato metoda se nazývá BacMam. Cílem mé práce je vytvořit vektor pEGBacMam_EnvHIS, kterým transformací do buněk E.Coli DH10Bac vytvořím rekombinantní bacmid, nesoucí genetickou informaci pro produkci obalového glykoproteinu viru M-PMV (Env) s integrální HIS kotvou. Dále budu bacmidem transfekovat buněčnou linii Sf9 pro vytvoření rekombinantního bakuloviru, kterým budu následně infikovat savčí buňky HEK293 za účelem produkce proteinu Env. Tento expresní systém by měl zajistit silnější produkci žádaného proteinu, který bude navíc korektně glykosylován. Buňky budou následně lyzovány kopolymerem styrenu a kyseliny maleinové (SMA), který oddělí membránové proteiny i s lipidy v blízkém okolí, vzniknou tak tzv. SMA nanodisky. Nanodisky s cílovým proteinem budou z lyzátu získány pomocí afinitní chormatografie Ni-NTA. Takto izolovaný nativní protein je možné použít na interakční studie s matrixovým proteinem, výrobu protilátky proti proteinu Env a případně na určení struktury tohoto transmembránového proteinu pomocí kryoelektronové mikroskopie.  
2 Bc. Anna Beránková M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Syntéza a metabolické zabudování modifikovaných sacharidů pro clik-značení glykokonjugátů detail

Syntéza a metabolické zabudování modifikovaných sacharidů pro clik-značení glykokonjugátů

Hlavní částí této práce byla syntéza a metabolické začlenění modifikovaného cukru pro klick-značení glykokonjugátů.. Deriváty N-galakto, N-gluko a N-mannosamín hydrochloridu byly modifikovány pomocí 1,2,4-triazinové skupiny a dále převedeny na odpovídající peracetylované deriváty za účelem zvýšení jejich lypofilicity. Tyto sloučeniny byly aplikovány na buňky a kliknutím značeny biotinem, který umožňuje pozorovat začlenění nepřirozených cukrů do/na buňkách následným přidáním fluorescenčne značeným streptavidinem. Výhodou naší metody je netoxická a rychlá a reakce ve srovnání s jinými již známými metodami. Rychlost reakce byla sledována na derivátech thio-, sulfinyl-, karboxy-1,2,4-triazinů a třemi typy syntetických trans-cyklooktenů. Kvůli vedlejším produktům během syntézy a obtížnosti při čištění byly nakonec použity karboxy-1,2,4-triaziny a d-TCO. Po značení buněk tímto způsobem jsme neočekávaně zjistili, že použitím nových derivátů jsme schopni vizualizovat intracelulární glykokonjugáty, ale nikoli ty, které jsou spojeny s buněčným povrchem. 



3 Bc. Martin Bezděk, DiS. M2 doc. Ing. Petra Lovecká, Ph.D. Biologické aktivity rostlinných extraktů detail

Biologické aktivity rostlinných extraktů

Tato práce se zabývá testováním biologických aktivit rostlinných extraktů z listů a větví rakytníku řešetlákového. Rakytník patří mezi rostlinné adaptogeny. Adaptogeny jsou látky, které zvyšují imunitu organismu a mají schopnost pomáhat vůči zátěži jak fyzické, tak psychické. Pro hodnocení adaptogenních vlastností je obtížné vybrat správnou baterii testů tyto vlastnosti popisující. Prvním cílem práce bylo otestovat extrakty připravené rozdílnými způsoby extrakce a macerace z hlediska antimikrobiální aktivity na vybraném souboru lidských a potravinových patogenů difuzním a dilučním testem. Těmito patogeny byly Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Bacillus cereus. Do celkové série testů jsou zahrnuty testy antioxidační aktivity, cytotoxicity pro savčí linie, antidiabetické a protizánětlivé aktivity. Dilučním testem byla prokázána nejvyšší antimikrobiální aktivita u vzorků získaných vysokotlakou extrakcí a macerací. Tyto vzorky vykazovaly i nejvyšší antioxidační aktivitu. Výrazný cytotoxický efekt pro savčí linii HOC  (60% inhibice proliferace) byl u vzorku z větví po maceraci, extrakci soxletem a vysokotlaké extrakci. Antidiabetická aktivita byla nejvyšší u vzorků výluhů. Obecně lze říci, že vzorky z větví rakytníku vykazovaly lepší testované efekty.
4 Bc. Tadeáš Bílek M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Charakterizace ADME vlastností nových inhibitorů purinnukleosidfosforylázy in vitro detail

Charakterizace ADME vlastností nových inhibitorů purinnukleosidfosforylázy in vitro

Enzym purinnukleosidfosforyláza (PNP) hraje důležitou roli v recyklaci purinových nukleotidů. Jak bylo zjištěno u PNP deficientních pacientů, jeho absence vede k úbytku T-lymfocytů. To dělá z PNP atraktivní cíl v rámci léčby akutní T-lymfoblastické leukemie. Na trhu již existuje látka forodesin, která je nanomolárním inhibitorem PNP. Potence nových inhibitorů však není jediná věc, kterou je při navrhování nových léčiv třeba vzít v úvahu. Neméně důležitým parametrem je chování látek v prostředí lidského těla. Pomocí širokéha spektra metod zkráceně nazývaných ADME-TOX (Absorpce, Distribuce, Metabolismus, Eliminace, Toxicita) je testována stabilita látek v játrech a plazmě, jejich toxicita vůči různým buněčným liniím, průchodnost buněčnou membránou či vazebnost na plazmatické proteiny. Soubor těchto vlastností je určující pro biologickou dostupnost potenciálního léčiva. Ač jsou tyto metody prováděny in vitro, představují poměrně spolehlivý model potřebný k vývoji a iteraci struktury inhibitorů. Cílem mé práce je charakterizovat ADME-TOX vlastnosti nových inhibitorů PNP, navržených a nasyntetizovaných v laboratoři doktora Zlatka Janeby na ÚOCHB AV ČR, a porovnání těchto dat s forodesinem, jehož farmakokinetické vlastnosti nejsou ideální.
5 Bc. Leoš Cmarko M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Identifikace molekulární determinanty pro gating vápníkového kanálu typu T detail

Identifikace molekulární determinanty pro gating vápníkového kanálu typu T

Fyziologické funkce, jako například řízení excitability neuronů nebo sekrece neurotransmitterů, jsou řízené vápníkovými kanály typu T, které jsou schopné se otevírat a zavírat v reakci na signály, jež k nim přichází. Poruchy těchto „gatingových“ vlastností jsou často spojené s neurodegenerativními lidskými nemocemi. Je tedy důležité pochopit strukturně-funkční vztahy v transmembránových proteinech vytvářející tyto kanály. V rámci tohoto projektu jsme zkoumali specifickou roli karboxylové terminální oblasti vápníkových kanálů Cav3.3, a to vytvořením řady deletovaných konstruktů exprimovaných v lidských buňkách, které jsme následně analyzovali pomocí patch-clamp elektrofyziologie. Naše výsledky ukazují, že proximální oblast C-konce obsahuje strukturní determinantu, která definuje několik funkčních aspektů kanálů Cav3.3 včetně napěťové závislosti aktivace a inaktivace, kinetiky inaktivace a vztahu mezi napěťovým senzorem kanálu a otevřením póru pro přenos iontů. Získané výsledky dokazují důležitost této oblasti pro stabilizaci kanálů Cav3.3 v uzavřeném stavu.



6 Bc. Aneta Exnerová M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Neuroprotektivní účinky nových anorektických analogů peptidu uvolňujícího prolaktin (PrRP) v modelu in vitro detail

Neuroprotektivní účinky nových anorektických analogů peptidu uvolňujícího prolaktin (PrRP) v modelu in vitro

Alzheimerova choroba (AD) je v poslední době spojována s porušenou centrální signalizací inzulínu, rezistencí k leptinu, obezitou a diabetem 2. typu. Zvláště je zkoumán vztah mezi diabetem 2. typu a Alzheimerovou chorobou, který se označuje jako diabetes 3. typu. Při AD dochází v mozku k hyperfosforylaci proteinu Tau a k tvorbě amyloidních beta plaků. Nyní se však ukazuje, že inzulín, leptin nebo agonisté GLP-1 (glucagon-like peptide-1) brání patologické fosforylaci proteinu Tau nebo vzniku plaků amyloidního beta peptidu u zvířecích modelů AD. Peptid uvolňující prolaktin (PrRP) je anorexigenní peptid vyskytující se běžně v lidském organismu. V dřívějších studiích byly zjištěny jeho příznivé účinky na obezitu a diabetes 2. typu. Dále se ukazuje, že by PrRP mohl mít potenciální neuroprotektivní účinek. Hlavním cílem našeho projektu je zjistit, zda naše nové anorexigenní analogy PrRP mají pozitivní vliv na poškození neuronů pěstovaných v tkáňových kulturách. Tento vliv je zjišťován testem metabolické aktivity (MTT). Zároveň je mapována signalizace těchto analogů v neurálních buňkách pomocí metody western blot.
7 Bc. Dominika Fečková M2 Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Antimikrobiální efekt funkcionalizovaných materiálů detail

Antimikrobiální efekt funkcionalizovaných materiálů

Táto práca sa zaoberá testovaním antimikrobiálneho efektu funkcionalizovaných materiálov. Jedným z testovaných materiálov sú nanoroboty BiVO4, ktoré je možné poháňať svetlom. Tieto nanoroboty, ktoré môžeme nazvať aj nanomotory sú schopné transportovať pasívne častice. Po osvietení adherujú ku kvasinkám. Adherenci vieme ovládať zapnutím a vypnutím svetla. U týchto nanorobotov sme testovali ich fungicídny účinok, ktorý je založený na princípe fotodynamickej terapie. Modelovým organizmom boli kvasinky Saccharomyces cerevisiae . Ďalším testovaným materiálom boli nanoroboty BiVO4 potiahnuté oxidom železnato-železitým. Tým získali tieto nanoroboty magnetické vlastnosti. U BiVO4/Fe3O4 bol fungicídny efekt pasivovaný a naším cieľom bolo otestovať adherenci ku kvasinkám po osvietení viditeľným svetlom. Modelovým organizmom boli opäť kvasinky Saccharomyces cerevisiae a  experimet prebehol taktiež na pive. Výsledky experimentov nám u prvého materiálu BiVO4 potvrdili fungicídny efekt, ktorý by bolo možné využiť napríklad na odstránenie mikrobiálnej kontaminácie vo vode. Nanomagnety BiVO4/Fe3O4 po osvietení adherovali ku kvasinkám a tak majú potenciál k odstraňovaniu zbytkových kvasiniek z biotechnologických suspenzií.  
8 Bc. Kateřina Filipi M2 Ing. Jáchym Šuman, Ph.D. Taxonomická klasifikace bakteriálních izolátů z radioaktivních lázeňských pramenů detail

Taxonomická klasifikace bakteriálních izolátů z radioaktivních lázeňských pramenů

V Jáchymovských dolech vyvěrají z hloubky 500 metrů pod zemským povrchem unikátní radioaktivní prameny, ve kterých lze očekávat výskyt fylogeneticky či biotechnologicky zajímavých doposud nepopsaných mikroorganismů. Cílem této práce bylo takové mikroorganismy izolovat a posléze charakterizovat. Pro kultivaci byla zvolena oligotrofní média, tj. s nízkou koncentrací živin, aby byly co nejvíce simulovány podmínky přirozeného výskytu mikroorganismů.  Za účelem taxonomického určení byly nejdříve veškeré získané izoláty analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie v režimu MALDI-TOF. U izolátů, které se takto nepodařilo identifikovat, byla provedena identifikace na základě sekvenace genu pro 16S rRNA. Izoláty splňující jedno z kritérií pro nový bakteriální druh, a to podobnost sekvence genu pro 16S rRNA s fylogeneticky nejbližším typovým zástupcem nižší než 98,65 %, byly vybrány pro následnou genotypovou a fenotypovou charakterizaci. Konkrétně jde o izolát 315, jehož nejbližší typový zástupce je Sphingomonas asaccharolytica s podobností 98,07 % a izolát 344 s nejbližším typovým zástupcem Sphingomonas koreensis a podobností 98,34 %. Doposud byly provedeny testy halotolerance, utilizace základních růstových substrátů, základní enzymatické testy a byly stanoveny optimální růstové teploty.  
9 Bc. Adéla Formanová M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Vztah struktury a funkce α-L-fukosidasy iso2 z Paenibacillus thiaminolyticus detail

Vztah struktury a funkce α-L-fukosidasy iso2 z Paenibacillus thiaminolyticus

Fukosidasy jsou enzymy ze třídy hydrolas, které mají v živých organismech důležitou roli zejména při imunitní odpovědi, oplodnění a vývoji vajíčka, ale také například při nádorových onemocněních. Některé fukosidasy dokáží za vhodných podmínek in vitro katalyzovat kromě hydrolýzy glykosidové vazby také transglykosylaci, tedy syntézu nové vazby, což je zajímavé zejména pro farmaceutický průmysl. V této práci se zabývám přípravou transfukosidas z α-L-fukosidasy iso2 z Paenibacillus thiaminolyticus. Cílem je zvýšit transglykosylační aktivitu α-L-fukosidasy pomocí randomní i cílené mutageneze. Náhodné mutanty byly připravovány s využitím metody error-prone PCR. Zde byly nejprve testovány mutagenní podmínky a u získaných mutantů byla následně porovnávána specifická aktivita s nemutovaným enzymem. Mezi získanými mutanty však nebyly prozatím nalezeny žádné potenciální transfukosidasy. Během letošního roku byla také vyřešena 3D struktura tohoto enzymu. Cílenou mutagenezí byly nejprve identifikovány katalytické aminokyseliny a následně byly vytipovány i aminokyseliny, které by mohly mít vliv na transglykosylační aktivitu enzymu. Záměnou vybraných aminokyselin budou připraveny a produkovány mutanty, u kterých bude charakterizována jejich transglykosylační aktivita.
10 Bc. Naděžda Galybina M2 doc. Ing. Barbora Holubová, Ph.D. Vývoj multianalytového imunochromatografického testu pro detekci drog detail

Vývoj multianalytového imunochromatografického testu pro detekci drog

V současné době je na drogové scéně jedním z významných problémů otázka tzv. „nových syntetických drog“ (NSD). NSD jsou připravovány jako analog již známých omamných a psychotropních látek za účelem obejít národní legislativu různých zemí. Vzhledem k rychlému rozvoji nových psychoaktivních látek je známo velice málo informací o jejich toxikologii a farmakologii. Motivací k jejich nákupu je především nízká cena, snadná dostupnost a zdánlivá bezpečnost. Stávající metody laboratorní diagnostiky neumí detegovat NSD, což přispívá k nekontrolované spotřebě těchto látek. Proto by bylo vhodné vyvinout rychlou, levnou a snadno použitelnou metodu pro spolehlivou detekci NSD, která by byla použitelná pro testování přímo v terénu. Cílem práce je sestavení multianalytového imunochromatografického testu pro detekci různých skupin drog v jednom vzorku. Ze skupiny syntetických kanabinoidů bylo vybráno JWH-200, ze skupiny fenetylaminů – 2C-B a ze skupiny tryptaminů - diisopropyltryptamin. Zatím byla metoda sestavena v otevřeném formátu, pro který byly vybrány vhodné koncentrace imunoreagencií a složení pufrů. Ze sestavených kalibračních řad byly určeny vizuální detekční limity: JWH-200 – 5 ng.ml-1, 2C-B – 5 ng.ml-1, diisopropyltryptamin – 10 ng.ml-1  
11 Bc. Jana Hahnl M2 doc. Ing. Barbora Holubová, Ph.D. Tromboxan B2 jako potenciální nový prognostický marker v séru pacientů s rakovinou prostaty detail

Tromboxan B2 jako potenciální nový prognostický marker v séru pacientů s rakovinou prostaty

Pro léčbu rakoviny prostaty se v současné době používá řada způsobů léčby. Mezi terapeutické přístupy patří také vakcíny založené na bázi dendritických buněk. Jako jeden z nejspolehlivějších parametrů hodnocení účinku jednotlivých terapeutických postupů slouží tzv. doba zdvojení prostatického specifického antigenu. Přesto je třeba stále nacházet nové, spolehlivé a specifické biomarkery s výpovědní hodnotou směrem k vývoji klinického obrazu pacienta. Společnost SOTIO, a.s. vyvíjí mimo jiné nový typ buněčné vakcíny založené na bázi dendritických buněk. Cílem práce je prozkoumat možnosti stanovení hladin tromboxanu A2 prostřednictvím analýzy jeho stabilního metabolitu tromboxanu B2 metodou EIA (kompetitivní) ve vzorcích získaných od pacientů. Na možný význam tromboxanů v etiopatogenezi rakoviny prostaty poukazuje řada publikací. Byly studovány výsledky stanovení hladiny tromboxanu B2 pomocí kitů dvou výrobců Neogen a Cayman. Probíhá optimalizace metody – volba vhodných sérií ředění pacientských vzorků, tak aby byl získán dostatek dat v lineární oblasti kalibrační křivky. Jako obtížná se zatím jeví příprava séra zdravého dárce bez obsahu tromboxanu B2 po podání kyseliny acetylsalicylové.
12 Bc. Martina Hošková M2 doc. Mgr. Ing. Štěpánka Kučková, Ph.D. Diagnostika rakoviny pankreatu pomocí hmotnostní spektrometrie  detail

Diagnostika rakoviny pankreatu pomocí hmotnostní spektrometrie 

Rakovina pankreatu je vzhledem ke zvyšující se celosvětové incidenci a neklesající mortalitě stále se zvyšující hrozbou. Pětiletá míra přežití pacientů je menší než 5 %. Diagnóza tohoto onemocnění přichází ve většině případů pozdě a pouze u 20 % pacientů se setkáváme s chirurgicky resekovatelným karcinomem. Mezi hlavní příčiny obtížné diagnostiky patří pozdní klinické projevy onemocnění, omezená přístupnost zobrazovacích metod ke tkáni slinivky břišní a malá specifita rutinně používaného biomarkeru CA 19-9. Ve své práci se zabývám rozlišením krevní plazmy pacientů s rakovinou pankreatu, rizikových pacientů s čerstvě vyvinutým DM (diabetes mellitus typ 2) a zdravých jedinců. K tomuto rozlišení využívám techniku hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF a následně data zpracovávám pomocí PCA (analýzy hlavních komponent), kdy se mi podařilo rozlišit tyto skupiny. Protože je technicky obtížné studovat proteiny vyskytující se v plazmě v malém množství, je nutné najít vhodnou metodu pro odstranění abundantních proteinů. Po depleci albuminu, aplikaci techniky ESI-Q-TOF MS a vyhodnocení dat pomocí PCA-LDA (analýzy hlavních komponent – lineární diskriminační analýzy) se mi podařilo identifikovat proteiny, které by mohly sloužit jako potencionální biomarkery karcinomu pankreatu.
13 Bc. Jana Karpíšková B2 Ing. Hana Stiborová, Ph.D. Dlouhodobý vliv různých typů hnojení na endofytní mikroorganismy detail

Dlouhodobý vliv různých typů hnojení na endofytní mikroorganismy

Kejdový hnůj a kaly z čističek odpadních vod (ČOV) se využívají jako organická hnojiva na orné půdy především z důvodů zvýšení produkce zemědělských plodin. Jejich aplikace však může vést ke změnám složení mikrobioty v zeminách i endofytních populací v plodinách. Cílem diplomové práce je zhodnotit vliv dlouhodobého hnojení u dvou půdních typů a v hlízách brambor. Pole byla rozdělena na 5 částí a na každou bylo od roku 1996 aplikováno jiné hnojivo: kejdový hnůj, kal z ČOV (různé aplikační dávky), NPK a nehnojená půda. Odběr vzorků probíhal v září 2017, kdy z každé části pole byly odebrány vzorky zeminy a hlízy brambor. Před izolací DNA endofytních mikroorganismů byly hlízy povrchově sterilizovány a dezintegrovány pomocí tekutého dusíku. Následně byla ze vzorků zeminy a z hlíz brambor izolována a purifikována metagenomová DNA a připravena DNA knihovna pro 16S rRNA a ITS region pomocí specifických primerů. Následovalo PCR za použití adaptérů s vnitřními tagy, které slouží ke specifickému označení každého vzorku. Posledním krokem byla purifikace pomocí SRPI magnetických kuliček. Získané a přečištěné amplikony byly odeslány na sekvenační analýzu Illumina Miseq. Výsledky budou statisticky vyhodnoceny a bude zjištěn vliv daného hnojiva na změny ve složení mikrobiálních populací.
14 Bc. Květoslava Klajblová M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Katepsin B2 z parazita krevnička střevní (Schistosoma mansoni) detail

Katepsin B2 z parazita krevnička střevní (Schistosoma mansoni)

Krevnička střevní (Schistosoma mansoni) patří mezi parazitické motolice způsobující onemocnění schistosomózu. Toto závažné onemocnění postihuje přes dvě stě miliónů lidí převážně v tropických a subtropických oblastech. Dospělé krevničky žijí v cévním systému hostitele a živí se jeho krví. Pro životaschopnost krevničky jsou nezbytné proteolytické enzymy (proteasy). Proteasy se podílejí na interakcích parazita s hostitelem – např. na invazi do hostitele, modulaci homeostáze hostitele, či trávení krevních proteinů hostitele, které slouží jako hlavní zdroj živin parazita. Tato práce se zabývá katepsinem B2 (SmCB2), cysteinovou proteasou z krevničky střevní, jejíž biologická role dosud není známá. Cílem práce je příprava rekombinantní formy SmCB2 a její biochemická charakterizace. Pro rekombinantní produkci proteinu byl konstruován expresní systém v kvasince Pichia pastoris. SmCB2 byl kvasinkami produkován do média, ze kterého byl následně izolován pomocí chromatografických metod. Zahájena byla proteomická charakterizace připraveného proteinu.  
15 Bc. Ruslan Klassen M2 PharmDr. Jindřiška Angelini, Ph.D. Vliv nanočástic na dynamiku cytoskeletu u rostlin detail

Vliv nanočástic na dynamiku cytoskeletu u rostlin

S růstem výroby kovových nanočástic vzrostl i jejich obsah v okolním prostředí, kde znečišťují životní prostředí a mohou pronikat do jakéhokoliv organismu. Nanočástice, zejména do 50 nm, procházejí biologickými bariérami a interagují s mnoha intracelulárními strukturami – například inhibují enzymy, narušují vodivost membrány, vážou se na proteiny. A mohou nakonec způsobit i buněčnou smrt. Cytoskelet funguje jako určitý senzor změn v okolí buňky a odchylky v jeho dynamice mohou nastartovat celou kaskádu dějů, které buňce pomohou vyrovnat se s nepříznivými podmínkami. Pokusili jsme se zjistit, jak nanočástice ovlivňují dynamiku mikrotubulárního cytoskeletu a jeho schopnost regenerace v různých intervalech po ošetření kovovými nanočásticemi.
16 Bc. Anežka Kodatová M2 Ing. Hana Stiborová, Ph.D. Sledování vlivu přídavku biocharu na kvalitu půdy, půdní mikroorganismy a jejich metabolickou aktivitu detail

Sledování vlivu přídavku biocharu na kvalitu půdy, půdní mikroorganismy a jejich metabolickou aktivitu

Biochar je pevná složka vznikající pyrolýzou biomasy. Jedná se o látku bohatou na uhlík, která je pro svou schopnost zúrodnit půdu využívána v zemědělství. Efekt biocharu se liší v závislosti na podmínkách pyrolýzy a vlastnostech půdy, na kterou je aplikován. Po jeho aplikaci dochází ke změnám mikrobiální biomasy, která je pro kvalitu půdy klíčová. V diplomové práci sleduji vliv čtyř různě vyrobených biocharů na mikrobiální aktivitu a druhové zastoupení půdních mikroorganismů v půdách typu Kambizem a Luvizem, při aplikačních dávkách 2 a 5 hmot. %. Vstupními surovinami pro výrobu biocharu byly bukové štěpky a zbytky po separaci masa, každá z nich byla zpracována při pyrolyzačních teplotách 300 °C a 500 °C. Vzorky byly odebírány po 3 dnech, 14 dnech a 1 měsíci od smíchání půdy s biocharem. Pomocí fluorescenčně značených substrátů byly zjišťovány aktivity půdních enzymů, které se podílejí na cyklech základních živin. Statistická analýza získaných dat prokázala, že na jejich aktivitu mají vliv všechny testované parametry kromě teploty pyrolýzy. Změny diverzity mikrobiomu budou testovány pomocí sekvenačních technik. Cílem projektu, který bude pokračovat odběry a analýzami vzorků po 6 měsících a 1 roce, je zisk informací vedoucích k maximálnímu zefektivnění výroby a využívání biocharu.
17 Bc. Tereza Kustošová M2 Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Účinky netoxických koncentrací T2 toxinu na zánětlivou signalizaci detail

Účinky netoxických koncentrací T2 toxinu na zánětlivou signalizaci

T2 toxin je sekundární metabolit plísní rodu Fusarium spp. Tyto mikroorganismy mohou infikovat plodiny jako je kukuřice, pšenice, ječmen či rýže, na poli, ale i při skladování. Molekula je stabilní při vysokých teplotách i v kyselém pH žaludku. T2 toxin se řadí mezi trichotecenové mykotoxiny a díky amfifilnímu charakteru snadno proniká do buněk, kde se váže do aktivního místa enzymu peptidyltransferasa na ribozomu a inhibuje syntézu proteinů. To může mít za následek ribotoxický stres. Výsledkem této signální dráhy je produkce mediátorů zánětu. Tato imunitní reakce je fyziologická obrana organismu na poškození tkání. Dochází ke zvýšené produkci molekul cytokinů, které mimo jiné způsobí stav nazývaný oxidační vzplanutí. Při něm v buňce dochází k aktivaci enzymů NADPH oxidasy, která se podílí na syntéze reaktivních kyslíkových sloučenin (ROS) a zvyšování oxidačního stresu či NO syntasy a tedy zvýšení koncentrace jedovatého oxidu dusnatého. Cílem této práce je sledování vlivu netoxických koncentrací na zánětlivou signalizaci. Tento proces lze sledovat měřením aktivity NADPH oxidasy či NO syntasy, hladin ROS produkovaných buňkou nebo mitochondriálního membránového potenciálu. Ze získaných výsledků je patrné, že T2 toxin má prooxidační vlastnosti a zvyšuje zánětlivou signalizaci.  
18 Bc. Denisa Kučerová M2 Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Stanovení zánětlivých markerů produkovaných makrofágy po ovlivnění přírodními látkami detail

Stanovení zánětlivých markerů produkovaných makrofágy po ovlivnění přírodními látkami

Imunitní systém (IS) patří mezi základní mechanismy regulace homeostázy v lidském těle. Jako součást této důležité funkce zajišťuje ochranu buněk proti exogenním patogenům, ale i likvidaci apoptických či pozměněných maligních buněk. Neodmyslitelnou součástí obranných reakcí je antigenní detekce cizích molekul a jejich následná likvidace makrofágy. V případě infekce jsou součástí první linie obrany v postižené tkáni, kde fagocytují mikroorganismy a zároveň iniciují zánětlivou odpověď pomocí produkce cytokinů. Cytokiny jsou mediátory zánětlivých a protizánětlivých reakcí, představují signální molekuly, které zprostředkovávají komunikaci mezi jednotlivými buňkami IS. Regulace zánětlivé odpovědi je nevyhnutelná v rámci mnohých závažných onemocněních včetně maligních procesů. Jedna z možností modulace je aplikace přírodních látek – flavonolignanů. Tyto fytoprodukty jsou součástí silymarinového komplexu (Silybum marianum), který poskytuje mnoho pozitivních biologických účinků. Naměřené výsledky potvrdili protizánětlivé účinky na buněčné linii myších makrofágů po stimulaci bakteriálními lipopolysacharidy. Další stanovení budou zaměřené na sledování vlivu flavonolignanů na uvolňování cytokinů po stimulaci makrofágů, a to především TNFα a vybraných interleukinů (IL-1, IL-6).  
19 Bc. Bára Křížkovská M2 Ing. Jan Lipov, Ph.D. Bioprospekce dostupných druhů rostlinného rodu Selaginella   detail

Bioprospekce dostupných druhů rostlinného rodu Selaginella  

Rostliny rodu Selaginella jsou běžnou součástí východního léčitelství, což pobízí k bližšímu zkoumání sloučenin, které jsou schopny syntetizovat. V rámci této práce je testováno osm druhů rostlin, které poskytla Filipínská univerzita. Ze sušeného materiálu byly připraveny extrakty pomocí dvou různých extrakčních činidel. Postupně byla stanovena jejich protinádorová, antioxidační a antimikrobiální aktivita. Antimikrobiální vlastnosti, testované na osmi bakterialních rodech a jedné kvasince, se u extraktů výrazně neprojevily. Při měření antioxidační aktivity metodou ORAC, dosahovaly metanolové extrakty lepších výsledků, pravděpodobně díky přítomnosti flavonoidů. Naopak dichlormethanové extrakty projevily svůj potenciál u protinádorových účinků, stanovovaných srovnáním cytotoxických schopností vůči nádorovým a nenádorovým tkáňovým liniím. Dále jsou v plánu enzymatické a imunomodulační testy. U zajímavých extraktů bude následovat frakcionace a analýza jejich složení, s případnou identifikací a charakterizací dominantních sloučenin, které by mohly být podrobeny dalším preklinickým testům.  
20 Bc. Nelly Matoušková M2 Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D. Kvantitativní PCR máku setého detail

Kvantitativní PCR máku setého

Česká republika patří společně s Tureckem a Španělskem mezi přední pěstitele máku, tzv. světové leadery. Rod Papaver zahrnuje přes sto druhů máku, které pěstujeme pro účely farmaceutické, potravinářské i okrasné. Nejvýznamnějším druhem tohoto rodu je Papaver somniferum. Mák je historicky známá rostlina, která si svou důležitost získala především díky svým léčivým schopnostem, vztahujícím se k obsahu sekundárních metabolitů. Mezi tyto metabolity řadíme tzv. morfinové alkaloidy, které zahrnují morfin, kodein či thebain. Jednotlivé druhy rodu Papaver je produkují v rozdílném množství. V mé práci se zaměřuji na výběr DNA markerů vhodných pro diferenciaci máků, konkrétně se zabývám analýzou krátkých tandemových repetic, tzv. mikrosatelitů. Mikrosatelity jsou tandemově opakované krátké úseky DNA, které vykazují sekvenční i délkový polymorfismus mezi jednotlivými druhy. V experimentální části této práce izoluji DNA ze semen českých odrůd máku (Maraton, Aplaus, Racek, Orel), spektrofotometricky a elektroforeticky ověřuji kvalitu a kvantitu izolované DNA a amplifikuji kvantitativním qPCR a digitálním dPCR.
21 Bc. Alena Meledina M2 doc. Mgr. Ing. Štěpánka Kučková, Ph.D. Proteomické rozlišení kostí různých živočišných druhů detail

Proteomické rozlišení kostí různých živočišných druhů

Nejčastějšími nálezy na archeologických lokalitách jsou kosterní pozůstatky obratlovců nebo jejich fragmenty. Pro identifikaci živočišných druhů se často používají metody založené na analýze DNA, ale ne vždy je tento způsob identifikace proveditelný. Kosti mohou být kontaminovány exogenní DNA, která se nachází na archeologických nástrojích, rukavicích, rypadlech atd. DNA může být také degradována vlivem vysokých teplot nebo chemických látek. V důsledku toho se zkoumají alternativní metody pro identifikaci druhů, kde jednou z nich je proteomická analýza kostí. Vzhledem k tomu, že nejhojněji zastoupenými proteiny v kostech jsou kolageny, zejména kolagen α (I), je tato práce založena na jejich proteomické analýze s využitím hmotnostně spektrometrických technik MALDI-TOF a LC-MS/MS. Vzorky rozemletých kostí byly podrobeny štěpení trypsinem a získaná hmotnostní spektra byla zpracována metodou analýzy hlavních komponent (PCA). Na základě získaných dat se podařilo rozlišit vzorky kostí čtyř druhů zvířat (králíka, krávy, ovce a vepře) a dvou ptáků (krůty a slepice). Dalším úkolem je pokusit se identifikovat kosti zvířat z archeologického naleziště datovaného do středověku a také identifikovat peptidy, které jsou zodpovědné za možnost mezidruhového rozlišení pomocí LC-MS/MS.
22 Bc. Adriana Novotná M2 doc. Ing. Petra Lovecká, Ph.D. Charakterizace komerčně využívaných bakteriálních izolátů detail

Charakterizace komerčně využívaných bakteriálních izolátů

Práce se zabývá studiem bakteriálních kmenů Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas veroni, Paenibacillus polymyxa a Bacillus amyloliquefaciens komerčně využívaných v přípravcích PROMETHEUS®CZ, HIRUNDO®, FIX-H+N® firmy MONAS pro zlepšení výnosů v zemědělství. Cílem práce je charakterizace těchto bakteriálních kmenů se zaměřením na průkaz vlastností podporujících růst rostlin. Sledovala se schopnost kmenů solubilizovat fosfát, fixovat vzdušný dusík a produkovat siderofory a indol-3-octovou kyselinu. Zároveň byly započaty testy pro průkaz schopnosti těchto kmenů degradovat vybrané pesticidy. U příslušných kmenů bylo prokázáno, že všechny vykazují schopnost solubilizovat fosfát a produkovat siderofory, zatímco schopnost fixovat vzdušný dusík nevykazuje ani jeden z těchto kmenů. V malém množství pak byla u bakteriálních kmenů Pseudomonas fluorescens a Pseudomonas veroni prokázána schopnost produkce indol-3-octové kyseliny. V případě biodegradačních testů bylo zatím prokázáno, že ani jeden z kmenů nedisponuje schopností degradovat pesticid acetamiprid.  
23 Bc. Michael Němec M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Chladově aktivní celulasa a chitinasa z bakterie Arthrobacter sp. C1-1 detail

Chladově aktivní celulasa a chitinasa z bakterie Arthrobacter sp. C1-1

Chladově aktivní enzymy jsou produkovány skupinami mikroorganismů, nazývaných psychrofily a psychrotrofy, přizpůsobených životu na chladných stanovištích. Tyto enzymy si uchovávají vysokou specifickou aktivitu při nízkých teplotách, což přináší možnost jejich využití v biotechnologickém průmyslu. Tato práce se zabývá hledáním genu pro chladově aktivní chitinasy a celulasy v genomu antarktické bakterie Arthrobacter sp. C1-1. S využitím webových databází UniProt a GenBank byly získány sekvence genů kódujících chitinasy z fylogeneticky nejpříbuznějších zástupců rodu Arthrobacter. Pomocí nástroje Clustal Omega byly tyto sekvence zarovnány a dle nalezených konzervativních oblastí byly navrženy genově specifické primery, které sloužily pro amplifikaci části genu. Templátem pro amplifikaci hledaného úseku genu pomocí PCR byla genomová DNA. Získaný úsek DNA byl sekvenován a následné ověření správnosti nalezeného úseku bylo provedeno pomocí webového nástroje BLAST. Porovnáním bylo předpovězeno, že se jedná o část genu pro chitinasu. Zbytek genu byl získán metodou „primer walking“. Gen byl vložen do plasmidu pET 22b, kterým byly transformovány buňky E. coli BL21(DE3), v nichž byla testována jeho exprese. Produkovaný protein bude dále purifikován a posléze charakterizován.
24 Bc. Dariia Pavlenko M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Incorporation of acetyl-lysine in potential histone deacetylase 6 substrate survivin in vivo detail

Incorporation of acetyl-lysine in potential histone deacetylase 6 substrate survivin in vivo

Survivin is a potential oncotheraupeutic marker which is upregulated in most cancer cells. It was shown that the cellular localization and function of survivin are directly connected with the acetylation of lysine 129 by CREB-binding protein and its decetylation by histone deacytylase 6 (HDAC6). Deacetylation of survivin by HDAC6 leads to its nuclear export to the cytoplasm, where it blocks the programmed cell death by inactivating caspase proteins, thus providing a survival advantage for cancer cells. To understand the nature of this deacetylation reaction, we specifically incorporated acetylated lysine into survivin at position 129 using an orthogonal translation machinery. Further studies will be focused on the detailed characterization of survivin deacetylation by HDAC6.  
25 Bc. Lukáš Pinc M2 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Příprava a biochemická charakterizace exopeptidasy DPAP1 z parazita Schistosoma mansoni detail

Příprava a biochemická charakterizace exopeptidasy DPAP1 z parazita Schistosoma mansoni

Schistosomóza je onemocnění způsobované parazitickými motolicemi, krevničkami rodu Schistosoma. Světová zdravotnická organizace WHO uvádí schistosomózu postihující více než 200 mil. lidí jako jedno z nejzávažnějších parazitárních onemocnění. Dospělci krevniček žijí v krevním řečišti lidského hostitele, kde se živí převážně hemoglobinem. K trávení hemoglobinu ve střevě parazita je používán proteolytický systém enzymů, jehož součástí je katepsin C (dipeptidylaminopeptidasa 1, DPAP1). Vzhledem k důležité roli při výživě parazita je DPAP1 perspektivní cílovou molekulou pro terapeutický zásah. V současné době není známa 3D struktura DPAP1, která by umožňovala racionální vývoj inhibitorů tohoto enzymu jako potenciálních léčiv proti schistosomóze. Tato práce je zaměřena na přípravu a úvodní biochemickou charakterizaci rekombinantní formy DPAP1 z krevničky Schistosoma mansoni. K tomuto účelu byl připraven expresní systém v prvokovi Leishmania tarentolae pro produkci DPAP1, která byla stabilizována bodovou mutací v aktivním místě. DPAP1 byl akumulován v kultivačním médiu, ze kterého byl izolován chromatografickými metodami a byla zahájena jeho analýza proteomickými technikami.  
26 Bc. Kateřina Pospíšilová M2 prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc. Biologické účinky bilirubinu a lumirubinu in vitro   detail

Biologické účinky bilirubinu a lumirubinu in vitro  

Pro léčbu závažné novorozenecké žloutenky se využívá fototerapie modrozeleným světlem (PT; 420-490 nm). Při tomto procesu je bilirubin (BR) konvertován na polárnější foto-produkty, jež mohou být snáze vyloučeny močí nebo žlučí. PT však provází řada negativních vedlejších účinků (vyšší incidence alergií, astmatu nebo nádorových onemocnění v pozdějším věku, vyšší mortalita novorozenců s nižší porodní váhou), jejichž mechanismus vzniku není plně objasněn. Studium významu bioaktivních látek vznikajících při PT by mohlo vést k lepšímu pochopení celé problematiky. V této práci jsme se zaměřili na biologické vlastnosti lumirubinu (LR), který je majoritním foto-degradačním produktem. Pomocí LC-MS TripleQuad byla měřena koncentrace LR v biologické matrici. Viabilita buněčných linií hepatoblastomu, neuroblastomu a plicních fibroblastů byla ověřována MTT testem. Fluorescenčním testem TEAC byla měřena antioxidační kapacita. Produkce mitochondriálního superoxidu byla měřena na průtokovém cytometru. Při 37 °C je t½  LR 3 hod a 6 hod v 21%, resp. 1% O2. LR i BR vykázaly 2x vyšší antioxidační kapacitu než analog vitamínu E Trolox (p˂0,05). Produkce mitochondriálního superoxidu se snížila o 50 % (cLR/BR=25 μM; p˂0,001). LR viabilitu buněčných linií nesnížil, u BR viabilita klesala s koncentrací.  
27 Jana Psotová B3 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Cytotoxicita a intracelulární lokalizace fluorescenčních derivátů digitoxinu detail

Cytotoxicita a intracelulární lokalizace fluorescenčních derivátů digitoxinu

Digitoxin, srdeční glykosid izolovaný z náprstníku červeného, má dnes klíčovou roli v léčbě srdečního selhání. Jeho účinek spočívá v inhibici sodno-draselné pumpy (Na+/K+-ATPasy), membránového proteinu lokalizovaného v cytoplasmatické membráně savčích buněk. Inhibice tohoto proteinu vede k zastavení buněčné proliferace a případně až k apoptóze buněk. Proto byly v této práci studovány nové fluorescenční deriváty digitoxinu jako látky s potenciálem v teranostice nádorových onemocnění. Testovány byly celkem čtyři fluorescenční deriváty digitoxinu s odlišnou emisí fluorescence, samotný digitoxin sloužil jako kontrola. Studované látky byly nejprve dokovány s Na+/K+-ATPasou za účelem zjištění jejich interakce s tímto proteinem. Dále byla pomocí fluorescenční mikroskopie určena jejich lokalizace v nádorových buňkách a primárních fibroblastech a stanovena cytotoxicita. Derivát digitoxinu s fluorescein isothiokyanátem se dokoval stejným způsobem jako digitoxin. Tři z testovaných látek se lokalizovaly v endoplasmatickém retikulu a lysozomech nádorových buněk. Fluorescenční deriváty digitoxinu vykazovaly nižší cytotoxické účinky v porovnání s digitoxinem a vyšší selektivitu vůči nádorovým buňkám. Dále se budeme zabývat intracelulární lokalizací a molekulovým dokováním zbylých derivátů.  
28 Bc. Olha Pyko M2 Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Vliv laktátu na hojení ran in vitro detail

Vliv laktátu na hojení ran in vitro

Při hojení rány dochází k obnově poraněné kožní tkáně. Úvodním dějem jsou zánětlivé změny související s aktivací vrozené imunity, následně dochází k množení fibroblastů, buněk pojivové tkáně, a závěrem k angiogenezi a reepitelizaci. Proces hojení může být ovlivněn různými faktory, mezi něž patří i kyselina mléčná. Ze studií vyplývá, že koncentrace laktátu se v hojicí ráně zvyšuje, a to z důvodu nedostatečného zásobení kyslíkem, posílené proliferace buněk, případně i energeticky náročné imunitní odpovědi proti pronikajícím patogenům. Pomocí simulace hojení rány lze sledovat dynamiku migrace buněk na poškozené místo. Cílem práce bylo zavést metody pro studium vlivu kyseliny mléčné na růst a migraci fibroblastů in vitro. Pro studium migrace buněk byl zaveden scratch test a růst buněk byl sledován s využitím resazurinové metody. Porovnávány byly čtyři druhy medií: kontrolní, médium s přídavkem kyseliny mléčné, laktátu sodného či kyseliny chlorovodíkové. Bylo zjištěno, že mírná acidóza a přítomnost laktátového aniontu v porovnání s kontrolními podmínkami migraci posílí. Z hlediska růstu buněk bylo zjištěno, že mírná acidóza a přítomnost laktátového aniontu má stimulační účinek.   
29 Bc. Hedvika Sasová M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Vztah struktury a katalytické aktivity nespecifické fosfolipasy NPC4 z Arabidopsis thaliana detail

Vztah struktury a katalytické aktivity nespecifické fosfolipasy NPC4 z Arabidopsis thaliana

Nespecifická fosfolipasa C (NPC) je enzym patřící mezi rostlinné fosfolipasy. Produkty reakcí, které katalyzují, mají významnou signální i metabolickou funkci. V genomu Arabidopsis thaliana bylo identifikováno šest genů kódujících NPC (NPC1-NPC6). V současnosti je u všech šesti NPC popsána jak jejich aktivita, tak i fyziologická funkce. V rámci předchozích experimentů s NPC4 bylo zjištěno, že aktivitou tohoto enzymu in vitro vzniká kromě diacylglycerolu také kyselina fosfatidová. To by ukazovalo na PLC i PLD aktivitu této NPC. Cílem této práce je studovat vliv mutací v okolí aktivního místa na katalytickou aktivitu a specifitu. Na základě vytvořených strukturních modelů a literatury byly vybrány aminokyseliny aktivního místa. Modifikované enzymy byly produkovány v kmenu Arctic Express E. coli a afinitně purifikovány pomocí metody IMAC. Stanovení aktivity enzymů probíhá kvalitativně pomocí TLC a fluorescenčně značeného substrátu. Pro kvantitativní stanovení byl navrhnut postup spektrofotometrického stanovení produktů fosfocholinu a cholinu s využitím spřažených reakcí využívajících reakce peroxidu vodíku s chromogenním substrátem.
30 Bc. Monika Seklová M2 Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Vliv substituce aminokyselin v aktivním místě nikotinamidfosforibosyltransferasy na její enzymovou aktivitu detail

Vliv substituce aminokyselin v aktivním místě nikotinamidfosforibosyltransferasy na její enzymovou aktivitu

Nikotinamidfosforibosyltransferasa (Nampt) je protein s širokou škálou účinků. V organismu působí jako enzym a patrně také jako cytokin a adipokin. Nampt hraje klíčovou úlohu v biosyntéze NAD z nikotinamidu, kde katalyzuje přenos fosforibosylového zbytku z 5-fosforibosyl-1-pyrofosfátu na nikotinamid za vzniku nikotinamidmononukleotidu. Naším dlouhodobým cílem je zjistit, zda Nampt funguje jako cytokin či adipokin, bez ohledu na enzymovou aktivitu. Za účelem vyřazení aktivity byly připraveny klony hepatocytů HepG2 s jednou, dvěma či třemi substitucemi aminokyselin v aktivním místě Nampt. V rámci této práce jsme charakterizovali klony. Stanovením rychlosti biosyntézy NAD z nikotinamidu byla nepřímo stanovena enzymová aktivita Nampt. Ve srovnání s kontrolními buňkami měly klony s jednou substitucí zvýšenou rychlost syntézy NAD, klony s více substitucemi měly rychlost podobnou jako kontrolní buňky. Shodné výsledky byly získány stanovením intracelulárního množství NAD pomocí hmotnostní spektrometrie. Buňky byly také ovlivněny inhibitorem aktivity Nampt FK866. Klony s jednou substitucí byly odolnější vůči působení FK866 než klony s více substitucemi. Výsledky ukazují, že pro další výzkum jsou vhodné klony s produkcí Nampt, které mají více substitucí aminokyselin v aktivním místě.  
31 Bc. Jiří Stodola M2 Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Vývoj a in vitro testování lubrikačního gelu bránícího přenosu HIV detail

Vývoj a in vitro testování lubrikačního gelu bránícího přenosu HIV

Od objevení viru HIV uplynuly už více než tři dekády, ale hledání vhodného a účinného přípravku zabraňujícímu jeho přenosu sexuální cestou stále pokračuje. Jedním z možných přístupů je aplikace funkčního lubrikantu. V počátcích tohoto výzkumu, kdy ještě nebyl zcela znám mechanismus infikování cílových buněk hostitele, byly používány nespecificky působící přípravky na bázi povrchově aktivních látek. Jejich cílem bylo buď přímo narušit obalové struktury viru anebo vytvořit prostředí nehostinné pro jeho existenci. Klinické výzkumy však ukázaly, že účinnost přenosu HIV naopak zvyšují. Naším cílem je vyvinout přípravek, který by nebyl cytotoxický, neindukoval zánětlivou odpověď a zároveň byl účinný proti viru HIV. Jako výchozí materiál posloužila kyselina mléčná, coby přirozený metabolit poševní mikroflóry, kterou jsme s využitím mikrovlnného záření kondenzovali a vytvořili tak oligolaktidy. Jejich hydrolýzou je okolní prostředí okyselováno. Cytotoxicita preparátů byla hodnocena na základě ovlivnění životaschopnosti buněk tkáňových linií Caco, HDF, HEK-293 a HeLa. K vyhodnocení životaschopnosti buněk byl použit resazurinový test. Vliv preparátů na viriony HIV-1 byl posuzován dle účinnosti transfekce buněk HEK-293, se kterými byly viriony po expozici preparátům kultivovány.  
32 Bc. Věra Stoudková M2 Ing. Martin Janda, Ph.D. Charakterizace mutantů bak1pi4kß1ß2 a pmr4pi4kß1ß2 Arabidopsis thaliana s trpasličím fenotypem detail

Charakterizace mutantů bak1pi4kß1ß2 a pmr4pi4kß1ß2 Arabidopsis thaliana s trpasličím fenotypem

Malý vzrůst mutanta A. thaliana pi4kβ1β2  je způsoben vysokou hladinou kyseliny salicylové (SA). Ta mutantovi zvyššuje odolnost proti patogenům. Navíc jsme zaznamenali zvýšenou hladinu kalosy u pi4kβ1β2. Nicméně neznáme mechanismus akumulace SA a kalosy v pi4kβ1β2. Vzhledem k roli PI4-kinas při transportu váčků, jsme se rozhodli prozkoumat spojitost mezi pi4kβ1β2 a BAK1 (Brassinosteroid Insensitive-associated kinase1), což je koreceptor váčkového transportu. Vytvořili jsme mutanta bak1pi4kβ1β2. Předpokládali jsme, že mutace BAK1 povede k revertaci růstového fenotypu pi4kβ1β2. K našemu překvapení jsme získali “super trpaslíka”. K prozkoumání tohoto efektu budeme charakterizovat růstový fenotyp, provedeme infiltraci patogenem P. syringae a měření kalosy. Dále jsme vytvořili mutanta sid2/bak1pi4kβ1β2, který má zablokovanou jednu z biosyntetických drah SA. Sid2 mutace by měla vést k navrácení většího vzrůstu. Zajímá nás růstový fenotyp, infiltrace patogenem P. syringae a měření kalosy. Tvorba kalosy je reakcí rostliny proti patogenům. Nejvíce kalosy se produkuje aktivita PMR4 (powdery mildew resistant 4). Pro sledování diferencí kalosy jsme vytvořili mutanta pmr4pi4kβ1β2který také vykazuje super trpasličí vzrůst. Budeme charakterizovat růstový fenotyp a uložení kalosy v rostlině.
33 Bc. Renata Tarasová M2 Ing. Ludmila Karamonová, Ph.D. Mezidruhové rozdíly v zastoupení proteinů u bakterií rodu Cronobacter   detail

Mezidruhové rozdíly v zastoupení proteinů u bakterií rodu Cronobacter  

Žijeme v době, kdy jsme obklopeni moderní technikou. Svá data si chráníme hesly, ale přesto se může stát, že i takto zabezpečenou soustavu napadne vir či hacker a v okamžiku se tento promyšlený systém rozpadne. Lidská těla užívají k obraně před nemocemi imunitní systém. Obranyschopnost organismu lze posílit užíváním podpůrných přípravků. Přesto jsou však v populaci osoby s oslabeným či nedostatečně vyvinutým imunitním systémem (novorozenci), u nichž může být infekce patogeny jako je Cronobacter spp. fatální. Cílem práce je objasnění patogeneze se zaměřením na proteiny nejvíce virulentních druhů C. sakazakii a C. malonaticus. K charakterizaci a identifikaci proteinů byla použita metoda hmotnostní spektrometrie (LC-ESI-Q-TOF MS), jejíž výsledky byly in silico doplněny o určení lokalizace a dále budou rozšířeny o buněčné funkce. Hmotnostní spektrometrii předcházel výběr vhodného rozpouštění buněčných frakcí s důrazem na vnější membránu, která se svým složením a hydrofobicitou odlišuje od ostatních buněčných kompartmentů. Spojením dat 3 biologických izolací 4 buněčných frakcí získáme soubor, v němž jsme schopni zachytit diverzity napříč všemi druhy rodu Cronobacter. Nevybudujeme antivirový program pro lidská těla, ale budeme se snažit, aby naše data pomohla při vývoji nových léčiv.
34 Bc. Andrea Tomanová M2 Ing. Michaela Marková, Ph.D. Využití metod genetické genealogie k výzkumu příbuznosti paternálních linií v české populaci detail

Využití metod genetické genealogie k výzkumu příbuznosti paternálních linií v české populaci

Tato diplomová práce je zaměřena na studium potenciální příbuznosti mezi mužskými jedinci české populace, jejichž společným znakem je to, že disponují zcela totožným, nebo podstatně podobným příjmením. Projekt volně navazuje na dosavadní výzkum v rámci projektu „Genetika a příjmení“, jež byl spuštěn v roce 2007, a na jehož (roz)běhu se zásadně podílel i Kriminalistický ústav v Praze, kde je tento diplomový projekt zpracováván. V současné chvíli databáze čítá bezmála 3000 jedinců, u kterých byla provedena analýza Y-STR. Od počátku projektu prošly komerční testovací kity různými inovacemi, které mj. přinesly rozšíření i v množství testovaných STR markerů, proto bylo zapotřebí selektovat jedince s totožnou sadou analyzovaných markerů. V našem případě jsme se zaměřili na jedince s analyzovanou sadou Y17 a Y23, kteří tvoří většinu testovaného souboru, a u nichž se budeme dále zabývat komparativní analýzou zaznamenaných haplotypů a porovnáním predikce haploskupin pomocí nových typů prediktorů. Výsledky základních, popřípadě i rozšiřujících analýz (sekvenační analýza, analýza Y-SNP) budou interpretovány v grafických výstupech zpracovaných metodou Median-joining network. Nedílnou součástí bude seznámení s aplikací zmiňovaných metod v oboru forenzní analýzy, kriminalistiky a DVI.



35 Bc. Kateřina Tomášková M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Urychlování molekulárních simulací s využitím technik de novo predikce struktur proteinů detail

Urychlování molekulárních simulací s využitím technik de novo predikce struktur proteinů

Simulace molekulové dynamiky a metody z ní odvozené jsou cennými nástroji pro zkoumání vlastností a funkcí molekul. Metadynamika je metodou z molekulové dynamiky odvozenou, jež se snaží o zrychlení studovaných dějů pomocí přidávání externího potenciálu. Důležitá je přitom volba takzvané kolektivní proměnné, tedy veličiny, jejíž hodnota se pro různé konformace odlišuje a na kterou potenciál působí. V rámci této práce byla v jedné části zvolena zcela nová kolektivní proměnná, a to aproximované Rosetta skóre, jež charakterizuje, jak moc se model prostorové struktury blíží sbalené struktuře. Tato kolektivní proměnná byla vygenerována neuronovou sítí anncolvar. Neuronová síť byla nejprve trénována pouze na struktury z programu Rosetta, později i na struktury z našich trajektorií, aby byla schopna lépe rozpoznat sbalený a rozbalený protein. Veškeré simulace byly prováděny na subdoméně proteinu villin. Jednotlivé simulace se lišily přesností neuronové sítě či vstupním datasetem. Během simulací bylo pozorováno postupné rozvolňování struktury, avšak zatím ne její úplné rozbalení či sbalení. V druhé části byla použita další nová kolektivní proměnná – veličina vygenerovaná pomocí metody tSNE. Metoda tSNE dokáže efektivně reprezentovat vysokorozměrná data pomocí malého počtu proměnných.  



36 Bc. Vojtěch Valášek M2 Ing. Veronika Brychová, Ph.D. Datování slonoviny a dalších typů vzorků původem z ohrožených druhů živočichů a rostlin detail

Datování slonoviny a dalších typů vzorků původem z ohrožených druhů živočichů a rostlin

Tato práce se zabývá určením stáří vzorků slonoviny. Určení stáří je založeno na principu radiouhlíkového datování pomocí bombového píku, který kopíruje nárůst a pokles koncentrace radioaktivního uhlíku vlivem testování jaderných zbraní v 50. a 60. letech 20. století. Měření je prováděno s využitím AMS (atomové hmotnostní spektrometrie). Součástí práce, bude také snaha o vytvoření manuálu pro celní správu z hlediska odběru a určení stáří zabavené slonoviny. Na základě narůstající poptávky po slonovině na černém trhu v posledních letech, která způsobila masivní nárust nezákonného zabíjení slonů afrických, za účelem pokrytí nelegálního obchodu se slonovinou, je pozorován obrovský globální pokles populace slona afrického. Vzhledem k těmto událostem byl ve většině zemí světa omezen či zakázán jakýkoli obchod se slonovinou. Ovšem v evropských zemích dle vyhlášky EU je stále povolen legální obchod se slonovinou, která byla získána před rokem 1947. I přes tato veškerá omezení za účelem ochrany slona afrického a snahy o neutralizaci nelegálního obchodu se slonovinou je stále více než 60 % zabavené slonoviny klasifikováno jako slonovina novodobá, získaná po roce 1947.
37 Bc. Vendula Vlková M2 doc. Ing. Petra Lovecká, Ph.D. Sledování funkčních změn v endofytní populaci u Vitis vinifera detail

Sledování funkčních změn v endofytní populaci u Vitis vinifera

Endofyté jsou mikroorganismy kolonizující vnitřní tkáň rostlin bez negativního efektu na hostitele. Mohou být naopak pro rostlinu prospěšné. Mají např. kladný vliv na růst a vývoj rostlin tím, že, zvyšují dostupnost limitujících živin pro rostlinu, nebo zvyšují odolnost rostlin proti biotickému a abiotickému stresu. Tato práce je součástí projektu zabývajícího se sledováním vztahu endofytních mikroorganismů a metabolomu Vitis vinifera na základě několika proměnlivých faktorů, mezi které patří: vliv odrůdy, části rostliny, vegetační období a způsob pěstování. Naší výzkumnou částí bylo sledování funkčních změn endofytního bakteriálního konsorcia u čtyř běžně pěstovaných odrůd vinné révy na dvou vinicích s odlišným způsobem pěstování.  Zvoleny byly odrůdy: Ryzlink rýnský, Rulandské modré, Rulandské šedé a Müller Thurgau. U každé odrůdy se v několika časových odběrech sledovala schopnost konsorcia endofytů získaných z rostlinného pletiva stonků fixovat vzdušný dusík, solubilizovat fosfát, produkovat siderofory a indol-3-octovou kyselinu. Biochemické testy prokázaly schopnost endofytního konzorcia produkovat siderofory a indol-3-octovou kyselinu, a také solubilizovat fosfát u všech testovaných vzorků. Naopak nebyla potvrzena schopnost fixovat vzdušný dusík u žádné z testovaných odrůd.
38 Bc. Jan Škubník M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Intracelulární lokalizace a fototoxicita derivátů kolchicinu detail

Intracelulární lokalizace a fototoxicita derivátů kolchicinu

Nádorová onemocnění patří k největším výzvám moderní medicíny. Jedním z přístupů cílené léčby je fotodynamická terapie (FDT), která využívá specifické látky toxické až po aktivaci určitou vlnovou délkou světla. Při aplikaci těchto látek nedochází ke vzniku rezistencí a vedlejších účinků. V této práci jsou analyzovány nové deriváty kolchicinu - přírodní protinádorové látky. Deriváty jsou značeny fluorescenční značkou BODIPY, která umožňuje jejich vizualizaci v živých buňkách. Dva z nich obsahují jodovaný analog BODIPY vhodný pro FDT. Biologická aktivita látek byla měřena na buňkách nádorů prsu (MCF-7) a plic (A549) a primárních fibroblastech (MRC-5). Signifikantní fluorescenční signál v buňce poskytovaly pouze nejodované deriváty a to po 3h ovlivnění při 50 – 500nM koncentracích. Pomocí sensoru buněčných organel byla zjištěna intracelulární lokalizace látek v endoplazmatickém retikulu. Cyto- a fototoxicita derivátů byla určena spektrofotometricky pomocí činidla WST-1. Nejtoxičtější byl derivát substituovaný jodo-BODIPY na cykloheptanovém kruhu. Druhý jodovaný derivát je selektivní pro nádorové buňky. Získaná data odhalují vysoký potenciál dvou fotoaktivních derivátů a vzhledem k jejich vysoké cytotoxicitě a selektivitě k nádorům dávají prostor k jejich dalšímu výzkumu.  
39 Bc. Vendula Švarcová M2 Ing. Zita Purkrtová, Ph.D. Vliv fúzní kotvy na funkci proteinu ERG6 v rámci lipidových tělísek Saccharomyces cerevisiae detail

Vliv fúzní kotvy na funkci proteinu ERG6 v rámci lipidových tělísek Saccharomyces cerevisiae

Lipidová tělíska (LT) jsou nezávislé intracelulární organely, které hrají zásadní roli v metabolismu lipidů. Jsou tvořena hydrofobním jádrem obsahujícím převážně triacylglyceroly a estery sterolu, toto jádro je obklopeno fosfolipidovou monovrstvou s asociovanými proteiny. ERG6, Δ(24)-sterol C-methyltransferasa, EC 2.1.1.41, je jeden z proteinů asociovaných s LT Saccharomyces cerevisiae Bylo zjištěno, že kmen S. cerevisiae ERG6-RFP akumuluje více než dvojnásobné množství lipidů oproti původnímu kmenu S. cerevisiae BY4741. Předpokládáme, že fúzní RFP kotva ovlivňuje funkci proteinu ERG6 a tím způsobuje zvýšenou akumulaci lipidů v LT. Cílem naší práce je zjistit, jakým způsobem připojení fúzní kotvy RFP k proteinu ERG6 ovlivňuje funkci tohoto proteinu z pohledu LT. Ke studii je jako kontrola používána i kultura S. cerevisiae ERG6-cMYC. Všechny tři jmenované kmeny byly charakterizovány pomocí fluorescenční mikroskopie a měření růstových křivek. LT z těchto kmenů byla izolována a byla proměřena jejich stabilita v závislosti na pH a iontové síle a porovnány jejich proteinové a lipidové profily.  

321 - Ústav sacharidů a cereálií

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Lenka Blažková M2 Ing. Marcela Sluková, Ph.D. Porovnání fyzikálně chemických a senzorických vlastností muffinů při použití různých druhů tuku detail

Porovnání fyzikálně chemických a senzorických vlastností muffinů při použití různých druhů tuku

             Z důvodu rozvoje civilizačních chorob, jako jsou obezita, diabetes mellitus, rakovina a další, které jsou nejpravděpodobněji způsobeny špatným životním stylem, nadměrným energetickým a celkovým příjmem potravy s nedostatečným obsahem vlákniny, roste zájem spotřebitelů o potraviny se sníženou energetickou hodnotou. Denní příjem tuků ve stravě by neměl přesahovat 30 % z celkového množství přijaté energie. Avšak důležitější než kvantita přijatého tuku je jeho kvalita, jelikož zvýšený příjem nasycených mastných kyselin a trans mastných kyselin vede k hypercholesterolemii a zvýšenému riziku vzniku kardiovaskulárních onemocnění. Podle doporučení Světové zdravotnické organizace (WHO) by měl být příjem nasycených mastných kyselin nižší než 10 % z celkového příjmu energie a pro příjem trans mastných kyselin platí, že by měl být nižší než 1 %. Nasycené a trans mastné kyseliny by měly být částečně nahrazovány polyenovými mastnými kyselinami, zejména ω-6  a ω-3 mastnými kyselinami. Cílem této práce byla charakterizace různých druhů tuků (rostlinných olejů, másla) a složení jejich mastných kyselin, které by mohly být využity k přípravě pekařských výrobků typu muffinů. Dále bude posouzen vliv vybraných tuků na fyzikálně chemické, nutriční  a senzorické vlastnosti modelově připravených muffinů.
2 Bc Kateřina Horáková M2 Ing. Pavel Skřivan, CSc. Hodnocení vybraných fyzikálně chemických parametrů speciální jemně granulované celozrnné pohankové mouky detail

Hodnocení vybraných fyzikálně chemických parametrů speciální jemně granulované celozrnné pohankové mouky

V posledních letech roste zájem o využití netradičních plodin v pekárenské technologii. Jednou z těchto plodin je pohanka. Pohanka je atraktivní zejména díky tomu, že obsahuje velké množství prospěšných látek, které mohou přinést zdravotní benefity do lidské stravy. Pohanka je také řazena mezi bezlepkové plodiny, tudíž je vhodnou plodinou pro lidi trpící celiakií. Pohanková mouka má však odlišné chemické složení oproti tradičním obilovinám, zejména složení proteinů, které jsou důležité pro tvorbu těsta, a proto se odlišně chová při jeho tvorbě a tvorbě pekařských produktů. Z tohoto důvodu je kladen velký důraz na vývoj nových metod pro její technologické zpracování, tak aby byly výsledné produkty co nejpřijatelnější pro konečné konzumenty. V experimentální části jsem se zabývala stanovením analytických parametrů u jemně mleté celozrnné pohankové mouky, která byla vyrobena moderní mlýnskou technologií, u hladké pohankové mouky, vyrobené tradiční mlýnskou technologií a porovnáním těchto parametrů s pšeničnou moukou, zvolenou jako referenční. Podrobněji jsem se zabývala úpravou metodiky stanovení čísla poklesu u pohankových mouk a testováním reakce pohankové mouky na přídavek enzymově aktivní sladové mouky.  
3 Bc. Tereza Kalousková M2 prof. Ing. Jana Čopíková, CSc. Fortifikace čokolády netradičními složkami detail

Fortifikace čokolády netradičními složkami

V dnešní době se spotřebitelé čím dál více zaměřují na kvalitu a přidanou hodnotu potravin. Čokoládový trh se tomuto trendu snaží přizpůsobit, výrobci čokoládu fortifikují o složky, které mají pozitivní přínos pro lidské zdraví. Ve své práci se zabývám aktuálními trendy ve fortifikaci čokolády a čokoládových výrobků netradičními složkami. Zaměřuji se na okvětní lístky Tagetes sp. za účelem obohacení čokolády o lutein, a dále houbu z rodu Pleurotus jako zdroj látek (fenoly, polysacharidy) s terapeutickými účinky. V rámci experimentální části byla vyrobena mléčná a hořká čokoláda s přídavkem okvětních lístků Tagetes sp. a houbou Pleurotus ostreatus kmene 2009. Přidávané složky byly lyofilizovány a do čokolády přidány v rozemleté podobě. U vyrobených čokolád bylo provedeno senzorické hodnocení, stanovena viskozita a mez toku, velikost částic, antioxidační kapacita a obsah tuku. Byla naměřena FTIR spektra čokolád a přidávaných složek. FTIR spektra budou využita k identifikaci a kontrole složení vzorků. Také byly pořízeny snímky povrchu čokolád na digitálním mikroskopu Keyence VHX-5000. Následně budou navrženy nové receptury a připraveny a analyzovány čokolády a čokoládové výrobky s přídavky hub, řas a okvětních lístků Tagetes sp..  
4 Bc. Pavla Krčová M1 Ing. Svatopluk Henke, Ph.D. Charakterizace mannanových hydrolyzátů instrumentálními metodami detail

Charakterizace mannanových hydrolyzátů instrumentálními metodami

V první části práce byly stanovovány volné cukry obsažené v gumách. Pro stanovení byly k dispozici čtyři typy gum v podobě prášků, a to guarová guma, tara guma, pískavice a karob. Volné sacharidy byly ve vzorcích stanovovány extrakcí do ethanolu a následnou analýzou metodou HPAEC-PAD. U jednotlivých vzorků bylo možné sledovat odlišné složení.  
5 Bc. Marie Kubů M1 Ing. Pavel Skřivan, CSc. Vliv povrchového opracování na vybrané parametry celozrnných mouk   detail

Vliv povrchového opracování na vybrané parametry celozrnných mouk  

Zvyšování nutriční hodnoty pekařských výrobků je v dnešní době významným trendem. Rozsáhlejší používání celozrnných mouk je jednou z cest navýšení nutriční hodnoty pekařského produktu. S tím se však pojí i řada potenciálních technologických problémů, které ovlivňují výsledný produkt. Proto je snaha o umletí takové celozrnné mouky, která bude technologicky srovnatelná s běžnou pšeničnou moukou. Mikroionizovaná (neboli jemně granulovaná) mouka od Mlýnu Perner Svijany svými vlastnostmi vykazuje vysoké senzorické i nutriční vlastnosti u výsledných produktů. Předkládaná práce se věnuje zpočátku obecně obilovinám, jejich rozšíření ve světě a způsobu využívání. Zaměřuje se na dvě nejvýznamnější obiloviny- na pšenici a žito, jejich morfologickou stavbu, složení zrna, způsob zpracování a význam ve výživě člověka. Důraz je kladen na technologii zpracování celozrnných mouk, a na parametry ovlivňující kvalitu produktů. Zkoumán je především vliv a intenzita povrchového opracování na různé parametry celozrnných mouk. Z analytických metod se jedná o stanovení obsahu minerálních látek, vody, celkové vlákniny, stanovení retenční kapacity a obsahu bílkovin. Jednotlivé hodnoty jsou porovnávány u speciálních vzorků, v závislosti na stupni vymletí. Následovat bude stanovení reologických vlastností.  
6 Bc. Lucie Lamačová M2 Ing. et Ing. Lucie Jurkaninová, Ph.D. Využití kompozitních směsí na bázi celozrnných mouk při výrobě sušenek detail

Využití kompozitních směsí na bázi celozrnných mouk při výrobě sušenek

Obiloviny a pseudoobiloviny  tvoří základ lidské stravy. Ve formě mouk nacházejí v potravinářských technologiích široké uplatnění. Jedním z mnoha způsobů využití mouk je i výroba sušenek, které jsou řazeny do skupiny trvanlivého pečiva. Sušenky byly dříve považovány za pochutinu s vysokou energetickou hodnotou. K tomuto zařazení přispívá zejména vysoký obsah tuků a sacharidů, které spolu s moukou a vodou tvoří základ receptur. V současné době je prioritou snížení jejich vysoké energetické hodnoty a zároveň obohacení o zdravotně prospěšné složky. Alternativou mohou být mouky vyrobené z minoritních plodin, například získané z ječmene nebo amarantu, případně mouky celozrnné.  Ječná mouka v porovnání s pšeničnou pečivárenskou moukou, která je nejčastěji využívána při výrobě sušenek, obsahuje vyšší množství vlákniny. Důležitou složku ječné vlákniny tvoří β-glukany, které mají pozitivní vliv na lidské zdraví. Amarantová mouka naopak obsahuje vyšší množství proteinů, vitaminů, minerálních látek i skvalenu a je vhodná pro bezlepkovou stravu. Dalšími možnostmi reformulace sušenek mohou být i záměny tuků, sladidel a úprava technologických postupů.
7 Aneta Machalíková B3 Ing. Roman Bleha Charakterizace Pleurotus 2515 pomocí blízké infračervené spektroskopie detail

Charakterizace Pleurotus 2515 pomocí blízké infračervené spektroskopie

V rámci své bakalářské práce se zaměřuji na izolaci a charakterizaci polysacharidů z houby rodu Pleurotus kmene 2515. Tyto houby jsou vyhledávány jako nový zdroj látek (fenoly, terpeny, polysacharidy) s terapeutickými účinky. Houba byla lyofilizována a rozemleta na prášek, u kterého byla provedena organická elementární analýza. Pro izolaci polysacharidů byla použita mikrovlnná extrakce. Předcházelo tomu odstranění lipidů, vitamínů, polyfenolů a barviv, které byly vyextrahovány do rozpouštědla a vybrané frakce byly zakoncentrovány. Postupně byl prášek hub promyt pomocí hexanu (frakce F1), ethanolu (frakce F2) a kyselého ethanolu (směs 80% ethanolu a 35% HCl, frakce F3). Následně byl roztok opět promýván čistým ethanolem do neutrálního pH a poté vysušen acetonem. Mikrovlnná extrakce byla provedena s přečištěným pevným podílem v poměru ku vodě 1:60. Proces musel být optimalizován, tudíž byl proveden při teplotě 180 °C a časech 5, 18, 30 a 40 minut. Z extraktů byl centrifugací a následnou mikrofiltrací oddělen pevný podíl. U kapalného podílu bude stanoven obsah sacharidů pomocí fenol-sírové a orcinové metody.
8 Bc. Eva Menšíková M2 doc. Ing. Evžen Šárka, CSc. Nanočástice zesítěného škrobu detail

Nanočástice zesítěného škrobu

Škrobové nanočástice jsou intenzivně studovány vzhledem k jejich potenciálnímu využití v biomedicíně, např. jako nosiče léčivé látky. Jednou z možných metod přípravy je kyselá hydrolýza voskového kukuřičného a pšeničného škrobu, která byla doplněna následným zesítěním molekul škrobu reakcí suspenze nanočástic za přítomnosti trimetafosfátu sodného, tripolyfosfátu sodného a síranu sodného. Takto připravené nanočástice byly charakterizovány pomocí transmisní elektronové mikroskopie, kdy byla zjištěna velikost nanočástic v rozmezí 5-80 nm a pomocí rentgenové difrakce bylo zjištěno, že vzorky mají V-typ krystalinity, přičemž modifikované vzorky mají vyšší krystalinitu než nativní škroby. Po úpravě vzorků enzymovou hydrolýzou modifikovaného škrobu byl pomocí 31P nukleární magnetické rezonance stanoven obsah fosforu 2220 mg/kg, resp. 17190 mg/kg (oba vzorky obsahovaly 7 různých forem fosforu), stupeň zesítění byl odhadnut na 5.9x10-4, resp. 1.6x10-3. U obou vzorků byla změřena IČ spektra, která potvrdila charakteristické oblasti pro polysacharidy a oblast okolo 1274 cm-1, která náleží fosfátové skupině.
9 Bc. Tamilla Mirzayeva M2 doc. Mgr. Andrej Sinica, Ph.D. Extrakce a purifikace glykosaminoglykanů z živočišných zdrojů. detail

Extrakce a purifikace glykosaminoglykanů z živočišných zdrojů.

Glykosaminoglykany (GAG) jsou důležité polysacharidy živočišných orgánů a pojivových tkání. Jsou to lineární polymery skládající se z opakujících se disacharidových úseků. Mají uplatnění v potravinářství, kosmetice a farmacii. Zdrojem GAG může být odpad, vzniklý při krájení drůbežího masa. Cílem této práce je extrakce, purifikace a následná analýza vzorku lyofilizovaného odpadu po krájení drůbeže. Složení a struktura isolovaných frakcí byly charakterizovány pomocí vybraných spektroskopických, spektrofotometrických a separačních metod. Nejprve byla provedena deproteinizace tohoto materiálu pomocí pepsinu, dále následovalo přečištění a frakcionace pomocí iontoměničové a preparativní gelové chromatografie. Byl stanoven celkový obsah cukrů a bílkovin. K analýze čistoty a složení jednotlivých frakcí byla použita FTIR spektroskopie. Na základě analýz jedna z isolovaných frakcí byla identifikována jako chondroitin sulfát. Další práce bude zaměřena na charakterizaci ostatních frakcí a isolace kyseliny hyaluronové.  
10 Kristýna Panušková B3 Ing. Roman Bleha Charakterizace Pleurotus 2009 pomocí blízké infračervené spektroskopie detail

Charakterizace Pleurotus 2009 pomocí blízké infračervené spektroskopie

Práce je zaměřena na dřevokaznou jedlou houbu rodu Pleurotus kmene 2009, zejména na polysacharidy, které jsou v ní obsažené. Houby rodu Pleurotus obsahují velké množství zdraví prospěšných látek (např. β-glukany, fenoly), které mají např. hepatotoxické, antivirotické nebo protinádorové účinky.  Cílem práce bylo získat přečištěnou polysacharidovou frakci. Izolace této frakce probíhala v několika krocích – rozemletý původní vzorek (F0) byl extrahován hexanem (lipidová frakce F1), ethanolem (polyfenolová frakce F2) a kyselým ethanolem (80% EtOH + 0,2 M HCl). Byla získána přečištěná frakce (F4). Pro zjištění optimálních podmínek mikrovlnné extrakce byla tato frakce (F4) podrobena mikrovlnné extrakci při teplotě 180 °C a různých extrakčních časech – 5, 18, 30 a 40 min. Z těchto extrakcí byly získány polysacharidové frakce (F5, F6, F7, F8), ve kterých byl stanoven obsah polysacharidů PSA (Phenol-Sulfuric acid assay) metodou a metodou s orcinem.  Po každém extrakčním kroku bylo složení a čistota získané frakce analyzována pomocí FTIR a Ramanovy spektroskopie. Původní vzorek (F0) byl také podroben organické elementární analýze.
11 Bc. Michaela Sadílková M2 Ing. Marcela Sluková, Ph.D. Optimalizace vybraných parametrů kvasů ze speciálních celozrnných mouk detail

Optimalizace vybraných parametrů kvasů ze speciálních celozrnných mouk

Fermentační procesy v cereální technologii jsou jednou z nejstarších biotechnologií. Zatímco v minulosti se kvas získával spontánním kvašením směsi mouky a vody, v dnešní době lze využít řízené procesy fermentace za použití komerčně dostupných startovacích kultur. Kvasy bývají nejčastěji vyráběny z pšeničné či žitné mouky, fermentaci však mohou být podrobeny i pro tuto technologii méně obvyklé suroviny. V předkládané práci byly používány k přípravě kvasů bezlepkové mouky z čiroku, pohanky a rýže. U sledovaných mouk byly stanoveny základní analytické parametry – vlhkost, obsah popela, obsah bílkovin a retenční kapacita. Mouky byly dále použity pro přípravu kvasů. Byl testován spontánní způsob vedení kvasů i výroba kvasů s použitím startovacích kultur (pšeničná a rýžová startovací kultura). Kvasy byly hodnoceny z hlediska pH a titrační kyselosti. Spontánní rýžový kvas nevykazoval vyhovující technologické parametry (pH i titrační kyselosti), zatímco rýžový kvas se startovací kulturou měl vhodné pH (3,6), ale příliš nízkou hodnotu titrační kyselosti (111 mmol/kg). U čirokových a pohankových kvasů bylo dosaženo optimálních hodnot pH a titrační kyselosti jak při použití startovací kultury, tak i při spontánním vedení.
12 Bc. Anna Urešová M2 Ing. Marcela Sluková, Ph.D. Vliv pšeničného kvasu na senzorické vlastnosti a trvanlivost pokusného pečiva   detail

Vliv pšeničného kvasu na senzorické vlastnosti a trvanlivost pokusného pečiva  

Cílem práce bylo zhodnocení vybraných druhů pšeničných mouk a jejich následné zpracování pomocí řízené fermentace. Kvas vzniká smísením vody, mouky a případně startovací kultury, kdy za stanovených podmínek vedení probíhá činnost mikroorganismů – bakterií mléčného kvašení a kvasinek. Během kvašení se snižuje pH kvasu, vzniká oxid uhličitý, organické kyseliny a další senzoricky a nutričně významné látky, což má významný vliv pro použití kvasu v pekařských výrobcích. V historii se setkáváme s prvními kvasy již ve starověkém Egyptě, kde kvas přidávali do chleba, aby byl chléb klenutější. V současnosti se znovu vracíme k přídavku kvasů do pečiva ze senzorických důvodů a pro prodloužení trvanlivosti a zpomalení stárnutí pečiva. Budou prezentovány výsledky analýz pšeničných mouk (vlhkost, popel, obsah bílkovin, číslo poklesu, Zelenyho test a reologická měření). U pšeničných kvasů s odlišnými podmínkami vedení bylo sledováno TTA a pH.  Závěrem bude uveden osobní pohled na danou problematiku a návrh dalšího řešení.  
13 Bc. Jan Zavadil M2 Ing. Svatopluk Henke, Ph.D. Aplikace pokročilých oxidačních procesů pro rozklad nízkokoncentrovaných látek detail

Aplikace pokročilých oxidačních procesů pro rozklad nízkokoncentrovaných látek

Pokročilé oxidační procesy jsou skupinou chemických reakcí, jejichž společným rysem je produkce vysoce reaktivního hydroxylového radikálu pro odbourání různorodých organických substrátů. Již dříve nalezl uplatnění v asanaci průmyslových odpadních vod zatížených pesticidy, herbicidy, nebo polutanty z farmaceutických a textilních výrob, proces tzv. Fentonovy oxidace založený na použití kombinace iontů přechodných kovů a H2O2. V posledních desetiletích byl díky výrazným pokrokům ve výzkumu fotokatalytických oxidací objeven potenciál využití samotného reakčního média jako zdroje radikálů, tedy vody, v důsledku jejích interakcí s různě modifikovanými oxidy kovů aktivovanými fotony o dostatečné energii. A to bez nutnosti dodávání činidel, jenž mohou představovat další ekonomickou nebo ekologickou zátěž provozu. V naší práci se zabýváme konkrétně fotokatalýzou na TiO2 v anatasové formě v kombinaci s UV zářením kyseliny šťavelové a kyseliny benzoové, jakožto modelových složek odpadních vod vybraných cukrovarnických technologií. V případě kyseliny šťavelové byl spektrofotometrickou analýzou ověřen efekt reakční teploty na rychlost úbytku substrátu a souběžně byly sledovány změny pH a elektrické vodivosti v reakčním roztoku. Bude představena i možnost fotokatalytické oxidace monosacharidů.  

322 - Ústav mléka, tuků a kosmetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Julia Bílková M2 prof. Ing. Vladimír Filip, CSc. Separace vosků ze slunečnice roční (Helianthus annuus) detail

Separace vosků ze slunečnice roční (Helianthus annuus)

Vosky jsou estery vyšších mastných kyselin a vyšších jednosytných alkoholů. Přirozeně se vyskytují v přírodě. U rostlin mají převážně ochrannou funkci proti vysychání a vyskytují se na povrchu listů/semen, kde vytváří tenkou vrstvu. Práce je zaměřena na separaci vosků ze semen slunečnice roční. Největší množství vosků je lokalizováno na slupce semene. Pokud se při výrobě slunečnicového oleje semena neloupají, ale jsou namleta celá, do výsledného produktu se dostávají vosky, které způsobují zákal v oleji. Vosky lze separovat od ostatních složek pomocí argentační sloupcové chromatografie podle technické specifikace ISO/TS 23647. K získání oleje a vosků byly využity samotné slupky semen, celá (neloupaná) semena a namletá celá semena pocházející z odrůdy slunečnice s vysokým podílem kyseliny olejové (HOSO). Tyto suroviny byly podrobeny extrakci v Soxhletově extraktoru. Další metodou k získání oleje společně s vosky byla zjednodušená vsádková extrakce po zahřátí suroviny v n-hexanu na 40 °C po dobu 30 minut. Výsledné produkty byly separovány kolonovou chromatografií a rozděleny na frakce, které byly následně analyzovány na plynovém chromatografu.  
2 Bc. Tereza Jirásková M2 Ing. Jan Kyselka, Ph.D. Degradace doprovodných látek lipidů při zpracování palmového oleje detail

Degradace doprovodných látek lipidů při zpracování palmového oleje

Palmový olej je nejvýznamnější surovinou tukového průmyslu, roční produkce dosahuje 75 Mt, většina je uplatněna v potravinářském průmyslu. Vyskytuje se v řadě potravinářských výrobků, nejvýznamněji však ve směsných emulgovaných a pokrmových tucích. K výrobě takových výrobků je nutné palmový olej nejdříve rafinovat. Rafinace se skládá z odslizení, bělení a deodorace-deacidifikace, cíleně se snižuje obsah nehydratovatelných fosfolipidů, pigmentů, mýdel, volných mastných kyselin, těkavých senzoricky aktivních látek a kontaminantů. Technologické podmínky (konc. kyselina fosforečná, bělící hlinka a vysoká teplota) nahrávají vzniku procesním kontaminantům jako jsou estery glycidylu a 3-MCPD. Při následných chemických modifikacích triacylglycerolů dochází k transformacím i degradaci vzniklých kontaminantů. Při totální hydrogenaci jsou vysyceny dvojné vazby z 99 % (180 – 190 °C) působením vodíku na niklovém katalyzátoru. Při tomto procesu také dochází k degradaci minoritních látek. Byly hodnoceny vzorky slunečnicového a sójového oleje v různých krocích rafinačního procesu. Dále byla provedena simulace hydrogenace: V řepkovém oleji byla sledována degradace fytosterolů při působení teplot 160 °C a 200 °C, a ve slunečnicovém oleji degradace výše zmíněných kontaminantů při teplotě 160 °C.  
3 Bc. Tereza Kremličková M2 doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc. Charakteristika keramických membrán při dynamické cross-flow filtraci detail

Charakteristika keramických membrán při dynamické cross-flow filtraci

Tato práce se zabývá sledováním vlastností mikro- a ultrafiltračních keramických membrán ve formě rotujících membránových disků. Vstupní surovinou byla sušená syrovátka obnovená na 7% roztok. Byla sledována závislost toku permátu na velikosti pórů membrán v rozmezí od 5 nm do 2 μm. Průměrný tok permeátu při ultrafiltraci syrovátky se pohyboval od 36,8 do 230,8 kg h-1 m-2. Práce byla zaměřena i na rozdíly složení výsledného permeátu a retentátu oproti vstupní surovině. Ve vzorcích byl stanoven obsah bílkovin dle Kjeldahla a zastoupení jednotlivých bílkovin syrovátky pomocí kapalinové chromatografie. Bílkoviny syrovátky jsou zadržovány na membránách o velikosti pórů menších než 7 nm. Výhodou použitého uspořádání dynamické cross-flow filtrace je minimální zanášení membrán.  
4 Bc. Anežka Nováková M1 doc. Ing. Jiří Štětina, CSc. Stabilita proteinů při elektrodialýze syrovátky detail

Stabilita proteinů při elektrodialýze syrovátky

 Syrovátka je nejrozšířenější vedlejší produkt mlékárenského průmyslu, který měl dříve díky svému vysokému obsahu minerálních látek omezené využití. Využitelnost syrovátky lze zvýšit její demineralizací, což umožňuje proces elektrodialýzy. Výkon elektrodialyzačních zařízení při demineralizaci syrovátky je vyšší při zvýšené teplotě. V této práci byl studován vliv vybraných podmínek při demineralizaci sladké zahuštěné syrovátky elektrodialýzou na stabilitu syrovátkových bílkovin při teplotě 15 a 55 °C. Vedle teploty byl dále zhodnocen vliv polarizace elektrod a stupně odsolení. Pro posouzení stability syrovátkových bílkovin a stanovení podílu denaturovaných bílkovin bylo u demineralizovaných vzorků provedeno stanovení velikosti částic, zeta-potenciálu a agregace částic při záhřevu od 35 do 90 °C. Velikost částic u vzorků zpracovávaných při 55 °C dosahovala v průměru hodnot 160 ± 2 nm, při 15 °C 163 ± 1 nm. Hodnota zeta-potenciálu byla při 55 °C průměrně -11,5 ± 1 mV, při 15 °C -10,4 ± 0,6 mV. Získané výsledky neprokázaly, že by demineralizace syrovátky elektrodialýzou způsobila denaturaci syrovátkových bílkovin. Bylo ovšem zjištěno, že podmínky elektrodialýzy ovlivnily chování syrovátkových bílkovin při záhřevu nad 60 °C.
5 Bc. Marianna Potočňáková M2 Ing. Iveta Hrádková, Ph.D. Antioxidační účinek α-tokoferolu a methylkafeátu. detail

Antioxidační účinek α-tokoferolu a methylkafeátu.

Antioxidanty sa vyskytujú ako prirodzená súčasť rastlinných olejov. Ich hlavnou funkciou je spomaliť priebeh oxidácie lipidov. Cieľom práce bolo sledovať zmeny v priebehu modelovej oxidácie pripravených metylesterov mastných kyselín slnečnicového oleja, ktorý bol zbavený prirodzene sa vyskytujúcich antioxidantov. Následne bola časť vzoriek obohatená najčastejšie sa vyskytujúcim α- tokoferolom v dvoch rôznych koncentráciach a metylesterom kyseliny kávovej. Počas štyroch týždňov bola sledovaná oxidačná stabilita, tvorba konjugovaných diénov, pokles koncentrácie α – tokoferolu a vznik „core aldehydes“. V nasledujúcej časti práce bude skúmaný možný synergický alebo antagonický účinok α- tokoferolu s metylesterom kyseliny kávovej a ubichinolom v priebehu oxidácie.  
6 Bc. Kateřina Sasínová M2 Ing. Markéta Berčíková, Ph.D. Tenzidy pro mycí kosmetiku detail

Tenzidy pro mycí kosmetiku

Tenzidy jsou povrchově aktivní látky, které se již při malé koncentraci hromadí na fázovém rozhraní a snižují tak povrchovou energii soustavy. Molekula tenzidu je tvořena hydrofilní a lipofilní částí. Lipofilní část molekuly naváže nečistotu lipidické povahy, zatímco hydrofilní část je orientovaná do vodného roztoku, což umožňuje odstranění nečistoty během mycího procesu. Cílem práce je příprava kvartérních amoniových solí s různou délkou uhlovodíkového řetězce (C12 -C16). Prvním krokem tříkrokové syntézy byla příprava amidu z 3-dimethylaminopropylaminu (3-DMAPA) a methylesterů mastných kyselin. Čistota použitých methylesterů kyseliny laurové, myristové a palmitové se pohybovala v rozmezí 99,2 – 99,9 %. Jako katalyzátor byl použit methoxid sodný. Reakce probíhala v atmosféře argonu při 120 °C po dobu 2 hodin. Každých 30 minut byl sledován průběh reakce odebráním vzorku a provedením tenkovrstvé chromatografie. Výtěžek reakce se pohyboval v rozmezí 34-46 %. Přečištění produktu bylo provedeno krystalizací z hexanu. U získaných látek byl stanoven bod tání.
7 Bc. Jiří Stejskal M1 Ing. Jan Kyselka, Ph.D. Optimalizace lisování oxidačně labilních olejnin detail

Optimalizace lisování oxidačně labilních olejnin

Lisování majoritních olejnin na šnekových lisech je rutinní záležitostí, zatímco zpracování minoritních surovin či specialit je nutné optimalizovat. Tato práce se zabývá lisováním konopí setého a lnu setého, olejnin bohatých na polynenasycené mastné kyseliny, což způsobuje omezenou oxidační stabilitu výlisků i surového oleje. Při laboratorním lisování byl zkoumán vliv předúpravných operací (mletí, kondicionace) na průběh lisování, klíčové technologické parametry (teplota oleje a výlisků, výtěžnost, hmotnostní průchodnost) a také zastoupení lipidů a jejich doprovodných látek. Mezi minoritními sloučeninami byly podrobeny lipidomické analýze zejména anti- a prooxidanty.
8 Viktoriya Storozhko M2 doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc. Vlastnosti enzymových hydrolyzátů syrovátkových bílkovin detail

Vlastnosti enzymových hydrolyzátů syrovátkových bílkovin

  Syrovátka je vedlejším produktem při výrobě sýrů a tvarohů. Laktosa je hlavní složkou sušiny v syrovátce. Nejcennější složkou jsou však syrovátkové bílkoviny α-laktalbumin, β-laktoglobulin, bovinní sérový albumin, imunoglobuliny a laktoferrin s vynikajícími funkčními a nutričními vlastnostmi.    Na modifikaci vlastností syrovátkových bilkovin lze použít enzymatickou hydrolýzu. Enzymatická proteolýza zvyšuje rozpustnost, upravuje pěnivost, emulgační a gelovací vlastnosti a uvolňuje biologicky aktivní peptidy z určitých proteinů. Existuje několik metod monitorování hydrolýzy proteinů: stanovení stupně hydrolýzy spektrofotometricky nebo pomocí pH-statu, dále SDS-PAGE nebo HPLC-MS.  Nejčastěji  použivanými enzymy pro hydrolýzu bílkovin jsou  alkalasa,  bromelain, Flavourzym a pepsin.    Práce byla zaměřena na provedení enzymatické hydrolýzy koncentrátu syrovátkových bílkovin za použítí enzymů  Laktosin a Accelerzyme CPG. Následně bylo stanoveno množství volných aminoskupin spektrofotometricky  po reakci s o-ftaldialdehydem (OPA). Z obdržených hodnot byl výpočítán stupeň hydrolýzy v závislosti na čase a dávce enzymu. Další práce bude zaměřena na sledování funkčních a senzorických vlastností hydrolyzátů.  
9 Bc. Evgeniya Strepan M2 Ing. Šárka Horáčková, CSc. Aplikace Lactobacillus plantarum do fermentovaných mléčných a nemlečných výrobků detail

Aplikace Lactobacillus plantarum do fermentovaných mléčných a nemlečných výrobků

Fermentované výrobky, které se nejčastěji vyrábějí pomocí bakterií mléčného kvašení, jsou bohatým zdrojem živin, minerálních látek a také právě zdravotně prospěšných bakterií. Práce je zaměřena na aplikaci do potravin druhu Lactobacillus plantarum, který může splňovat některé probiotické charakteristiky. U čtyř vybraných kmenů ATCC 14917, 229v, CCDM 375 a CCDM 181 byla testována schopnost fermentace různých sacharidů, jejich enzymová aktivita, růst v MRS bujónu při různém pH a různé teplotě pro výběr vhodných kultivačních podmínek. V další části práce byla ověřena schopnost růstu těchto kmenů v mléce v porovnání s růstem v sójovém a mandlovém nápoji. Všechny kmeny vykazovaly růst při pH 4–6 a teplotě 30°C a 37°C, při teplotě 42°C byl jejich nárůst nižší. U všech kmenů byla potvrzena schopnost fermentovat sacharidy (glukosa, fruktosa, sacharosa, rafinosa, laktosa), které se vyskytují v testovaných médiích. V porovnání s mlékem byl celkový počet buněk v sójovém a mandlovém nápoji vyšší.  
10 Bc. Kateřina Szewczyková M2 doc. Ing. Jiří Štětina, CSc. Faktory ovlivňující texturu pařených sýrů detail

Faktory ovlivňující texturu pařených sýrů

Sýry lze označit jako „pařené“, pokud jsou po prokysání ošetřené napařením horkou vodou, syrovátkou, mlékem nebo párou. Současné natahování sýřeniny jim dodává typickou vláknitou strukturu, a proto je pro pařené sýry textura důležitým jakostním parametrem. Cílem práce bylo vypracování metodiky laboratorní výroby a hodnocení textury pařeného sýru a jejich standardizace. Sýry byly vyráběny z čerstvého pasterovaného mléka za přídavku chloridu vápenatého (0,05 ml/100 g), pepsinového syřidla a glukono-δ-laktonu (0,5–1 g/100 g), jímž byla nahrazena fermentace mikrobiální kulturou, dávka byla zvolena tak, aby pH pokleslo na hodnotu 5. Srážení probíhalo při teplotě 35 °C po dobu 30 minut, doba odkapávání byla 2 h 15 min. Čerstvé sýry byly pařeny v syrovátce při 80 °C po dobu 1 minuty a poté charakterizovány z hlediska obsahu sušiny, tuku, bílkovin a popelovin. Pro hodnocení textury byly použity metody natahování a stlačování mezi deskami (texturní profilová analýza, relaxace napětí). Dále byla sledována závislost daných texturních deskriptorů na koncentraci soli v pařícím roztoku (0, 0,5, 1, 2 %). Takto byly vyrobeny a hodnoceny pařené sýry o obsahu sušiny 41,4–55,7 % a tuku v sušině 37,4–66,1 %.
11 Bc. Ema Umlaufová M1 doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc. Využití kyselé syrovátky pro přípravu dezertu detail

Využití kyselé syrovátky pro přípravu dezertu

Kyselá syrovátka představuje vedlejší produkt při výrobě čerstvých sýrů, tvarohu nebo průmyslové výroby kaseinu. Zatímco z nutričního hlediska je zdrojem plnohodnotných bílkovin a mnoha vitaminů, zejména řady B, z technologického hlediska její využití v mlékárenském průmyslu významně komplikuje vysoký obsah mléčné kyseliny a popelovin. Kromě tlakových membránových procesů se pro úpravu kyselé syrovátky v poslední době hojně využívá elektrodialýza, jejíž hybnou silou je rozdíl elektrických potenciálů. V této práci byla kyselá syrovátka zahuštěná nanofiltrací a demineralizována elektrodialýzou použita pro výrobu dezertu, kde tvořila 50 % surovin. Kromě ní dezert obsahoval smetanu a sušené odstředěné mléko. Směs byla podrobena různým podmínkám homogenizace a na základě senzorického hodnocení byl zvolen nejvhodnější postup přípravy.  
12 Bc. Tereza Váchalová M2 Ing. Jan Kyselka, Ph.D. Využití nanofiltrace a kavitace v chemii a technologii tuků. detail

Využití nanofiltrace a kavitace v chemii a technologii tuků.

Rafinace rostlinných olejů je sled fyzikálně-chemických operací, jejichž účelem je zvýšení stability a senzorické hodnoty rostlinných olejů pro potravinářské využití. Novým trendem při odstraňování fosfolipidů je aplikace separačních membránových procesů; snižují se energetické náklady a redukuje množství odpadní vody. Inovací v oblasti chemické rafinace je aplikace hydrodynamických kavitačních reaktorů při neutralizaci volných mastných kyselin (vMK), které přinášejí úspory ve spotřebě chemikálií a menší rafinační ztráty.  V experimentální části byla provedena filtrace surového řepkového oleje z tzv. dolisu pomocí funkcionalizovaných nanomembrán za konstantního tlaku. Složky retentátu byly extrahovány dle Soxhleta a extrakty byly podrobeny lipidomické analýze. Inovativní alkalická neutralizace vMK řepkového oleje byla provedena s využitím ultrazvukové kavitace. Současně byly provedeny konvenční experimenty, v neutralizovaných vzorcích byla sledována oxidační stabilita, doba zdržení v reaktoru i celková bilance.  
13 Bc. Adriana Vítová M2 Ing. Markéta Berčíková, Ph.D. Enzymová a alkalická interesterifikace tuků a olejů detail

Enzymová a alkalická interesterifikace tuků a olejů

Mezi možné přípravy strukturních tuků patří enzymaticky či alkalicky katalyzovaná interesterifikace. V minulosti se strukturní tuky připravovaly hlavně pomocí parciální katalytické hydrogenace, což vedlo ke vzniku trans-izomerů mastných kyselin, které nejsou ze zdravotního hlediska vhodné. Strukturní tuky jsou při pokojové teplotě pevné látky a díky tomu udělují výrobku strukturu.  Cílem práce je připravit strukturní tuk s vhodnými fyzikálními vlastnostmi, který lze použít jako komponentu tukové násady. Nejprve byly charakterizovány jednotlivé tuky a oleje. Následně byl smíchán palmstearin a totálně ztužený bezerukový řepkový olej. Poté byla provedena alkalická transesterifikace. U takto připraveného strukturního tuku byly stanoveny body tání a obsah tuhých podílů (SFC), které vykazovaly vysoké hodnoty a takto navržený strukturní tuk tedy není vyhovující. Dále byl připraven a smíchán plně ztužený palmojádrový a nízkoerukový řepkový olej s palmstearinem. Následně proběhla alkalická a  sn-1,3 specifická enzymatická interesterifikace za použití enzymu Lipozyme TL IM. Průběhy reakcí byly sledovány v čase a u odebraných vzorků byly stanoveny body tání. V rámci práce bude připraveno více směsí tuků v různých poměrech a budou sledovány fyzikální vlastnosti připravených strukturních tuků.
14 Bc. Klaudie Šudrychová M2 doc. Ing. Jiří Štětina, CSc. Textura mléčných dezertů fermentovaných v obalu detail

Textura mléčných dezertů fermentovaných v obalu

Výrobky s vysokým obsahem bílkovin patří mezi současný trend v potravinářství a jednou z možností je i mléčný výrobek s polotuhou konzistencí, která se vzniká při fermentaci v obalu. Při vývoji takového mléčného dezertu byl sledován vliv koncentrace bílkovin, sacharózy, tuku a homogenizace na viskozitu a velikost částic mléčné směsi v rámci tepelného ošetření (85 °C s výdrží 5 min) a na texturu výsledného gelu, získaného po okyselení glukono-δ-laktonem. Vznik gelu byl realizován pomocí glukono-δ-laktonu při teplotě 42 °C po dobu 4 h, přičemž pH pokleslo na hodnotu menší než 4,8. Termostabilita byla u všech vzorků vyhovující. Změna viskozity mléčné směsi se nejvíce projevila u vzorků s koncentrační řadou bílkovin. Tvrdost a křehkost gelu se zvyšovala s vyšším obsahem bílkovin a tuku. Vliv sacharózy na tvrdost gelu nebyl prokázán.  Vysoká homogenizace směsi při 1400 bar neměla významný vliv na texturu mléčného gelu, oproti homogenizaci provedené při 140 bar.  Synereze se výrazněji projevila u výrobků s nižším obsahem bílkovin, sacharózy i tuku.

323 - Ústav analýzy potravin a výživy

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Kamila Bauerová M2 doc. Dr. Ing. Věra Schulzová Vývoj a validace metody pro stanovení sladidel v mléčných výrobcích detail

Vývoj a validace metody pro stanovení sladidel v mléčných výrobcích

Syntetická sladidla představují skupinu sloučenin řadící se mezi přídatné látky. Tyto látky jsou přidávány do potravin za účelem dosažení specifického technologického či senzorického benefitu, jako jsou prodloužení skladovatelnosti či modifikace chuti. Sladidla jsou používána pro zvýraznění sladké chuti produktu z důvodu výrazně vyšší sladivosti, než vykazuje sacharosa. Jsou obvykle nízkoenergetická a z tohoto důvodu jsou často užívána v potravinách určených ke snížení energetického příjmu. V rámci prezentované studie byla vyvinuta metoda pro stanovení sedmi syntetických sladidel (aspatram, neotam, cyklamát, sacharin, neohesperidin DC, sukralosu a acesulfam K) v mléčných výrobcích. Aplikována byla metoda ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostním spektrometrem s analyzátorem typu jednoduchý kvadrupól (U-HPLC-MS). Tato metoda byla následně využita pro stanovení obsahu syntetických sladidel v osmi mléčných výrobcích dostupných v tržní síti.  U všech vzorků bylo užití sladidel deklarováno na etiketě a obsah nepřekročil legislativní limity stanovené Nařízením Evropského parlamentu a Rady č. 1333/2008.  
2 Bc. Tereza Bačinová M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Studium termálně indukovaných změn bioaktivních složek konopí.   detail

Studium termálně indukovaných změn bioaktivních složek konopí.  

Konopí je bohaté na biologicky aktivní látky, zejména fytokanabinoidy, dále jsou přítomny flavonoidy, terpeny a další. Působí příznivě na lidský organismus, proto je využíváno v různých formách pro léčebné účely. V rostlině se fytokanabinoidy vyskytují ve formě kanabinoidních kyselin, ty mají nízkou biologickou aktivitu a nevykazují potřebný léčebný účinek, proto je potřeba konopí před použitím „aktivovat“ záhřevem. Dochází k dekarboxylaci kyselin za vzniku jejich alkylfenolů. Změny probíhající při tomto procesu nebyly doposud komplexně zkoumány. Cílem práce bylo stanovení profilu biologicky aktivních látek v průběhu sušení za podmínek běžně používaných při přípravě léčebných přípravků. V rámci experimentu byly sušeny čtyři různé konopné kultivary za teplot 60 a 121 ℃ v různých časových intervalech. Pomocí techniky vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií byla provedena kvantitativní analýza 17 hlavních fytokanabinoidů a cílový screening více něž 300 biologicky aktivních látek. Byla potvrzena skutečnost, že konverze kanabinoidních kyselin na jejich alkylfenoly není kvantitativní a dochází tak mimo dekarboxylaci k dalším reakcím. Dále byly při 121 ℃ pozorovány významnější změny v profilech bilogicky aktivních látek.
3 Bc. Kamila Bechyňská M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Lipidomická analýza jako nástroj pro komplexní popis atherosklerotických plátů detail

Lipidomická analýza jako nástroj pro komplexní popis atherosklerotických plátů

Atheroskleróza a s ní spojená onemocnění patří mezi nejčastější příčiny úmrtí v západní civilizaci. Jedná se o proces zužování cévy v důsledku tvorby atherosklerotického plátu (stenóza), který postupně přibývá na objemu a ve fatálním důsledku může dojít až k cévní mozkové příhodě. V rámci projektu ve spolupráci s Ústřední vojenskou nemocnicí v Praze byla provedena lipidomická analýza příčných řezů několika atherosklerotických platů. Pro analýzu vzorků byla využita vysokoúčinná kapalinová chromatografie ve spojení s tandemovou vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií. Naměřená data byla následně zpracována pomocí vícerozměrných statistických metod.   Na základě popisu lipidomického profilu jednotlivých plátů byly vybrány lipidy, které významně odlišovaly stenotické části od asymptomatických částí plátu. Jako markery zvýšené stenózy byly identifikovány např. ceramidy (lipidy indikující smrt buněk) nebo oxidované volné mastné kyseliny.
4 Bc. Adam Behner M1 doc. Ing. Milena Stránská, Ph.D. Mykotoxinová kontaminace červených vín z Čech a Moravy detail

Mykotoxinová kontaminace červených vín z Čech a Moravy

Mykotoxiny představují sekundární toxické metabolity mikroskopických hub schopných kontaminovat široké spektrum potravinářských a zemědělských komodit. Vzhledem k jejich různým toxinogenním účinkům mohou vyvolat závažná onemocnění u člověka a hospodářských zvířat. Rostlina vinné révy a především hrozny s vysokým obsahem cukrů jsou často napadány pestrou škálou vláknitých mikroskopických hub, které mohou kontaminovat hrozny mykotoxiny. Velmi sledovaným a prozatím jediným legislativně regulovaným mykotoxinem hroznů vinné révy a výrobků z nich je potenciální lidský karcinogen Ochratoxin A. Cílem práce bylo analyzovat 30 vzorků komerčně dostupných červených vín z vinařských oblastí Čechy a Morava z hlediska mykotoxinové kontaminace a výsledky porovnat s dostupnou evropskou legislativou a doposud vydanými světovými studiemi. Soubor vzorků obsahoval zemská, jakostní odrůdová a jakostní odrůdová červená vína s přívlastkem vyrobená mezi roky 2009 až 2015. Z 57 analyzovaných mykotoxinů jich bylo ve vzorcích vín stanoveno celkem 7. Každý vzorek vína obsahoval alespoň jeden mykotoxin. Pro analýzu byl použit modifikovaný extrakční postup QuEChERS. Vlastní měření proběhlo pomocí ultra-účinné kapalinové chromatografie s tandemovým hmotnostně spektrometrickým detektorem (U-HPLC-MS/MS).  
5 Bc. Ondřej Brabenec M2 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Optimalizace extrakce toxických alkaloidů z rostlinných materiálů detail

Optimalizace extrakce toxických alkaloidů z rostlinných materiálů

Spotřeba bylinných čajů, koření nebo různých druhů doplňků stravy s herbálním základem je relativně nízká v porovnání s běžnými potravinami spotřebního koše, avšak u dnešní společnosti vlivem preferencí „zdravého“ životního stylu neustále roste. Tato skupina potravin však může obsahovat také různé druhy kontaminujících látek např. toxické rostlinné alkaloidy, které jsou biosyntetizovány přímo rostlinami. Stanovení těchto látek však může být komplikované z důvodů značné strukturální podobnosti mnoha zástupců a vyšetřované matrice mohou být problematické kvůli vysokému stupni nehomogenity. Cílem práce bylo zhodnocení a optimalizace různých extrakčních postupů aplikovaných na přirozeně vysoce kontaminovanou matrici pyrrolizidinovými alkaloidy: oregano. Testovány byly 3 různé extrakční přístupy: modifikovaná QuEChERS extrakce (i) a jednokroková extrakce (ii) a opakovaná extrakce (iii) typu pevná látka-kapalina. Kromě toho byly také u přístupu (ii) hodnoceny vlivy různých druhů přečištění (extrakce na tuhou fázi pomocí SPE kolonek/disperzní extrakce na pevnou fázi) a vliv velikosti navážky. Separace a detekce cílových analytů byla provedena pomocí ultra-účinné kapalinové chromatografie s kolonou s reverzní fází spojené s tandemovou hmotnostní spektrometrií (U-HPLC‒MS/MS).
6 Bc. Tereza Bártová M2 doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Možnosti analýzy nových skupin organochlorových kontaminantů v ovzduší detail

Možnosti analýzy nových skupin organochlorových kontaminantů v ovzduší

Polychlorované naftaleny (PCN) a chlorované parafíny s krátkým (SCCP) a středním řetězcem (MCCP) jsou látky kumulující se v životním prostředí. Pozornost je jim věnována z hlediska negativního dopadu na lidské zdraví. PCN jsou hepatotoxické, CP ovlivňují štítnou žlázu a SCCP jsou podezřelé z karcinogenity u člověka. Cílem této práce bylo ověřit a validovat metodu pro stanovení PCN, SCCP, MCCP v ovzduší a metodu dále aplikovat v rámci pilotní studie na vyšetření vzorků ovzduší z Litvínova a Českých Budějovic. Vycházelo se z metody rutinně aplikované pro izolaci polycyklických aromatických uhlovodíků z filtrů využívaných ke vzorkování ovzduší. 25 těchto filtrů bylo extrahováno dle Soxhleta (hexan/dichlormetan 1:1) a extrakt přečištěn na silikagelu. Pro analýzu PCN byla použita plynová chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií v módu elektronové ionizace, LOQ byl 3,5 – 350 fg/m3. Nálezy 4 kongenerů se pohybovaly v rozmezí 12 – 690 fg/m3 (srovnatelné se studií z ČR). Analýza CP byla provedena plynovou chromatografií ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií v módu negativní chemické ionizace, LOQ SCCP byl 20 pg/m3, pro MCCP 40 pg/m3. Koncentrace SCCP se pohybovala v rozmezí ˂20 – 214 pg/m3, v případě MCCP ˂40 – 313 pg/m3 (studie: desítky ng/m3).  
7 Bc. Michaela Dvořáková M1 doc. Dr. Ing. Zdeňka Panovská Vliv izomerie vonných látek na vnímání vůní populací detail

Vliv izomerie vonných látek na vnímání vůní populací

Práce se zabývá chirálními látkami, které mají různé aroma. Chiralita je jev, kdy sloučeniny nejsou totožné se svými zrcadlovými obrazy. Jsou k sobě jako lidské ruce – ať je otáčíme jakkoliv, nikdy nedostaneme stejný obraz. Přesto tyto látky mohou mít různé vůně. Cílem praktické části práce bylo zjistit a porovnat čichové schopnosti populace při rozlišování izomerů stejných sloučenin, konkrétně karvonů, jononů a limonenů. Dále byla využita metoda plynové chromatografie s hmotnostním spektrometrem. Pomocí ní bylo určeno chemické složení vzorků karvonů. Z výsledků senzorické analýzy vyplynulo, že vnímání vůní je pro dnešní populaci problém – popisují ji pomocí jejího původu. Nejpodstatnější je ale fakt, že vnímání vůně, stejně jako popis intenzity a zejména příjemnosti je faktorem individuálním. Často více závisí na zkušenosti posuzovatelů než na složení samotného aroma.  
8 Bc. Maria Filatova M2 Ing. Michal Stupák, Ph.D. Monitoring výskytu furanů v potravinách získaných různými technologiemi detail

Monitoring výskytu furanů v potravinách získaných různými technologiemi

Procesní kontaminanty představují v dnešní době jeden z klíčových problémů v oblasti bezpečnosti potravin. Jedním z nejsledovanějších kontaminantů je furan a jeho methylované deriváty, které se vyskytují nejen v pražených výrobcích, ale také ve výrobcích konzervovaných „klasickou“ cestou. Z tohoto důvodu je nutné vyvíjet nové technologie zpracování potravin, které redukují výskyt těchto kontaminantů. Tato práce je věnovaná analýze furanů (furan, 2-methylfuran  3-methyl furan) v karotkovém pyré ošetřeném „klasickou“ cestou a také pomocí technologie využívající ošetření pomocí vysokého tlaku. Během experimentů bylo analyzováno 16 vzorků karotkového pyré o různé receptuře a způsobu ošetření pomocí mikroextrakce tuhou fázi ve spojení s plynovou chromatografií a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií. V důsledku experimentu byla prokázaná korelace mezi koncentrací furanů a obsahem a typem oleje přidaného do pyré a stejně jako vliv použité technologie.  
9 Bc. Martina Hakenová M2 prof. Dr. Ing. Richard Koplík Využití techniky sp-ICPMS pro stanovení nanočástic stříbra a sledování jejich změn v potravinách detail

Využití techniky sp-ICPMS pro stanovení nanočástic stříbra a sledování jejich změn v potravinách

Stříbro ve formě nanočástic (tj. materiál, v němž mají částice alespoň v jednom rozměru velikost 1–100 nm) se přidává do běžně používaných výrobků, jako jsou kosmetické výrobky, sportovní oblečení či funkční obaly. V současnosti se kromě aplikace nanočástic, zkoumá rovněž jejich vstup do životního prostředí a následně potenciální kontaminace potravinářských produktů. Stříbro v iontové formě je netoxické, ale bezpečnost nanostříbra je stále sporná. Celkový obsah Ag v potravinách je velmi nízký a zpravidla nepřekračuje jednotky ng.g–1, ale i takto malý hmotnostní zlomek představuje velký počet částic, pokud je stříbro přítomno převážně v nanočásticové formě. V této práci bylo stanoveno stříbro ve formě nanočástic (Ag NP) v mouce a chlebu analýzou jednotlivých částic hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (sp-ICPMS). Instrumentální analýze předcházela enzymatická digesce simulující trávení v lidském těle. Experimenty s pšeničnou moukou a chlebem obohacenými o Ag NP ukazují, že některé nanočástice po simulovaném trávení zůstávají nerozpuštěné a je posunuta distribuce velikosti Ag NP. Tento zjednodušený model trávení potravin poukazuje na skutečnost, že alespoň část Ag NP obsaženého v potravině přetrvá během trávení a může dále pronikat do vnitřních orgánů konzumenta.
10 Bc Eva Hasíková M1 Ing. Vojtěch Hrbek, Ph.D. Stanovení vybraných polárních pesticidů metodou LC-MS/MS detail

Stanovení vybraných polárních pesticidů metodou LC-MS/MS

Pesticidy jsou přípravky používané na ochranu zemědělských plodin proti škodlivým organismům nebo rostlinám. Po aplikaci těchto přípravků se však v plodinách nebo v produktech mohou vyskytovat rezidua účinných látek. Za účelem omezení rizik vyplývající z výskytu reziduí v potravinách byly Evropskou komisí stanoveny maximální limity reziduí v potravinách. Aby bylo stanovení reziduí pesticidů maximálně efektivní, je třeba neustále zlepšovat a vyvíjet vhodné analytické metody. Cílem prezentované studie bylo rozšířit metodu pro stanovení reziduí silně polárních pesticidů pomocí kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií  (LC-MS/MS) o nové účinné látky a také jejich metabolity. Metoda byla úspěšně rozšířena o tři účinné látky: glufosinát, jeho degradační produkt MPPA a degradační produkt glyfosátu- AMPA. Metoda byla validována, výtěžnost (pro koncentrační hladiny 0,04 mg/kg a 0,2 mg/kg) se pohybovala v rozmezí 70-120 %, což je dle dokumentu SANTE vyhovující.  V navazujících experimentech je snaha o vývoj analytického postupu pro stanovení reziduí propinebu, patřícího mezi fungicidy. Tato metoda je založena na přípravě vzorku zahrnující buď derivatizaci propinebu nebo rozklad propinebu na propylenthioureu a stanovení LC-MS/MS.  
11 Bc. Kristýna Hronová M2 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Osud mykotoxinů v průběhu sladování a pivovarnictví detail

Osud mykotoxinů v průběhu sladování a pivovarnictví

Mykotoxiny jsou toxické sekundární metabolity mikroskopických vláknitých hub, jejichž obsah v cereáliích a odvozených produktech, např. pivu, mohou v některých případech dosahovat toxikologicky významných hladin. Přítomnost mykotoxinů v pivu může být způsobena jednak kontaminací výchozí suroviny (ječmen) a dále pak může být obsah mykotoxinů navýšen v procesu sladování a pivovarnictví. V rámci projektu česko-bavorské spolupráce ve výzkumu a vývoji (č. 8E18B045) a této práce byla provedena analýza vzorků ze sladování při vyšší teplotě (20°C) než je v praxi běžné (8°C), a to za účelem sledování osudu širokého spektra fusariových mykotoxinů jiných nežli široce diskutovaného deoxynivalenolu, navazující na dřívější sladovací experiment z jara 2019 provedeného za běžných provozních podmínek. V experimentálně inokulovaných vzorcích ječmene různými kmeny mikromycet r. Fusarium a dalších analyzovaných vzorcích, bylo detekováno celkem 18 mykotoxinů, převážně fusariotoxinů a alternariových mykotoxinů. Bylo zjištěno, že na finální obsah mykotoxinů v pivu má vliv především krok klíčení a hvozdění sladu, kdy dochází k dramatickému navýšení obsahu většiny mykotoxinů. Na nejvyšších koncentračních hladinách byly ve vzorcích detekovány enniatin B, enniatin B1 a nivalenol.  
12 Tereza Jaegerová M1 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Stanovení fytokanabinoidů v doplňcích stravy na bázi konopí detail

Stanovení fytokanabinoidů v doplňcích stravy na bázi konopí

Fytokanabinoidy jsou unikátní bioaktivní látky vyskytující se v rostlině konopí setého (Cannabis sativa L.). Kanabidiol (CBD) patří mezi nejvýznamnější fytokanabinoidy s rozsáhlým spektrem zdraví prospěšných účinků, například schopností působit antibakteriálně, analgeticky a protizánětlivě. Δ9-Tetrahydrokanabinol (Δ9-THC) vykazuje podobné vlastnosti, avšak na rozdíl od CBD působí psychotropně, proto se také zákonem řadí mezi omamné látky. Přesto nejsou pro Δ9-THC v potravinách zákonné limity. Cílem této studie bylo stanovit vybrané fytokanabinoidy v konopných a tzv. ´CBD olejích´, ověřit deklarované obsahy a upozornit na možné falšování a případná rizika s ohledem na výskyt nedeklarovaného Δ9-THC. K těmto účelům byla využita superkritická fluidní chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (SFC-HRMS). Výsledky poukázaly na řadu problematických aspektů: koncentrace CBD se u některých vzorků odchylovala od tvrzení na etiketách, v řadě olejů byly přítomny i koncentrace Δ9-THC, které by při producentem doporučené denní spotřebě překročily akutní referenční dávku (ARfD) uváděnou Evropským úřadem pro bezpečnost potravin (EFSA). Výsledky studie potvrdily nutnost kontroly potravních doplňků a dalších produktů na bázi konopí, jak z pohledu jejich kvality tak i bezpečnosti.
13 Bc. Jiří Jedlička M2 doc. Dr. Ing. Zdeňka Panovská Senzoricky aktivní látky ve vybraných druzích koření. detail

Senzoricky aktivní látky ve vybraných druzích koření.

V současné době se v oblasti kvality a bezpečnosti potravin obrací pozornost k šetrnější ochraně potravin před nežádoucími faktory, jež snižují jejich užitnou hodnotu. Patří k nim mimo jiné technologické znehodnocení, porušování autenticity, nežádoucí oxidace, zhoršení senzorické kvality a tím i hédonického hodnocení. Velmi slibně se v tomto kontextu jeví stále častější zařazování koření jako ochranného prvku proti těmto negativním jevům. Studie se věnuje stanovení senzoricky aktivních látek vybraného koření. Bylo analyzováno spektrum těkavých látek. Pro identifikaci a stanovení podílu jednotlivých komponentů byla použita metoda HS-SPME s GC/MS analýzou. Získané chromatogramy látek jednotlivých  druhů koření byly porovnány mezi sebou. U jednoho druhu se pak navíc sledovaly látky z různých částí rostliny. Zároveň byly zkoumány změny v průběhu skladování. Proměna fyzického stavu rostlinného materiálu vzorků i proměna profilů těkavých látek. Studií byl zjištěn zajímavý mezidruhový rozdíl ve skladbě sledovaných komponent, ale zároveň se ukázalo, že některé látky jsou společné více druhům koření.  Zvláště zajímavé je naprosto odlišné spektrum látek v různých částech rostliny koriandru setého, kde toto koření, respektive jeho části, jsou rozporuplně přijímány konzumentskou veřejností.
14 Václav Kadlec M2 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Vývoj metody pro stanovení reziduí pesticidů a jejich metabolitů v hovězích játrech detail

Vývoj metody pro stanovení reziduí pesticidů a jejich metabolitů v hovězích játrech

Rezidua pesticidů jsou, stejně jako každé xenobiotikum, v organismu metabolizovány. Tyto metabolity mohou být často z hlediska konkrétního organismu toxičtější nežli mateřská látka. Jelikož jsou v rámci legislativních definic reziduí zahrnuty nejen pesticidy samotné, ale i jejich vybrané metabolity a degradační produkty, je nutné tyto látky s dostatečnou citlivostí stanovit. V rámci této práce bylo cílem vyvinout a validovat extrakční a analytickou metodu pro stanovení reziduí pesticidů a jejich specifických metabolitů v hovězích játrech s využitím metody ultra-účinné kapalinové chromatografie a tandemově hmotnostní spektrometrie. Tato metoda, validována v souladu s dokumentem DG SANTE 11813/2019, byla později užita při účasti v evropském testu způsobilosti.  
15 Bc. Aliaksandra Kharoshka M2 doc. Dr. Ing. Věra Schulzová Improvement and validation of the method for food additives determination detail

Improvement and validation of the method for food additives determination

Food additives represent a group of compounds intentionally added to food for a specific technological purpose like shelf life extension and color or texture modification during manufacture, processing, packaging, storage or transport. Their use is regulated by Regulation (EC) No 1333/2008 since their misuse can represent a potential health risk for customers. For the purpose of control of compliance with these limits, robust analytical methods for quantitative determination are necessary. Presented study focuses on the solution of problems encountered during extension of previously developed method for the determination of synthetic food colors, preservatives and sweeteners in other food matrices. Issues of low retention time, strong matrix effects and insufficient limits of quantification were addressed. Application of new type of reversed-phase column (Luna Omega Polar C18, Phenomenex, USA) and optimization of conditions of the new liquid chromatography methods were proved to be necessary. As a result, new methods using an ultra-performance liquid chromatography coupled to a simple quadrupole mass spectrometry (U-HPLC-MS) for the determination of different groups of food additives: (i) food colors and (ii) preservatives and sweeteners were validated.  
16 Bc. Anežka Komárková M2 Ing. Kateřina Maštovská, Ph.D. Sledování reziduí pesticidů a jejich degradačních produktů ve vzorcích jablek detail

Sledování reziduí pesticidů a jejich degradačních produktů ve vzorcích jablek

Pesticidy jsou látky sloužící k ochraně rostlin před škodlivými faktory biologického charakteru (hmyz, plísně, larvy atd.). Tyto sloučeniny v rostlinách podléhají řadě transformačních procesů metabolickými cestami na produkty, jež jsou často polárnější než mateřské látky. Transformační produkty pesticidů mohou vykazovat stejnou, nižší ale i vyšší toxicitu než mateřská látka a mohou být perzistentní. Cílem této studie bylo stanovení reziduí pesticidů a jejich metabolitů v souboru 34 vzorků jablek z 23 různých stromových odrůd.  Kvantifikace reziduí pesticidů byla provedena cílovou analýzou za využití UHPLC-MS/MS (typu trojitý kvadrupól). Cílový screening metabolitů byl proveden pomocí UHPLC-HRMS/MS (typu kvadrupól – analyzátor doby letu). Pro identifikaci metabolitů byla vytvořena databáze čítající 63 pesticidů a 223 z nich vznikajících metabolitů. Vzorky byly vyextrahovány pomocí metody QuEChERS. Cílovou analýzou byla zjištěna přítomnost celkem 36 pesticidů, z nichž nejčastěji se vyskytujícím byl Captan, obsažen celkem ve 30 vzorcích. Metabolity pesticidů byly analyzovány cílovým screeningem na základě vytvořené databáze.
17 Bc. Pavlína Kotrbatá M2 Ing. Lucie Drábová, Ph.D. Optimalizace metody pro stanovení listové kyseliny a jejích derivátů v doplňcích stravy detail

Optimalizace metody pro stanovení listové kyseliny a jejích derivátů v doplňcích stravy

Folacin (vitamin B9) je souhrnný název pro listovou kyselinu a její deriváty. Tento vitamin hraje důležitou roli v řadě metabolických procesů člověka, je nezbytný pro buněčné dělení a růst tkání. K jeho hlavním dietárním zdrojům se řadí listová zelenina, luštěniny, mandle, játra a kvasnice. Nicméně během těhotenství, kdy je nezbytné zajistit vyšší příjem folátů, se doporučuje suplementace prostřednictvím vhodných doplňků stravy. Pro jejich výrobu je povoleno používat pouze tři formy, a to pteroylmonoglutamovou kyselinu (FA), L-methylfolát vápenatý (5-MTHF) a glukosaminovou sůl kyseliny (6S)-5-methyltetrahydrolistové Cílem této práce bylo vyvinout metodu pro stanovení všech tří forem povolených k fortifikaci doplňků stravy pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (HPLC-MS/MS). Prvním krokem byla optimalizace chromatografických podmínek pro stanovení FA, 5-MTHF a glukosaminu. Byla testována separace látek na koloně Discovery C18 (Supelco), BEH HILIC (Waters) a Luna Omega Polar C18 (Phenomenex). Následně byla optimalizovaná izolace látek z matrice pomocí extrakce vodou. Účinnost extrakce byla porovnána za podmínek laboratorní a zvýšené teploty (60 °C).
18 Tomáš Kouřimský M2 Ing. Vojtěch Hrbek, Ph.D. Studie prekurzorů esterů MCPD v palmovém tuku detail

Studie prekurzorů esterů MCPD v palmovém tuku

3-monochlorpropan-1,2-diol (zkráceně 3-MCPD) a jeho estery patří do skupiny procesních kontaminantů potravin, tedy látek v potravinách nežádoucích, přirozeně se v surovinách pro potravinářskou výrobu nevyskytujících, vznikajících endogenně ze složek potravin při technologickém (především tepelném) zpracování. Prekurzory 3-MCPD esterů je možné dělit do dvou skupin: donory propandiolové kostry a donory chloru. Sloučeniny obsahujících chlor bývají z těchto dvou v potravinách významně méně běžné a až na přirozeně přítomné chloridové anionty nebývají v potravině původní. Do skupiny chlorovaných látek potenciálně přítomných v potravinách se řadí i některé mykotoxiny, tedy toxické sekundární metabolity mikromycet. Není však jasné, zda chlorované mykotoxiny patří mezi možné donory chloru při vzniku esterů MCPD. Cílem této práce bylo zkoumat závislost vzniku esterů 3-MCPD v palmovém tuku po tepelné zátěži na přítomnosti a množství chlorovaných mykotoxinů a vliv podmínek tepelné zátěže na výslednou kontaminaci. Analyzovány byly 2 druhy palmového tuku s přídavky vybraného chlorovaného mykotoxinu před a po tepelných zákrocích o různých teplotách a dobách záhřevu. Výsledky byly vyjádřeny jako suma vázaného 3-MCPD a porovnány s kontrolními vzorky bez přídavků mykotoxinu.
19 Bc. Tereza Kovandová M2 doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Monitoring různých skupin organochlorovaných polutantů v krevním séru   detail

Monitoring různých skupin organochlorovaných polutantů v krevním séru  

Polychlorované bifenyly (PCB), organochlorované pesticidy (OCP) a polychlorované naftaleny (PCN) jsou látky, které se díky svým vlastnostem řadí mezi perzistentní organické polutanty (POP). Výše zmíněné skupiny látek byly zařazeny na list Stockholmské úmluvy, kdy PCN byly přidány teprve nedávno (2017). Cílem studie bylo validovat metodu pro analýzu 11 PCN, 8 PCB a 11 OCP. Aplikovat tuto metodu na soubor 142 vzorků lidského krevního séra, zhodnotit nálezy analytů a výsledky porovnat s literaturou. Izolace těchto analytů ze vzorků lidského krevního séra byla provedena opakovanou extrakcí kapalina-kapalina (hexan:diethylether 9:1, v/v), přečištěním na koloně s florisilem (eluce analytů hexan:dichlormetan, 3:1, v/v). Identifikace/kvantifikace byla realizována pomocí plynové chromatografie s elektronovou ionizací ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (GC-EI-MS/MS). Sedm z osmi PCB bylo detekováno ve více jak 50 % vzorků. Nejvyšší průměrné nálezy byly stanoveny pro analyt PCB 180 (77,2 ng/g tuku). Šest z jedenácti OCP bylo identifikováno ve více než 50 % vzorků. Nejvyšší průměrné nálezy byly zjištěny pro p,p‘-DDE (82,7 ng/g tuku). Z 11 kongenerů PCN byly detekovány PCN1, PCN2 a PCN4. Nálezy se pohybovaly od LOQ do 27,7 ng/g tuku.
20 Bc. Barbora Lampová M2 doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Aktuální postupy pro stanovení MOSH/MOAH v rostlinných olejích.   detail

Aktuální postupy pro stanovení MOSH/MOAH v rostlinných olejích.  

Minerální oleje (MO) jsou komplexní směsi nasycených uhlovodíků MO (MOSH) a aromatických uhlovodíků MO (MOAH). Tyto látky se do potravin mohou dostat migrací z obalových materiálů nebo také při zpracování potravin (maziva strojů). MO se také používají v kosmetickém průmyslu. MOSH se kumulují v tukové tkáni, játrech a slezině a mohou působit jako nádorové promotory, zatímco MOAH můžou vykazovat karcinogenní, mutagenní a genotoxické účinky. Cílem této práce byl vývoj metody pro stanovení MOSH/MOAH ve vzorcích rostlinných olejů pomocí plynové chromatografie s plamenově-ionizačním detektorem (GC-FID) a komprehenzivní plynové chromatografie s hmotnostně-spektrometrickým detektorem (GCxGC-MS).  Před samotným stanovením pomocí GC-FID bylo nejprve nutné separovat frakci MOSH a MOAH extrakcí tuhou fází (SPE) za využití silikagelu modifikovaného 0,3 % (m/m) Ag. Pro eluci byl využit hexan a následně směs hexanu, dichlormethanu a toluenu (15:4:1; v/v).  Protože FID neposkytuje informaci o složení frakce MOSH ani MOAH a neumožňuje identifikovat případné interferující sloučeniny, byla provedena konfirmace pomocí dvourozměrné plynové chromatografie s hmotnostně-spektrometrickým detektorem (GCxGC-MS), jejímž cílem bylo potvrdit přítomnost sloučenin spadajících do skupiny MOSH/MOAH.
21 Bc. Matěj Malý M1 prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc. Izolace biologicky aktivních látek konopí pomocí rychlé odstředivé dělicí chromatografie (FCPC) detail

Izolace biologicky aktivních látek konopí pomocí rychlé odstředivé dělicí chromatografie (FCPC)

Rychlá odstředivá dělící chromatografie (FCPC) představuje metodu preparativní chromatografie založenou na interakci dvou nemísitelných směsí rozpouštědel. Stacionární i mobilní fáze jsou tedy kapaliny a separace analytů probíhá na základě jejich odlišné afinity k těmto fázím. Metoda je využívána zejména k separaci a izolaci biologicky aktivních látek. Cílem práce byla optimalizace FCPC metody za účelem separace a izolace fytokanabinoidů, jejichž producentem jsou rostliny rodu Cannabis.  K přípravě mobilních a stacionárních fází byly využity směsi rozpouštědel (hexan, heptan, pentan, etyl-acetát, etanol, isopropanol, aceton, voda), z nichž nejlepší separační účinnost poskytovala následující směs: pentan, etyl-acetát, isopropanol, etanol a voda s přídavkem 0,01 % kyseliny mravenčí. Horní (méně polární) fáze byla použita jako stacionární fáze, spodní (polárnější) jako fáze mobilní. Celkem byly získány 3 frakce: CBDA – výtěžek 12,4 %, čistota 95 %; CBD – výtěžek 9,6 %, čistota 75 %; směs Δ9-THCA a Δ9-THC – výtěžek 6 %, čistota 40 %. Pro kvalitativní a kvantitativní stanovení analytů byla použita akreditovaná metoda ultra účinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (UHPLC-HRMS).
22 Bc. Kristina Nakonechna M2 Ing. Vojtěch Ilko, Ph.D. Stanovení esterů 3-MCPD, 2-MCPD a glycidolu s mastnými kyselinami v řepkových olejích na trhu v ČR detail

Stanovení esterů 3-MCPD, 2-MCPD a glycidolu s mastnými kyselinami v řepkových olejích na trhu v ČR

Během technologické úpravy rostlinných olejů pomocí rafinace, dochází ke vzniku procesních kontaminantů, zejména esterů 3-MCPD a glycidolu. 3-MCPD je považován za pravděpodobný lidský karcinogen, a glycidol je klasifikován jako pravděpodobný karcinogen (B2) s genotoxickým potenciálem, a předpokládá se, že účinkem lipáz může dojít in vivo k uvolnění těchto látek z esterové vazby. Tyto látky byly objeveny také i v mnoha jiných potravinových komoditách, nejvíce však v rafinovaném palmovém oleji (4,5–13 mg/kg). Oproti tomu řepkový olej obsahuje nejnižší koncentrace vázaného 3-MCPD mezi ostatními rafinovanými oleji (0,3–1,5 mg/kg). Nařízení komise (EU) 2018/290 uvádí maximální limit pro rostlinné oleje a tuky uváděné na trh pro konečného spotřebitele nebo k použití jako složka potravin 1 000 µg/kg glycidylesterů mastných kyselin vyjádřených jako glycidol. V rámci práce bylo analyzováno 17 řepkových olejů dostupných v maloobchodní síti v ČR a také vzorky řepkových olejů přímo z výrobního procesu. Na stanovení esterů 3-MCPD, 2-MCPD a glycidyl esterů, byla použita metoda plynové chromatografie s hmotnostním spektrometrem po předešlé hydrolýze a derivatizaci.
23 Bc. Petra Pavelková M2 doc. Dr. Ing. Věra Schulzová Změny biologicky aktivních látek během zpracování a skladování detail

Změny biologicky aktivních látek během zpracování a skladování

Potraviny rostlinného původu obsahují mnoho biologicky aktivních látek a jsou tedy důležitou složkou lidské stravy. Pro mrkev obecnou (Daucus carota) je typický především vysoký obsah karotenoidů, konkrétně β-karotenu, významného prekurzoru vitamínu A, a dále α-karotenu a luteinu, které příznivě působí na lidský organismus díky antioxidačním účinkům. V rámci projektu Norfryg byly analyzovány vzorky kulinárně upravené mražené mrkve. Jelikož mohou mít kulinární úpravy významný vliv na obsah karotenoidů, byly sledovány změny jejich obsahu v závislosti na různých způsobech kulinárního zpracování jako je vaření ve vodě, v páře, smažení na pánvi a ohřev v mikrovlnné troubě. Dále byly sledovány změny obsahu biologicky aktivních látek ve vzorcích mrkve po zpracování a dlouhodobém skladování. Ke stanovení karotenoidů bylo využito vysoko účinné kapalinové chromatografie ve spojení s detektorem diodového pole (HPLC-DAD). K separaci analytů byla použita kolona s reverzní fází a detekce probíhala při 450 nm pro α-karoten a β-karoten a při 444 nm pro lutein. Při kulinárním zpracování docházelo k nárůstu obsahu karotenoidů, pravděpodobně v důsledku jejich uvolnění z proteinových komplexů. V průběhu lyofilizace mrkve dochází ke změnám koncentrace karotenoidních látek v původní surovině.
24 Bc. Tereza Pešatová M2 doc. Ing. Jan Pánek, CSc. Nutriční a senzorické hodnocení bezlepkových cukrářských výrobků detail

Nutriční a senzorické hodnocení bezlepkových cukrářských výrobků

Nacházíme se v době, kdy zdravá výživa a životní styl jsou ve společnosti čím dál více diskutovány. Z toho vyplývá i zvyšující se zájem o nepříliš známé diety a neprozkoumané komodity. K velmi oblíbeným dietám patří i ta bezlepková. Již dávno neplatí, že jde jen o módní hit, jejž propagují celebrity a sportovci. Nesmíme zapomenout na lidi trpící například celiakií, kteří jsou k bezlepkové dietě odsouzeni nedobrovolně do konce života. Již dávno neplatí, že bezlepkové výrobky jsou nutričně neplnohodnotné a zcela nechutné. Přesto ale problém nutriční a senzorické jakosti přetrvává a vyžaduje významnou pozornost. A proto se i tato práce zabývá senzorickým a nutričním zhodnocením bezlepkových cukrářských výrobků. Provedena byla senzorická analýza 7 různých, čerstvě upečených bábovek. Každá bábovka byla upečena podle stejné receptury, lišily se pouze použitím druhu mouky. Zvolena byla bezlepková jáhlová, kukuřičná, kokosová, cizrnová, rýžová, pohanková mouka a pšeničná mouka s lepkem. Panel zkušených hodnotitelů měl za úkol provést pořadovou zkoušku předložených vzorků a senzorický profil. Dále byla s pomocí tabelárních dat kalkulována nutriční hodnota daných vzorků.
25 Bc. Tereza Ploužková M2 Ing. Vojtěch Ilko, Ph.D. Racemizace aminokyselin v potravinách ve vztahu k historii zpracování vzorku detail

Racemizace aminokyselin v potravinách ve vztahu k historii zpracování vzorku

Racemizací aminokyselin označujeme přeměnu původní L-aminokyseliny na její D-enantiomer a opačně. Poměr D- a L-aminokyselin se ve forenzní analýze také využívá ke stanovení stáří kostí, tkání, zubů. K racemizaci může v potravinách docházet ze dvou důvodů, jednak je indukovaná tepelným zpracováním nebo se jedná o přirozeně se vyskytující D-enantiomery z mikroorganismů, rostlin nebo bezobratlých organismů. V důsledku vzniku D-aminokyselin se snižuje stravitelnost i nutriční hodnota potravin. Cílem této práce je validace metody pro stanovení koncentrace obou enantiomerů aminokyselin. Racemizace je zkoumána na vzorcích sójových hydrolyzátů. Metoda je prováděna pomocí GC-MS, separace aminokyselin probíhá na chirální cyklodextrinové koloně, které předchází předběžná derivatizace aminokyselin s použitím činidel v uvedeném pořadí HFB, pyridin a ECF.  
26 Bc. Nikola Pravdíková M2 Ing. Darina Lanková, Ph.D. Vlasy jako materiál pro hodnocení expozice člověka různým chemickým sloučeninám detail

Vlasy jako materiál pro hodnocení expozice člověka různým chemickým sloučeninám

Vlasy jsou biologickým materiálem, jehož analýzou lze posoudit chronickou expozici řadě environmentálních kontaminantů. Tato práce se zaměřila na perfluoroalkylované sloučeniny (PFAS). Jedná se o látky v minulosti hojně produkované díky svým chemickým a fyzikálním vlastnostem (hydrofobicita, oleofobicita, termostabilita), ale u řady z nich byl potvrzen jejich negativní vliv na lidský organismus. Cílem práce bylo najít vhodnou extrakční metodu pro stanovení 25 PFAS ve vlasech. Testovaným postupem byla extrakce kapalina-pevná látka s různými rozpouštědly (acetonitril, metanol, ethylacetát) za podpory ultrazvuku. Jelikož vlas představuje komplexní matrici, bylo ověřeno i zařazení přečišťovacího kroku s využitím sorbentu ENVI-Carb pro odstranění látek, které mohou negativně ovlivňovat finální instrumentální stanovení. Analýza PFAS byla realizována pomocí ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Metoda byla validována umělou kontaminací vlasů s limitem kvantifikace (LOQ) 0,3 ng/g vlasu. Následně bylo analyzováno 30 vzorků. Pouze u 4 z nich byl zaznamenán pozitivní nález 9 PFAS. Nejvyšší koncentrace byla zjištěna pro perfluorobutansulfonovou kyselinu, a to 1,95 ng/g vlasu. U ostatních vzorků se analyty nacházely pod LOQ (0,3 ng/g vlasu).  
27 Bc. Adéla Sedláčková M1 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Multi-detekční analýza pesticidů a mykotoxinů s využitím vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie detail

Multi-detekční analýza pesticidů a mykotoxinů s využitím vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie

Potraviny a doplňky stravy mohou obsahovat širokou škálu toxikologicky významných cizorodých látek. Častými kontaminanty jsou mykotoxiny, toxické sekundární metabolity vláknitých mikromycet, a dále rezidua pesticidů, používaných v zemědělství na ochranu rostlin. V průběhu času dochází k vývoji pesticidních přípravků s novými účinnými látkami. V souvislosti s tím je nezbytné rozšiřovat analytické metody pro stanovení těchto skupin kontaminantů. V současné době dochází k rychlému rozvoji tzv. multi-detekčních metod, které umožňují simultánně stanovit stovky analytů různých vlastností. Jednou z takových metod je metoda pro stanovení 57 mykotoxinů a 390 pesticidů využívající ultra-účinnou kapalinovou chromatografii spojenou s vysokorozlišovací tandemovou hmotnostní spektrometrií (U-HPLC–HRMS/MS), která byla vyvinuta na Ústavu analýzy potravin a výživy na VŠCHT Praha. Cílem této studie bylo rozšíření stávající analytické metody o 33 nových pesticidů. Nové analyty byly měřeny nejprve bez fragmentace pro zjištění jejich detektability. Dále byla optimalizována kolizní energie pro fragmentaci vybraných prekurzorových iontů a následně byly identifikovány specifické fragmenty analytů, které jsou klíčovou součástí spektrální databáze, jež bude využívána pro budoucí analýzy reálných vzorků.  
28 Bc. Kristína Spustová M2 Ing. Vojtěch Hrbek, Ph.D. DETEKCIA PRÍTOMNOSTI ∆9-THC V PRÍPRAVKOCH Z KONOPE (MASTI, KRÉMY) S POMOCOU TECHNIKY SFC-HRMS/MS   detail

DETEKCIA PRÍTOMNOSTI ∆9-THC V PRÍPRAVKOCH Z KONOPE (MASTI, KRÉMY) S POMOCOU TECHNIKY SFC-HRMS/MS  

Fytokanabinoidy, hlavné biologicky aktívne zložky rastliny Cannabis Sativa L., sú vďaka ich pozitívnemu vplyvu na ľudský organizmus (antimikrobiálne, antioxidačné a neuroprotektívne účinky) stále viac využívané v mastiach/krémoch k liečbe kožných ochorení (lupienka, akné). Vzhľadom k psychoaktívnym účinkom niektorých fytokanabinoidov, hlavne Δ9-THC, je nutné obsah fytokanabinoidov v konopných mastiach/krémoch sledovať. Cieľom tejto práce bola optimalizácia a validácia novej SFC-HRMS metódy pre stanovenie 17 fytokanabinoidov v konopných mastiach/krémoch. Metóda bola aplikovaná na 2 komerčne dostupných, 3 liečivých a 2 domácich konopných mastiach/krémoch. Obsah fytokanabinoidov v komerčne dostupných konopných mastiach bol v rozmedzí 0,15 - 25 mg/kg, v domácich mastiach v rozmedzí 0,1 - 3327 mg/kg a liečivých v rozmedzí 0,2 - 3364 mg/kg. V súčasnej dobe neexistuje limit pre obsah Δ9-THC v konopných výrobkoch takže by obsah Δ9-THC v konopných výrobkoch mal byť nulový. Ďalej získané výsledky poukazujú na fakt, že domáca konopná masť nikdy nedosiahne takých koncentračných hladín fytokanabinoidov ako liečivá.  
29 Bc Denisa Turnerová M2 doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Chlorované parafiny: nové látky v lidském biologickém monitoringu detail

Chlorované parafiny: nové látky v lidském biologickém monitoringu

Chlorované parafíny s krátkým (SCCP) a středním (MCCP) řetězcem představují skupinu několika tisíc sloučenin podobné struktury. SCCP se kvůli svým vlastnostem řadí mezi tzv.  perzistentní organické polutanty. Pro člověka jsou nejvýznamnějším zdrojem expozice potraviny, nejvyšší koncentrace jsou obvykle nacházeny v rybách a rostlinných olejích. Cílem studie bylo validovat metodu a následně vyšetřit vzorky krevního séra na přítomnost SCCP a MCCP. Izolace cílových analytů ze vzorků byla provedena opakovanou extrakcí směsí hexan:diethylether (9:1, ν/ν) s následným přečištěním pomocí extrakce tuhou fázi na sloupci Florisilu (eluční směs hexan:dichlormethan, 3:1, ν/ν). Následně byly CP stanoveny pomocí plynové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií v módu negativní chemické ionizace.  Úspěšně validovaná metoda byla následně v rámci první studie v ČR aplikována na soubor 142 vzorků lidského krevního séra. SCCP byly kvantifikovány ve 122 analyzovaných vzorcích v rozmezí koncentrací <120 do 2285 ng/g tuku (medián 410 ng/g tuku). Hladiny MCCP byly vyšší než LOQ ve 32 vzorcích s koncentracemi od <240 do 3102 ng/g tuku (medián 120 ng/g tuku).  
30 Tereza Vedrová B3 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Mykotoxiny v ovesných vločkách z českého trhu detail

Mykotoxiny v ovesných vločkách z českého trhu

V České republice jsou ovesné vločky velmi oblíbenou surovinou pro přípravu ovesných kaší a müsli. Během růstu ovsa až po zpracování ovesných vloček může docházet ke kontaminaci mykotoxiny, toxickými sekundárními metabolity vláknitých hub neboli plísní. Nejznámějšími mykotoxiny vyskytující se v cereáliích jsou fusariotoxiny a v poslední době nejsou ojedinělé i nálezy aflatoxinů či ochratoxinu A. Delší expozice mykotoxinům může na organismus člověka působit hepatotoxicky, nefrotoxicky nebo karcinogenně. Cílem práce bylo stanovení míry kontaminace mykotoxiny ve 20 vzorcích různých druhů ovesných vloček z českého trhu. K analýze byla využita zavedená analytická metoda založená na modifikované extrakci QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, safe) a ultra-účinná kapalinová chromatografie s tandemovou hmotnostně-spektrometrickou detekcí (U-HPLC–MS/MS). Ve výrobcích bylo detekováno 13 převážně fusariových mykotoxinů. V jenom případě došlo k překročení maximálního limitu pro ochratoxin A o více než dvojnásob. V ostatních případech se i ve srovnání s literárními daty jednalo o střední až nižší kontaminaci fusariovými a ostatními detekovanými mykotoxiny.
31 Bc. Barbora Zadražilová M2 Ing. Lucie Drábová, Ph.D. Optimalizace metody pro stanovení problematických pesticidů detail

Optimalizace metody pro stanovení problematických pesticidů

Pesticidy jsou látky určené k ochraně zemědělských plodin a v současné době čítají stovky látek různého charakteru. Některé z těchto látek jsou regulovány nařízením Evropské unie a je proto nutné jejich hladiny v potravinách monitorovat. Jednou z těchto látek je i 2-fenylfenol (OPP), látka s antimikrobiálními účinky používaná při skladování zejména citrusových plodů či hrušek. V současnosti panuje obava, že OPP je potenciální endokrinní disruptor a současně jsou jeho konjugáty podezřelé z karcinogenity močového měchýře. Proto Evropský úřad pro bezpečnost potravin dospěl k závěru, že je nutné v potravinách sledovat jak původní mateřskou látku, tak i její vázané formy ve formě konjugátů s potravinovou matricí. Cílem této studie bylo optimalizování podmínek hydrolýzy OPP z matrice (jablka, citrony, pomeranče). Na vzorcích jablek a citrusů byla nejprve testována účinnost kyselé a zásadité hydrolýzy. Následně probíhala optimalizace koncentrace roztoků NaOH a H2SO4 použitých k hydrolýze (0,01M; 0,1M; 0,2M; 0,5M a 1M) v kombinaci s dobou hydrolýzy (5, 10, 15 a 30 minut). Optimální postup byl využit pro analýzu reálných vzorků citrusů ošetřených OPP, kdy jako extrakční postup byla zvolena metoda QuEChERS s následnou GC-MS/MS analýzou.
32 Bc. Alena Ziegelbauerová M2 Ing. Darina Lanková, Ph.D. Biomonitoring perfluoroalkylovaných sloučenin v populaci ČR detail

Biomonitoring perfluoroalkylovaných sloučenin v populaci ČR

Perfluoroalkylované sloučeniny (PFAS) jsou jednou ze skupin enviromentálních kontaminantů, které jsou používány v řadě komerčních a průmyslových aplikacích, odkud se dostávají do prostředí, kde je jim člověk exponován. Vzhledem k jejich nepříznivým účinkům na lidské zdraví jsou v dnešní době v popředí zájmu lidského biomonitoringu.  Cílem této práce bylo validovat metodu pro stanovení 30 PFAS v krevním séru, která je založená na extrakci acetonitrilem s analytickou koncovkou vysoce účinnou kapalinovou chromatografií ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC–MS/MS). Výtěžnosti metody pro sledované PFAS se pohybovaly v rozmezí 70–120 % s opakovatelnostmi do 20 %, LOQ v rozmezí 0,004–0,04 ng/ml. Následně byla tato metoda aplikována na reálné vzorky krevního séra populace ČR (n=99), které byly získány ve spolupráci s Ústavem experimentální medicíny AV ČR v rámci projektu HAIE. Jednalo se o strážníky ve věku 25–40 let, nekuřáky. Hladiny PFAS se pohybovaly v širokém rozmezí <0,01–16,6 ng/ml. Perfluorooktansulfonát (PFOS), perfluorooktanová kyselina (PFOA), perfluorohexansulfonát (PFHxS), perfluorononanová kyselina (PFNA) a perfluorodekanová kyselina (PFDA) byly detekovány ve 100 %. Nejvyšší koncentrace byla nalezena pro PFOS (medián 2,66 ng/ml) a PFOA (medián 0,93 ng/ml).  
33 Lenka Zrníková M2 Ing. Darina Lanková, Ph.D. Monitoring metabolitů OPFR v moči české populace – pilotní studie detail

Monitoring metabolitů OPFR v moči české populace – pilotní studie

Organofosfátové retardéry hoření (OPFR) jsou látky snižující riziko vzplanutí ošetřených materiálů a produktů. OPFR jsou celosvětově rozšířeny především ve vnitřním prostředím, kde většina populace tráví až 90 % času a tím je těmto látkám vystavena. Tyto sloučeniny v exponovaném organismu podléhají rychlé metabolické přeměně a jsou vylučovány močí, a to nejčastěji ve formě diesterů nebo hydroxylovaných sloučenin. Cílem této práce bylo vyvinout a validovat analytický postup pro stanovení šesti metabolitů OPFR v moči.  Sledované látky byly extrahovány acetonitrilem s následným vysolením po přídavku solí NaCl a MgSO4. Separace a identifikace byla provedena pomocí ultravysokoúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Metoda byla validována na dvou hladinách (1 ng/ml a 10 ng/ml), výtěžnosti pro obě hladiny se pohybovaly v rozmezí 75-138 ng/ml a opakovatelnost byla 1-5 %. V rámci pilotní studie bylo analyzováno 142 vzorků moči obyvatel České republiky. Dominantní metabolit byl difenylfosfát (DPhP;  0,1-2,89 ng/ml), který byl detekován ve všech vzorcích. Dalšími metabolity byly di-n-butylfosfát (DnBP; <0.003‑0,09 ng/ml), který byl detekován ve 23 vzorcích a suma izomerů dikresylfosfátu (ΣDCP;  <0,006‑0,05 ng/ml), která byla detekována pouze ve 13 vzorcích.  
34 Bc. Martin Šatek M2 doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D. Metabolity polycyklických aromatických uhlovodíků jako biomarkery expozice člověka znečištěnému ovzduší   detail

Metabolity polycyklických aromatických uhlovodíků jako biomarkery expozice člověka znečištěnému ovzduší  

V současnosti je běžná populace vystavena celé řadě kontaminantů, jak ze stravy, tak z ovzduší. Mezi tyto látky patří i polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU). Ačkoliv se v lidském organizmu nekumulují a poměrně rychle se vylučují, podléhají v těle biotransformaci a právě některé jejich metabolity vykazují mutagenní či karcinogenní účinek. Jedním z cílů práce bylo porovnání citlivosti dvou ultra-účinných kapalinových chromatografů s tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC‒MS/MS) Acquity UPLC, Xevo TQ-S (Waters) a 1290 Infinity II (Agilent), QTRAP® 6500+ (SCIEX) za účelem snížení limitu kvantifikace (LOQ) cílových látek. Dalším cílem bylo zhodnocení zátěže člověka PAU analýzou jejich monohydroxylovaných metabolitů (OH-PAU) v lidské moči a následné porovnání s nálezy jejich mateřských látek z personálních vzorkovačů ovzduší. Testován byl soubor vzorků moče (n=142) strážníků z ČR. U všech látek bylo dosaženo nižších LOQ (4 – 25x nižší) při použití UHPLC‒MS/MS 1290 Infinity II (Agilent), QTRAP® 6500+ (SCIEX). Nejčastěji detekovanou látkou byl naftalen-2-ol (medián 3,09 µg/g kreatininu) a fenantren-1-ol (medián 0,18 µg/g kreatininu). Látky chrysen-6-ol a benzo[a]pyren-3-ol nebyly detekovány v žádném vzorku. Mezi nálezy OH-PAH v moči a PAU v ovzduší byla nalezena korelace.
35 Bc. Kateřina Šebelová M2 prof. Ing. Vladimír Kocourek, CSc. Autenticita máku setého: Jak rychle odhalit nedeklarované hydrotermické ošetření máku? detail

Autenticita máku setého: Jak rychle odhalit nedeklarované hydrotermické ošetření máku?

Termostabilizace je proces, při kterém jsou semena máku ošetřena pomocí vysoké teploty a páry. Při této úpravě dochází k inaktivaci hydrolytických enzymů, způsobujících hydrolytické žluknutí po rozemletí máku.  Vedlejším efektem termostabilizace je dekontaminace semen od opiových alkaloidů, čehož mohou využít mnozí falšovatelé a neoznačená termostabilizovaná semena farmaceutických odrůd vydávat za semena potravinářských odrůd vypěstována v České republice.   Cílem této práce bylo zhodnotit vliv tepelného ošetření máku na aktivitu lipázy a vyvinout rychlou metodu pro odhalení nedeklarovaného hydrotermického ošetření máku. Aktivita lipázy byla vyjádřena jako nárůst hodnoty čísla kyselosti (ČK) 24 hodin po rozemletí vzorku. ČK bylo změřeno pomocí techniky infračervené spektrometrie (byl vytvořen a validován PLSR model umožňující rychlou kvantifikaci ČK). U vzorků semen neošetřeného máku byl zjištěn nárůst ČK po 24 hodinách od namletí o 34 - 163 %. U ošetřených vzorků nebyl nárůst ČK zaznamenán, což ukazuje použitou metodu jako vhodnou k odlišení máku, který prošel procesem termostabilizace.   
36 Bc. Tereza Šoutová M1 Ing. Zbyněk Džuman, Ph.D. Mykotoxiny v celozrnných a klasických těstovinách z českého trhu detail

Mykotoxiny v celozrnných a klasických těstovinách z českého trhu

Cereálie a výrobky cereálního původu, včetně těstovin, jsou pro člověka nedílnou součástí potravinového koše. Mykotoxiny, sekundární metabolity mikroskopických vláknitých hub, představují jedno z hlavních rizik jejich kontaminace. Jsou to stabilní látky, které snižují hygienicko-toxikologickou kvalitu potraviny a způsobují ekonomické ztráty, a proto jsou hlavní skupiny mykotoxinů regulované legislativou EU. Práce se zaměřuje na výskyt mykotoxinů v těstovinách pocházejících z maloobchodní sítě ČR. Cílem bylo realizovat analýzu mykotoxinů v odlišných druzích těstovin, konkrétně 10 vzorků semolinových těstovin z bílé mouky a 10 vzorků těstovin z mouky semolinové celozrnné. Analyzovány byly vzorky jak v nevařené formě, tak ve formě uvařené dle daného návodu. K analýze byla využita modifikovaná extrakční metoda QuEChERS (quick, easy, cheap, rugged, safe) spolu se zavedenou detekční technikou ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostně-spektrometrickou detekcí (U-HPLC–MS/MS). Z 57 analyzovaných mykotoxinů bylo detekováno 14 zástupců produkovaných mikromycetami rodu Fusarium, Alternaria, Aspergillus a Penicilium, nejčastěji se vyskytovaly enniatiny A1, B, B1, beauvericin a deoxynivalenol. V každém ze vzorků byl detekován alespoň jeden mykotoxin.  
37 Bc Veronika Štefková M2 doc. Ing. Milena Stránská, Ph.D. Hodnocení kvality potravin pro zvláštní výživu detail

Hodnocení kvality potravin pro zvláštní výživu

Potraviny pro zvláštní výživu jsou potraviny určené pro osoby se specifickými nutričními požadavky, které nemohou konzumovat běžné potraviny. Může se jednat o citlivé jedince, například děti či osoby s narušeným trávicím procesem. Ve své práci se zabývám zhodnocením míry kontaminace bezlepkových chlebů, které jsou běžně dostupné spotřebitelům. Lepek je nerozpustná bílkovinná složka obsažená v potravinách a může způsobovat různé zdravotní problémy. Cílem práce byla analýza šesti vzorků bezlepkových chlebů, které byly testovány na přítomnost mykotoxinů (sekundární toxické metabolity mikroskopických vláknitých hub), pyrrolizidinových alkaloidů (přirozeně se vyskytující toxiny v rostlinách) a pesticidů (chemické prostředky využívané v zemědělství pro ochranu širokého spektra rostlin). Extrakce vzorků probíhala metodou QuEChERS a pro stanovení byla použita metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií U-HPLC-HRMS/MS. U kontaminovaných vzorků byly následně výsledné hodnoty porovnány s legislativními limity a dále vyhodnoceno procentuální naplnění přijatelného denního přijmu (ADI) pro dospělého člověka.  
38 Bc. Elena Šulcová M1 Ing. Darina Lanková, Ph.D. Voda kontaminovaná per- a polyfluoralkylovanými sloučeninami - významný zdroj expozice člověka? detail

Voda kontaminovaná per- a polyfluoralkylovanými sloučeninami - významný zdroj expozice člověka?

Per- a polyfluoralkylované sloučeniny (PFAS) jsou persistentní, uměle syntetizované chemické látky s unikátními fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Na základě toxikologických studií doporučil v roce 2018 Vědecký panel pro kontaminanty snížení dosavadních limitů maximální expozice pro PFOS (perfluoroktansulfonová kyselina) a PFOA (perfluoroktanová kyselina). Pitná voda, která byla dříve hodnocena jako minimální přispěvatel k celkové dietární expozici, se v reflexi nových limitů řadí mezi nejvýznamnější zdroje PFAS. Cílem pilotní studie, ve které bylo shromážděno 57 vzorků ze 13 krajů České republiky, bylo provedení screeningu přítomnosti PFAS v pitné vodě a odhad expozice člověka. Vzorky byly zpracovány metodou spočívající v extrakci tuhou fází ve spojení s UHPLC-MS/MS jako analytickou koncovkou. Tato metoda byla validována pro 17 analytů na 2 koncentračních hladinách: 0,05 ng/l a 5 ng/l s výtěžností 61–134 % a s LOQ 0,02-0,05 ng/l. PFOS a PFOA byly detekovány ve 46 % (medián 0,79 ng/l) a 96 % (medián 0,45 ng/l) vzorků. PFOA byla nejčastěji detekovanou PFAS, následovaná PFNA (perfluornonanová kyselina) a PFDA (perfluordekanová kyselina). Tyto výsledky potvrzují důležitost monitoringu PFAS v pitné vodě v ČR, která však ve většině případů nepředstavuje riziko pro konzumenta.  

324 - Ústav konzervace potravin

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Lucie Bambasová M2 Ing. Eva Šviráková, Ph.D. Detekce tvorby biofilmů u octových bakterií v průmyslu výroby nealkoholických nápojů   detail

Detekce tvorby biofilmů u octových bakterií v průmyslu výroby nealkoholických nápojů  

V průmyslu výroby nealkoholických nápojů jsou octové bakterie považovány zpravidla  za nežádoucí kontaminaci. Mají statut technologicky nežádoucích bakterií, ovšem některé druhy jsou podmíněně patogenní. Jsou zodpovědné za vážné senzorické změny nealkoholických nápojů a tvoří obtížně odstranitelné povrchové biofilmy. Experimenty byly uskutečněny s 9 kmeny octových bakterií; šlo o 3 kmeny Gluconoacetobacter spp., 5 kmenů Gluconobacter spp. a jeden kmen Kozakia sp. (K. baliensis CCM 7137). Práce byla cílena na detekci biofilmů u testovaných octových bakterií s využitím různých mikrobiologických metod. Z kvalitativních metod byly použity: Christensenova zkumavková metoda v modifikaci v mikrotitračních destičkách, metoda využívající agar s kongo červení a sprejová metoda využívající preparát TBF 300S (Christeyns, BEL). Kvantitativní metody zastupovala spektrofotometrická metoda (A530) (EPOCH 2, BioTech Instruments, USA). Bylo zjištěno, že 7 z 9 kmenů tvořilo biofilmy za pomocí všech použitých metod. Výsledky této práce mohou být využitelné zejména v průmyslu výroby nealkoholických nesycených ochucených nápojů při zvyšování jejich zdravotní bezpečnosti a jakosti.  
2 Bc. Martina Hraničková M2 doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D. Variabilita složení surovin pro výrobu nápojů z černého rybízu detail

Variabilita složení surovin pro výrobu nápojů z černého rybízu

Černý rybíz (Ribes nigrum) byl dříve zpracováván spíše v podobě džemů, naopak v rámci moderního stravování a životních stylů získává na oblíbenosti v podobě šťáv díky nutričním látkám. Černý rybíz obsahuje vysoké množství vitaminu C a dalších antioxidantů (anthokyanů) a minerálních látek, jako jsou např. hořčík a draslík. Tato práce se zabývá vlivem technologického zpracování bobulí černého rybízu (do podoby šťávy, koncentrátu nebo nektaru) na vybrané markery autenticity a jejich případné změny během procesu. Hodnoty markerů jsou porovnávány s databází AIJN Code of Practice (Association of the Industry of Juices and Nectars from Fruits and Vegetables of the European Union) a literárními údaji. Sledovanými markery jsou refraktometrická sušina, glukosa, fruktosa, sacharóza a sorbitol, organické kyseliny, obsah popela či jednotlivé minerální látky. Některé sledované složky nejsou příliš vhodné k následnému posouzení ovocného podílu, jelikož např. kyselina citronová či sacharidy mohou být přidány v rámci technologického postupu.  
3 Bc Štěpán Janoud M2 doc. Ing. Rudolf Ševčík, Ph.D. Využití rostlinných extraktů při výrobě masných výrobků detail

Využití rostlinných extraktů při výrobě masných výrobků

Cílem práce bylo vybrat vhodné rostlinné extrakty nebo rostliny s obsahem aktivních látek, které mají vliv na údržnost a stabilitu masných výrobků. Byly testovány extrakty z plodů aceroly (Malpighia emarginata) a z plodů červené odrůdy révy vinné (Vitis vinifera) o koncentracích 0,35 % a 0,5 %. Byl proveden skladovací pokus masných výrobků a byly sledovány tyto vlastnosti: barva pomocí reflexní spektrofotometrie, thiobarbiturové číslo pro stavení oxidační stability a dále hodnoty pH. Bylo provedeno senzorické hodnocení a také byla stanovena antioxidační kapacita jednotlivých extraktů. Dle naměřených dat lze usoudit, že přídavek extraktu z révy vinné má pozitivní vliv na oxidační stabilitu masného výrobku, což odpovídá i měření antioxidační kapacity extraktu, kde se ukázal jako velmi účinný. Přídavek extraktu z aceroly měl přízniví vliv na barvu. Měření antioxidační kapacity prokázalo nižší účinnost než u extraktu z révy vinné. Z naměřených výsledků vyplývá, že extrakt z révy vinné může pozitivně ovlivnit oxidační stabilitu masných výrobků, avšak je třeba volit vhodné dávkování. Na rozdíl od révy vinné je extrakt z aceroly vhodný pro stabilizaci barvy masných výrobků, což by mohlo být využito k náhradě konvenčně používaných barviv, jakým je například kyselina karmínová.   
4 Bc. Karolína Mazáčová M2 doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D. Porovnání metod pro průkaz autenticity včelího vosku detail

Porovnání metod pro průkaz autenticity včelího vosku

Předložená práce se zabývá posouzením autenticity včelího vosku od včely medonosné (Apis mellifera). Cílem projektu je rozlišení falšovaného a čistého včelího vosku pomocí specifických metod. Včelí vosk je nejčastěji falšován parafínem nebo stearinem. Metod, pomocí nichž by bylo možné identifikovat falšovaný vosk, je mnoho a některé byly během této práce vyzkoušeny a výsledky porovnány s daty nalezenými v odborné literatuře. Byl měřen bod tání, číslo kyselosti a zmýdelnění. Jako referenční byla použita metoda stanovení alkanů pomocí plynové chromatografie s hmotnostním detektorem a v neposlední řadě byla pro rychlý screening využita i infračervená spektroskopie a nukleární magnetická rezonance. Vzorky byly zakoupeny ve včelařských prodejnách, získány přímo od včelařů nebo vytaveny v laboratoři. Také byly získány autentické vosky, což jsou panenské vosky z víček, které včela sama vytvoří, a tudíž u nich není riziko, že by byly falšované. U všech ostatních vosků určité riziko falšování je.
5 Bc. et Bc. Michal Mrlík M2 Ing. Lukáš Vápenka, Ph.D. Možnosti rozlišení recyklovaného a panenského polyethylentereftalátu detail

Možnosti rozlišení recyklovaného a panenského polyethylentereftalátu

Objem produkce polymerních materiálů pro potravinářské i nepotravinářské použití setrvale roste, současně se zvyšuje tlak spotřebitelů na ekologičtější balení potravin, včetně využívání recyklovaných materiálů, jako je recyklovaný polyethylentereftalát (PET). Vzhledem k vysokým nárokům na bezpečnost obalů potravin z recyklovaného PET je jejich výroba nákladná, a proto je recyklovaná surovina dražší než nově vyrobený PET (tzv. panenský PET, podle anglického výrazu „virgin PET“). Někteří producenti potravin na českém trhu již deklarují použití určitého množství recyklované suroviny v jejich obalech, avšak v současné době není vyvinuta metoda, která by rozlišila recyklovaný a panenský PET, případně stanovila jejich zastoupení ve směsi. Z toho důvodu jsou zkoumány možné rozdíly ve vzorcích recyklovaného a panenského PET, a to metodami klasické i instrumentální analýzy.
6 Bc. Petr Musila M2 Ing. Jan Pivoňka, Ph.D. Nové směry netermálního ošetření potravin -bakteriofágy detail

Nové směry netermálního ošetření potravin -bakteriofágy

Bakteriofágy jsou viry bakterií a svým počtem se řadí mezi nejpočetnější entity na světě. Mechanismus jejich účinku je vysoce specifický, čehož se začíná využívat i v potravinářském průmyslu, a to především ke snížení mikrobiální kontaminace specifických druhů mikroorganismů (např. Salmonella spp., Listeria spp., E. coli). Aplikace probíhá v podobě postřiku či máčení surovin roztokem obsahujícím fágy. Nejvíce legislativně schválených přípravků je v USA, avšak tento trend přichází již i do Evropy. V rámci dosavadní práce byla zpracována rešeršní část týkající se problematiky ohledně fágů a jejich účinek na vybrané mikroorganismy. Dále byl zjištěn seznam výrobců, kteří se danou problematikou zabývají a na základě toho byly prozatím získány v Evropě schválené přípravky od holandské firmy PhageGuard, a to LISTEXTM a SALMONELEXTM. Nyní jsou naplánovány metody a postupy k testování účinnosti těchto přípravků, a to jak v laboratorních podmínkách, tak i v rámci provozu ve spolupráci s vybranými výrobci, kdy je nutné navrhnout technologický postup pro aplikaci tohoto přípravku v provozu.  
7 Bc. Tereza Sedlářová M2 Ing. Lenka Votavová, Ph.D. Vliv technologického opracování potravin na vznik a uvolňování kontaminantů z materiálů určených pro kontakt s potravinami detail

Vliv technologického opracování potravin na vznik a uvolňování kontaminantů z materiálů určených pro kontakt s potravinami

Cílem práce bylo sledovat vznik a kvantifikaci látky tris (2,4-di-terc-butylfenyl)-fosfátu, kontaminantu, který vzniká z povoleného stabilizátoru tris (2,4-di-terc-butylfenyl)-fosfitu neboli Irgafosu 168 při výrobě potravinářských obalů. Stabilizátor Irgafos 168 se běžně využívá při výrobě polymerních fólií určených pro kontakt s potravinami. Vlivem tepelného zpracování (např. sváření obalů) však dochází k jeho degradaci na tris (2,4-di-terc-butylfenyl)-fosfát, který je kontaminantem. Ve své práci jsem simulovala podmínky, jednak tepelného opracování při teplotách 60 °C a 170 °C, jednak skladování při laboratorní, chladírenské a mrazírenské teplotě. Připravené vzorky jsem analyzovala na plynovém chromatografu s hmotnostním spektrometrem a kvantifikovala pomocí metody vnitřního standardu. Bylo zjištěno, že značné množství kontaminantu vzniká při teplotě 170 °C, při teplotě, která simuluje sváření obalů. Menší množství vznikalo i při 60 °C. Během skladování při laboratorní, chladírenské a mrazírenské teplotě kontaminant nevznikal. Tris (2,4-di-terc-butylfenyl)-fosfát je klasifikován jako látka, která není zdraví škodlivá. Avšak některé publikace se zabývají migrací degradačních produktů Irgafosu 168 a toxického vlivu na buněčný růst.  
8 Bc. Jan Srovnal M2 doc. Ing. Rudolf Ševčík, Ph.D. Vývoj fermentovaných a sušených masných výrobků detail

Vývoj fermentovaných a sušených masných výrobků

Fermentované masné výrobky, jakožto tepelně neopracované masné výrobky, se řadí mezi produkty masné výroby vyznačující se svými charakteristickými senzorickými vlastnostmi. Jde především o typickou chuť syrového masa a produktů fermentace. Jelikož se jedná o výrobky, u kterých je kladen důraz na kvalitu použitých surovin a specifických technologických postupů, je v dnešní době snaha o zjednodušení výroby použitím různých směsí startovacích kultur a přídatných látek, které se používají při výrobě masných výrobků. Předmětem této práce je ověřit stávající postupy výroby celosvalových fermentovaných masných výrobků tak, aby byla možná optimalizace, například snížením potřebné doby zrání, kdy u některých druhů fermentovaných masných výrobků to může být i 12 až 18 měsíců. Za stabilitu fermentovaného výrobku tedy zodpovídá snížení hodnoty pH (tvorba kyseliny mléčné), snížení aktivity vody přídavkem soli a ztráty vody během zrání a finální zasušení (zauzení) výrobků. V rámci práce bude charakterizována zrací křivka spojující parametry, které se podílejí na tvorbě charakteristického finálního produktu. Z pohledu zrání a sušení je vhodné sledovat parametry sušení ve formě sorpční izotermy.  
9 Bc. Lucie Svobodová M2 prof. Ing. František Kvasnička, CSc. Možnosti využití extraktů konopí pro konzervaci potravin detail

Možnosti využití extraktů konopí pro konzervaci potravin

Konzervace potravin je důležitým procesem při jejich zpracování. Jejím cílem je mikrobiální stabilita pro zajištění zdravotní nezávadnost a ochrany potravinářského produktu před zkázou. V posledních letech je na základě spotřebitelských preferencí zkoumáno použití rostlinných výtažků jako alternativy k chemickým antimikrobiálním látkám. Konopí seté může být na základě mnoha studií považováno za potenciální zdroj antioxidačních a antimikrobiálních látek. Ovšem většina těchto studií byla provedena pouze na modelových mikroorganismech. Z toho důvodu byl v mé práci zkoumán antimikrobiální účinek konopných extraktů na konkrétním potravinářském výrobku - játrové paštice. Jelikož je antimikrobiální aktivita konopných extraktů přisuzována zejména kanabidiolu, byly používány extrakty s různým poměrem zastoupení této látky. Zároveň je důležité zohlednit i vzájemné synergické či antagonistické účinky s dalšími chemickými sloučeninami, které jsou v konopí přítomny. Pro zhodnocení antimikrobiálních účinků byly tedy aplikovány kromě vzorku kanabidiolu i další konopné extrakty. Ke stanovení antimikrobiální účinnosti byl proveden skladovací pokus při chladírenských teplotách po dobu 4 týdnů. Každý týden byla provedena kultivace na agarových půdách pro zjištění počtu mikroorganismů.
10 Bc. Jakub Trnka M2 doc. Ing. Rudolf Ševčík, Ph.D. Hodnocení kvality masa a masných výrobků detail

Hodnocení kvality masa a masných výrobků

V současné době konzumace hovězího masa v České republice zaostává ve srovnání s konzumací masa drůbežího či vepřového. Tento trend by mohla pomoci zvrátit rostoucí poptávka po vyzrálém hovězím mase. Na to se snaží také zareagovat většina producentů hovězího masa. Problémem je ale složitější technologický proces, energetická náročnost procesu a jeho optimalizace, což se následně odráží i na výsledné vyšší ceně výrobku. Na trhu je v dnešní době možné nalézt širokou škálu hovězích steakových mas s různým stupněm zralosti, a tím i jinou kvalitou a cenou. Cílem této studie bylo porovnat dva základní způsoby zrání masa u komerčně dostupných steakových mas: i) mokrý způsob, během kterého maso zraje vakuově zabalené v polymerní fólii při kontrolované teplotě, ii) suchý způsob, kdy je jatečně upravené tělo nebo jeho část umístěna do chladící komory, kde zraje při řízené teplotě, relativní vlhkosti vzduchu a definovaném proudění vzduchu. K porovnání způsobů zrání byla provedena analýza těkavých látek (GC/MS), měření textury dle Warner-Bratzlerovy metody a měření barvy pomocí reflexní spektrofotometrie a senzorická analýza. V rámci studie byl také proveden průzkum trhu, jehož cílem bylo zjistit znalosti a preference spotřebitelů při nákupu steakových mas.  
11 Bc. Kateřina Říhová M1 doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D. Hodnocení autenticity citronových šťáv detail

Hodnocení autenticity citronových šťáv

Mnoho výrobců deklaruje svůj výrobek jako 100-% ovocnou šťávu. Nicméně reálně o 100-% ovocnou šťávu jít nemusí, a jedná se tak o ekonomicky motivovaný podvod zahrnující například ředění ovocné šťávy vodou, přídavek cukru, okyselení, obohacení vitamíny nebo přídavky levnějšího ovoce. Vzhledem k snadnému provedení a velkým objemům výroby se ovocné šťávy stávají nejčastějším předmětem falšování ze skupiny ovocných a zeleninových výrobků. Cílem práce bylo zhodnocení autenticity 10 vzorků 100-% citronových šťáv, a to na základě měření vybraných markerů. Pomocí HPLC byly nejprve stanoveny obsahy organických kyselin (kyselina citronová, kyselina L-jablečná), následně množství cukrů, a to konkrétně glukosy, fruktosy a sacharosy. Stejnou metodou byla sledována také přítomnost sorbitolu. Prostřednictvím enzymového setu od společnosti Megazyme byla kontrolována koncentrace kyseliny D-isocitronové, specifického markeru při hodnocení ovocného podílu. Titrační kyselost společně s formolovým číslem byla změřena acidobazickou titrací pomocí automatického titrátoru, avšak pro ověření metody byly hodnoty formolového čísla porovnány s manuální titrací. Získané výsledky byly srovnány s referenční směrnicí pro citronovou šťávu a s hodnotami naměřenými ve vylisované šťávě ze tří různých odrůd citronů.  
12 Bc. Viktorie Švarcová M2 Ing. Iveta Horsáková, Ph.D. Možnosti růstu kvasinek v limonádách - odolnost vůči konzervačním a sanitačním postupům. detail

Možnosti růstu kvasinek v limonádách - odolnost vůči konzervačním a sanitačním postupům.

V nealkoholických nápojích, ošetřených jak konzervačními látkami (jako je např. sorban draselný a benzoan sodný) tak i sycených CO2 se mohou objevovat kazící mikroorganismy. Mezi nežádoucími mikroorganismy se vyskytují také kvasinky. V této práci byly izolovány a identifikovány kvasinky Zygosaccharomyces sp. (baillii), Candida intermediaCandida sp., Kazachstania sp., Wickerhamomyces anomalus, které pocházejí přímo z nápoje nebo z prostředí výrobního zařízení. U těchto mikroorganismů byla sledována jejich odolnost ke sníženému pH 3,5 a ke konzervantům: sorbanu draselnému a benzoanu sodnému a jejich kombinaci. Nárůst kvasinek byl sledován pomocí měření optické hustoty kultivačního média densi-la-metrem II. Bylo zjištěno, že všechny kvasinky velmi dobře rostou v prostředí pH 3,5 a některé dokonce lépe (Zygosaccharomyces sp. (baillii), Kazachstania sp.) než v neupraveném bujónu. Kvasinka Zygosaccharomyces sp. (baillii) narůstala i v prostředí konzervačních látek a kvasinky Candida intermediaCandida sp., Kazachstania sp., Wickerhamomyces anomalus byly konzervačními látkami potlačeny.
13 BC. Hana Švecová M2 Ing. Adéla Grégrová, Ph.D. Využití chromatografických metod pro studium složení výrobků s vysokým obsahem lipidů   detail

Využití chromatografických metod pro studium složení výrobků s vysokým obsahem lipidů  

Práca sa zaoberá štúdiom a optimalizáciou novej metódy stanovenia ekvivalentov kakaového masla a mliečneho tuku v čokoláde pomocou plynovej chromatografie. Metóda je založená na separácii čokoládového tuku na jednotlivé triacylglyceroly pomocou GC-FID a porovnávanie ich zastúpenia. Vyhodnocovanie je založené na charakteristickom zastúpení majoritných triacylglycerolov POP, POS, POO, SOS, SOO v kakaovom masle a v ekvivalentoch kakaového masla a ich prepočtom pomocou súboru (empirických) vzťahov. Stanovenie mliečneho tuku je určené zastúpením minoritných triacylglycerolov a najmä frakcii TAG 1-palmitoyl-2-stearoyl-3-butyroyl-glycerol (PSB), markeru mliečho tuku. Výpočet obsahu mliečneho tuku je pomocou odozvového faktora PSB z kalibračnej rady a prepočtom na obsah mliečneho tuku vo vzorke.  

342 - Ústav chemie přírodních látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Barbora Baubínová M2 prof. Dr. RNDr. Oldřich Lapčík Imunofluorescenční metody stanovení anabolických steroidů detail

Imunofluorescenční metody stanovení anabolických steroidů

Stanazolol je syntetický androgenní anabolický steroid (AAS). Původně patřil mezi léčiva, nyní je často zneužíván sportovci a fitness komunitou. Obliba AAS u mladých roste kvůli rychle pozorovatelným výsledkům – zvětšení svalů, zlepšení fyzické kondice a dosahování lepších sportovních výkonů. Detekce vzorků na AAS za desítky let mnohonásobně zlepšila, nové metody, které jsou buď jednodušší, nebo rychlejší, jsou stále žádány. Cílem práce byla příprava značených derivátů stanazololu pro imunoanalýzu a zobrazovací techniky. Na stanozolol byly přes PEG3 můstek navázána fluorescenční barviva BODIPY, Cy5, Lyssamin-Rhodamin a Squarain. Všechny připravené látky byly charakterizovány pomocí UV-VIS spektrometrie, byly určeny excitační vlnové délky a fluorescenční maxima. Dále byla ověřena imunoreaktivita připravených derivátů stanazololu s polyklonální protilátkou a byly sestaveny kalibrační křivky v systému ELISA.  
2 Lucie Chaloupková M2 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Post mortem toxikologické vyšetření uživatele anabolických steroidů detail

Post mortem toxikologické vyšetření uživatele anabolických steroidů

Nelegální užívání syntetických anabolických androgenních steroidů k zvýšení fyzické kondice a objemu svalové hmoty s sebou přináší i velmi negativní působení na lidský organismus. Vedle vážných fyziologických nežádoucích účinků se objevují i psychologické. Většina uživatelů AAS však nežádoucí účinky pomíjí, ať už se jedná o amatérské kulturisty či profesionální sportovce. V souvislosti s výše zmíněnými důvody, jsou AAS uvedeny na seznamu zakázaných látek ve sportu. Proto je zapotřebí umět analyticky detekovat zneužívání těchto látek, a to i na nízkých koncentračních hladinách ve složitých biologických matricích. Cílem této případové studie bylo potvrdit či vyvrátit přítomnost anabolických steroidů (testosteronu a boldenonu) v přípravcích určených pro budování svalové hmoty a lidském séru potenciálního uživatele AAS pomocí LC-MS/MS.
3 Bc. Darya Danilova M2 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Studium vybraných falzifikátů léčiv metodou HPLC-MS. detail

Studium vybraných falzifikátů léčiv metodou HPLC-MS.

Alprazolam je léčivá látka ze skupiny benzodiazepinů obsažená v léčivých přípravcích Xanax, které jsou jedním z nejčastěji předepisovaným anxiolytikem z této skupiny. V České republice podobně jako v dalších zemích Evropské unie je tento lék k dostání pouze na lékařský předpis. Vlivem častého zneužívaní tohoto léku je mimo oficiální distribuci dostupné velké množství těchto léků, často padělků. Tyto léky bud' obsahují alprazolam, ale ne v deklarovaném množství, nebo mohou obsahovat i jiný benzodiazepin. Cílem této práce je analýza tablet Xanaxu zakoupených na internetu a zjištění, zda jde o padělek. Nejprve byly zkoumány fyzikální vlastnosti tablet (vzhled, rozměr, hmotnost). Poté byly tablety rozpuštěny v methanolu a analyzovány pomocí LC/Q-TOF-MS, což umožnuje určit přesnou hmotu léčivé látky. Získaná spektra účinné látky byla porovnaná s knihovními spektry alprazolamu. Celkem bylo analyzováno 10 vzorků – 4 originály a 6 pravděpodobných padělků. V případě 4 originálů a 2 padělků byl nalezen alprazolam, ve 3 případech byl nalezen jiný benzodiazepin, pravděpodobně etizolam, v jednom případě nebyla nalezena žádná účinná látka. Dalším krokem bude identifikace etizolamu porovnáním spekter se standardem a kvantifikace benzodiazepinů obsažených v léčivých přípravcích.
4 Bc. Daniel Heblík M2 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Identifikace metabolitů 5-MeO-DMT v moči dobrovolníků pomocí LC-HRMS detail

Identifikace metabolitů 5-MeO-DMT v moči dobrovolníků pomocí LC-HRMS

Serotonergní halucinogeny jsou látky s psychoaktivním účinkem, mezi které lze zařadit fenylalkylaminy, odvozené od aminokyseliny fenylalaninu, a indolalkylaminy, odvozené od aminokyseliny tryptofanu. Specifický vliv těchto látek na vnímaní a myšlení člověka je od nepaměti využíván při domorodých a náboženských rituálech, a dnes jsou tyto látky hojně zneužívány jako rekreační drogy. To je případ i přírodního indolmonoaminu 5-MeO-DMT, který je produkován řadou rostlin i živočichů, především některými druhy žab. Z rizika zneužívání a relativně snadné dostupnosti halucinogenů plyne nutnost získat relevantní data a podrobně popsat metabolismus těchto látek. K tomu je zapotřebí přesná a spolehlivá metoda analýzy a vhodná úprava biologických vzorků. Vývoj metody a optimalizace přípravy biologických vzorků je součástí prezentované studie, jež je zaměřena na identifikaci metabolitů 5-MeO-DMT ve vzorcích lidské moči, získané od dobrovolníků, pomocí LC-HRMS. V rámci vývoje metody byla porovnávána odezva HRMS detektoru pro dané analyty při použití devíti rozdílných mobilních fází a dvou chromatografických kolon.



5 Bc. Václava Susan Holinková M2 prof. Dr. RNDr. Oldřich Lapčík Vývoj imunoanalytické metody pro stanovení 21-deoxykortisolu detail

Vývoj imunoanalytické metody pro stanovení 21-deoxykortisolu

Stanovení 21-deoxykortisolu (21-DOF) má význam při odhalování souboru onemocnění zvaných kongenitální adrenální hyperplazie (CAH). Jedná se o autosomálně recesivní poruchu syntézy kortisolu inhibicí exprese enzymu 21-hydroxylasy. Nejvýznamnější a nejčastější formy postižení jsou spojeny se ztrátami solí nebo formy čistě virilizující (narušení vývoje pohlavních znaků, infertilita, hirsutismus). CAH provázená ztrátami solí vede k život ohrožujícím stavům (hyponatremii, hyperkalemii, oslabení srdečních funkcí, vývojovým vadám, hypotenzi), nebezpečným zejména pro novorozence, proto jsou metody odhalující CAH při screeningových testech velmi významné. V dnešní době existuje řada metod pro stanovení látek, které se při CAH hromadí – obvykle jde o metody RIA či metody instrumentální (HPLC/MS), ty jsou však v klinické praxi náročné na finance i obsluhu. Tato práce se zabývá zjištěním parametrů a optimalizací nepřímé kompetitivní ELISA metody za použití polyklonálních protilátek, získaných imunizací králíků konjugátem 21-DOF/BSA, a připraveného konjugátu 21-deoxykortisol-3-karboxymethyloximu s RSA za UV-VIS detekce, včetně testování křížové reaktivity s vybranými steroidy.
6 Bc. Václav Kraus M2 prof. RNDr. Pavel Drašar, DSc. Příprava derivátů shogaolu detail

Příprava derivátů shogaolu

Gingeroly a shogaoly jsou biologicky aktivní látky zázvoru lékařského, které jsou součástí jeho aromatu a podílí se na jeho léčivém působení. V současné době jsou studovány jejich protizánětlivé a cytotoxické účinky. Bylo zjištěno, že tyto látky jsou schopné inhibovat enzym leukotrien A4 hydrolasu (LTA4H), jehož katalýzou vzniká leukotrien B4. Ten je vysoce syntetizován například v karcinomu tlustého střeva, kde stimuluje proliferaci rakovinných buněk. Inhibicí LTA4H je dle in vitro testů možné dosáhnout selektivní cytotoxicity látek vůči nádorovým buňkám; tj. látky mají až 50× nižší cytotoxicitu vůči buňkám zdravým. V prozatím publikovaných pracích byly sledovány účinky zejména [6]‑gingerolu, [6]-shogaolu a jejich derivátů. Cílem této práce je připravit [10]-shogaol a jeho deriváty a otestovat jejich cytotoxicitu vůči zdravým a rakovinným buňkám.
7 Dana Králová B3 Ing. Kamil Parkan, Ph.D. Stereoselektivní příprava S-oligosacharidů detail

Stereoselektivní příprava S-oligosacharidů

Sacharidy hrají díky své strukturní rozmanitosti významnou roli v mnoha biologických procesech. Již dříve bylo prokázáno, že S-glykosidy mají potenciální biologické využití. Výhodou S-glykosidů je jejich vyšší enzymatická a hydrolytická stabilita S-glykosidové vazby oproti více labilní O-glykosidové vazbě, což často bývá limitujícím faktorem pro využití přírodních oligosacharidů jako terapeutik. Cílem mé práce bylo pomocí fotochemické reakce připravit příslušné S-oligosacharidy, které plánujeme otestovat pro jejich inhibici galektinu-1 a -3. K jejich syntéze jsem využila vysoce stereoselektivní fotochemickou reakci v přítomnosti 1 mol% organokatalyzátoru. Jako příklad lze uvést syntézu S-trisacharidu 3, který byl připraven reakcí chráněného 2-oxogalakalu 1 s cukerným thiolem 2 za aktivace modrým světlem při  λmax = 456 nm.  



8 Bc. Michaela Křivská M2 prof. Dr. RNDr. Oldřich Lapčík Modifikace insulinu pro ovlivněni selektivity interakcí s isoformami insulinového receptoru detail

Modifikace insulinu pro ovlivněni selektivity interakcí s isoformami insulinového receptoru

Cílem práce je vývoj nových analogů insulinu se zvýšenou selektivitou buď pro isoformu A nebo  pro isoformu B receptoru insulinu. Do různých pozic insulinu jsou inkorporovány nepřirozené a  stéricky komplikované aminokyseliny připravené ve spolupracující laboratoři Ullricha Jahna v ÚOCHB.  Dále budou zjišťovány vazebné afinity připravených analogů vůči isofomám insulinového receptoru a jejich schopnosti receptory aktivovat.  Selektivní analogy by mohly mít význam pro léčbu diabetu či neurodegenerativních onemocnění.  
9 Bc. Aneta Nezmeškalová M2 RNDr. Miroslav Ledvina, CSc. Syntéza luminiscenčně značených peptidů s afinitou k cholesterolu detail

Syntéza luminiscenčně značených peptidů s afinitou k cholesterolu

Cholesterol je jednou ze základních komponent plazmatické membrány živočišných buněk a sledování jeho intracelulární homeostázy má značný význam, neboť její nerovnováha má za následek řadu patologických stavů. Proto je v současnosti věnována značná pozornost sondám schopných detekovat membránový cholesterol. Předmětem práce je vývoj luminiscenční sondy založené na peptidech schopných rozpoznávat cholesterolový motiv. Vzhledem k tomu, že standardní luminiscenční značky část vykazují vazebnou afinitu k fosfolipidové buněčné membráně budou jako značka využity luminiscenční nanodiamantové částice. Vazebná afinita připravených peptidů bude studována na modelové fosfolipidové liposomální membráně obsahující cholesterol.
10 Bc. Petra Nováková M2 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Kvantifikace endogenních steroidů v kapilární krvi metodou HPLC-MS detail

Kvantifikace endogenních steroidů v kapilární krvi metodou HPLC-MS

Analýzy endogenních steroidů se v biochemických laboratořích provádí imunoanalytickými metodami (CLIA, RIA, EIA). V posledních letech jsou na vzestupu metody chromatografické spojené s hmotnostní detekcí kvůli jejich vyšší citlivosti a možnosti analyzovat několik hormonů zároveň. Cílem této práce je vyvinout LC/MS metodu pro stanovení vybraných endogenních steroidů (kortisonu, kortisolu, 11-deoxykortikosteronu, dehydroepiandrosteronu, epitestosteronu, testosteronu) a porovnat jejich množství ve venózní krvi, malém množství venózní krve, kapilární krvi a slinách. Proteiny byly ve vzorku vysráženy acetonitrilem. Centrifugací získaný supernatant byl využit pro stanovení steroidů ve vzorcích 11 dobrovolníků. Z toho byl nejméně invazivní odběr slin. Simultánně lze stanovit všechny vybrané steroidy metodou HPLC/MS z objemu 250 μl séra venózní krve. Ten lze snížit až na 50 μl séra pro stanovení kortizonu, kortizolu, testosteronu a dehydroepiandrosteronu. Z kapilární krve je možné u mužů, oproti ženám, analyzovat testosteron. Epitestosteron byl stanoven pouze z 250 μl séra venózní krve a slin, 11-deoxykortikosteron lze stanovit jen z 250 μl séra venózní krve.  
11 Bc. Leona Palbuchtová M1 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Analýza vybraných endogenních steroidů v biologické matrici metodou HPLC-MS detail

Analýza vybraných endogenních steroidů v biologické matrici metodou HPLC-MS

Neurosteroidy jsou steroidy, které vznikají v mozku, kde mají také nejvyšší koncentraci, ale krví jsou transportovány do celého těla. Stanovení neurosteroidů v lidském séru je velice důležité pro diagnostiku některých onemocnění, například Alzheimerova choroba nebo schizofrenie, ale zároveň velmi obtížné. V případě HPLC/MS stanovení těchto látek komplikuje detekci fakt, že tyto látky obtížně ionizují. Pro snadnější ionizaci a tím i detekci neurosteroidů v HPLC/MS analýze se používají derivatizační činidla. Cílem této práce bylo vyzkoušet různá derivatizační činidla, vyvinout metodu pro hmotnostní detekci derivatizovaných neurosteroidů a použít tuto metodu pro analýzu neurosteroidy obohacenou matrici hovězího séra pomocí HPLC/MS. Celkem byla testována tři derivatizační činidla - Amplifex Keto Reagent a 1-amino-4-methylpiperazin derivatizující keto skupinu a dansyl chlorid používaný na derivatizaci hydroxylové skupiny.  Podařilo se připravit deriváty všech neurosteroidů s keto skupinou. V případě derivatizace dansyl chloridem se podařilo připravit deriváty jen s β-estradiolem. Nejlepších výsledků bylo dosaženo s derivatizačním činidlem Amplifex Keto Reagent Kit, kde se podařilo zlepšit detekční limit pro androsteron, allopregnanolon, pregnenolon a 17-hydroxypregnenolon.  
12 Bc. Andrea Pavlíková M2 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Kvantifikace vybraných fytokanabinoidů v konopných produktech detail

Kvantifikace vybraných fytokanabinoidů v konopných produktech

Konopí seté obsahuje velké množství biologicky aktivních látek. Nejznámější jsou fytokanabinoidy, z nichž například Δ9-tetrahydrokanabinol (Δ9-THC) vykazuje psychoaktivní účinky a kanabidiol (CBD) účinky léčebné. Nejčastěji jsou pro léčbu používány konopné masti a oleje. S jejich vzrůstající popularitou stoupá potřeba spolehlivé analytické metody pro stanovení fytokanabinoidů v konečném produktu. Cílem práce je vyvinout HPLC-MS metodu, která by stanovila obsah vybraných fytokanabinoidů (Δ9-THC, CBD, CBDA, Δ8-THC, THCA, CBG, CBGA, CBN a CBDV) v konopných mastech a olejích. Ty se však vyznačují rozmanitým chemickým složením. Z tohoto důvodu musel být nejprve optimalizován postup pro zpracování a extrakci vzorku. Při hledání nejvhodnějšího rozpouštědla bylo zjištěno, že se masti a oleje nejlépe rozpouští ve směsi rozpouštědel isopropanol + ethylacetát v poměru 1:1. Chromatografická analýza probíhala na koloně Poroshell 120 EC-C18 a detekce byla  provedena pomocí tandemové hmotnostní spektrometrie s ionizací elektrosprejem. Následně byla metoda validována, což zahrnovalo určení matričního efektu, výtěžnosti, selektivity, linearity, limitů detekce a kvantifikace. Celý postup se nyní bude aplikovat na vybrané masti a oleje s obsahem konopí, které jsou dostupné na trhu v České republice.  
13 Bc. Angelika Beata Pelc M1 Ing. Martin Kuchař, Ph.D. Identifikace syntetických kanabinoidů Ramanovou a infračervenou spektroskopií detail

Identifikace syntetických kanabinoidů Ramanovou a infračervenou spektroskopií

V posledních letech se stále rychleji rozvíjí trh s novými syntetickými kanabinoidy (NSK). Ty často nepodléhají kontrole jako omamné a psychotropní látky (OPS), neboť obchází legislativní opatření obměnou struktury již existujících nelegálních OPS. Účinky NSK na lidské zdraví nejsou dodnes zcela známé, avšak zaznamenané případy masových otrav, někdy i se smrtelnými následky, jasně poukazují na zdravotní rizika spojená s jejich užíváním. Cílem práce bylo vyvinout moderní metodiku pro detekci a kvantitativní stanovení kanabinoidů AB-PINACA, 5F-ADB  a 5F-PB-22 navázaných na damiánu po vzoru prodávaných bylinných kuřáckých směsí. Studie byla vedena 2 směry – volba vhodného rozpouštědla pro extrakci NSK a tvorba kalibračního modelu. AB-PINACA byla navázána na damiánu a extrahována do 10 rozpouštědel. Extrakty byly studovány infračervenou spektroskopií a získaná data byla porovnávána se spektry damiány, rozpouštědel a NSK. Na získaný soubor dat byla aplikována analýza hlavních komponent, z níž vyplynulo, že nejvhodnějším rozpouštědlem je ethanol. Koncentrační série všech studovaných NSK byly proměřeny po jejich extrakci z damiány do ethanolu. Jednotlivé kalibrační modely založené na odečtu plochy vybraných charakteristických pásů kanabinoidů dosahují vysokých hodnot spolehlivosti.  
14 Bc. Martina Čapková M2 prof. Ing. Zdeněk Wimmer, DrSc. Strukturní modifikace oleanolové a morolové kyseliny detail

Strukturní modifikace oleanolové a morolové kyseliny

Oleanolová kyselina je pentacyklická triterpenová kyselina vyskytující se v potravinách či v bylinách využívaných tradiční medicínou pro své široké spektrum účinků. V Číně je již několik desítek let volně prodávána jako léčivo chronických či akutních hepatitid. Podobné účinky mají i její isomery – morolová kyselina, která byla poprvé izolována v 2. polovině 20. století a moronová kyselina. Jejich nevýhodou je však nízká rozpustnost ve vodě a špatná vstřebatelnost v trávícím traktu organismu. Rozpustnost a aktivita těchto látek může být však zvýšena jejich modifikací. Jednou z možných modifikací, na kterou je tato práce zaměřena, je tvorba řetízků formou oligomerizace monomerních molekul. K syntéze navržených dimerů a trimerů bylo ke spojení využito hydrofilního linkeru a 1,3-cykloadice.

402 - Ústav analytické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Kristýna Dobšíková M2 doc. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D. Strukturní analýza methamfetaminu v roztoku metodami molekulové spektroskopie detail

Strukturní analýza methamfetaminu v roztoku metodami molekulové spektroskopie

Methamfetamin je stimulační syntetická droga, jejíž největším producentem v Evropě je Česká republika, kde jsou každoročně odhaleny stovky varen a zabaveny až desítky kilogramů látky. Z tohoto důvodu je nutná rychlá a spolehlivá analýza a identifikace, kterou metody molekulové spektroskopie nabízí. Mezi ty se řadí i chiroptické metody, díky nimž můžeme získat informaci o jejich detailní trojrozměrné struktuře, což může vést k pochopení mechanismu působení drog v organismu. Tato práce se zabývá studiem struktury methamfetaminu v roztoku pomocí metod infračervené a Ramanovy spektroskopie a z důvodu optické aktivity látky i metod elektronového a vibračního cirkulárního dichroismu ve spojení s ab initio výpočty. Pomocí kvantově chemických výpočtů bylo nalezeno celkem šest stabilních konformerů, jejichž geometrie byly optimalizovány na úrovni B3PW91/aug-cc-pVDZ++G(d,p) a podle Boltzmannova rozdělení bylo odhadnuto jejich relativní rovnovážné zastoupení. Velmi dobrá shoda experimentálních spekter se spektry simulovanými umožnila spolehlivě určit absolutní konfiguraci enantiomerů, interpretovat naměřená spektra a detailně popsat molekulární strukturu v roztoku.
2 Bc. Ladislav Gross M2 Ing. Vadym Prokopec, Ph.D. Studium sympatomimetických léčiv metodou povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie detail

Studium sympatomimetických léčiv metodou povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie

Sympatomimetika jsou látky, které působí na vegetativní nervový systém a napodobují účinky podráždění sympatického nervového systému. Vegetativní nervový systém inervuje veškeré vnitřní orgány a ovlivňuje základní životní funkce – srdeční výkon, průtok krve, trávení vylučování apod. Studovaná sympatomimetika (dopamin, efedrin, klonidin a salbutamol) působí na funkci srdce, plic a regulaci krevního tlaku. Pro jejich studium v nízkých koncentracích se nabízí využití povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS). Díky adsorpci analytu na zesilující plasmonický substrát (často užívané jsou Ag, Au, Cu povrchy) dochází k výraznému zesílení spektrální odezvy a posunutí limitu detekce k nižším koncentracím (běžně 10-6 mol/L). Cílem této práce je ověřit vhodnost SERS spektroskopie pro detekci a identifikaci vybraných sympatomimetik a nalezení optimální kombinace excitační vlnové délky a vhodného zesilujícího substrátu pro získání optimální spektrální odezvy studovaných látek.  
3 Bc. Nina Habanová M1 Ing. Radek Pohl, Ph.D. Vplyv rozpúšťadla na NMR parametre oktyl β-D-glukopyranozidu detail

Vplyv rozpúšťadla na NMR parametre oktyl β-D-glukopyranozidu

Táto práca sa zaoberá štúdiom vplyvu prostredia (rozpúšťadla) na NMR parametre jednoduchých glykozidov. Za modelovú zlúčeninu bol zvolený oktyl β‑D‑glukopyranozid, ktorý vykazuje dobrú rozpustnosť v širokej škále rozpúšťadiel. Z nameraných NMR dát v D2O a CDCl3 je zrejmé, že rozpúšťadlo nemá vplyv na konformáciu pyranózového kruhu, avšak ovplyvňuje konformáciu hydroxymetylovej skupiny. Ukázalo sa, že zatiaľ čo vo vode sú populované rotaméry gggt, tak v chloroforme prevažuje rotamér gg. Tieto výsledky slúžia ako „proof‑of‑concept“ mojej diplomovej práce, ktorá sa bude zaoberať vplyvom ďalších rozpúšťadiel na konformáciu pyranózového kruhu, hydroxymetylovej skupiny a aglykónu pre D‑glukopyranózu a D‑galaktopyranózu.
4 Bc. František Horák M1 prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc. Laser-diferenční spektroskopie v terahertzové oblasti detail

Laser-diferenční spektroskopie v terahertzové oblasti

Práce je zaměřena na laserově diferenční spektroskopii v terahertzové oblasti a interpretaci naměřených přechodů amoniaku. Pomocí laserově-diferenční terahertzové techniky bylo v České republice poprvé změřeno rotační spektrum plynného vzorku v této spektrální oblasti. Výhodou měření na laserově-diferenčním terahertzovém spektrometru je dosažení vyššího rozlišení oproti technikám vzdálené infračervené nebo mikrovlnné spektrometrie. Prvním krokem bylo prostudování rotačních přechodů kalibračního plynu (oxidu uhelnatého), jejichž přesné frekvence byly převzaty z databáze rotačních přechodů, která obsahuje predikce frekvencí přechodů klíčových změřených i nezměřených plynných látek. Toto prostudování také sloužilo k rychlejšímu průběhu určování již přesně změřených přechodů kalibračního plynu. Tyto naměřené přechody se následně využily ke kalibraci spektrometru pro zjištění korekce frekvenčních posunů. Výsledná kalibrační funkce byla dále použita ke korekci měřených přechodů amoniaku v základním a excitovaném vibračním stavu. V obou vibračních stavech bylo naměřeno několik rotačních přechodů, přičemž dva přechody z excitovaného vibračního stavu byly naměřeny vůbec poprvé.  
5 Bc. Marta Hybášková M2 doc. Ing. Kamil Záruba, Ph.D. Studium retence nukleotidů na nových steroidních stacionárních fázích detail

Studium retence nukleotidů na nových steroidních stacionárních fázích

Nukleotidy jsou skupina molekul vyskytujících se ve všech živých organismech a zastávajících zásadní úlohu v řadě biologických procesů. Proto probíhají neustálé pokusy o vývoj a zdokonalování metod jejich separace a kvantifikace. Jednou z možností je využití HPLC se steroidními stacionárními fázemi, které se skládají např. z derivátů cholesterolu či žlučových kyselin. Tyto fáze poskytují místa pro řadu odlišných interakcí s analyty, navíc mohou být tvarově selektivní a u některých fází byla prokázána i enantioselektivita. Stacionární fáze, kterým se věnuje tato práce, byly připraveny Ugiho reakcí. Byly zkoumány dvě steroidní fáze (derivát kyseliny cholové a deoxycholové), a jako reference byla použita stacionární fáze tvořená 3-aminopropyl silikagelem. Na těchto fázích byla testována separace čtyř nukleotidů (adenosin, guanosin a uridin 5´-monofosfát, cyklický guanosin 3´,5´-monofosfát) za podmínek izokratické eluce s použitím mobilní fáze tvořené fosforečnanovým pufrem (c = 6,7 mmol·l-1, pH = 7,4) a methanolem v objemovém poměru 80:20 a 90:10. Byl použit absorpční detektor a signál byl vyhodnocován při 264 nm. Byl sledován vliv substituentů stacionárních fází na retenční chování nukleotidů, vliv složení mobilní fáze, a dále stabilita stacionárních fází a opakovatelnost analýz.  
6 Bc. Tereza Janďurová M2 doc. Mgr. Taťjana Šiškanova, CSc. Elektrochemická detekce metabolitů katecholaminů – markerů neuroblastomu detail

Elektrochemická detekce metabolitů katecholaminů – markerů neuroblastomu

Metabolity katecholaminů vyskytující se ve zvýšených koncentracích v lidské moči mohou být signálem závažné dětské nemoci – neuroblastomu. Včasná detekce těchto metabolitů umožňuje potvrzení diagnózy, nebo sledování průběhu onemocnění. Do skupiny metabolitů katecholaminů, díky kterým můžeme onemocnění neuroblastomu za včas diagnostikovat, spadají deriváty kyseliny mandlové, konkrétně kyselina vanilmandlová (VMK) a kyselina homovanilová (HVK).  Cílem práce bylo využít rozpoznávací vlastnosti guanidinové skupiny pro elektrochemickou detekci VMK a HVK. Aminoguanidin byl kovalentně imobilizován na povrch platinové elektrody modifikované produktem elektrochemické oxidace 3-aminobenzoové kyseliny (Pt/poly(3ABA)/AG). Studium interakce mezi guanidinovou skupinou a VMK/HVK bylo provedeno metodami elektroimpedanční spektroskopie (EIS) a potenciometrie. Během potenciometrických měření bylo prokázáno, že aminoguanidin vystupuje vůči testovaným metabolitům jako neutrální nosič. Nález VMK v moči v koncentračním rozsahu 1,0 x 10–4 – 5,4 x 10–4 mol/l je varovným signálem pro výskyt neuroblastomu. Bylo zjištěno, že elektrody na bázi Pt/poly(3ABA)/AG poskytují potenciometrický signál k VMK v koncentračním rozsahu 3,5 x 10–5 – 1,4 x 10–3 mol/l.  
7 Bc. Věra Kantorová M2 Ing. Antonín Kaňa, Ph.D. Využití metody sp-ICP-MS pro monitoring stříbrných nanočástic v kosmetických přípravcích detail

Využití metody sp-ICP-MS pro monitoring stříbrných nanočástic v kosmetických přípravcích

Nanotechnologie dnes nachází využití v široké škále odvětví, mimo jiné i v kosmetickém průmyslu. Využití zde nachází například nanočástice oxidu titaničitého a zinečnatého, které se používají v opalovacích přípravcích. Zajímavé využití však díky svým antiseptickým vlastnostem nabízí i nanočástice stříbra.  Předkládaná práce se zabývá přípravou vzorků kosmetických přípravků pro analýzu stříbrných nanočástic pomocí hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem v single particle módu. Na disperzi standardu stříbrných nanočástic byla testována časová stabilita částic v různých extrakčních činidlech. Dále byla optimalizována koncentrace vybraného extrakčního činidla, velikost navážky a doba extrakce. Pro optimalizovanou metodiku byla stanovena mez detekce. Metodika byla následně aplikována na reálné kosmetické přípravky.  
8 Bc. Jana Karlíčková M2 Ing. Antonín Kaňa, Ph.D. Přímá analýza stopových prvků ve víně metodou ICP-MS detail

Přímá analýza stopových prvků ve víně metodou ICP-MS

V potravinářském průmyslu, stejně jako v jiných průmyslových odvětvích, dochází k padělání výrobků za účelem neoprávněného obohacení padělatelů. Spotřebiteli velmi oblíbenou, ale také hojně falšovanou komoditou je víno. Existuje pestrá škála způsobů falšování vína – příkladem může být neoprávněný přídavek cukrů, vody, klamavé označení stáří či geografického původu. Jednou z možností ověření geografického původu je analýza stopových prvků. V této práci byla vyvinuta metoda přímého stanovení stopových prvků ve víně metodou ICP-MS, kdy vzorky vína nejsou před analýzou složitě nebo zdlouhavě upravovány a jsou pouze vhodně naředěny. Tento způsob přípravy vzorku je jednoduchý, rychlý a je vhodný pro velký objem vzorků k analýze. Komplikací tohoto způsobu přípravy vzorků je přítomnost organické matrice, která je při měření příčinou nespektrálních interferencí, což má za následek nepřesné výsledky. Příprava vzorků vín byla optimalizována pro minimalizaci matričních vlivů, vyvinutá metoda byla validována a byla využita při analýze moravských vín.
9 Adéla Koryťáková B3 Ing. Vadym Prokopec, Ph.D. Vliv plasmonického kovu a excitační vlnové délky na SERS spektra berberinu detail

Vliv plasmonického kovu a excitační vlnové délky na SERS spektra berberinu

Povrchem zesílená Ramanova spektroskopie (Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) umožňuje znásobit optickou odezvu analytů, jež jsou adsorbovány na povrchu plasmonických kovů. Nejčastějšími analyty jsou látky vykazující velkou afinitu ke kovovému povrchu. Tyto látky se snadno adsorbují na kovové povrchy díky tomu, že ve své struktuře obsahují heteroatomy, většinou se jedná o atom dusíku. Mezi tyto látky patří zejména alkaloidy. Berberin, jako jeden ze zástupců alkaloidů, patří do skupiny benzylisochinolinových alkaloidů, které mají potenciální biologickou aktivitu. Jedná se o přírodní alkaloid, který se vyskytuje především v kořenech a kůře dřišťálu a míze vlaštovičníku. Byl znám již ve starověké Číně a v čínské medicíně se objevuje dodnes. V moderní medicíně se jeho veliký potenciál nachází v potlačení růstu nádorových buněk. V této práci byla měřena SERS spektra berberinu deponovaného na Au, Ag a Cu plasmonických substrátech připravených galvanickým vylučováním na hliníkovou podložku. SERS spektra byla zaznamenávána s využitím různých excitačních vlnových délek (532 nm, 780 nm a 1064 nm). Cílem těchto měření bylo zjistit, který plasmonický substrát a excitační vlnová délka jsou vhodné pro detekci a identifikaci berberinu.  
10 Pavlína Kvášová B3 prof. Ing. Oto Mestek, CSc. Stanovení stopových prvků v destilátech hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem detail

Stanovení stopových prvků v destilátech hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem

Destiláty jsou ve světě velmi oblíbené a vyhledávané. Obsah stopových prvků v destilátech nese informace o jejich původu – použitých surovinách, technikách zpracování a kvalitě vody použité pro ředění destilátů. Měření vybraných stopových prvků v alkoholických nápojích je vyžadováno z hlediska kontroly kvality. Obsahují však vysoký obsah ethanolu, který znesnadňuje stanovení jednotlivých prvků.  Cílem této práce bylo zjistit, jak ovlivňuje koncentrace ethanolu signály stanovovaných prvků při analýze metodou hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a vypracovat a validovat metodiku stanovení stopových prvků s jednoduchou přípravou vzorku. Ředěním vzorků destilátů a použitím roztoků vhodných vnitřních standardů bylo možné potlačit vliv matrice a vybrané prvky stanovit. Pro každý prvek se zjistila mez detekce, ověřila se přesnost stanovení v matrici irské whiskey. Nakonec se stanovil obsah stopových prvků ve vybraných vzorcích irské whiskey.  
11 Bc. Barbora Linhartová M2 prof. RNDr. Štěpán Urban, CSc. Měření lidského pachu pomocí GCxGC-TOF detail

Měření lidského pachu pomocí GCxGC-TOF

Lidský pach je pro každého člověka individuální stejně jako například DNA nebo otisk prstu, proto by mohl využíván k identifikaci jedince nejen v souvislosti s trestnou činností. Doposud však nebyl kód lidského pachu rozluštěn, proto jsou hledány souvislosti jednotlivých vlivů a faktorů na lidský pach. Jedním z faktorů, který ovlivňuje lidský pach u žen, jsou především pohlavní hormony, jejichž hladiny se v průběhu menstruačního cyklu mění. Lze tedy předpokládat, že se tato skutečnost odrazí i na složení lidského pachu ženy. Tento vliv byl zkoumán již dříve, a to za použití GC/MS, ovšem tento experiment nebyl statisticky významný. V rámci této práce byla vypracována literární rešerše na téma ženské hormony a jejich metabolismus. Byly naměřeny vzorky pachu ženy v různých obdobích menstruačního cyklu pomocí metody GCxGC-TOF. Ve výsledných chromatogramech byly hledány metabolity těchto hormonů a látky s nimi související.  
12 Bc. Barbora Mužíková M2 doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D. Kvantifikace bioaktivních složek ve vzorcích omamných a psychotropních látek metodou NMR s využitím externího standardu detail

Kvantifikace bioaktivních složek ve vzorcích omamných a psychotropních látek metodou NMR s využitím externího standardu

Omamné a psychotropní látky (OPL) představují ohrožení pro společnost a lidské zdraví. Z této kategorie se dále vyčleňují nové psychoaktivní látky (NPS), které mají napodobovat účinky klasických drog, například heroinu, kokainu nebo pervitinu. Vynikají svou nebezpečností zejména z důvodu nedostatku informací o jejich strukturách a účincích a také lákavé ceny a nezkušenosti uživatelů s tímto typem látek. Do této skupiny se řadí zejména syntetické kanabinoidy, syntetické kathinony a v poslední době také opioidy. Nové psychoaktivní látky se často vyskytují ve směsích jak s dalšími látkami tohoto typu, tak s látkami zlepšující buď účinek drogy nebo její množství. Proto je důležité vyvinout metodu, která je schopná nejen identifikovat dosud neznámé látky, ale také příměsi a zároveň stanovit množství obsažené bioaktivní složky. Cílem práce je vyvinout metodu pro kvantifikaci složek vzorků omamných a psychotropních látek pomocí NMR spektroskopie. Bude zde využit vnější standard umístěný do kapiláry v NMR kyvetě. Tato technika by do budoucna mohla umožnit stanovení jednotlivých složek vůči různým standardům a znovupoužití jak kapilár, tak samotných vzorků pro případná další stanovení.
13 Bc. Tereza Navrátilová M2 doc. Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D. Využití ADEQUATE spekter NMR pro stanovení uhlíkové kostry molekul detail

Využití ADEQUATE spekter NMR pro stanovení uhlíkové kostry molekul

Klíčovým krokem při určení struktury organických molekul je jednoznačná identifikace jejich uhlíkové kostry. Předkládaná práce se věnuje této problematice s využitím experimentů NMR studujících 13C2 isotopology látek. Tyto experimenty jsou obecně velmi málo citlivé, jelikož přirozené zastoupení 13C2 isotopologu ve vzorku činí pouze ~0,01 %. Obecně známým experimentem pro studium 13C‑13C interakcí je INADEQUATE, který pro detekci využívá jader 13C. I přes vysokou citlivost soudobých NMR spektroskopů tento experiment klasicky vyžaduje desítky miligramů látky, což představuje problém v případě jejího omezeného množství. Ke studiu 13C‑13C interakcí při miligramových množstvích dostupné látky pak lze použít inverzní experimenty ADEQUATE, využívající pro detekci jader 1H. Cílem této práce je představit výhody a nevýhody použití obou experimentů při studiu molekuly (2‑(di(1H‑pyrrol‑2‑yl)methyl)fenoxy)methyl propionátu, která byla připravena jako meziprodukt při vývoji solvatochromní látky. U této látky bylo nejprve provedeno úplné přiřazení všech 1H, 13C a 15N signálů NMR pomocí naměřených 1H, 13C, 1H‑1H, 1H‑13C a 1H‑15N spekter COSY, LR-COSY, NOESY, HSQC, HMBC a dalších. Následně byla studována uhlíková kostra této molekuly pomocí 1D a 2D INADEQUATE, a 1,1‑ a 1,n‑ADEQUATE spekter.
14 Bc. Michaela Odrášková M2 doc. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D. Štúdium novej syntetickej drogy 4F-bufedronu pomocou molekulovej spektroskopie detail

Štúdium novej syntetickej drogy 4F-bufedronu pomocou molekulovej spektroskopie

Nové syntetické drogy sa v súčasnosti tešia veľkej obľube medzi užívateľmi drog, za čo vďačia svojmu často legálnemu statusu, účinku podobnému nelegálnym drogám, ale hlavne ich zvyšujúcej sa dostupnosti. Vzhľadom k ich stúpajúcemu počtu na trhu rastie aj potreba ich spoľahlivej identifikácie a analýzy, k čomu môžeme využiť napríklad metód molekulovej spektroskopie. Jednou z nich je aj spektroskopia cirkulárneho dichroizmu, ktorá v kombinácií s ab inito výpočtami umožňuje podrobne študovať 3D štruktúru týchto látok vo vodnom prostredí. Táto štúdia je zameraná na analýzu novej syntetickej drogy 4F‑bufedronu zo skupiny katinónov pomocou vibračného cirkulárneho dichroizmu (VCD) a elektrónového cirkulárneho dichroizmu (ECD), doplnenými konvenčnou IR a UV spektroskopiou v spojení s kvantovo‑chemickými výpočtami. Pomocou týchto výpočtov sme získali 3D štruktúru štyroch najstabilnejších konformérov študovanej látky a následne simulovali ich spektrá VCD, ECD, IR a UV. Tieto spektrá boli ďalej porovnávané so spektrami experimentálnymi s využitím pomocou indexu podobnosti spektier. Jeho vysoká hodnota overila správnosť predikcie, a tak sme mohli spoľahlivo určiť absolútnu konfiguráciu enantiomérov a získať podrobné stereochemické informácie o molekule 4F-bufedronu v roztoku.  
15 Bc. Karolína Salvadori M2 prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka Zevrubné studium substituovaných nosylamidů jakožto prekurzorů pro následnou syntézu receptorů na bázi modifikovaných močovin detail

Zevrubné studium substituovaných nosylamidů jakožto prekurzorů pro následnou syntézu receptorů na bázi modifikovaných močovin

Sloučeniny obsahující sulfonamidovou skupinu jsou cílem výzkumu mnoha vědeckých týmů již řadu let. Tento strukturní motiv je základem řady léčiv a v současné době je využíván především v přípravcích s diuretickými či antimalarickými účinky. Kromě medicinálního využití mají sulfonamidy své místo v organické syntéze, kde jsou využívány jako substráty pro přípravu primárních a sekundárních aminů. Jsou rovněž známé jako neutrální donory vodíkové vazby v supramolekulární chemii. V tomto projektu se zaměřením na nové receptory aniontů bylo využito hned několik vlastností sulfonamidové skupiny: (a) její schopnost odtahovat elektrony z místa komplexace, umožňující zvýšení efektivity receptoru, a (b) kyselost vodíku, který lze substitučně nahradit, a tak například ukotvit receptor na případný nosič. Pro účely syntézy receptorů byla připravena řada různě substituovaných sulfonamidových meziproduktů, jejichž vlastnosti byly zkoumány pomocí UV-VIS a NMR spektroskopie a dále také elektrochemickými technikami (cyklickou voltametrií a polarografií). Důkladné prozkoumání vlastností těchto sloučenin poskytlo nová data, na jejichž základě lze porozumět nejen zákonitostem chování těchto stavebních bloků v přítomnosti aniontů, ale zároveň predikovat komplexační chování konečných receptorů.  
16 Bc. Věra Schrenková M1 Ing. Antonín Kaňa, Ph.D. Speciační analýza rtuti: postkolonové generování hydridů a studium jejich dealkylací pomocí kryogenní pasti detail

Speciační analýza rtuti: postkolonové generování hydridů a studium jejich dealkylací pomocí kryogenní pasti

Rtuť je považována za jeden z nejvíce toxických prvků a její přítomnost v životním prostředí má tak značně negativní vliv na lidské zdraví i ekosystém. Vyskytuje se v několika chemických formách (speciích), které se odlišují vlastnostmi, jako je metabolismus či schopnost bioakumulace. Všechny sloučeniny rtuti však vzhledem ke svým toxickým vlastnostem představují zdravotní riziko již ve velmi nízkých koncentracích. Obvyklým přístupem ke speciační analýze, tedy k identifikaci a kvantifikaci jednotlivých specií, je spřažení separační techniky s prvkově citlivým detektorem na spektrometrické bázi. V rámci této práce byla ke speciační analýze využita metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie na obrácených fázích (RP-HPLC) spřažená s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), díky níž byly úspěšně separovány a kvantifikovány toxikologicky významné specie dvojmocná rtuť, methylrtuť, ethylrtuť a fenylrtuť.  Zařazením kroku postkolonového generování těkavých sloučenin (VCG) došlo pro všechny specie k významnému snížení detekčních limitů a lepší opakovatelnosti stanovení. Dále byly během VCG vůbec poprvé studovány změny ve speciaci těkavých sloučenin rtuti, které byly kvantifikovány pomocí kryogenní pasti představující příklad jednoduché plynové chromatografie.  
17 Bc. Anastasiia Tulupova M2 Ing. Gabriela Broncová, Ph.D. Modifikované uhlíkové elektrody pro elektrochemickou detekci nukleových bází anebo nukleotidů detail

Modifikované uhlíkové elektrody pro elektrochemickou detekci nukleových bází anebo nukleotidů

Předložená práce je zaměřená na detekci nukleotidů a nukleových bází pomocí modifikované uhlíkové elektrody. Modifikace uhlíkové elektrody (GC) byla dána dvěma kroky: i) na povrch GC elektrody byla nanesena nejprve polymerní vrstva z monomeru 4-amino-2,1,3-benzothiadiazolu o koncentraci 5 mmol l-1 rozpuštěného v 3M H2SO4 metodou cyklické voltametrie (CV) za specifických podmínek a ii) připravená polymerní vrstva byla dále modifikována měďnatými ionty z roztoku CuSO4 koncentraci 0,01 mol l-1. Pro charakterizaci připravených elektrod byla použita metoda CV a elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS), které potvrdily přítomnost polymerní vrstvy na povrchu GC elektrody. Metoda diferenční pulzní voltametrie (DPV) byla použita ke srovnání odezvy třech typů elektrod a to čisté GC, polymerní (PABTD) a modifikované polymerní (PABTD-Cu2+) elektrod na adenin v roztoku fosfátového pufru o pH 7,0. PABTD a PABTD-Cu2+ elektrody vykazovaly větší proudovou odezvu na koncentrační změnu adeninu oproti čisté GC elektrodě. Dále bylo zjištěno, že modifikované elektrody mohou být využity k simultánní detekci nukleových bází zejména adeninu (A) a guaninu (G) anebo nukleotidů a to guanosinmonofosfátu (GMP) a adenosinmonofosfátu (AMP). Nicméně píky AMP a GMP jsou mnohem méně zřetelné oproti A a G.  
18 Bc. Lívia Tureková M2 prof. Dr. RNDr. Pavel Matějka Využití mikroskopických technik pro studium pylových zrn jako potenciálních nosičů léčiv   detail

Využití mikroskopických technik pro studium pylových zrn jako potenciálních nosičů léčiv  

Z hlediska efektivity terapie je v současném vývoji moderních lékových forem trendem uplatnění nanočástic a systémů umožňujících cílený transport a uvolňovaní léčiv. Zajímavým přístupem k dané problematice je idea využití obnovitelného a všudypřítomného biologického materiálu – pylových zrn. Jejich skořápky jsou velikostně homogenní přírodní mikrokapsule chránící genetický materiál rostlin před environmentálními vlivy. Proto se vyznačují dobrou elasticitou, rezistencí vůči kyselým a zásaditým látkám, ochranou obsahu před UV zářením a odolností vůči teplotám do 250 °C, což z nich taky dělá potenciálně vhodné nosiče léčiv. Po vyčištění pylových zrn od alergenních látek může být aktivní farmaceutická látka chemicky nebo fyzikálně navázaná na povrch skořápky, nebo zapouzdřena dovnitř. Pro zlepšení kontroly uvolňování léčiva je možné přidat vhodné ochranné vrstvy na povrch, nebo umístnění vyhovující matrice dovnitř spolu s účinnou látkou. Pro strukturní a chemickou charakterizaci povrchu pylových zrn (např. řepky, pohanky, jetelu) byly využity neinvazivní a nedestruktivní pokročilé analytické techniky. Zejména mikroskopie atomárních sil (AFM), skenovací infračervená mikroskopie blízkého pole (SNIM) a klasické metody vibrační spektroskopie.   
19 Bc. Ondřej Vrtělka M2 doc. Ing. Vladimír Setnička, Ph.D. Spektroskopická charakterizace projevů karcinomu pankreatu detail

Spektroskopická charakterizace projevů karcinomu pankreatu

Činnost slinivky břišní může být narušena různými onemocněními, z nichž nejzávažnějším je karcinom pankreatu. Tato choroba je čtvrtou nejčastější příčinou úmrtí na nádorová onemocnění a šance na dožití se pěti let od diagnózy nepřekračuje 5 %. Značně nepříznivá prognóza je způsobena absencí dostatečně specifické a senzitivní metody diagnostiky, která by umožnila odhalení této vysoce agresivní formy rakoviny v raném stádiu.  Průběh karcinomu pankreatu je provázen biochemickými změnami v organizmu odrážejícími se v krvi a krevní plazmě. Nejenže je možné pozorovat odlišnosti v koncentraci proteinů a dalších esenciálních biomolekul, ale dochází i k narušení jejich strukturních motivů. Tyto změny se mohou projevit již v preklinickém stádiu a mohou být vysoce specifické. Toho lze využít a změny analyzovat pomocí citlivých spektroskopických metod. V této práci byla krevní plazma pacientů s karcinomem pankreatu a kontrolních jedinců podrobena analýze elektronovým cirkulárním dichroismem a infračervenou spektroskopií.  Významnou roli pro ověření využitelnosti výše zmíněných technik pro diagnostiku karcinomu pankreatu hraje statistické vyhodnocení. Využitím diskriminační analýzy byl vytvořen statistický model spolehlivě rozdělující vzorky pacientů s karcinomem pankreatu od kontrolní skupiny.  
20 Bc. Lucie Špačková M2 doc. RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D. Příprava a charakterizace fluorescenčně značených křemičitých nanočástic detail

Příprava a charakterizace fluorescenčně značených křemičitých nanočástic

Tato práce je věnována přípravě křemičitých nanočástic, modifikaci jejich povrchu fluorescenčními látkami a jejich charakterizaci. Křemičité nanočástice byly připraveny několika různými postupy, následně byl jejich povrch modifikován aminoskupinami, díky kterým bylo možné na jejich povrch navázat fluorescein isothiokyanát a rhodamin B. Takto upravené nanočástice byly následně charakterizovány transmisní elektronovou mikroskopií, fluorescenční spektrometrií a stupeň jejich aminace byl stanoven UV-VIS spektrometrií.  

403 - Ústav fyzikální chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Tereza Bautkinová M2 Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Elaboration of flexible nanocellulose-based polyaniline films with pseudocapacitive behaviour detail

Elaboration of flexible nanocellulose-based polyaniline films with pseudocapacitive behaviour

Energy storage devices play a vital role in our everyday lives. Thus, it is of a great importance to work on their further development to increase their efficiency. Herein, cellulose nanofibrils (NFC), polyaniline (PANI) and reduced graphene oxide (RGO) are employed to elaborate flexible composite electrodes for supercapacitors. Due to its rich redox chemistry and easy synthesis, PANI is a judicious option for pseudocapacitive materials but it exhibits poor processability associated with its brittleness and insolubility in common solvents. Thus, its combination with flexible NFC substrate facilitates the fabrication of free-standing electrodes. The performance of the material can be further improved by addition of carbonaceous substances, such as RGO, which enhances the capacitive contribution of the electric double layer and the mechanical properties. Prepared composites exhibited good charge storage performance with specific capacitances reaching values around 120 F/g. Good charge transport properties were conserved after addition of nonconductive NFC matrix and the highest obtained conductance among the materials was 3.4 S/cm. The composites displayed nice mechanical integrity, which should allow them to be promising candidates for the application in flexible supercapacitors.  
2 Bc. Michal Belina M2 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Na cestě k vibronickým spektrům velkých molekul: příběh radikálového kationtu antracenu detail

Na cestě k vibronickým spektrům velkých molekul: příběh radikálového kationtu antracenu

Předmětem této práce je implementace a testování rozdílných přístupů pro modelování elektronových spekter s vibračním rozlišením. Tato oblast představuje pro teoretické chemiky obtížný problém, obzvlášť jedná-li se o velké molekuly. Detailně rozlišená vibronická spektra přitom mohou být užitečná při rozpoznávání složitých látek nacházejících se mimo lidský dosah, např. zdrojových molekul difúzních interstelárních pásů. V této práci studuji antracen a jeho radikálový kationt jakožto zástupce polyaromatických uhlovodíků vyskytujících se v mezihvězdném prostředí. Studium těchto látek v optimalizovaných geometriích základního stavu a excitovaných stavů je schopno poskytnout vibronické rozlišení, nicméně optimalizace excitovaných stavů je náročná kvůli výskytu velkého množství lokálních minim a pravděpodobnému křížení stavů. Absorpční spektra získaná pomocí tzv. reflexního principu zase nejsou schopna dodat vibronické rozlišení. Proto jsem se rozhodl použít nový přístup, tzv. dephasing representation, jehož použití testuji prostřednictvím moderních semiempirických metod spojených s multi-referenčním popisem.  
3 Bc. Monika Brožíková M1 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Modelování fotoelektronového spektra fenylalaninu v roztoku detail

Modelování fotoelektronového spektra fenylalaninu v roztoku

Biochemické látky jsou důležité pro organismus, ne vždy ovšem známe jejich přesné úlohy. Proteiny, které jsou základem živých systémů a účastní se různých dějů, jsou tvořeny aminokyselinami. Například aromatické aminokyseliny (mezi něž patří fenylalanin, tyrosin, tryptofan,…) jsou předmětem zájmu díky jejich účasti na opravě oxidativního poškození DNA. Jedním ze základních parametrů jsou v tomto kontextu veličiny charakterizující energetiku oxidace (např. ionizační energie nebo redoxní potenciál). Nejpřímější cestu ke získání těchto dat představuje fotoemisní spektroskopie. V minulosti se tato spektra dala v dostatečné přesnosti získat jen v plynné a pevné fázi, neboť detekce elektronů vyžaduje vysoké vakuum během měření, což není dosažitelné pro těkavé kapaliny. Ovšem biochemické molekuly se v organismech převážně vyskytují v nativním vodném prostředí. Tento problém vyřešila technika kapalných mikrotrysek, která se v posledních letech rozvíjí a umožňuje měřit fotoemisní spektra roztoků. Získaná experimentální data je však nutné interpretovat za pomoci teoretických modelů. V práci se zaměřuji na modelování fotoelektronového spektra molekuly fenylalaninu v roztoku. Získaná data je pak možné porovnat s dostupnými experimenty.
4 Bc. Stanislav Chvíla M2 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Modelování tripletní reaktivity karboxypterinu: Druhá iterace detail

Modelování tripletní reaktivity karboxypterinu: Druhá iterace

Dynamicky se rozvíjející obor chemie atmosféry je poháněn chemií odehrávající se na fázových rozhraních vodních aerosolů. In silico modelování excitovaných stavů molekul je cestou k objasnění pochodů, které jsou obtížně proveditelné v laboratořích. Touto prací jsou prošetřeny poslední výpočetní protokoly vedoucí k disociačním konstantám a redoxním potenciálům, které byly dosud publikovány, na modelovém příkladu 6-karboxypterinu a jeho tripletního stavu. Výsledky jsou porovnány s předchozími běžnými protokoly, které byly prošetřeny dříve. Dále se tato práce zabývá principy modelování solvatační energie molekul a možnými cestami k jejímu získávání.  
5 Martin Crhán B2 prof. Mgr. Pavel Jungwirth, CSc., DSc. Ab initio studie modrých roztoků solvatovaných elektronů v kapalném amoniaku detail

Ab initio studie modrých roztoků solvatovaných elektronů v kapalném amoniaku

Unlike the explosive behavior in water, dissolving alkali metals in liquid ammonia produces stable blue solutions, which have been for over a hundred years identified as solutions of free solvated electrons. These remarkable solutions have been of great interest, as excess electrons represent one of the best examples of a quantum solute. Also, from a practical point of view, they have served as reducing agents in the Birch reduction process for hydrogenation of aromatic hydrocarbons. Recently our collegues performed experimental measurements of vertical detachement energies (VDEs) of these electrons, using refrigerated liquid ammonia-metal solution microjets. To support these results we performed ab initio calculations of excess electron VDEs on structures of 12 ammonia molecules carved out from 4 ab initio molecular dynamics simmulations. VDEs of both monoelectrons and spin-paired dielectrons were studied, resulting in distribution roughly at 2.0 eV, which was in quantitative agreement with experiment.
6 Lucie Draslarová B3 Ing. Ctirad Červinka, Ph. D. Teoretické výpočty termodynamických a strukturních vlastností bází nukleových kyselin ve stavu ideálního krystalu detail

Teoretické výpočty termodynamických a strukturních vlastností bází nukleových kyselin ve stavu ideálního krystalu

Práce navazuje na dosavadní výzkum termodynamických vlastností dusíkatých bází nukleových kyselin, které byly zatím zkoumány ve stavu ideálního plynu. Nyní jsou nově počítány strukturní a termodynamické vlastnosti ve stavu ideálního krystalu, později budou z obou sérií dat stanovena sublimační data pro studované struktury. Pro výpočty optimální geometrie elementární buňky krystalu a jejích vibračních stupňů volnosti (fononů) byla použita teorie hustotního funkcionálu (DFT), konkrétně funkcionál PBE s disperzní korekcí D3. Při následujících výpočtech teplotně závislých termodynamických vlastností krystalů, které vycházejí ze zmíněných parametrů, byla použita kvaziharmonická aproximace. Tato práce prezentuje výsledky výpočtů získané pro krystalický adenin, guanin a cytosin. Největší důraz je kladen na molární objemy a izobarické tepelné kapacity. Z důvodu absence experimentálních termodynamických dat pro krystalické báze slouží kvantově chemicky vypočtené výsledky jako jediný, relativně spolehlivý zdroj zmíněných veličin studovaných látek. Na základě předchozích literárních výpočtů pro podobné molekulární krystaly je očekávaná odchylka teoretických výsledků od experimentálních dat v řádu jednotek procent pro molární objemy, u izobarických tepelných kapacit do dvaceti procent.  
7 Josef Filgas B3 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Studium tepelného rozkladu methylazidu a jeho fluorovaných analogů detail

Studium tepelného rozkladu methylazidu a jeho fluorovaných analogů

Medicinální chemie zažívá v posledních 20 letech výrazný rozvoj v oblasti organofluorové chemie. Atomy fluoru totiž dokážou měnit vlastnosti molekul, a ty se pak stávají mnohdy i výrazně vhodnějšími bioaktivními látkami. Příkladem nového strukturního motivu jsou fluoralkylované triazoly, které skýtají mnoho výhodných vlastností – například mimořádnou stálost ve fyziologických podmínkách, schopnost nahradit peptidové vazby a zejména jednoduchou a velmi účinnou syntetickou cestu vycházející z alkynů a azidů. Organické azidy jsou však známy svou nízkou tepelnou stabilitou, která omezuje jejich syntetickou použitelnost. Má práce se zaměřuje na teoretické studium tepelného rozkladu azidomethanu a všech jeho fluorovaných analogů - azidofluormethanu, azidodifluormethanu a azidotrifluormethanu. Její součástí je lokalizace tranzitních stavů rozkladu a výpočet aktivační energie a aktivační Gibbsovy energie. Diskutován je také mechanismus, ve kterém hraje důležitou roli nitren, který může vznikat jak ve stavu singletním, tak tripletním, který je stabilnější než singletní nitren, jedná se však o spinově zakázanou cestu. Nejstabilnějším azidem byl shledán azidotrifluormethan a nejméně stabilním azidofluormethan. Mezi nimi roste stabilita v řadě CF2HN3 a CH3N3.



8 Bc. Dániel Gardenö M1 doc. Ing. Karel Friess, Ph.D. Kompozitní materiály s obsahem grafenoxidu (GO) pro separace plynu detail

Kompozitní materiály s obsahem grafenoxidu (GO) pro separace plynu

Membránové separační procesy patří mezi průmyslové technologie používané od osmdesátých let 20. století. Cílem vývoje nových membránových materiálů je vyvinutí membrán s vyšší propustností i zvýšenou separační účinností pro daný plyn v porovnání se stávajícími materiály. V posledních letech se uhlíkové materiály, jako jsou grafenoxid (GO) nebo jednostěnné uhlíkové nanotrubice (SWCNT), začaly úspěšně testovat pro dělení plynných směsí (H2/CO2). V této práci byly studovány permeační a separační vlastnosti kompozitních membrán, připravených (i) na bázi SWCNT s GO vrstvou s vysokou porozitou a (ii) kompozitních membrán s nylonovým nosičem a tenkou vrstvou GO s přídavkem iontové kapaliny 1-ethyl-3-methyl-imidazoliumdikyanamid ([emim][dca]) nebo 1-butyl-3-methyl-imidazoliumdikyan-amid ([bmim][dca]). Propustnost membrán pro plyny (H2, CO2, CH4, C3H6, C3H8, C4H10 a SF6) byla testována pomocí integrálního permeametru (time-lag metoda) při 25ºC a přetlaku 1 bar, sorpční vlastnosti materiálů byly stanoveny gravimetricky v intervalu tlaků 1-16 barů. Dále byl studován vliv modifikací SWCNT-GO membrán přídavkem dvojmocných iontů paladia (10, 25 a 40 hm.%) a vliv relativní vlhkosti při přípravě membrán na jejich separační vlastnosti.  
9 Ondřej Horký B3 Ing. Pavel Morávek, Ph.D. Rovnováha kapalina-pára binární směsi 2-butoxyethanolu a cyklopentylmethyletheru detail

Rovnováha kapalina-pára binární směsi 2-butoxyethanolu a cyklopentylmethyletheru

2-butoxyethanol se řadí mezi glykolethery, které jsou charakteristické asymetrickou strukturou molekul - jeden konec je nepolární díky alifatickému uhlovodíkovému řetězci, druhý obsahuje polární -OH skupinu. Kvůli této vlastnosti je možné je použít jako směsná rozpouštědla vzájemně obtížně mísitelných látek. K jejich častému průmyslovému využití přispívá i jejich relativně nízká toxicita, vysoký bod varu a snadná odbouratelnost v přírodě, což jsou požadavky kladené na moderní rozpouštědla. Chování této látky ve směsích s dalšími rozpouštědly však není dostatečně známo a změřeno. Jako zástupce těchto dalších rozpouštědel byl vybrán cyklopentylmethylether, který odpovídá stejným enviromentálním požadavkům jako 2-butoxyethanol. Pro výše uvedené látky byla změřena izotermní rovnováha kapalinapára cirkulačním přístrojem. Změřená data budou proložena vhodným termodynamickým modelem.
10 Jiří Janoš B3 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Fotochemie cyklopropanonu detail

Fotochemie cyklopropanonu

Molekuly fotochemicky uvolňující oxid uhelnatý se v poslední době dostávají do hledáčku chemiků, biochemiků a biologů. CO je totiž jedním z důležitých nízkomolekulárních plynných hormonů, podobně jako známější NO či H2S. Fotochemické uvolnění CO umožní dálkové řízení fyziologických dějů. Jednou ze skupin látek uvolňujících CO jsou i cyklické ketony. Nejjednodušší molekulou z této skupiny je cyklopropanon, který sice nemá potenciál využití jako zdroj CO za fyziologických podmínek, je to však vhodná molekula pro začátek teoretické studie. Cyklopropanon nese zajímavé fotochemické vlastnosti, mezi něž se řadí zejména závislost uvolňování CO na vlnové délce excitujícího světla. Jeho nespornou výhodou je z výpočetního hlediska nízký počet atomů. V této práci jsem zmapoval hyperplochu potenciální energie cyklopropanonu v základním i v excitovaném stavu vzhledem k předpokládanému mechanismu uvolňování CO. Zabýval jsem se významem dynamické korelace pro tvar hyperplochy. Tento prvotní náhled na fotochemii cyklopropanonu je rozvinut pomocí molekulových simulací v excitovaném stavu. Použity jsou nové metody zahrnující mezisystémové křížení a závislost počátečních podmínek na vlnové délce. Práce poskytuje nový pohled na fotodynamiku cyklopropanonu s porovnáním dosavadních výsledků.  
11 Vojtěch Jeřábek B3 Ing. Pavel Morávek, Ph.D. Rovnováha kapalina-kapalina v systému propylenkarbonát - voda detail

Rovnováha kapalina-kapalina v systému propylenkarbonát - voda

Propylenkarbonát je látka, která se používá např. jako rozpouštědlo šetrné k životnímu prostředí, je součástí elektrolytu v lithiových bateriích, nachází využití v organické syntéze nebo se využívá při výrobě polyuretanových a polykarbonátových pryskyřic. Pro její využívání v praxi je žádoucí znalost chování této látky ve směsích. Práce se zabývá experimentálním stanovením fázové rovnováhy kapalina-kapalina v systému propylenkarbonát + voda a jeho termodynamickou charakterizací. Fázové chování směsi propylenkarbonát + voda již bylo částečně studováno, ale dosavadní literární data jsou do značné míry rozporuplná. Z tohoto důvodu byla provedena nová experimentální stanovení rovnováhy kapalina-kapalina v tomto systému. Měření rovnováhy bylo provedeno zákalovou metodou a přímou analytickou metodou využívající plynový chromatograf a Karl-Fisherovou metodou stanovení vody. Experimentální data byla vyhlazena pomocí rovnice založené na rozšířeném škálovacím zákoně. Byla tak získána horní kritická rozpouštěcí teplota a složení kritického bodu rovnováhy kapalina-kapalina studovaného systému.  
12 Kateřina Kadlecová B3 prof. Ing. Michal Fulem, Ph.D. Vapour pressure and thermophysical properties of explosive taggants detail

Vapour pressure and thermophysical properties of explosive taggants

One of the key elements of population protection is the rapid and efficient detection of explosives. To enhance their detectability volatile compounds called taggants are added to explosives. The taggants are chemicals of higher vapor pressure (volatility) than a given explosive, which slowly evaporate or sublime from explosives. The taggants are subsequently detected in the atmosphere by suitable analytical instruments. Knowledge of vapour pressure is one of the key taggant parameters determining its application for a given explosive and useful lifetime. The aim of this work was to determine the vapor pressures and thermodynamically linked properties for selected explosive taggants, namely 2,3-dimehtyl-2,3-dinitrobutane, 2-nitrotoluene and 4-nitrotoluene. Experimental studies included the vapor pressure measurements using a static method, investigation of phase behaviour by differential calorimetry, and measurement of condensed-phase heat capacities. Based on the above-mentioned data in combination with ideal-gas thermodynamic properties, the recommended correlation equations for the description of the vapor pressure of explosive taggants in a wide temperature range will be developed by the method of simultaneous correlation of thermodynamically linked properties.  
13 Štefan Kocian B3 Ing. Vojtěch Štejfa, Ph.D. Syntéza a termodynamická charakterizace iontových kapalin s kationty odvozenými od biogenních látek detail

Syntéza a termodynamická charakterizace iontových kapalin s kationty odvozenými od biogenních látek

Iontové kapaliny jsou v poslední době rozšířená a atraktivní rozpouštědla, především kvůli jejich nízké těkavosti a související domnělé přírodní nezávadnosti. Ekologická zátěž běžně průmyslově využívaných iontových kapalin ovšem značně narůstá kvůli častému využívání halogenovaných skupin. Studie se zabývá alternativními iontovými kapalinami a nízkotajícími solemi, konkrétně pak těmi odvozenými od aminokyselin a cholinu. Pro látky z těchto skupin existuje kromě krystalových struktur jen velmi málo informací, často nejsou známy ani základní fyzikálně-chemické vlastnosti, jako například normální bod tání. Proto se tato práce zaměřuje na studium termodynamických vlastností metodami diferenční skenovací kalorimetrie. Bylo syntetizováno pět nitrátů proteinogenních aminokyselin a tři vzorky obsahující jako kationt cholinovou skupinu byly zakoupeny. Kvůli silné hygroskopicitě, kterou iontové kapaliny běžně vykazují, byl další nutný krok vakuové sušení a následná manipulace v inertní atmosféře. Krystalická struktura a čistota byly určeny pomocí rentgenové práškové difrakce. Pomocí dvou skenovacích kalorimetrů se studovaly tepelné kapacity a fázové chování. U některých vzorků byl zaznamenán tepelný rozklad, který se ověřil vizuálně při zahřívání pomocí bodotávku.  
14 Barbora Kocábková B3 Dr. Ing. Pavel Vrbka Limitní aktivitní koeficient MTBE v roztoku NaSCN detail

Limitní aktivitní koeficient MTBE v roztoku NaSCN

Cílem práce bylo experimentální stanovení limitního aktivitního koeficientu methyl(t-butyl)etheru (MTBE) ve vodném roztoku NaSCN v závislosti na koncentraci soli a určení hodnoty konstanty Sečenovovy rovnice (Ks) pro tento systém. Stanovení byla prováděna saturační metodou (IGS method) při teplotě 25 °C do obsahu soli 1,2 mol/kg. Porovnáním lineárního a kvadratického modelu regrese se ukázalo, že závislost logaritmu limitního aktivitního koeficientu MTBE na obsahu soli je lépe vystižena nelineární závislostí, tudíž je pro tento případ vhodnější uvažovat jako hodnotu Sečenovovy konstanty směrnici závislosti při nulovém obsahu soli. Správnost získané hodnoty Ks byla úspěšně potvrzena porovnáním s hodnotami vypočtenými z dat o Sečenovově konstantě pro MTBE v roztocích jiných solí na základě dříve potvrzeného předpokladu o aditivním charakteru Sečenovovy konstanty.  
15 Bc. Ondřej Kolín M2 doc. Ing. Vladimír Dohnal, CSc. Fyzikálně-chemické vlastnosti binárního systému voda + bis(fluorosulfonyl)imid sodný detail

Fyzikálně-chemické vlastnosti binárního systému voda + bis(fluorosulfonyl)imid sodný

V této práci byla provedena měření celé řady fyzikálně chemických vlastností vodných roztoků bis(fluorosulfonyl)imidu sodného (aktivita vody, viskozita, hustota, konduktivita). Studované veličiny byly proměřeny jak v koncentrační závislosti (molálně 1–23.7 mol.kg-1), tak v teplotní závislosti (288.15–333.15 K a v případě aktivity vody 288.15–318.15 K). Experimentální data byla posléze vyhlazena vhodnými korelačními vztahy schopnými spolehlivě popsat dané veličiny jako funkce obou uvažovaných proměnných.  Vedle již uvedených dat tato práce obsahuje informaci o teplotě tuhnutí a entalpii tuhnutí čistého bis(fluorosulfonyl)imidu sodného a doplňuje tak doposud chybějící data nezbytná pro využití studovaného systému jak v laboratorních, tak v průmyslových aplikacích.  
16 Ivan Kopal B3 Ing. Marcela Dendisová, Ph.D. Studium kinetických vlastností CuNPs detail

Studium kinetických vlastností CuNPs

Povrchem zesílený Ramanův rozptyl je fyzikální jev, pomocí kterého lze s využitím spektroskopických technik detegovat velmi malé koncentrace rozličných analytů. K zesílení Ramanova signálu dochází na povrchu substrátu díky rezonanci povrchových plasmonů, která vzniká v důsledku interakce volných povrchových elektronů kovu s polarizovaným zářením, přičemž jako zesilující substrát lze použít například kovové nanočástice. Jedním z nepříliš běžných plasmonických materiálů je měď, kterou kromě dobré reaktivity a plasmonové resonance ve viditelné oblasti vyzdvihuje také její cenová dostupnost. Vlivem rychlé oxidace a agregace nanočástic jsou však její optické vlastnosti nestálé. Cílem této práce je posoudit míru zesílení u koloidních systémů skládajících se z roztoku měděných nanočástic a různých koncentrací studovaného analytu (4–aminobenzenethiol) v závislosti na čase. Tato závislost byla posuzována na základě Ramanových spekter, která byla měřena s excitační vlnovou délkou 785 nm. Zároveň byla měřena UV/VIS spektra za účelem sledování pozice maxima plasmonové resonance a posouzení vhodnosti užití konkrétního laseru. Z důvodu monitorování chování nanočástic bez aplikovaného analytu byly na transmisním elektronovém mikroskopu pořízeny snímky nanočástic s různou dobou stárnutí.  
17 Bc. Vojtěch Košťál M1 prof. Mgr. Pavel Jungwirth, CSc., DSc. Solvent-Induced Stabilization of the Benzene Radical Anion detail

Solvent-Induced Stabilization of the Benzene Radical Anion

Solvated electrons are a species formed, e.g., by dissolving alkali metals in liquid ammonia. As such, their chemical reactivity can be exploited in various reactions—for instance, the Birch reduction. Here, benzene-like aromatics are reduced by solvated electrons in the presence of a proton source. For our study we have chosen the benzene radical anion as a representative structure. According to previous ab initio studies, the benzene radical anion is in an unbound state in vacuum and it was proposed that it can be stabilized by various condensed phases. However, there are no such effects explicitly known for ammonia. Since the benzene radical anion participates in the Birch reduction, it must be electronically stabilized and therefore we expect ammonia to exhibit a stabilizing effect as well. To study these effects, we have utilized microsolvated gas-phase clusters containing the benzene radical anion surrounded by sequentially increasing number of ammonia molecules. Then we calculated the binding energy of the excess electron in these clusters vertically from structures optimized in the anionic state at the DFT and MP2 level of theory in extensive basis sets. Eventually, we show that ammonia exhibits a significant stabilizing effect on the benzene radical anion.
18 Aneta Leskourová B3 RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Počítačové modelování parciálních atomových nábojů pomocí mimoatomových pozic detail

Počítačové modelování parciálních atomových nábojů pomocí mimoatomových pozic

Parciální atomové náboje jsou jedny ze základních chemických konceptů. Byť není tento koncept fyzikálně jednoznačně definován, funguje často spolehlivě. V některých případech ale úplně selhává. Děje se tak například u halogenovaných molekul, na něž se má práce zaměřuje. Kvůli nerovnoměrnému rozložení elektronové hustoty okolo jádra dochází na atomu halogenu k vzniku tzv. “σ-díry”, tedy oblasti s výrazně kladnějším elektrostatickým potenciálem. Má práce si klade za cíl zjistit, jak budou parciální náboje v halogenovaných molekulách ovlivněny po zahrnutí vlivu σ-díry, a snaží se nalézt heuristické řešení pro zjednodušení výpočtu takto zpřesněných nábojů.  Pro získání dat bylo potřeba provést kvantově-mechanickou optimalizaci výchozích souřadnic molekul, vytvořit referenční síť bodů elektrostatického potenciálu a přidat mimoatomový bod modelující vliv σ-díry během následného fitování bodových nábojů na jádra. Tím jsem získala jednotlivé parciální náboje pro molekulu se zahrnutým vlivem σ-díry i bez něj. Z předběžných výsledků lze vyčíst, že vliv σ-díry je v průměru výraznější u aromatických sloučenin než u alifatických, nebo, že s vyšším protonovým číslem se zvyšuje i vliv σ-díry na náboj halogenu.
19 Bc. Martin Melčák M1 RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D. Cononsolvency effect at finite polymer concentration detail

Cononsolvency effect at finite polymer concentration

Cononsolvency is an experimentally observed phenomenon, which leads to a decrease or even disappearance of the solubility of a macromolecule (i.e., thermoresponsive polymer PNIPAm) in a mixture of two good solvents. Even though cononsolvency is widely applied in industry, there is still an active debate in the scientific community about the underlying mechanism and interactions at the microscopic level.  In our contribution, we performed coarse-grained computer simulation to study the cononsolvency effect in polymer:water:methanol mixture beyond the infinite dilution of the polymer. The current aim is the qualitative description of polymer phase behavior and quantitative thermodynamic description of the polymer solution in the cononsolvency regime at a finite concentration of polymer chains.    
20 Jan Polena B3 doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D. Pervaporační dělení směsí methanolu a methylacetátu přes organofilní membránu ze síťovaného polychloroprenu detail

Pervaporační dělení směsí methanolu a methylacetátu přes organofilní membránu ze síťovaného polychloroprenu

Pervaporace je membránový separační proces založený na dělení kapalné směsi na základě rozdílných propustností membrány pro jednotlivé složky. Tohoto principu se využívá hlavně pro dělení látek tvořících azeotrop, jelikož, na rozdíl od destilace, není podmíněn rozdílnou těkavostí látek. Předmětem této práce je studium dvojice methanol-methylacetát, které tvoří těkavý azeotrop, obsahující 68,5 mol. % methylacetátu při 53,4 °C. Cílem je příprava separačních membrán ze síťovaného polychloroprenu a zjištění jejich separačních vlastností pro uvedenou dvojici látek. Přestože je polychloropren mechanicky a chemicky odolným polymerem, vyráběným v průmyslovém měřítku a používaným v řadě aplikací, v oblasti membránových separací byl až do teď prakticky přehlížen. Podle dosavadních výsledků pervaporačních měření směsí methanolu a methylacetátu jsou membrány ze síťovaného polychloroprenu organofilní, to znamená, že membrána propouští přednostně methylacetát před methanolem. Polychloropren má proto potenciál stát se alternativou k polydimethylsiloxanu (PDMS), ze kterého jsou doposud obvykle připravovány organofilní separační membrány.
21 Bc. Jan Poštulka M2 prof. RNDr. Petr Slavíček, Ph.D. Fotodisociace a rekombinace peroxidu vodíku detail

Fotodisociace a rekombinace peroxidu vodíku

Rozvoj metod pro modelování molekul v solvatovaných systémech je jedním z ústředních cílů výpočetní chemie současnosti, neboť většina chemicky zajímavých dějů se odehrává v roztoku, zatímco teoretické metody založené na kvantové teorii poskytují primárně výsledky pro molekuly ve vakuu. V práci se zabývám studiem solvatovaného peroxidu vodíku, jeho fotodisociace a případné rekombinace vzniklých radikálů. Peroxid vodíku je významnou molekulou v různých dějích v zemské atmosféře, při sterilizačních procesech v medicíně, čištění vody a dalších oblastech. V mé práci pak především slouží jako modelový chromofor pro vývoj nových metod a implementaci nových programů do současného výpočetního aparátu naší laboratoře.  Solvatovaný peroxid simuluji pomocí metod typu QM/MM, kdy je systém rozdělen na dvě části. Jedna je popisována výpočetně méně náročnou molekulovou mechanikou a druhá pak v rámci kvantové teorie za použití vybrané výpočetní metody. Tento přístup dovoluje studovat systém dostatečně velký na to, aby bylo zahrnuto značné množství solventu a simulace tak dobře popsala podmínky v roztoku. Cílem mé práce je pak propojení multireferenčních metod, popisující excitované stavy molekul, se zmíněným QM/MM modelem a následná studie fotochemie peroxidu vodíku ve vodném prostředí.  
22 Jan Praus B3 doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D. Rozpustnost a difuze těkavých látek v iontových kapalinách detail

Rozpustnost a difuze těkavých látek v iontových kapalinách

Iontové kapaliny (IL) nacházejí díky svým unikátním vlastnostem uplatnění například při extrakci, destilaci nebo membránových separacích. Tradičně jsou pro účely výběru IL pro konkrétní aplikace měřeny rovnovážné charakteristiky, například rozpustnosti a limitní aktivitní koeficienty těkavých látek. Rozšířením tohoto přístupu je současné měření difuzivit těkavých látek a jejich rovnovážné rozpustnosti v IL. Difuzivita byla doposud experimentálně zjištěna jen pro značně omezený počet systémů, například CO2 – [EMIM][TF2N]. Predikce difuzivit, například pomocí Wilkeovy-Changovy korelace, je omezena na zředěné systémy. V této práci byla měřena rovnovážná rozpustnost a kinetika rozpouštění těkavých par v cylindrických tělesech z 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imidu [BMIM][TF2N] a z 1-butyl-3-methylpyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imidu [BMPY][TF2N]. Bylo studováno rozpouštění par vody, methanolu, ethanolu, 1-butanolu, acetonu a p-xylenu v uvedených IL při 40 °C, v případě vody dále při 30 °C, pro aktivity par v rozmezí zhruba 0,2-0,8. Z dosavadních výsledků například plyne, že záměna kationtu IL nemá zásadní vliv na difuzivity ani na rovnovážné rozpustnosti těkavých látek.  
23 Matěj Pur B2 Ing. Ctirad Červinka, Ph. D. Teoretické výpočty termodynamických vlastností cholin acetátu ve stavu ideálního plynu detail

Teoretické výpočty termodynamických vlastností cholin acetátu ve stavu ideálního plynu

Cholin acetát patří mezi iontové kapaliny a jeho velkou výhodou oproti většině již používaných iontových kapalin je netoxicita, snadná dostupnost a biokompatibilita, protože kation i anion jsou přírodní látky. Jeho možným využitím je jako elektrolyt v lithiových bateriích nebo jako prostředí při radikálové polymerizaci. Vzhledem k nedostatku spolehlivých experimentálních termodynamických dat pro většinu iontových kapalin představují teoretické výpočty užitečnou možnost (často prakticky jedinou), jak dané termodynamické vlastnosti zjistit. Tato práce se zabývá teoretickými výpočty termodynamických vlastností cholin acetátu ve stavu ideálního plynu, hlavně jeho izobarické tepelné kapacity a entropie. Pro výpočty tepelné kapacity a jednotlivých příspěvků k ní (rotačních, translačních, vibračních a vnitřně-rotačních) byla použita teorie hustotního funkcionálu (DFT), konkrétně funkcionál B3LYP. Existence jednotlivých konformerů cholinu byla zohledněna použitím konformačně-směšovacího modelu. Příspěvek interakce kation – anion v rámci iontového páru byla postihnuta pomocí molekulárně-dynamických simulací využívajících klasické nepolarizovatelné pole CL&P pro všechny atomy. Tato práce je do budoucna základem pro další výzkum ať už jiných aniontů nebo krystalů těchto iontových kapalin.
24 Bc. Jakub Smutek M2 RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D. Calculation of hydration free energies of hydrophobes using LCW coarse-grained model detail

Calculation of hydration free energies of hydrophobes using LCW coarse-grained model

Hydrophobic effects play an important role in physical phenomena such as membrane formation or protein folding. Despite their importance these effects are rather poorly understood. The quantity of central importance in the description of hydrophobicity is the solvation free energy. It may be estimated via all-atom molecular dynamics simulations, however, these tend to be computationally very expensive for large molecules. Therefore in many applications, it has become common to employ coarse-grained models for a description of solvent degrees of freedom. In this work, we utilize the Lum-Chandler-Weeks (LCW) coarse-grained model to estimate free energies of solvation of various hydrophobic entities such as hard spheres of varying radius or a long hydrophobic polymer chain. We then compare the results of the LCW model to the results of detailed atomistic simulations. We find reasonable agreement for most of the studied systems.
25 Ondřej Strnad B3 RNDr. Michal Kolář, Ph.D. Studium N-terminální domény proteinu HemK metodami výpočetní biochemie detail

Studium N-terminální domény proteinu HemK metodami výpočetní biochemie

Jednou ze základních stavebních jednotek buňky jsou aminokyseliny, které spojením peptidovou vazbou tvoří proteiny. Strukturu protein získává během balení, které často probíhá tzv. kotranslačně. Tento děj probíhá na ribozomu, jehož hlavní úkol je přeložit mRNA do sekvence aminokyselin během translace. Proteiny se mohou balit buď uvnitř ribozomálního tunelu, nebo krátce po výstupu z tunelu, přičemž je protein stále připoután k ribozomu. Cílem této práce je porozumět balení N-terminální domény HemK na molekulární úrovni. Za tímto účelem byly vytvořeny molekulově dynamické simulace domény v explicitní vodě. Simuloval jsem  5 fragmentů HemK s různým počtem helixů. U těchto fragmentů jsem zjišťoval hodnoty RMSD, gyračního poloměru a hlavních komponent. Pomocí těchto veličin jsme schopni porovnávat flexibilitu a stabilitu peptidu jako celku, ale i chování stejného helixu v peptidech různé délky. Z výsledků lze například usuzovat, že samotný helix se lépe stabilizuje až v okolí dalších helixů.  
26 Petr Touš B3 Ing. Ctirad Červinka, Ph. D. Predikce kohezních vlastností kubanu pomocí ab initio aditivních metod   detail

Predikce kohezních vlastností kubanu pomocí ab initio aditivních metod  

Kuban je triviální název sloučeniny pentacyklo[4.2.0.02,5.03,8.04,7]oktan, organické molekuly řadící se mezi tzv. Platónské uhlovodíky. Práce navazuje na dosavadní vlastní výpočty termodynamických vlastností kubanu založené pouze na teorii hustotního funkcionálu (DFT). Cílem této práce je zpřesnit výsledky DFT výpočtů za pomocí pokročilejší metodologie – fragmentačně-aditivních ab initio výpočtů. Ty využívají spojení výpočetních metod několika úrovní, což může přinést výsledky přibližně odpovídající vyšším úrovním výpočtům, ale s nižšími výpočetními náklady, tedy větší efektivitou. Interakce blízkých molekulárních dvojic v krystalové mřížce jsou počítány nejpokročilejšími kvantově-chemickými metodami, zde vázané klastry včetně extrapolace na nekonečnou bázi (CCSD(T)/CBS). Vzdálenější a vícečásticové interakce jsou počítány na nižší úrovni – buď polarizovatelné silové pole (Amoeba) nebo levnější kvantově-chemický výpočet s periodickými okrajovými podmínkami (DFT). V této práci budou těmito metodami studovány kohezní vlastnosti nízkoteplotní krystalické fáze kubanu a bude proveden co možná nejpřesnější výpočet sublimační entalpie. Pomocí této hodnoty pak bude posouzeno o správnosti experimentálních termodynamických dat pro kuban.  
27 Bc. Štěpán Tvrdý M2 Ing. Pavel Morávek, Ph.D. Rozpustnost CO2 v iontových kapalinách obsahujících dikyanamidový anion detail

Rozpustnost CO2 v iontových kapalinách obsahujících dikyanamidový anion

Iontové kapaliny se vyznačují nízkou těkavostí, dobrou tepelnou stabilitou a zejména dobrým rozpouštěním oxidu uhličitého. Data o rozpustnosti CO2 v těchto kapalinách jsou žádoucí informací, která ale není pro některé ionty v literatuře dostupná, například aniont dikyanamid. V rámci této práce byla experimentálně stanovena rozpustnost oxidu uhličitého v iontové kapalině 1-butyl-methylpyrrolidinium dikyanamid (označované jako [bmpyr][DCA]). Ze získaných pVT dat byla vyhodnocena tlaková závislost Henryho konstanty CO2 v [bmpyr][DCA] v rozsahu 0,1-1 MPa při teplotách 25 a 35°C. Výsledky byly také porovnány s dříve stanovenou rozpustností oxidu uhličitého v iontové kapalině 1-ethyl-3-methylimidazolium dikyanamid (označované [emim][DCA]) ve stejném teplotním a tlakovém rozsahu.
28 Bc. Denis Zadražil M2 RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D. Building Markov state models for hydrophobic polymer chain collapse detail

Building Markov state models for hydrophobic polymer chain collapse

Folding or collapse transitions are prominent examples of rare events, during which a biomolecule (protein or polymer) transforms from one stable state to another. The transition is typically few orders of magnitude faster than the lifetime of the stable states, resulting in poor sampling efficiency of direct MD simulations. In contrast to well defined protein native fold, rich ensemble of globular states must be considered for polymers. Moreover traditional variables used in polymer physics describe     polymer collapse pathways only crudely. In this contribution we have utilized a purely hydrophobic polymer to investigate the generic collapse transition in aqueous solutions. Employing long direct MD simulations, the high-dimensional data (hundreds of polymer state descriptors) were transformed using time-lagged independent component analysis (TICA) method into few collective variables. Transformed data were clustered into a set of Markov states. Transitions among these states were counted and the transition matrix constructed. This model suggests two distinct collapse mechanisms with hairpin-like and roll-up transition states. This work presents a first step towards quantitative investigation of kinetic properties of role model thermoresponsive polymer     PNIPAM.
29 Bc. Adam Šrut M1 RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D. Computing infrared spectra of Re complex in polar solvents from ab-initio dynamics detail

Computing infrared spectra of Re complex in polar solvents from ab-initio dynamics

Complex fac-[ReCl(bpy)(CO)3] (bpy = 2,2'-bipyridine) belongs to a group of photosensitive compounds which are presented in recent studies for their applications in solar energy conversion (Grätzel photoelectrochemical cell) or as compounds, which possess solvent-dependent emission (light switches). In this work, we employ ab-initio MD simulations to investigate explicit solvent interactions that affect the infrared spectrum of Re complex and are beyond mean-field (PCM) solvent description. Two different methods for computing IR spectra from MD simulation data are discussed.

409 - Ústav chemického inženýrství

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Helena Bakešová M1 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Měření sálání pomocí deskových termočlánků detail

Měření sálání pomocí deskových termočlánků

Radiace neboli sálání je, vedle konvekce (proudění) a kondukce (vedení), dalším mechanismem sdílení tepla. Přestože je radiační složka při základních výpočtech často zanedbávána, v prostoru požáru, kde teploty přesahují i 1000 °C, tvoří dominantní složku celkového tepelného toku. Z tohoto důvodu je její pochopení a popsání nezbytné pro zdokonalení požární bezpečnosti v oblastech predikce teploty a chování různých materiálů při hoření. Tato práce se zabývá deskovými termočlánky, které byly původně vymyšleny k měření a kontrolování teploty ve zkušebních pecí pro testování stavebních materiálů a konstrukcí. V posledních letech se zkoumá i jejich možné využití pro měření dopadajícího radiačního tepelného toku na tělesa. Na rozdíl od běžně užívaných komerčních radiometrů jsou deskové termočlánky velmi robustní, a kromě toho jsou i cenově mnohem dostupnější. Podstatnou výhodou je také jejich jednoduchost, především co se experimentů přímo v terénu (požárních zkoušek) týče. Práce se konkrétně zaměřuje na kalibraci deskových termočlánků pomocí kónického kalorimetru a jejich budoucí použití při terénních experimentech.
2 Bc. Adam Baláž M1 Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Formulation of porous poly(lactic-co-glycolic acid) microparticles for controlled drug release detail

Formulation of porous poly(lactic-co-glycolic acid) microparticles for controlled drug release

Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) in the form of micro- and nano-particles has attracted much attention for applications in drug delivery systems thanks to its tunable degradation rate. In this work, porous microparticles loaded with various model molecules, i.e. Ibuprofen, Curcumin and Indomethacin were prepared. Physico-chemical properties of the formulations were analyzed by IR, XRD and DSC and the drug loading was determined by UV-visible. The role of the porogen in the preparation of the porous particles and its impact on their final properties were investigated. The impact of the nature of the drug on the morphology and on the drug release performance in a simulated lung environment (pH = 7.4) was assessed and conclusions were drawn. These microparticles can find applications in lung cancer treatment.  
3 Bc. Patrik Bouřa M2 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Preparation and characterization of micro-cellular scaffolds for medical applications detail

Preparation and characterization of micro-cellular scaffolds for medical applications

Cell transplantation is a therapeutic strategy for tissue repair and organ replacement. Eventual implant can be produced from a small donor cell population which is expanded in vitro by well-known cell culture technologies. Therefore, there is needed only a small portion of donor cells instead of a whole organ. However, isolated donor cells cannot form new tissues by themselves and specific environment in form of supporting material is essential for cell growth.  This work focuses on preparation and characterization of such material – biopolymer scaffolds. Scaffolds were prepared using polylactic acid (PLA) by thermally induced phase separation (TIPS), which is a versatile method allowing preparation of various morphologies. Acetic acid was, to the best of our knowledge, used for the first time as a solvent in TIPS. Crucial step of TIPS involves removal of frozen solvent. This work primarily focuses on removal by extraction using H2O. Summarized, all potential residues in final product are completely safe to the human organism.  Phase diagram of PLA/acetic acid system was measured using turbidimetry. Binodal and spinodal curves were then computed using Flory-Huggins theory. In the end, properties of prepared scaffolds were characterized using micro-CT, SEM and mercury porosimetry.  



4 Martin Bureš M2 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Modelování strategií pro zmírnění ztrát ve vanadových redoxních průtočných bateriích detail

Modelování strategií pro zmírnění ztrát ve vanadových redoxních průtočných bateriích

Vanadové průtočné baterie jsou jednou z možností, jak uskladnit energie z obnovitelných zdrojů. Energie se ukládá elektrochemickou reakcí na porézních elektrodách, skrz které protéká elektrolyt. Elektrodové cely jsou oddělené kationt-selektivní membránou. Ty jsou v ideálním případě propustné pouze pro vodíkové ionty, které přenáší elektrický náboj. Ve skutečnosti jsou však propustné i pro vanadové kationty a vodu, což snižuje účinnost baterie a současně vede k vratnému poklesu její kapacity při dlouhodobém provozu. V této práci je pomocí matematického modelu simulováno chování monočlánku reálné baterie. Využíváme její rozdělení na 4 části: pozitivní a negativní polo-článek a 2 zásobní tanky k nim připojené. Model zahrnuje popis transportu iontů skrz membránu Nernst-Planckovu rovnicí, popis kinetiky synproporcionačních reakcí a elektrochemických reakcí Butler-Volmerovou rovnicí. K výpočtu přetoku vody využíváme hodnoty osmotických tlaků elektrolytů. K popisu rovnovážného napětí je použita Nernstova rovnice. Model je zpřesněn fitováním parametrů kinetiky elektrodových dějů na zátěžovou křivku. Model lze využít k testování různých strategií s cílem zpomalit pokles kapacity baterie a zachovat tak vysokou účinnost provozu. Jako nadějné je hydraulické spojení zásobníků elektrolytu.  



5 Bc. Tomáš David M1 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Modelování stabilizace a jejího vlivu na viskozitu koloidních suspenzí detail

Modelování stabilizace a jejího vlivu na viskozitu koloidních suspenzí

Koloidní suspenze jsou nepostradatelné v mnoha průmyslových odvětvích, jako jsou například nátěrové hmoty, detergenty, farmacie a další. Pro všechny aplikace koloidních suspenzí je kritická jejich stabilita. Nestabilní suspenze agregují, což může vést ke znehodnocení produktu a finančním ztrátám. Ke stabilizaci koloidních suspenzí lze použít dva druhy povrchově aktivních látek (surfaktantů): (i) ionogenní (elektrostatická stabilizace) a (ii) neionogenní (stérická stabilizace), kterými můžou být například řetězce krátkých polymerů kompatibilních jak s rozpouštědlem, tak s povrchem koloidních částic. Popis a pochopení dílčích mechanismů přispívajících ke stérické stabilizaci je poměrně složitý a zůstává otevřeným problémem. Za účelem modelování stéricky stabilizovaných suspenzí používáme tzv. metodu diskrétních elementů. Chování suspenze je určeno pohybem jednotlivých částic, jenž je dán výslednicí sil působících na ně. V modelu jsou zahrnuty kontaktní i nekontaktní mezičásticové interakce, interakce se stěnou, vzájemná interakce mezi částicemi a tekutinou. Model poskytuje cenná data o chování suspenze a jejích vlastnostech, zejména viskozitě. Model je kvantitativně validován srovnáním s experimentálními daty popisujícími rheologické vlastnosti suspenze za různých podmínek.



6 Bc. Ondřej Dupal M2 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Měření hustoty zuhelnatělých zbytků pomocí fotogrammetrie detail

Měření hustoty zuhelnatělých zbytků pomocí fotogrammetrie

Matematické modelování požárů umožňuje zredukovat náklady na finančně nákladné požární zkoušky a pomáhá zefektivnit volbu požárně-bezpečnostního systému. Aby bylo možné vytvořit komplexní model šíření požáru, je nutné zadání velkého množství vstupních parametrů pokrývajících mimo jiné tepelné vlastnosti hořících materiálů. Velkým problémem bývá nedostupnost těchto parametrů v literatuře nebo ve správném formátu pro model a musí být zjišťovány experimentálně. Cílem této práce bylo experimentálně vyhodnotit objemovou hustotu zuhelnatělých zbytků vznikajících při hoření dřevěných materiálů, protože tyto zbytky významně ovlivňují transport tepla a hmoty při procesu hoření. Jelikož se jedná o porézní materiál, který v kapalinách bobtná a pohlcuje kapalinu svými póry, nebylo možné měřit hustotu pomocí Archimedova zákona. Bylo přistoupeno k měření pomocí fotogrammetrie, která rekonstruuje tvary a rozměry z fotografií a využívá se pro 3D tisk nebo mapování reliéfu zemského povrchu. K tomuto účelu byl sestaven nízkonákladový 3D skener, na kterém byly měřeny zuhelnatělé vzorky. Jeho výstupem byla sada fotografií, která byla zpracována vhodným softwarem.  
7 Jan Eichler B3 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Realistické modelování zkratových proudů ve svazku vanadové redoxní průtočné baterie detail

Realistické modelování zkratových proudů ve svazku vanadové redoxní průtočné baterie

Společností poptávané intenzivní zapojování obnovitelných zdrojů elektrické energie do přenosové soustavy je limitováno v důsledku jejich fluktuující produkce. Tuto situaci může změnit významnější využití úložišť elektrické energie, která by stabilizovala výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů. V současné době se k danému účelu nejvíce používají lithium-iontové baterie, nicméně v budoucnu budou hrát významnou roli vanadové redoxní průtočné baterie díky své vysoké životnosti, snadné recyklovatelnosti a nezávislé škálovatelnosti výkonu a kapacity baterie. V rámci vývoje této technologie je však třeba řešit i jedinečné inženýrské výzvy, jež se u klasických pevno-elektrodových akumulátorů nevyskytují. Mezi ně patří potlačení toku zkratových proudů v rámci svazku průtočné baterie, které snižují účinnost akumulace elektrické energie. Tato práce se zabývá realistickým popisem jevu zkratových proudů, kdy je uvažována nestejná rychlost elektrochemických reakcí probíhajících na elektrodách v jednotlivých článcích svazku průtočné baterie. Vytvořený model bude následně porovnán s nejčastěji používaným popisem zkratových proudů založeného na reprezentaci svazku průtočné baterie pomocí ekvivalentního elektrického obvodu.  
8 Petr Fatka B3 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Developing of a new method for dissolution testing of poorly soluble APIs detail

Developing of a new method for dissolution testing of poorly soluble APIs

V současnosti více než 70% nově syntetizovaných léčiv spadá do skupiny obtížně rozpustných látek. Tato vlastnost způsobuje zásadní problémy jak pro biodostupnost tak pro dostatečně rychlý nástup účinku, které jsou nezbytnou součástí uvedení léčiva na trh. Lipidické formulace léčiv přinášejí mnoho výhod oproti běžně užívaným excipientům (přídavné látky), neboť to jsou pro organismus přirozené látky, které podléhají vlastnímu metabolismu. Tím umožňují zlepšit biodostupnost léčiv tím, že je tělo metabolizuje společně s nimi.  Problémem je in-vitro měření rychlosti uvolňování tohoto typu formulací kvůli často silné interakci mezi lipidem a léčivem zamezující detekci pomocí UV. Aktuálně se používá nepřímá metoda označovaná jako in-vitro lipolýza, která však nepřináší objektivní data. Naší snahou je vytvořit jednoduchou formulaci k měření kinetiky uvolňování léčiva a vývoji nové metody měření pro silně lipofilní léčiva. Interakce a homogenita vzniklé formulace léčiva s lipidem je testována pomocí XRD. Po stanovení interakce využíváme upravený přístroj pro měření kinetiky uvolňování modifikovanou metodou přidávání lipázy.  
9 Bc. Samuel Frei M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Vývoj magnetolipozomů a využití jejich magnetických vlastností detail

Vývoj magnetolipozomů a využití jejich magnetických vlastností

Tato práce se zabývá možnými postupy přípravy magnetolipozomů. Magnetolipozom je částice tvořená dvěma komponenty: i) lipozomy, kulovité částice tvořené fosfolipidovou dvojvrstvou, které slouží jako nosič hydrofilních a hydrofobních látek a ii) magnetickými nanočásticemi, kterými jsou v tomto případě nanočástice Fe­3­O4. Zvolený postup přípravy zahrnuje vytvoření tenkého filmu a jeho hydrataci následovanou úpravou velikosti pomocí extruze přes membránu nebo sonikace. Koprecipitací byli připraveny a dále použity tři druhy nanočástic Fe3O4 a to hydrofilní, které byli stabilizované pomocí dextranu 40 nebo citrátu, a hydrofobní stabilizované pomocí DPPC (diaplmitoylfosfatidylcholin). Pomocí laserové skenovancí konfokální mikroskopie byla potvrzena schopnost enkapsulovat hydrofilní barviva 5(6)-karboxyfluorescein a Atto 532. Pro hydrofobní látky byla tato schopnost potvrzena rovněž využitím dvou barviv, a to kurkuminu a nilské červeně. Magnetické vlastnosti byli potvrzeny pozorováním chování vzorku v blízkosti neodymového magnetu. Rovněž bylo zaznamenáno vylučování hydrofobní látky v přítomnosti komponentu, který je jí schopen odebírat (buňky/prázdné lipozomy). Dále byl studován vliv proměnlivého magnetického pole na efektivitu vylučování.  
10 Bc. Ashley Hannah George M1 doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Preparation of niosomes and their characterization detail

Preparation of niosomes and their characterization

The recent advancements in drug delivery systems have provided promising alternatives in administering pharmaceutical compounds. Specifically, niosomes have the capability of improving bioavailability, stability and controlled delivery of the drug. These self-assembled structures consist of hydrophilic and lipophilic regions in which the active pharmaceutical ingredient (API) can be entrapped. The preparation of niosomes was extensively studied and tested by various methods and conditions. Based on their characterization, which was done by microscopic analysis (SEM, TEM, and cryo-TEM) and light scattering techniques (DLS, DDLS, and SLS), we were able to select optimal formulations required for the encapsulation of an API and metallic nanoparticles. Drug-based niosomes were prepared and analyzed by UV-Visible spectrophotometric method to understand the incorporation and encapsulation efficiency of the drug. Gold and iron oxide nanoparticles have proven to be effective in cancer therapy and diagnostic tools due to their unique properties. Their encapsulation in niosomes produces a hybrid nanocarrier system, combining the benefits of both nanoparticles. This work discusses the preparations of such niosomal systems and their applications in drug delivery technology.
11 Adéla Gottfriedová B3 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Příprava mikro-strukturovaných povrchů pro kultivaci buněk   detail

Příprava mikro-strukturovaných povrchů pro kultivaci buněk  

Kultivace živých buněk je výrazně ovlivněna podmínkami buněčného okolí. Růst a proliferace buněk závisí na teplotě, tlaku, dostupných živinách, koncentraci kyslíku, oxidu uhličitého apod. Velkou roli hraje též substrát, na kterém buňka roste, a to jak po chemické, tak fyzikální stránce. Cílem předkládané práce je vytvoření hierarchického strukturovaného povrchu, a studium jeho interakce s buněčnou kulturou. Takový povrch může být vytvořen pomocí metody Lanqmuir-Blodgett nebo spin-coatingu s využitím polystyrenových (PS) částic. Těmito technikami je vytvořena monovrstva částic, ze které je otisky do polymerní vrstvy získána negativní a následně pozitivní replika. Pro jednotlivé velikosti PS částic jsou hledány ideální parametry metod pro vytvoření monovrstvy. Získané negativní i pozitivní repliky jsou pak charakterizovány s využitím rastrovacího elektronového mikroskopu, a poté bude sledováno chování buněk při kontaktu s nimi.  
12 Tomáš Hlavatý B3 Ing. Martin Isoz, Ph.D. Developing a reliable macro-scale CFD model for multi-scale simulations of catalytic filters for automotive exhaust gas aftertreatment detail

Developing a reliable macro-scale CFD model for multi-scale simulations of catalytic filters for automotive exhaust gas aftertreatment

The increasing number of vehicles and higher interest in ecology lead to tightening of laws on automotive exhaust gas after-treatment. The exhaust gas after-treatment currently comprises several clean-up devices. In this study, we concentrate on catalytic conversion of environment endangering gases and on trapping of the particulate matter. Historically, the catalytic conversion and the filtration of soot particles were performed in independent devices. However, recent trend is to combine the catalytic converter and soot filter into a single device, the catalytic filter. Compared to the standard two-device system, the catalytic filter is more compact and has lower heat-losses. Nevertheless, it is highly sensitive to the catalyst distribution in the monolithic filter matrice. As a part of an ongoing research aimed at multi-scale modeling of catalytic filters, we build on previously published results and prepare a geometrically-realistic 3D macro-scale model of the catalytic filter. On one hand, the newly developed model enables consistent data transfer from macro- to pore-scale models. On the other hand, the results of the new model are directly comparable to experimental data and to results of available surrogate models.
13 Bc. Filip Hládek M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Protocells: Comparison of approaches for controlled release detail

Protocells: Comparison of approaches for controlled release

One of the problems of newly synthetized drugs is their poor water solubility. That can be solved either by amorphization or by loading into a carrier. Though liposomes have been used as carriers, they are not able to effectively carry all APIs. Protocell, that is a mesoporous silica nanoparticle (MSN) core encapsulated within a liposome, might be the solution to that. MSNs are capable of absorbing APIs and improving their solubility and the liposome bilayer prevents leakage and premature release of the loaded API.     Thus, the combination of MSNs and liposomes was studied experimentally, exploring the possible means of preparation of protocells. The data were evaluated in means of size distribution, surface charge and morphology, confirming the results by TEM imagery. This work compares the different approaches in order to develop the most appropriate preparation method. 
14 Adam Hrdý B3 doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Příprava mikročástic citlivých na pH pro perorální administraci detail

Příprava mikročástic citlivých na pH pro perorální administraci

Nízká rozpustnost mnohých účinných látek je jedna z hlavních komplikací při aplikaci těchto látek v praxi. Cílem této práce je vytvořit postup pro přípravu mikročástic umožňujících kontrolované uvolňování léčiva pro perorální administraci.  Mikročástice budou tvořené polymerní matricí, která bude stabilizovat účinnou látkou v amorfní formě, ale také působit proti vysrážení léčiva. Polymerní matricí rozumíme směs polymerů skládající se z jednoho polymeru, který je rozpustný v kyselém prostředí, zatímco druhý polymer bude kostrou matrice a jeho rozpustnost nebude na pH závislá. Pro přípravu mikročástic bude použit emulgační proces umožňující tvorbu částic o různé velikosti a složení. Pro stabilizaci vytvořené emulze budou testovány dva postupy a to použití surfaktantu nebo aplikace pevných nanočástic stabilizujících emulze typu olej-voda. K formování suspenze dochází díky metodě solvent evaporation patřící do emulzifikačního procesu, kde se používá těkavá složka organické fáze, jako rozpouštědlo polymerů. Po vzniku emulze se za zvýšení teploty se snáze odpařuje organická fáze, přičemž dochází k formování mikročástic. Morfologie spolu s dalšími vlastnostmi mikročástic byly podrobně prozkoumané kombinací několika různých technik včetně OM, SEM, DLS, SLS a UV/VIS spektroskopie.  
15 Bc. Kristýna Idžakovičová M1 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Modelling of transport and reaction in porous catalytic filters   detail

Modelling of transport and reaction in porous catalytic filters  

Catalytic monolith converters and particulate filter are devices used in automotive exhaust gas aftertreatment. Purpose of catalytic converters is to abate gaseous pollutants such as CO, nitrogen oxides (NOx) and hydrocarbons. Particulate filter traps soot and ash particles present in the exhaust gas. Recent efforts aim on making the whole system more compact. One way to accomplish this is to coat catalytic material directly into the filter as on-wall layer or inside the porous wall. This arrangement saves space, weight and cost of the device, reduces overall heat losses and simplifies soot combustion in contact with the catalyst. On the other hand, distribution of the catalytic material must be optimized to meet the antagonistic requirements – low pressure drop and at the same time high filtration efficiency and conversion of gas pollutants. In this work, I study the influence of inlet concentration of reactants and distribution of catalytic material on the overall CO conversion. For the purpose of this work, I use micro-scale 3D-CFD model of porous catalytic filter with nonlinear Langmuir-Hinshelwood kinetics developed in OpenFOAM. The results show sensitivity of the light-off temperature to both gas composition and catalyst distribution in the filter.  
16 Bc. Petr Jelínek M2 doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Příprava agregátů pro biomedicínské aplikace v mikrofluidním zařízení detail

Příprava agregátů pro biomedicínské aplikace v mikrofluidním zařízení

Mikrofluidní zařízení umožňující produkci kapek jsou v dnešní době intenzivně zkoumána díky mnoha výhodám a značnému potenciálu například při přípravě mikrostrukturovaných léčiv či pokročilých funkčních materiálů. Oproti práci ve velkém objemu je jejich hlavní výhodou lepší kontrola parametrů toku a podmínek uvnitř kanálku. Cílem práce byl návrh a výroba mikrofluidního zařízení pro agregaci nanočástic. Zařízení bylo navrženo v programu AutoCAD a vyrobeno pomocí CNC obrábění. Byly připraveny dvě geometrie mikrofluidního čipu a otestovány různé průtoky kontinuální (butanol) a dispergované (voda) fáze. Připravené zlaté, železné a polymerní nanočástice byly agregovány v mikrofluidním zařízení. Podmínky agregace byly zvoleny dle výsledku parametrické studie. Kombinace zlatých nanočástic s unikátními opticko-elektrickými vlastnostmi, železných magnetických nanočástic a biokompatibilního polymeru nabízí potenciál pro zlepšení nosičů pro cílené doručování léčiv. Připravené homogenní i heterogenní agregáty a samotné nanočástice byly charakterizovány pomocí metody dynamického rozptylu světla, UV-VIS spektrometrie a optické i skenovací elektronové mikroskopie.
17 Bc. Martin Jůza M1 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Modelování hoření metanu  detail

Modelování hoření metanu 

Modelování hoření methanu Bc. Martin Jůza Školitel: doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Numerický model hoření methanu je snadno aplikovatelný na předpověď průběhu úniku zemního plynu z trubek nebo zásobníků a jeho následném zahoření. Díky němu lze získat představu o rychlosti proudění plynných složek, koncentraci methanu nebo o teplotním profilu ve sledovaném prostoru.  Funkční model hoření methanu lze později využít v oblasti požární bezpečnosti, například při prevenci (umístění koncentračních čidel nebo výpočet teploty v blízkosti stavebních konstrukcí), represi (ochrana zasahujících jednotek hasičů) nebo při vyšetřování příčin vzniku požárů. Správnost modelu je vždy třeba ověřit experimentem (validovat), teprve potom lze model aplikovat na další procesy. Tato práce se zabývá numerickou simulací hoření methanu v programu Fluent v místnosti podle experimentu provedeného L. Stecklerem a kol. (1982). Experiment byl zvolen z důvodu velkého množství publikovaných experimentálních dat. Vytvoření modelu slouží k získání základních dovedností při práci v řešiči Fluent a ověření vhodnosti nastavení parametrů modelových rovnic a numerického řešiče.  
18 Bc. Jakub Klimošek M2 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Understanding diffusion in semi-crystalline polymers: theory and experiments detail

Understanding diffusion in semi-crystalline polymers: theory and experiments

Diffusion of small gaseous hydrocarbon molecules in semi-crystalline polymers is a dynamic process, which is not easy to describe. For the experimental observation of the diffusion we have designed and assembled a new differential pressure decay apparatus. The principle of the method is to observe pressure evolution in the gas tight cell containing the polymer sample. The apparatus is fully automated to reach maximum reproducibility and to provide high number of experiments in a short time interval. Main advantages of the apparatus are low time-demanding experimentation and capability to simulate industrial conditions. We use Fickian approach to describe diffusion and to obtain the diffusion coefficient.  Diffusion coefficients evaluated from high number of experiments are thus statistically reliable. The Fickian approach describes data well but the theoretical description is not suitable for the non-ideal system like polymer-penetrant. Thus we decided to use a well established Free Volume Theory (FVT) as a second approach to estimate diffusion coefficients of penetrants in polymers. Application of FVT to our experimental data resulted in the description of diffusion coefficient dependency on penetrant pressure, and this processes cannot be described by simple Fickian diffusion.  
19 Richard Knopp B3 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Vylepšení postupu nanášení porézních katalytických vrstev do filtru pevných částic detail

Vylepšení postupu nanášení porézních katalytických vrstev do filtru pevných částic

Ve spalovacím motoru vznikají během provozu výfukové plyny obsahující také pevné částice (saze). Pomocí katalyzátoru se zdraví škodlivé plynné složky, především N0x, CO a nespálené uhlovodíky, přeměňují na H20, CO2 a N2. Pevné částice se odstraňují pomocí filtru pevných částic. V moderních filtrech se dovnitř nanáší katalytická vrstva, která zajišťuje konverzi nežádoucích plynných produktů spalování přímo ve filtru. Filtry pevných částic jsou tvořeny úzkými kanálky, které jsou na jednom konci – střídavě na vstupu a výstupu – zaslepeny. Proud plynu je proto nucen projít skrz porézní stěnu do sousedního kanálku a pevné částice zůstávají zachyceny ve filtru a neunikají do ovzduší. Cílem práce je vylepšit postup nanášení katalytické vrstvy do filtru. Postupně byly měněny vlastnosti jak nanášené suspenze, tedy pH směsi a velikost částic, tak i podmínky nanášení, tzn. namáčení vzorků před nanášením do vody, tlak profukování a podmínky sušení. Byl zkoumán vliv parametrů přípravy na kompaktnost a tloušťku nanesené vrstvy a dále poměr částic, které se dostaly do pórů ve stěně filtru a které zůstaly na vnější straně kanálku. Získané poznatky umožňují přesněji řídit rozmístění a strukturu katalytické vrstvy ve filtru tak, aby bylo dosaženo co největší konverze a nejmenší tlakové ztráty.  



20 Bc. Lenka Kolářová M2 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek PVC elimination from plastic mixtures: the change from waste to a useful resource detail

PVC elimination from plastic mixtures: the change from waste to a useful resource

The accumulation of plastic waste in our world is alarming. Recycling reduces the amount of plastic waste. However, the technology for cost-efficient recycling is still not developed. Nowadays, the best option comprises in recovery of the chemical energy stored in the petroleum products, i.e., incineration. But halogenated compounds in the plastics severely complicate this process. Such compounds are used as flame retardants, and produce toxic gases while burning, including dioxins.  But if we separate halogenated plastics, we can burn the rest and minimize the waste. One of the promising methods of waste processing is the triboelectric separation. In this work, we chose a simple model mixture: PVC, PET and PP.  We charged the mixture by rubbing it against certain counter-materials so that the plastics gained specific charge according to the material they are made of. And hereby charged plastics were separated in electric field according to the charge, ergo material. We found out that the best efficiency is reached by separating one material every cycle when rubbing against different counter-material. We were able to separate 89% of non-halogenated plastics from the mixture. Moreover, the purity of separated products was 95% and 93% for PET and PP, respectively.
21 Bc. Kateryna Korniienko M1 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Enkapsulace enzymu alliináza pro řízený antibakteriální účinek detail

Enkapsulace enzymu alliináza pro řízený antibakteriální účinek

V dnešní době dochází k nadužívání antibiotik a jejich následnému výskytu v běžných potravinách a vodě. Výsledné vybudování rezistence u bakterií vůči známým antibiotikům vede k nezbytnosti vývoje nových způsobů podání antibiotik. Alicin je organosírová sloučenina se silnými antibakteriálními účinky, která vzniká enzymatickou reakcí enzymu alliinázy a substrátu alliinu. Alicin je vysoce reaktivní látka, ke které si bakterie nemají čas vybudovat rezistenci. Tato práce se zabývá enkapsulací enzymu alliinázy do alginátových mikročástic. Enkapsulace je proces zapouzdření bioaktivní látky do polymerní matrice definovaného tvaru. Princip enkapsulace spočívá v protlačování roztoku alliinázy v alginátu sodném skrz trysku s následným vytvořením laminárního toku materiálu. Pomocí vibrační frekvence je tento tok rozrušován na kapky o stejných rozměrech, které se dispergují pomocí elektrického napětí do vytvrzovacího roztoku. Příprava částic o předem zvolených charakteristikách se uskutečnila pomocí přístroje Enkapsulátor BÜCHI B-395Pro. Byla zkoumána efektivita enkapsulace enzymu. Rovněž byl sledován účinek imobilizace na stabilitu a aktivitu enzymu. Obdržené částice se využijí pro přípravu alicinu in-situ tak, že enzymatická reakce se iniciuje přidáním roztoku alliinu na povrch částic.  
22 Bc. Katarína Kováčová M1 doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha Stanovenie transportných charakteristík pervaporačného membránového modulu detail

Stanovenie transportných charakteristík pervaporačného membránového modulu

Pervaporácia je membránový proces určený na separáciu kvapalných zmesí. Technika membránovej separácie je jedným z najsľubnejších úspechov v energeticky úsporných technológiách.  Pervaporáciu je možné využiť na separáciu zložiek, ktoré sú ťažko separovateľné pomocou destilácie, extrakcie, adsorpcie a absorpcie, napríklad separácia azeotropických zmesí. Proces zahŕňa selektívnu sorpciu tekutej zmesi do membrány, difúziu cez membránu a desorpciu do plynnej fázy na permeátovej strane.  Účelom práce je realizovať proces separácie etanolu od vody. Ich oddelenie má veľký význam pre výrobu etanolu z biomasy pomocou fermentácie. V poslednom desaťročí sa tento proces stal predmetov záujmu z dôvodu hroziaceho nedostatku ropy. Jednou z hlavných výhod tohto procesu je to, že palivá sa vyrábajú z obnoviteľných zdrojov.  Proces prebieha na membránovom module v laboratórnom merítku s membránami veľkosti 5,56cm x 20,50cm. Predmetom doterajších meraní bola snaha o ich separáciu pri rôznych prietokoch plynu a kvapaliny, čo bude pre nás najdôležitejší krok pri určovaní transportných charakteristík, konkrétne koeficientu prestupu hmoty na kvapalnej strane. Boli urobené prvé experimenty, z ktorých ešte nejde vyvodiť závery kvôli veľkému rozptylu dát.  
23 Bc. Jindřich Kropáček M1 RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D. Samoskladba hydrogelových mikrorobotů do aktuujících struktur detail

Samoskladba hydrogelových mikrorobotů do aktuujících struktur

Miniaturizace robotů umožňuje jejich rozšíření do nových oblastí, jakými jsou mikromanipulace, neinvazivní diagnostika nebo mikrochirurgie. Takoví mikroskopičtí roboti mohou být v budoucnu například stavebními jednotkami, tvořícími uspořádané mikrostruktury, které mohou sloužit jako náhrada biologických tkání v místech poškození nebo jako aktuátory fyziologických procesů. Miniaturní velikost takových robotů neumožňuje implementaci inteligence, dostatečné k samovolnému uspořádávání na základě algoritmů používaných v makroskopické robotice, a je proto potřeba hledat nové přístupy pro jejich sebeorganizaci. V tomto projektu představujeme způsob, jak mobilní mikroroboty uspořádávat do periodických mříží metodami samoskladby. Roboti jsou schopni se libovolně pohybovat po substrátu, avšak narazí-li na minimum potenciální energie (prohlubeň), formují se spontánně (bez vložení energie) do periodických struktur. Takto uspořádané roboty lze chemicky spojit do jediného celku, jehož tvar a velikost lze definovat nastavením parametrů spojování. Výsledné objekty mají velikost 1-2 mm a jsou schopny pomocí anizotropní deformace vykonávat mechanickou práci. Obdobné struktury bude v budoucnu možné využívat jako robotické mikroimplantáty, případně k přípravě samozacelujících se materiálů.  
24 Bc. Martin Krov M1 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Optimization of liquid dosing for the production of liquid marbles detail

Optimization of liquid dosing for the production of liquid marbles

In recent years, significant progress has been made in the research of liquid marbles. However, currently, liquid marbles are prepared by manually dripping the liquid onto a layer of powder particles. The aim of this work is to make the fabrication of liquid marbles automated in order to allow larger-scale applications. For the production of liquid marbles and especially for pharmaceutical applications, monodisperse droplets of liquid are required in order to ensure that the content of active pharmaceutical ingredient and the dissolution rate are consistent. In this study, the options of dividing flow and thus using a single pump to drive multiple nozzles are investigated. Furthermore, comparison of different pumping principles was made for dripping and jetting. Moreover, a drop-on-demand system was tested. The effects of a thin wire connected to the nozzle was examined as a potential way to decrease droplet size in the dripping regime. The experiments were carried out using viscous glycerol-water mixtures and a polymer melt. The droplet diameter was measured with a high-speed camera and subsequent image analysis.
25 Bc. Pavel Krýsa M1 doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Characterization of composite drug particles prepared by dry coating detail

Characterization of composite drug particles prepared by dry coating

Dry coating process is an alternative method to a conventional film coating. This process results in formation of a coating on the surface of drug particles during application of mechanical forces. The protective layer is made out of an appropriate excipient, mostly a deformable polymer. So prepared powder material can be subsequently utilized in different areas. Among them are stabilization of metastable forms of APIs, controlling the drug release characteristics or influencing powders flow properties. Because this process often takes place in milling devices, the success of dry coating is difficult to predict. Therefore, in this work we are focusing on general understanding of the process. Investigated parameters include ratio of particle size and mass of drug and excipient, size and amount of milling balls, and milling frequency. In our case, we are working with a model system that consists of a drug paracetamol and a coating polymer carnauba wax. To minimize impact of particle size during dissolution tests, obtained coated drug particles are sieved into several size fractions. These defined classes are subsequently characterized with a combination of several analytical techniques including SEM, dissolution experiments or Raman mapping.   
26 Bc. Markéta Kubiková M1 Ing. Jitka Čejková, Ph.D. Rotující dekanolové kapky jako součástky tekutých robotů detail

Rotující dekanolové kapky jako součástky tekutých robotů

Systémy obsahující organické kapky ve vodných roztocích surfaktantů se v posledních letech staly populární ve vědní oblasti ,,umělý život“ (angl. Artificial Life, běžně zkracováno jako ALife). Kapky napodobující některé vlastnosti a chování živých buněk nebo malých organismů jsme začali nazývat tekutí roboti. Tito roboti jsou schopni chemotaktického pohybu, přenosu chemikálií a malých předmětů (mohou sloužit jako ,,chemické taxíky“). Dále byly pozorovány změny tvaru – tvorba chapadlovitých struktur, kolektivní chování a samovolná rotace . Tato práce je zaměřená na studium poslední zmíněné schopnosti – tedy samovolného otáčení dekanolových kapek v roztoku dekanoátu sodného. Pohyb kapek a drobných objektů (např. vlasu) na nich umístěných byl studován zejména z kinematického hlediska. Byly sledovány vlastnosti rotace a jejich změny závisející na umístění vlasu na kapce, na délce vlasu a také na velikosti kapky dekanolu.  
27 Lucie Kubíčková B2 Ing. Martin Isoz, Ph.D. Development of a reliable CFD framework for study and optimization of an ejector detail

Development of a reliable CFD framework for study and optimization of an ejector

In this study, fundamentals of a CFD-based analysis of an ejector are presented. The ultimate goal of the research performed in cooperation with the Mass Transfer Research Group at UCT Prague is to facilitate the design phase of ejector devices for applications in chemical engineering. The final aim of the current project is to design and validate 3D transient multiphase simulation of the ejector. At the moment, we focus on evaluation of the CFD results sensitivity with respect to various simulation parameters, including the ejector geometry, flow velocity and turbulence modeling. To do so, a fully parametrized and automated CFD framework based on highly structured wedge meshes for axisymmetric RANS simulations is being implemented. We are aware of the loss of fidelity caused by the dimensionality reduction of the model and by computing only the Reynolds-averaged flow solution. However, the reduction in the computational complexity linked to the model and geometry simplification enables fast evaluation of CFD results and testing of multiple configuration in acceptable times. Furthermore, the accuracy of the simplified CFD models is evaluated using specifically tailored experimental data.
28 Kristýna Kuklová B3 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Synthesis and characterization of silica nanoparticles prepared in a microfluidic device detail

Synthesis and characterization of silica nanoparticles prepared in a microfluidic device

The latest trends show increase in the use of nanoparticles in pharmaceutical, biomedical and genomic industries because of their optical, electromagnetic or mechanical properties. Specifically, silica nanoparticles have found potential applications in medicine due to bioconjugation possibilities. The properties of nanoparticles depend on their size, morphology and structure (e.g. silica nanoparticle surface charge density or size distribution significantly affects utilization in the area of drug and genome delivery or cellular uptake). One of the most common methods for nanoparticle production is the batch process. However, it has some limitations; for example, precipitation reactions are often affected by undesired aggregation phenomena. Therefore, the continuous synthesis of silica nanoparticles in a microfluidic device is alternatively used as a method that reliably controls input variables such as the flow rates of reagents. This presented work is aimed to produce silica nanoparticles with a narrow particle size distribution using the microfluidic setup. Accordingly, part of the work is to set optimal parameters for the microfluidic chip and study the mixing phenomenon of the reactants in order to achieve reproducible nanoparticles with a uniform size distribution.  
29 Bc. Tomáš Lapka M1 Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Optimization of conductive films for electromagnetic shielding applications detail

Optimization of conductive films for electromagnetic shielding applications

Electromagnetic waves as an important carrier of information have infiltrated all aspects of life thanks to the rapid development of information technology and electronic devices. Electromagnetic interferences (EMI) caused by electromagnetic waves do not only interfere with electrical equipment, but they are also a serious threat to human health. Therefore, in recent years, designing of lightweight and effective materials for EMI shielding applications has gained attention. Polypyrrole (PPy) is an electrically conductive polymer, which can be prepared with different shapes. Each shape has unique properties and behavior. PPy nanotubes (PPy-NT) have attracted much attention due to their high electrical conductivity (up to 100 S·cm-1). Incorporation of PPy-NT into cellulose nanofibrils (CNF) results in formation of flexible and electrically conductive thin films. This study deals with the elaboration of PPy/CNF thin films with optimal morphology, mechanical properties and electrical conductivity for applications in EMI shielding. The processing conditions were optimized to tune the properties of the films. Finally, EMI shielding tests in the range of 5,85 – 8,20 GHz were carried out on the most electrically conductive films.  
30 Bc. Tereza Ludvíková M1 doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha Software development for hydrogen concentration measurements in nuclear power plants detail

Software development for hydrogen concentration measurements in nuclear power plants

Pressurized water reactors (PWRs/VVERs) are the most common nuclear reactors worldwide. In the primary circuit of a reactor, high pressurized water serves as a coolant, moderator and heat transfer medium. The coolant water is treated with several chemicals so that certain operating conditions are created. The main additives used in the primary circuits are boric acid, hydroxides, and hydrogen. Excess of H2 suppresses radiolytic oxygen formation, which would lead to pipeline corrosion and deposits on the fuel. Hydrogen is often generated directly in the circuit by the addition of ammonia which is decomposed in the core by the radiolytic reaction. It would be desirable to carry out precise online hydrogen concentration measurements so that the dosing rates could be quickly adjusted. At present, the concentration is mostly determined indirectly. Hence, a new device using a polarographic probe to measure it is being developed. Several prototypes have been tested so far. One of the current goals is to develop controlling software. Designed software should allow a user to set parameters of measurements or save and display output values. It should also comprise a section that would evaluate different variables, for example, temperature dependencies needed for correct signal processing.  
31 Bc. Klára Lukášová M1 Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D. Využití rozprašovacího sušení k přípravě biomimetických materiálů s antibakteriálními účinky  detail

Využití rozprašovacího sušení k přípravě biomimetických materiálů s antibakteriálními účinky 

V poslední době dochází ke zvýšení počtu bakterií, které jsou imunní vůči účinku běžně podávaných antibiotik. K této antibiotické rezistenci dochází z mnoha důvodů, ať je to vývojem samotných bakterií daný jejich krátkým reprodukčním cyklem, anebo lidský faktor v podobě neodborného užívání antibiotik. Jedním z možných řešení této nastalé situace je vývoj alternativních léčivých přípravků, na které si bakterie nemohou vytvořit účinnou obranu.   Allicin je molekula, která má velmi silné antibakteriální účinky a je typická pro zástupce rostlin rodu Allium (např. cibule,česnek).  K produkci allicinu dochází přeměnou aminokyseliny allinu katalyzovanou enzymem allinázou. Tyto dvě látky se nacházejí v různých částech česnekové buňky a k jejich reakci dochází až v případě, kdy je rostlina ohrožena a její struktura nějakým způsobem poškozena. K přípravě materiálů pro napodobení tohoto přírodou ověřeného děje využíváme proces rozprašovacího sušení, kde jsme schopni účinně enkapsulovat enzym allinázu do polymerního nosiče, který plní stabilizační funkci a zároveň tvoří transportní bariéru zabraňující okamžité reakci s allinem. Na výslednou enzymatickou aktivitu enkapsulovaného enzymu má vliv mnoho procesních parametrů a faktorů (např. teplotní stres), které jsou předmětem zkoumání této práce.  



32 Oskar Marelja B3 Ing. Martina Ježková Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels   detail

Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels  

Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels    The science of microfluidics is on the rise, and so-called lab-on-a-chip laboratories have high potential for chemical and bio-medical applications. These chips minimize material consumption while maximizing surface and hence phase-to-phase contact. In nano- and micro-scales, the effect of interfacial processes is significant and it is therefore essential to have information about the shape of the interfacial surface as well as the events that are realized through this surface - such as mass transfer, heat transfer and molecule rearrangement to minimize the interfacial energy.  The purpose of this study is to compare the experimental observations of fluid interactions in different microchannels with numerical models created with ANSYS Fluent. Once validated, these models will be in the next step used to predict the behavior of fluids within a microchannel and optimize the geometry of the microchannel without the necessity to perform complicated experiments. Two modelling approaches were taken and compared: the Volume of Fluid and the Mixture method. The finding of 4 different interaction phenomena - dripping, squeezing, jetting and tubing - taking place at the microchannel junction was further approved.       
33 Aneta Mauri B3 prof. RNDr. Drahoslava Janovská, CSc. Jednodimenzionální populační dynamika detail

Jednodimenzionální populační dynamika

Nejprve se stručně seznámíme s některými názornými a intuitivními modely používanými v rámci jednodimenzionální populační dynamiky.  Jedním z řady možných způsobů, pomocí kterých můžeme populační dynamiku modelovat, je logistická rovnice. Logistická rovnice, přesněji logistická funkce, nachází uplatnění nejen v biologii a v chemii, ale také např. v modelování neuronových sítí, v ekologii, v ekonomii, v matematické pravděpodobnosti, hraje důležitou roli i ve statistických modelech logistické regrese, atd. V práci uvádíme několik postupů řešení logistické diferenciální rovnice. Logistickou funkci si graficky znázorníme. Teorii budeme ilustrovat na vybraných příkladech a jejich řešení.  V závěru práce objasníme pojem “harvesting“ (žně) a ukážeme, že tento model hraje neopomenutelnou úlohu v logistické rovnici pro některé biologické systémy.  
34 Radek Mencl B3 RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D. Hydrogeloví mikroplavci (hydrogel microswimmers) detail

Hydrogeloví mikroplavci (hydrogel microswimmers)

Funkční roboti v mikroměřítku mohou mít v budoucnu velmi široké spektrum aplikací. Například v lékařství mohou být využíváni pro pohyb v krevním řečišti (transport léčiv, monitoring) nebo pro jemné mechanické úkony při operacích, v průmyslu pro manipulaci, konstrukci a výrobu dalších předmětů v mikroměřítku. Pro všechny aplikace je klíčová schopnost robotů se pohybovat. Pohyb v těchto měřítkách není jednoduchý z důvodu vysokých povrchových (sucho) a viskózních sil (mokro) (viz. Scallop theorem, který popisuje problémy spojené s pohybem při nízkých hodnotách Reynoldsova čísla v Newtonovských tekutinách).  V tomto projektu vyvíjíme roboty, kteří se ve vodných roztocích pohybují s využitím undulačního pohybu, který připomíná pohyb úhoře. Roboti jsou litograficky vyráběni z fotoresponzivního hydrogelu. Problémy spojené s pohybem řešíme pomocí jednoho stupně volnosti a dvou symetricky sdružených ramen, které vykonávají undulační pohyb a tím posouvají robota vpřed. První experimenty ukazují funkčnost tohoto designu, roboti se při pulzním osvitu opravdu směrově pohybují. Dále se v tomto projektu zaměříme na optimalizaci designu robota ve smyslu dosažení maximální citlivosti na osvit a zvětšení vzdálenosti uražené na jeden světelný pulz.  
35 Bc. Pavlína Michaláková M1 Ing. Denisa Lizoňová Studium interakce aktivně směřovaných nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami  detail

Studium interakce aktivně směřovaných nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami 

Cílené doručování léčiv by mohlo být revolučním přístupem při léčbě rakoviny. Tato metoda  přináší výhodu specifického doručení léčiva do nádoru, což vede ke snížení vedlejších účinků  a zvýšení účinnosti léčby. Jedním z největších omezení současné aplikace této léčby je  odstranění nanočástic buňkami imunitního systému - makrofágy. Toto vede ke snížení doby  cirkulace v krevním řečišti a tím pádem také k potlačení účinnosti léčby. Křemičité nanočástice  byly modifikovány polymerem poly N-(2-Hydroxypropyl) methacrylamidu a monoklonální  protilátkou IgG M75 (protilátka proti Karbonické Anhydráze IX, která je exprimovaná na  povrchu mnoha nádorových buněk a umožňuje tedy aktivní cílení nanočástic do nádorových  tkání). Fluorescenční mikroskopie v kombinaci s průtokovou cytometrií byla použita za účelem  pochopení procesů fagocytózy makrofágů (buněčná linie J744.A1) a specifických interakcí  protilátka-antigen (buněčná linie HT-29 nadměrně exprimující CA IX). Získaná data budou  dále použita pro vývoj farmakokinetického modelu popisujícího výše uvedené procesy.
36 David Müller B3 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Evaluation of electrochemical stability of selected organic electroactive compounds for application in redox flow battery detail

Evaluation of electrochemical stability of selected organic electroactive compounds for application in redox flow battery

Redoxní průtočné baterie jsou slibnou technologií pro stacionární akumulaci velkých objemů elektřiny produkované kupř. obnovitelnými zdroji. Aktuálně nejvyspělejšími a nejrozšířenějšími jsou baterie s vanadovými elektrolyty. Oscilující cena vanadu a některé jeho nepříznivé vlastností motivují výzkum a vývoj v oblasti organických elektrolytů pro průtočné baterie. Cílem práce je studium chemických a elektrochemických vlastností vybraných derivátů antrachinonu. Je sledován vlivu typu a pozice substituentů na aromatickém jádře na relevantní chemické a elektrochemické vlastnosti pro aplikaci v průtočných bateriích (redukční potenciál, mechanismus a vratnost elektrodové reakce a rozpustnost ve vodném prostředí). Hlavní důraz práce je kladen na posouzení chemické a elektrochemické stability látek za podmínek aplikace, a to jak v kyselém (1M H2SO4), alkalickém (1M NaOH) i neutrálním prostředí (1M Na2SO4).). Používané metody jsou cyklická voltametrie a cyklické nabíjení a vybíjení za konstantního proudu v průtočném polo-článku. U vybraných vzorků je následně prováděna post mortem NMR analýza (spolupráce s prof. Kvíčalou, ÚOCH) s cílem zjistit příčiny omezené stability.  
37 Bc. Ondřej Navrátil M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Drying of Multilayer Pharmaceutical Coating: Modeling and Experimental Study detail

Drying of Multilayer Pharmaceutical Coating: Modeling and Experimental Study

In the pharmaceutical industry, multilayer drug coating is used for the manufacturing of drug forms with enhanced release characteristics. Additional layers allow to alter the release kinetics of an API (active pharmaceutical ingredient) or to stack multiple APIs, thus to create a more efficient drug delivery system. Coatings are commonly applied in the form of a polymer solution to improve their mechanical properties. On an industrial scale, coating methods such as fluid bed coating or spray coating are capable of forming uniform layers. However, pharmaceutical products must meet strict quality requirements and the knowledge of the coating drying kinetics is important for better process control and error avoidance. This work aims to study both experimentally and theoretically the drying kinetics of a polymer solution in a single layer setup. As a model coating medium, we use a water solution of polyvinylpyrrolidone. For this setup, we present a custom convective dryer suitable for the evaluation of the heat and mass transfer coefficients. To better understand the drying kinetics, we also develop a mathematical model describing involved mass and heat fluxes and compare the predicted results to experimental data.  
38 Bc. Vladimír Němec M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. UV imaging as a tool for granule characterisation detail

UV imaging as a tool for granule characterisation

This work deals with a model pharmaceutical formulation, consisting of ibuprofen as the API, lactose and microcrystalline cellulose as filler and pregelatinized starch as a binder, where water was added as liquid binder to the mixture during high-shear granulation. This formulation was subjected to a parametric study in a laboratory scale high-shear wet granulator. Firstly bulk dissolution tests were measured. The structure of the produced granules was e xamined by x-ray micro computed tomography, while single granule dissolution experiments were conducted using the Sirius Surface Dissolution UV-Imager providing the real-time 2D UV maps of API concentration profiles in the vicinity of the granule. By coupling those two techniques, a toolbox for investigation of a granule structure-dissolution relationship was created and the granule properties were correlated with the granulation formulation parameters and bulk dissolution tests.
39 Bc. Kristina Oftnerová M1 doc. Dr. Ing. Milan Jahoda Modelování výtoku metanu z bezpečnostní pojistky u aut na CNG detail

Modelování výtoku metanu z bezpečnostní pojistky u aut na CNG

Ochrana životního prostředí je v posledních letech jednou z celosvětových priorit. Její součástí je snaha o minimalizaci emisí v silniční dopravě. Jednou z cest je využívání vozidel s alternativními palivy, mezi která patří vozidla poháněná zemním plynem (CNG). Stlačený zemní plyn je skladován v tlakové nádobě a z hlediska bezpečnosti je každá nádrž opatřena bezpečnostní pojistkou. Bezpečnostní tlaková pojistka používaná u aut je spouštěná teplotou. Uvnitř ní se nachází nízko-teplotně tavitelná slitina, která udržuje píst v pojistce stlačený, plyn tak za normálních okolností neuniká. Po zahřátí na teplotu 110 °C se slitina roztaví, píst se uvolní a CNG začne z tlakové lahve unikat přes 6 otvorů, které se nachází po stranách na vrchní části pojistky. Cílem mé práce je sestrojení modelu pro výtok metanu z bezpečnostní pojistky, výpočet tlakové ztráty v oblasti výtoku a porovnání zjištěné hodnoty s experimentálními daty. Znalost charakteru vzniklého nadzvukového proudění je důležitá například při zásahu hasičského sboru u nehody.   
40 Bc. Rustem Omarov M1 doc.Ing. František Rejl, Ph.D. HETP pro výplň Mellapak 452Y v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm detail

HETP pro výplň Mellapak 452Y v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm

Tato práce prezentuje separační účinnost strukturované výplně Mellapak 452.Y pro atmosférickou destilaci binární směsi cyklohexan/n-heptan. Separační účinnost byla vyhodnocena ve formě výšky ekvivalentní teoretickému patru (HETP) z měření provedených za podmínek nekonečného poměru zpětného toku v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm.  HETP určité výplně je obvykle prezentováno v závislosti na intenzitě toku fází. Univerzálnost této závislosti komplikuje pro systém cyklohexan/n-heptan nezanedbatelná závislost HETP na destilačním rozmezí, pro které bylo stanoveno. V souhlasu s teorií byla tato závislost aproximována lineární funkcí, HETP = axA + b, kde za hodnotu xA bylo zvoleno složení ve středu úseku lože, pro které je HETP stanoveno.  Následná implementace této závislosti umožnila korekci experimentálních hodnot HETP přepočtem na ekvimolární složení. Korigované hodnoty HETP získané v obou destilačních kolonách byly vyneseny v závislosti na intenzitě toku fází a porovnány.  



41 Bc. Tomáš Pachl M1 Ing. Bc. Jan Němec Modelování konverze plynu v katalytickém filtru pevných částic detail

Modelování konverze plynu v katalytickém filtru pevných částic

Ochrana zdraví obyvatel je velice důležitá, a proto se stále zpřísňují emisní normy pro automobily. Dnes jsou katalytické konvetory a filtry pevných částic nedílnou součástí každého vozu. Konvertory snižují množství škodlivých složek jako jsou oxidy dusíky, oxid uhelnatý, nespálené uhlovodíky a převádějí je na bězně se vyskytující atmosférické plyny. Filtry zachytávají malé částice hmoty, které jsou tvořeny především sazemi. Do filtru je možné nanést katalytickou vrstvu a spojit tak funkce katalytického konvertoru a filtru do jednoho zařízení. Pak je nutné minimalizovat tlakovou ztrátu, zajistit dostatečnou konverzi plynů i filtrační účinnost. Matematické modely pomáhají při vývoji těchto katalytických filtrů. Detailní 3D modely mají vysokou náročnost na výpočetní techniku, proto byl v této práci použit tzv. 1D+1D model. První část značí souřadnici podél kanálku a druhá skrze stěnu. Pro zpřesnění výpočtu konverze plynu byl stávající model rozšířen o difuzi plynu ve stěně filtru ke katalytickým centrům. Výsledný model obsahuje další 1D část, jedná se tedy o 1D+1D+1D.  
42 Matouš Pechar B3 Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Investigation of application of polyvinyl alcohol for preparation of API-polymer amorphous solid dispersions detail

Investigation of application of polyvinyl alcohol for preparation of API-polymer amorphous solid dispersions

A promising way to improve the bioavailability of poorly soluble active pharmaceutical ingredients (APIs) is their integration into polymer matrices and formation of amorphous solid dispersions (ASDs). Hot melt extrusion (HME) belongs among the most promising methods for preparing ASDs. It offers a platform for the development of a variety of solid dosage forms covering oral, parenteral and topical applications. It is used to manufacture a wide range of delivery systems providing sustained, modified and targeted drug delivery. Therefore, it is now considered as a well-recognized pharmaceutical technology. In this project, the application of polyvinyl alcohol (PVA) for preparation of API-polymer ASDs was investigated. First, the solubility of selected APIs (indomethacin, naproxen, and ibuprofen) in PVA and glass transition temperatures (Tg) of API-PVA mixtures were determined by calorimetry. Based on these results in combination with theoretical models for solid-liquid equilibrium, such as Flory-Huggins solution theory, and description of Tg of mixtures, the temperature – composition phase diagrams were constructed. Mixtures of PVA with indomethacin and ibuprofen were prepared by hot melt extrusion and their stability was compared with prediction of stability from phase diagrams.
43 Beatriz Peixe M1 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Influence of flow distribution on CO oxidation in three-way catalyst detail

Influence of flow distribution on CO oxidation in three-way catalyst

Automotive catalyst is nowadays an inherent part of the exhaust gas after-treatment systems for combustion engines. During the internal combustion, there is not only the formation of non-toxic gases, but also traces of toxic and polluting substances like carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons, nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM). Aiming on decrease the emissions of these harmful gases, sophisticated devices as the three-way catalyst have been created. One of the most important reactions is the oxidation of carbon monoxide into carbon dioxide (CO2). The purpose of this work is to understand how the flow distribution of the inlet mixture can affect CO oxidation in catalytic monolith. The experiments were performed using a special computer-controlled apparatus constituted by a reactor containing a flow distributor and samples of the catalytic monolith, accompanied by analysers, mass-flow controllers and multi-way valve for rapid switching of lean and rich reaction mixtures. CO light-off curves measured with and without several different flow distributors are compared and effects of non-uniform flow distribution on CO conversion are discussed.
44 Jiří Perner B3 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Studie elektrostatického nabíjení polyethylenových částic v prostředí dielektrických kapalin   detail

Studie elektrostatického nabíjení polyethylenových částic v prostředí dielektrických kapalin  

Electrostatic charging of liquids is responsible for numerous industrial problems, such as sudden spark discharges that can ignite flammable organic vapours. Another problem is manifested during the slurry ethylene polymerization to PE, where the particle charging affected by the presence of dielectric liquid causes unwanted agglomeration. PE particles get charged by particle-particle, particle-liquid or particle-wall interactions and when the charge exceeds a critical value, the particles adhere to the reactor wall or form agglomerates which negatively impact the reactor operation. Despite the industrial importance, the knowledge of charging mechanisms is lacking. To build this knowledge, we need to develop a method for the measurement of charging of liquid dielectrics and particles in liquid dielectric media. In this work, we used a mixer with a metal charging adaptor for charging the samples. Firstly, we measured the electrostatic charging trends of pure dielectric liquids. We show that charging trends can be correlated with the dielectric constant of hydrocarbons. Secondly, we measured the charging of PE particles in hexane. The particle’s charge is shielded by the liquid; therefore we aim to develop a new apparatus that can accurately measure the charge on “wet” particles.  
45 Tomáš Picek B3 doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D. Charakterizace orálně disperzních filmů pro doručování léčiv detail

Charakterizace orálně disperzních filmů pro doručování léčiv

Orálně disperzní filmy (ODF) jsou novou formou léčiv usnadňující aplikaci a dávkování léčiva do lidského organismu. Jedná se o alternativní formu léčiva, která usnadňuje aplikaci u pacientů, pro které je klasická forma podání nepříjemná nebo nemožná. ODF je možné vyrábět několika způsoby, např. tvorby filmu odpařením rozpouštědla nebo elektrozvlákňováním. Vzhledem na strukturu a vlastnosti vytvořených filmů byly připravené filmy analyzovány kombinací několika technik, a to měřením kinetiky disoluce, analýzou morfolgie pomocí SEM ale také měřením mechanických vlastností filmu. Pro porovnání byla také testována rozpustnost ODF oproti fyzické směsi léčiva a pomocné látky. Vzhledem na vláknitou strukturu filmu připraveného pomocí elektrozvlákňování byl otestován také vliv laminačního tlaku na strukturu filmu a rozpustnost léčiva ve vodném prostředí. Z výsledků vyplývá, že laminační tlak nemá vliv na strukturu filmu a na rozpustnost účinné látky. Tyto závěry pomohou optimalizovat budoucí výrobu a skladování této nové formy léčiva.
46 Bc. Jakub Píchal, Bc. M1 doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha Optimalizace přípravy dlouhodobě stabilních elektrod polarografické sondy pro měření koncentrace H2 v primárním okruhu jaderné elektrárny detail

Optimalizace přípravy dlouhodobě stabilních elektrod polarografické sondy pro měření koncentrace H2 v primárním okruhu jaderné elektrárny

V primárním okruhu jaderné elektrárny vzniká vodík, který zabraňuje nežádoucímu vzniku kyslíku rozkladem vody. Z bezpečnostních a ekonomických důvodů je třeba vodík měřit. Zatím neexistuje metoda, jak měřit vodík přímo.  Při výrobě sondy na vodík se vychází ze zkušeností získaných výrobou a prací s podobnou kyslíkovou sondou. Vodíková sonda se skládá z platinové anody a katody z chloridu stříbrného. Sonda dále obsahuje membránu nataženou nad platinovou anodou a elektrolyt z chloridu draselného. Mezi tekutinou obsahující vodík a povrchem platinové elektrody vzniká koncentrační gradient, který je ovlivněn permeabilitou membrány. Koncentrace vodíku na povrchu platinové elektrody je téměř nulová. Na platině se vodík oxiduje, odevzdává elektrony platině, které jsou obvodem přeneseny na katodu (AgCl), kde se vyredukuje stříbro. Na elektrody je přivedeno polarizační napětí a je měřen proud procházející obvodem. Tento proud je závislý na koncentraci vodíku v přiváděné tekutině.  V tuto chvíli jsou námi vyráběné sondy stabilní průměrně po dobu dvou měsíců, avšak s přihlédnutím k jejich využití je nutné garantovat alespoň tříměsíční stabilitu.  Cílem této práce je navrhnout postup přípravy elektrod, který by vedl ke vzniku dlouhodobě časově stabilní vodíkové sondy.  
47 Bc. Martina Reisnerová M1 Ing. Lukáš Valenz, Ph.D. Stanovení hydraulických a transportních charakteristik strukturované výplně Mellapak 250Y detail

Stanovení hydraulických a transportních charakteristik strukturované výplně Mellapak 250Y

Absorpce, založená na rozdílné rozpustnosti plynných složek v rozpouštědle, je velice významný proces sdílení hmoty především kvůli širokému uplatnění při čištění odpadních plynů. Absorpční kolony mohou být patrové nebo plněné sypanou či strukturovanou výplní. V naší laboratoři se zabýváme zkoumáním transportních a hydraulických vlastností strukturovaných a sypaných výplní.  Pro popis procesů se spojitým stykem fází je potřeba znát koeficienty přestupu hmoty a efektivní mezifázovou plochu. Experimentální stanovení koeficientů se provádí ve vhodně zvoleném systému, kde uvažujeme pouze přestup v jedné fázi. Pro získání objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi neboli kGa existuje řada metod, mezi dvě nejpoužívanější patří chemisorpce oxidu siřičitého do roztoku hydroxidu sodného a čpavku do roztoku zředěné kyseliny sírové. Literární hodnoty kGa stanovené různými metodami na různých pracovištích se liší až násobně. Cílem práce je stanovit kGa dvěma metodami na jednom zařízení a na jednom pracovišti, což doposud nebylo v otevřené literatuře publikováno. V rámci této práce byla změřena tlaková ztráta a stanoveny hodnoty kGa chemisorpcí SO2/NaOH v závislosti na průtocích fází na strukturované výplni Mellapak 250Y.



48 Bc. Přemysl Richtr M2 Ing. Petr Mazúr, Ph.D. Optimalizace nabíjecího cyklu zinko-vzduchové baterie   detail

Optimalizace nabíjecího cyklu zinko-vzduchové baterie  

Současnou snahou Evropské unie je dekarbonizace energetického sektoru, což vede k růstu produkce elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Ta je však značně kolísavá kvůli proměnlivostí přírodních živlů. Výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů lze stabilizovat pomocí stacionárních úložišť energie a v současné době se k těmto účelům používají Li-iontové baterie, vodíkové technologie nebo vanadové redoxní průtočné baterie. Dané technologie však limituje dostupnost nerostných zdrojů, nízká účinnost či potenciální bezpečností rizika při provozu, a proto jsou intenzivně zkoumány a vyvíjeny i jiné elektrochemické systémy. Jedním z nich jsou například zinko-vzduchové průtočné baterie, které poskytují výhody v podobě vysoké hustoty energie, ekologičnosti a bezpečnosti. Nicméně jejich výzkum je teprve na počátku a úspěšné komercializaci brání vícero technických problémů.             Cílem této práce bylo studium vlivu různých módů nabíjení na coulombickou a energetickou účinnost laboratorní zinko-vzduchové průtočného baterie. K tomuto účelu byla sestrojena nová měřící aparatura, která umožňuje využívat potenciostat k provádění složitých experimentů, a dále byl inovován design baterie. Získané výsledky poskytují cenné informace pro další rozvoj této technologie.  
49 Bc. Kateřina Sladká M2 doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová Experimentální studie adheze bublin na povrch pevné částice ve vodných roztocích propanolu detail

Experimentální studie adheze bublin na povrch pevné částice ve vodných roztocích propanolu

Tato práce se zabývá studiem adheze bublin na pevném povrchu ve vodných roztocích n-propanolu. Ve vodných roztocích alkoholů dochází vlivem přítomnosti vodíkových vazeb k tvorbě mikrostruktur, což výrazně ovlivňuje chování kapalné fáze i bublin. Příkladem anomálního chování je nelineární průběh povrchového napětí, viskozitní maximum nebo měnící se odporový koeficient pro výpočet stoupavé rychlosti bublin. V případě propanolu dochází ke skokové změně při koncentraci 7 mol. %. Přídavek alkoholu do vody ovlivňuje adhezi bubliny, při níž dochází ke změně velikosti třífázového rozhraní, úhlu smáčení a mobility povrchu bubliny. V experimentální části této práce byly vysokorychlostní kamerou snímány adheze bublin v roztocích propanolu v celém koncentračním rozsahu. Data byla vyhodnocena pomocí obrazové analýzy NIS-Elements. Z experimentálních dat byla vyhodnocena mobilita povrchu bubliny. V čisté vodě má bublina plně mobilní povrch. Se zvyšující se koncentrací roztoku mobilita klesá a kapalina se chová jako roztok povrchově aktivní látky. Při koncentraci nad 7% propanolu dochází ke skokové změně charakteru fázového rozhraní, které je plně imobilní s extrémně rychlou desorpcí molekul alkoholu.  
50 Bc. Erik Sonntag M2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Reactive Dissolution of Poorly Soluble Prodrug Suspension  detail

Reactive Dissolution of Poorly Soluble Prodrug Suspension 

This work deals with development and validation of in vitro dissolution method for an intramuscular depot suspension. Such pharmaceutical formulation is injected into a muscle in a form of a prodrug, which is a substance similar to an API (active pharmaceutical ingredient) with no pharmacological effect on a human body. A depot of solid prodrug particles is formed at the site of administration, which gradually dissolves into the tissue fluid. In a liquid phase, the prodrug is converted to the API by enzymes, which are naturally present in a human body. The API is subsequently transported via blood circulation to the site of action. This research deals with design of the dissolution method, which is an experimental setup that mimics the described process under in vitro conditions and allows us to measure the API release kinetics. This dissolution method is part of generic drug development and can also be used for the drug quality control. Various types of dissolution methods were developed for particular depot suspension along with an analytical method to determine the concentration of the API and prodrug. Furthermore, computer simulation was created, which describes the dissolution kinetics of the suspension based on particle size distribution and their specific surface area.  
51 Jakub Staś B3 Ing. Alexandr Zubov, Ph.D. Modelování transportu ve 3D rekonstruovaném dutém vlákně detail

Modelování transportu ve 3D rekonstruovaném dutém vlákně

V dnešní době si již uvědomujeme, že ložiska fosilních paliv nejsou bezedná. To se týká rovněž zemního plynu, který lze nahradit bioplynem jakožto alternativou, která vzniká jako vedlejší produkt mnoha procesů. Bioplyn ovšem není tvořen pouze energeticky významným metanem, ale nezanedbatelnou část tvoří nespalitelné plyny jako např. oxid uhličitý. K odstraňování těchto příměsí se běžně používají membránové moduly složené ze svazků dutých vláken. V rámci spolupráce s firmou MemBrain s.r.o. se zabýváme optimalizací porézní struktury dutých vláken pro co nejúčinnější separaci plynných směsí, zejména bioplynu. Předmětem tohoto příspěvku je pak vytvoření dynamického modelu transportu směsi plynů skrze stěnu dutého vlákna s obecnou morfologií pórů. Pro tyto účely je prostorově trojrozměrná geometrie pórů generována jednak uměle jako uživatelsky definovaná pravidelná struktura, jednak rekonstrukcí reálného vlákna z mikro-tomografických snímků. Vytvořený model je založen na popisu difuze Fickovým zákonem, ale následně bude rozšířen o popis dělení plynných směsí na základě Maxwellových-Stefanových rovnic.



52 Bc. et Bc. Jana Steinhauserová M1 Ing. Jitka Čejková, Ph.D. Experimentální studium kolektivního chování nebiologických samopoháněných objektů detail

Experimentální studium kolektivního chování nebiologických samopoháněných objektů

Kolektivní chování je pozorováno především v biologických společenstvech, ale lze ho pozorovat i u neživých systémů. Tato práce se zabývá chováním kapek dekanolu v roztoku dekanoátu sodného. Zajímají nás vzájemné interakce mezi těmito kapkami, které reprezentují nebiologické samopoháněné objekty. Byly provedeny sady experimentů s různým počtem kapek a tyto experimenty následně s pomocí obrazové analýzy vyhodnoceny. Cílem předložené práce bylo najít metodologii, jak experimenty vyhodnotcovat a získaná data později použít pro teoretické výpočty.  
53 Bc Jakub Strnad M2 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Tvorba elektrokineticky řízených vírů na heterogenních iontově-výměnných membránách detail

Tvorba elektrokineticky řízených vírů na heterogenních iontově-výměnných membránách

Heterogenní iontově-výměnné membrány jsou základní součástí elektrodialyzérů, ve kterých představují permselektivní médium a slouží k požadované separaci iontů v elektrickém poli. V současné době tyto elektrodialyzéry pracují v tzv. podlimitní oblasti při nízkých proudových hustotách. Při vyšších proudových hustotách systém přechází do tzv. nadlimitní oblasti, ve které probíhají vedle intenzivnějšího odsolování iontů ze zpracovávané suroviny ještě další jevy, které mohou být pro celý proces prospěšné, nebo nechtěné. Mezi tyto jevy se řadí např. elektrokineticky řízené víry, nebo štěpení vody. Cílem této práce je pozorovat a kvantifikovat intenzitu vírů vznikajících při vyšších proudových hustotách pomocí PIV (particle image velocimetry) a intenzitu štěpení vody pomocí měření změn pH. K experimentům byly použity heterogenní kationtově a aniontově-výměnné membrány, které byly integrovány do speciálně vyvinutých miniaturizovaných cel. Tyto cely umožňují pozorování intenzity vznikajících vírů i měření změn pH, které nastávají v důsledku štěpení vody. Na závěr práce budou porovnány výsledky pro kationtově a aniontově-výměnné membrány.  
54 Bc. David Tichý M2 doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D. Předkoncentrace a odsolování pomocí iontové koncentrační polarizace detail

Předkoncentrace a odsolování pomocí iontové koncentrační polarizace

Příprava biomedicínských vzorků (například proteinů nebo DNA) pro jejich analýzu je mnohdy kvůli nízkým detekčním limitům zásadní pro úspěšnost celého procesu. Předkoncentrace, neboli lokálního zvýšení koncentrace dané molekuly nebo iontu, lze docílit pomocí iontové koncentrační polarizace. Umístěním iontově-výměnné membrány do vnějšího DC elektrického pole vznikají na jejích opačných stranách oblasti obohacené a ochuzené o ionty, v nichž se ustanoví nelineární gradient elektrického pole. Iontově vyčerpaná vrstva může v některých případech působit jako nemechanický filtr pro nabité molekuly a ionty. V této práci je iontově vyčerpaná vrstva využita k předkoncentraci záporně nabitých částic fluoresceinu v mikrofluidním kanálku se dvěma kationtově výměnnými membránami.   Byl zkoumán vliv rozdílných hodnot průtoků a aplikovaného napětí na pozici a tvar zakoncentrovaného útvaru ve třech geometrických variantách čipu: s rovným, zužujícím a rozšiřujícím se kanálkem. V druhé části práce byly tyto čipy porovnávány z hlediska účinnosti odsolování protékajícího roztoku od molekul chloridu draselného. Cílem tohoto výzkumu je vytvoření průtočného systému realizujícího předkoncentraci a separaci iontů z roztoku uplatňujícího iontovou koncentrační polarizaci.  
55 Jan Trnka B2 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica detail

Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica

Mezoporézní silikové částice se díky svým mimořádným schopnostem amorfizace látek absorbovaných do jejich pórů nově začínají používat i jako farmaceutický excipient pro formulaci špatně rozpustných léčiv. V dnešní době je bohužel jejich výroba poměrně nákladná a průmyslově vyráběné částice zatím nedosahují kvalit částic připravovaných v laboratoři. Současné laboratorní přípravy částic jsou však náročné na převedení do větších měřítek. Dosud se mezoporézní silika vyrábí pouze vsádkovým způsobem. Zlevnit a zefektivnit produkci částic by mohlo převedení výroby do kontinuálního režimu. Slibným řešením se zdá být využití průtočného reaktoru s pístovým tokem, a to zejména díky stabilnímu toku, snadnému nastavení doby zdržení reakční směsi a možnosti převedení výroby do větších měřítek pomocí paralelizace. Cílem práce je navrhnout průtočný reaktor s pístovým tokem na výrobu silikových částic, následně pak navázat na reaktor další jednotkovou operaci, jako například mletí částic na definovanou velikost či jejich roztřídění dle velikosti, aby bylo možné připravovat částice s přesně definovanými parametry. Pro porovnání připravených vzorků bude vyhodnocena jejich velikost pomocí statického rozptylu světla, morfologie pomocí elektronového mikroskopu a měrný povrch pomocí sorpce dusíku.
56 Bc. Barbora Tučková M1 prof. Dr. Ing. Juraj Kosek Studium utváření morfologie polymerních latexových vrstev detail

Studium utváření morfologie polymerních latexových vrstev

Many tons of latex for coating purposes are synthetized every year. This widely used material forms a stable dispersion (emulsion) of polymer microparticles in an aqueous medium. Polymer latexes are synthesized from petroleum-based chemicals, and are further processed, e.g., to tires, gloves or coatings, which are formed from latex paints. The formation of latex films is thoroughly discussed in literature, because it is important to understand this process in order to determine the required properties of the manufactured latex and the optimum film-forming conditions. It was shown in many studies that the time and the temperature of film formation and storage conditions have a great impact on the degree of particle coalescence. Therefore, in this work the temperature dependence of the latex film formation and its morphology are investigated by the use of scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). To obtain the uniform latex layer, the latex was sprayed onto a thin glass using electro-spray or was simply cast on a glass. The samples used for the investigation of latex film formation were monodisperse polystyrene particles (PS) and poly(butyl acrylate) solution (PBA).  
57 Bc. Adam Tylich M1 doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha Měření příkonu a kompletní disperze plynu v míchané poloprovozní nádobě s nekoalescentní vsádkou detail

Měření příkonu a kompletní disperze plynu v míchané poloprovozní nádobě s nekoalescentní vsádkou

V mnoha odvětvích chemického, farmaceutického a potravinářského průmyslu jsou mj. využívány mechanicky míchané reaktory, ve kterých je dispergován plyn. Takovéto reaktory jsou využívány například k fermentaci, chloraci či hydrogenaci. Pro správný návrh a konstrukci zařízení je nutné znát transportní charakteristiky, zejména objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Hodnota kLa je mj. závislá na velikosti zádrže plynu a příkonu míchadel. Znalost uvedených charakteristik je nutná pro predikci přestupu hmoty při návrhu mechanicky míchaných zařízení. Měření příkonu probíhalo na poloprovozní nádobě o vnitřním průměru 59 cm. Nekoalescentní vsádka byla simulována 0,5 M roztokem síranu sodného. K formulaci výpočetních vztahů pro predikci transportních charakteristik v navrhovaných provozních nádobách byla také využita data naměřená na laboratorní nádobě. Vedle měření příkonu a následného testování korelačních rovnic byla také stanovována hodnota otáček míchadla, při níž dochází ke kompletní disperzi plynu, NCD. Znalost hodnot NCD bude po vybudování obsáhlejší databáze rovněž využita k vytvoření nových korelačních rovnic pro predikci přestupu hmoty. Získané korelace přispějí ke snížení energetických a materiálových nákladů nově navrhovaných zařízení.  
58 Bc. Jakub Vaculík M1 Ing. Jitka Čejková, Ph.D. Studium chování organických kapek v roztocích surfaktantů v závislosti na koncentraci surfaktantu detail

Studium chování organických kapek v roztocích surfaktantů v závislosti na koncentraci surfaktantu

Biologická chemotaxe, kterou definujeme jako orientovaný pohyb organismu v gradientu koncentrace chemické látky, byla inspirací pro zkoumání tohoto jevu i u neživých objektů. V našem případě jsou těmito 'chemickými roboty', kteří jsou schopni přeměny chemické energie na mechanickou, olejové kapky v systému s roztokem povrchově aktivní látky. Vzhledem k faktu, že systém dekanol – dekanoát sodný – sůl byl v naší laboratoři z hlediska umělé chemotaxe již důkladně prozkoumán, je při pokusu o detailnější popis tohoto jevu snaha nalézt další systémy, které by umělou chemotaxi vykazovaly. V první fázi je však třeba uvažovat vzájemné interakce mezi povrchem, roztokem surfaktantu a kapkou. Cílem této práce je proto popsat chování organických kapek v roztoku surfaktantu, a to jednak v závislosti na typu použitého surfaktantu a jeho koncentraci s ohledem na kritickou micelární koncentraci, a také vlivu barviv, přidávaných do systému pro zvýraznění kapky. Součástí práce je též vyhodnocení povrchových napětí roztoků i kapek obsahujících barviva, stejně jako mezifázových napětí mezi roztokem a kapkou. Tato data přiřazená k jednotlivým typům chování kapky mohou pomoci předvídat chování kapek u neznámých systémů, či mohou být základem pro návrh nových systémů ke studiu umělé chemotaxe kapek.  
59 Miroslav Večeřa B3 Ing. Aleš Zadražil, Ph.D. Optimalizace přípravy léčiv na fluidním loži detail

Optimalizace přípravy léčiv na fluidním loži

Jeden z hlavních problémů léčivých látek je jejich nízká rozpustnost ve vodném prostředí, která vede k nízké biodostupnosti a pozdnímu nástupu účinku. Tento problém se dnes řeší mnoha způsoby: kontrola velikosti částic, amorfizace, tvorba solí ze silných zásad a další.  Nová příprava soli aktivní látky je prováděna ze slabé zásady ve vodném prostředí. Voda představuje procesní problém při vytváření pevnofázového produktu. S optimalizovaným množstvím vody byl vzniklý roztok soli nastřikován na částice cukru na fluidním loži, kde dochází k potahování, sušení a tvorbě granulí. Pomocí fluidního lože kontrolujeme velikost částic v granulátu. Amorfní stav léčiva potvrdila analýza na rentgenové difraktometrii. Díky tomu má produkt vysokou rychlost uvolňování aktivní látky, jež byla detekována pomocí UV-imagingu. Do formulace přidáváme biodegradovatelný polymer, který funguje jako stabilizátor při disoluci a chrání léčivo v amorfní formě.  Výhodami této metody jsou rapidní snížení počtu výrobních kroků a pomocných látek, bezprašný proces a kontrola rychlosti uvolňování léčiv. Oproti originálnímu produktu je naše sůl výrazně méně hygroskopická a stabilnější. Navíc díky kontrole a monitoringu produktu na úrovni částic budeme schopni předvídat chování tablet připravených z tohoto granulátu.
60 Olga Vojtíšková B3 Ing. Jakub Mužík Studium reakce vzniku soli těžce rozpustné aktivní farmaceutické látky detail

Studium reakce vzniku soli těžce rozpustné aktivní farmaceutické látky

Řada léčiv se potýká s nízkou rozpustností, která je nežádoucí a představuje problém pro jejich biodostupnost v těle. Jednou z možností řešení je převod látky ve formě volné kyseliny na ve vodě rozpustnou sůl pomocí tepelně indukované reakce s alkalizérem ve vodném prostředí. V současné době se pro tento účel jako alkalizér využívá hydroxid sodný, ten je ale značně problematický, jeho sůl je velmi agresivní a hygroskopická, což vede k chemické nestabilitě a procesním problémům, záměnou za slabý alkalizér došlo k eliminaci těchto potíží. Tato studie objasňuje kinetiku této reakce pomocí UV spektrofotometrie reakční směsi. Znalost kinetiky je zcela zásadní a značně zjednodušuje odhad a přizpůsobení optimálních reačních podmínek, čímž má výsledek této studie potenciál nejen pro vědecké, ale i procesní využití.
61 Bc. Adam Vondra M1 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Vliv přítomnosti oxidů ceru na kinetiku dvojitého zapálení CO v automobilovém katalyzátoru detail

Vliv přítomnosti oxidů ceru na kinetiku dvojitého zapálení CO v automobilovém katalyzátoru

Výfukové plyny, které vznikají při nedokonalém spalování automobilového paliva, obsahují škodlivé látky, jejichž množství je proto regulováno emisními normami. V rámci plnění těchto limitů je nezbytné použití katalytických reaktorů umožňujících efektivní zreagování škodlivých složek, zejména oxidu uhelnatého, oxidů dusíku, uhlovodíků a pevných částic, na zdraví neškodné látky: oxid uhličitý, vodní páru a dusík. Hlavní katalytickou funkci zastávají většinou nanočástice platiny či palladia. Do katalyticky aktivní vrstvy jsou často přidávány oxidy ceru, které zvyšují katalytickou aktivitu, zabraňují slinutí vrstvy za vyšších teplot a dále slouží jako zásobárna kyslíku při jeho náhlém přebytku či nedostatku. V této práci byla vyhodnocena reakční kinetika katalyzátorů Pt/CeO2/γ-Al2O3 a Pd/CeO2/γ-Al2O3, zejména s ohledem na průběh oxidace CO a C3H6. Dosažené výsledky a jejich porovnání s katalyzátory bez oxidů ceru (Pt/γ-Al2O3 a Pd/γ-Al2O3) ukazují, že přídavek oxidů ceru pozitivně působí na konverzi škodlivin výfukových plynů, a navíc výrazně potlačuje nežádoucí jev zvaný dvojité zapálení CO.
62 Miroslav Vrána B3 Ing. Jan Haidl, Ph.D. Mechanistický model ejektoru kapalina-kapalina detail

Mechanistický model ejektoru kapalina-kapalina

Ejektorové čerpadlo kapalina-plyn je konstrukčně jednoduché a spolehlivé zařízení, které využívá energii paprsku kapaliny k čerpání plynu. Při čerpání dochází k tvorbě jemné disperze a ejektor lze tak využít jako efektivní zařízení pro sdílení hmoty. Současný popis ejektoru spočívá však téměř výhradně v empirických korelacích bez bližšího porozumění dějům probíhajících uvnitř. V této práci otevíráme problematiku pochopení chování ejektoru prostřednictvím studie provedené na jednodušším jednofázovém zařízení typu kapalina-kapalina. Pro účely této práce byl upraven stávající poloprovozní ejektor voda-vzduch pro čerpání kapaliny a byly provedeny experimenty zahrnující různé geometrie trysek i těla ejektoru. Naměřená data pro jednotlivé konfigurace jsou zpracována v podobě energetické účinnosti, bilance hybnosti a bilance mechanické energie. Na základě naměřených tlakových profilů podél zařízení jsou identifikovány zóny, ve kterých dochází k šokové ztrátě energie. Tyto dílčí ztráty jsou popsány pomocí individuálních součinitelů místních odporů.



63 Bc. Filip Zavřel M2 Gabriela Ruphuy Chan, M.Sc.Ph.D. 3D printing of PCL/HA scaffolds for bone tissue engineering detail

3D printing of PCL/HA scaffolds for bone tissue engineering

Bone grafting is a widely adopted clinical technique with over 2 million cases every year. It is used for the treatment of wounds that require structural support for the injury to heal properly, followed by a subsequent resorption or a permanent placement of the graft.  However, the clinical limitations have been reached with regards to large defects. The incorporated graft, which acts as a cellular scaffold, has to provide a sufficient means for vascularisation and transport of substances both in and out of the structure to prevent necrosis. This places certain requirements on the scaffold surface and porosity as well as the material rate of resorption.  The utilisation of 3D printing presents a possible solution to this problem. Using bioresorbable poly(ε-caprolactone) (PCL) polymer, patient-specific structures can be created and enhanced by the addition of hydroxyapatite (HA) particles. This study is aimed to describe the properties and processing parameters of PCL/HA scaffolds created using the 3D printing technique and evaluate their dependency on the hydroxyapatite content.  
64 Bc. Pavel Zelenka M1 prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. Pokročilá optimalizace metody charakterizace částic vzniklých rozpadem lékové formy detail

Pokročilá optimalizace metody charakterizace částic vzniklých rozpadem lékové formy

Klíčovou vlastností lékové formy je její chování ve vodném prostředí. Rychlost uvolňování aktivní látky je silně závislá na rozpadu a rozpouštění pevné lékové formy. Proto je důležité studovat dynamiku těchto procesů. Tato práce se zabývá vývojem a optimalizací nové metody pro charakterizaci částic vzniklých rozpadem lékové formy. Metoda je založena na principu usazování částic v nehomogenním laminárním proudění kapalného média. Pro tento účel byla navržena a sestavena průtočná cela. V cele byly provedeny experimenty s modelovými částicemi. Kamerový záznam pohybu částic v cele byl analyzován pomocí algoritmu pro sestavení trajektorie jednotlivých částic. K vyhodnocení trajektorií byla použita teoretická predikce pohybu částic založená na předpokladech o profilu proudění uvnitř cely. Tato práce se dále zabývá zlepšením popisu profilu proudění uvnitř cely pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) simulace a porovnává výsledky získané metodou konečných objemů a metodou konečných elementů.  
65 Alžběta Zemánková B3 Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D. Screening of coamorphous systems for drug delivery by calorimetry detail

Screening of coamorphous systems for drug delivery by calorimetry

Co-amorphous drug delivery systems have recently attracted a considerable interest in the pharmaceutical field due to their potential to improve oral bioavailability of poorly water-soluble drugs via drug dissolution enhancement as a result of the amorphous nature of the material. A co-amorphous system is obtained by using low molecular weight components that are mixed into a homogeneous single-phase system. The amount of amorphous stabilizer can be significantly reduced compared with other amorphous stabilization techniques. In this study, screening of different combinations of model drugs, such as indomethacin with various co-formers, such as amino acids or nucleobases, was carried out. Screening was performed based on measurement of glass transition temperatures by differential scanning calorimetry and their comparison with theoretical values calculated from Gordon-Taylor equation. Arginine was chosen as the best co-former based on data obtained by the screening. The co-amorphous system indomethacin - arginine was further investigated including dissolution tests. The obtained dissolution profiles were confronted with those for mixture of crystalline indomethacin and arginine and with pure indomethacin. Moreover, physical stability of co-amorphous overtime was assessed.  
66 Bc. David Zůza M2 Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D. Amorphization of drugs in mesoporous silica using solvent evaporation detail

Amorphization of drugs in mesoporous silica using solvent evaporation

The amorphization of APIs (Active pharmaceutic ingredients) keeps being an important topic for pharmaceutic companies.  The main reason is that the majority of newly discovered APIs are poorly soluble. Preparing them in an amorphous state is a way how to make them dissolve faster. Another reason is that the amorphous form cannot be patented and thus provides a possibility for generic companies to avoid patent collisions. Amorphization in the mesopores of silica particles can be an efficient approach to future drug formulations. The small pores prevent loaded drug from crystallizing, the high specific surface (>1000 m2/g) further promotes dissolution, and the thermal and mechanical stability and biocompatibility make the utilization for oral dosage forms highly desirable. Loading of API into the silica particles can be done by a variety of methods, for example by melt loading, equilibria loading from a solution or by solvent evaporation loading. In this work, the solvent evaporation method is explored in detail in order to obtain general guidelines for the preparation of silica drug formulations in the future. The prepared samples were evaluated by a variety of analytical methods and their dissolution rate was measured and compared with crude API.  
67 Bc. Václav Šmíd M1 Ing. Jan Haidl, Ph.D. Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn   detail

Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn  

Ejektor kapalina-plyn představuje kompaktní alternativu ke konvenčním výměníkům hmoty – absorpčním a bublaným kolonám. Vyniká zejména v aplikacích, které vyžadují tvorbu velké mezifázové plochy, např. rychlé heterogenní reakce či mechanické čištění plynů. Díky svému jednoduchému designu bez pohyblivých částí má navíc nízké pořizovací náklady, je velmi spolehlivý, odolný a prakticky bezúdržbový. Jeho současné průmyslové použití je však omezeno nedostatečným množstvím spolehlivých návrhových dat a především pak jeho vysokou energetickou náročností. Tato práce studuje možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektoru rozrušením paprsku kapaliny. Je popsán vliv (i) expanze bublin plynu v těle trysky, (ii) zařazení rotačního tělíska – swirlu – před trysku, (iii) použití vysokoodporové trysky. Na základě široké databáze experimentálních dat byla navržena korelace popisující maximální dosažitelný hmotnostní tok přisávaného vzduchu. Spolu s korelací nominálních hodnot vymezuje pracovní oblast ejektoru, která by mohla být využita jako jedno z návrhových kritérií ejektorů.  



68 Bc. Martin Šourek M2 Ing. Martin Isoz, Ph.D. Pore-scale model development for catalytic material washcoating in a filter wall detail

Pore-scale model development for catalytic material washcoating in a filter wall

The increasingly stringent automotive emission regulations enforce the use of particulate filters to effectively control the particulate emissions from both diesel and gasoline engines. Due to the cost and size limitations of the exhaust gas after-treatment system, it is favorable to combine the particulate filter with a catalytic reactor for conversion of gaseous pollutants. The properties of the resulting catalytic filter are highly dependent on the quality of the catalytic coating. This study focuses on a development of methodology for simulation of the washcoating process, as one part of a reliable multi-scale CFD modeling environment for catalytic filters. To describe the flow, particle-particle and particle-wall interactions in the water-based slurry during the washcoating we propose a coupled CFD-DEM solver. Initial solver implementation, definition of suitable benchmark cases and intended solver usage are presented.
69 Bc. Jan Šugar M1 Ing. Viola Tokárová, Ph.D. Temperature-responsive polymer-coated particles for steady cell growth and temperature controlled harvesting detail

Temperature-responsive polymer-coated particles for steady cell growth and temperature controlled harvesting

There is a growing demand for a variety of cells in biotechnology and advanced medicine which pushes the cultivation techniques development further. Moreover, successful cultivation is not only about cell growth, whereas the harvesting seems to play a crucial role in compromising some of the cell features, e.g. cell viability, extracellular proteome, contamination with additives etc. Therefore, utilizing a temperature-controlled harvesting might be a promising method since the temperature drop is easily carried out and causes insignificant stress. The authors will focus on development of novel nanostructured particles coated with temperature-responsive polymer undergoing the hydrophilic/hydrophobic change in a suitable temperature range. These particles will be fabricated to support the anchorage-dependent cell lines to enable their successful growth in perfusion mode either in fluidized bed or agitated bioreactor. The newly developed technique will be validated mainly by the fluorescence microscopy allowing reliable recognition of viable and apoptotic cells or by enzyme activity assays confirming the intactness of cell surface proteins.
70 Bc. Milan Žalud M1 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Příprava a charakterizace tenkých katalytických vrstev v automobilovém filtru pevných částic detail

Příprava a charakterizace tenkých katalytických vrstev v automobilovém filtru pevných částic

Mezi škodlivé látky vznikající nedokonalým spalováním v automobilových motorech patří zejména plynné škodliviny jako oxid uhelnatý či nespálené uhlovodíky, ale také pevné mikročástice, obecně nazývané saze. Všechny tyto látky je zapotřebí co nejúčinněji zachycovat již ve výfukovém potrubí automobilu, což umožňuje katalytický filtr pevných částic. Jedná se o keramický monolitický filtr pevných částic, na jehož stěny je nanesena tenká katalytická vrstva obsahující vzácné kovy, jež zajišťují konverzi nežádoucích plynů. Jako základ této vrstvy je použit porézní γ-Al2O3 ve vodné suspenzi, do které je filtr namáčen, přebytečná suspenze je vyfouknuta stlačeným dusíkem a vrstva vysušena. Výslednou tloušťku, strukturu a umístění nanesené vrstvy lze ovlivnit zejména různou velikostí částic γ-Al2O3, různě voleným pH vodné suspenze či navlhčením filtru před nanášením. Připravené vzorky katalytických filtrů jsou následně analyzovány pomocí snímků z elektronového mikroskopu (SEM). Klíčové je, aby při průchodu spalin vrstvou docházelo k co největší chemické konverzi škodlivých plynů, účinné filtraci pevných částic při současném zachování nízké tlakové ztráty filtru. Toho lze docílit například vhodnou distribucí vrstvy do pórů stěny filtru či větším výskytem různě velkých makropórů ve vrstvě.
71 Bc. Kristýna Žemlová M1 Ing. Jan Haidl, Ph.D. Automatické vyhodnocení termografických dat při destilaci detail

Automatické vyhodnocení termografických dat při destilaci

Strukturované výplně se v destilačních kolonách používají pro intenzifikaci mezifázového sdílení hmoty. Kvalita výplní se obvykle kvantifikuje prostřednictvím objemových koeficientů přestupu hmoty, tj. součinu příslušných koeficientů a plochy aktivního fázového rozhraní jejichž individuální hodnoty však zůstavají neznámé. Tato práce přispívá k termografické studii tvorby a aktivity fázového rozhraní na výplni v destilačních podmínkách. V průběhu práce budou pomocí termokamery pořizovány fotografie a videa povrchu izolovaného plechu strukturované výplně při probíhající destilaci. Získané snímky bude nutné dále vyhodnotit s ohledem na výsledky kalibračních experimentů i geometrii aparatury. Za tímto účelem byl vytvořen program vybavený uživatelským rozhraním umožňující načtení výstupu termokamery ve formě videosekvence, její segmentaci, výběr analyzované oblasti a následné vyhodnocení teploty na smáčené desce. Program byl implementován s využitím skriptovacího jazyka Python a jeho knihoven. Výhledově je plánováno do programu zahrnout i výsledky kalibračních experimentů a pokročilou statistickou analýzu dat.
72 Bc. Adrián Žák M2 doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D. Influence of coating distribution on catalytic filter performance detail

Influence of coating distribution on catalytic filter performance

The increasing emphasis on reducing emissions from transportation is forcing the automotive industry to improve its technology. One of such recently proposed improvements is a catalytic particulate filter, combining catalytic converter with a filter. This combination has many advantages such as lower production costs, space requirements and overall heat losses. The required key properties of this device are minimum pressure drop and maximum conversion and filtration efficiency. They depend mainly on the quality and distribution of catalytic layer (washcoat) and the size, number and structure of the pores. This study investigates influence of the catalyst distribution on pressure drop and conversion in several bare and coated filters. The filter microstructure is reconstructed in 3D using X-ray tomography images and its impact on the sample performance is studied by pore-scale mathematical models of flow, diffusion and reaction implemented in OpenFOAM.  

444 - Ústav fyziky a měřicí techniky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Silvie Hejzlarová M2 doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D. Inaktivace Schistosoma spp. využitím nízkoteplotního plazmatu detail

Inaktivace Schistosoma spp. využitím nízkoteplotního plazmatu

Parazitický rod Schistosoma je původcem tropického onemocnění zvaného schistosomosa, které se projevuje především specifickými záněty v napadené tkáni. V této práci jsou zkoumány inaktivační účinky nízkoteplotního plazmatu na dvou životních stádiích Schistosoma spp. Byly porovnány účinky kladného, záporného koronového výboje typu hrot proti rovině a záporného axiálního koronového výboje na cerkáriích a následně i miracidiích tohoto rodu. Vyhodnocení účinnosti inaktivace spočívalo v pozorování cerkárií a miracidií pod mikroskopem, kde byl hodnocen především jejich pohyb. Úspěšně inaktivované vzorky byly následně fixovány v parafinu a obarveny histologickými barvivy k dalšímu zkoumání optickým i elektronovým mikroskopem k určení druhu poškození.
2 Jan Hrudka B2 doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D. Vývoj zařízení pro měření koncentrace CO při rozkladu oxidu uhličitého nízkoteplotním plazmatem a jeho aplikace detail

Vývoj zařízení pro měření koncentrace CO při rozkladu oxidu uhličitého nízkoteplotním plazmatem a jeho aplikace

Kazineutrální komplex nabitých a neurálních částic o nízké teplotě, vykazující kolektivní chování, nadále označovaný jako nízkoteplotní plazma, má unikátní vlastnosti, které jsou zejména v současnosti předmětem horlivého zkoumání.   Jedním z potencionálních průmyslových způsobů využití nízkoteplotního plazmatu je jeho aplikace na rozklad oxidu uhličitého za vzniku oxidu uhelnatého.   Se vzrůstajícím zájmem o toto téma, vzrůstá i poptávka po efektivních verifikačních analytických metodách, o které by se daly tyto výzkumy opřít, ovšem aby ony metody byly opravdu spolehlivé, je nutné je aplikovat na přístrojích k tomuto účelu ideálně na míru navržených, schopných stabilně pojmout a zpracovat velké množství dat, bez ztráty jejich kvality, což je předmětem mé práce.



3 Bc. Jan Kejzlar M1 Ing. Přemysl Fitl, Ph.D. Použití softwarově definovaného rádia pro vyhodnocování odezvy senzorové sítě tvořené QCM senzory detail

Použití softwarově definovaného rádia pro vyhodnocování odezvy senzorové sítě tvořené QCM senzory

Signál chemických senzorů na bázi křemenné krystalové mikrováhy neboli QCM z anglického Quartz Crystal Microbalance, je obvykle vyhodnocován za pomoci čítače ve spojení s oscilátorem, či pomocí impedančního analyzátoru. Cílem této práce bylo posoudit možnost použití softwarově definovaného rádia (SDR) a širokospektrálního zdroje šumu jako levné alternativy pro vyhodnocení signálů ze sítě QCM senzorů. Tato alternativa nabízí možnost zpracování několika signálů z QCM senzorů najednou [Obr.1], čímž řeší problematiku časové náročnosti impedanční analýzy. Pro měření byly použity senzory s rezonanční frekvencí od 10 MHz do 18 MHz. Další zkoumanou proměnnou byla velikost napájecího napětí zdroje šumu, která se pohybovala od 4 V do 12 V, a jeho vliv na rozlišení a úroveň signálu. Použitým softwarem pro zaznamenávání signálů byl RSP spectrum analyser a SDRuno. V místě rezonance byl odstup signálu od šumu 6-8 dB. Použitím senzoru s nanesenou vrstvou PMMA citlivém na páry etanolu došlo při expozici k posunu rezonanční frekvence o 2,72 kHz. Výsledky byly ověřeny měřením pomocí impedančního analyzátoru Agilent 4294. Provedené měření potvrdilo, že SRD ve spojení se širokospektrálním zdrojem šumu je vhodnou a levnou alternativou pro vyhodnocování signálů ze sítě QCM senzorů.  



4 Karolína Kestlerová B3 Ing. Josef Khun, Ph.D. Detekce oxidu uhelnatého pomocí spektrometrických metod detail

Detekce oxidu uhelnatého pomocí spektrometrických metod

V zemské atmosféře se kvůli spalovacím procesům zvyšuje koncentrace CO2, který neprospívá životnímu prostředí. Jedna z možností, jak řešit tuto produkci, je použít jej jako zdroj uhlíku pro syntézu paliv či jiných organických látek. Možnou cestou je rozklad CO2 v netermálním plazmatu elektrického výboje za vzniku CO a dalších produktů. Tento proces je nutné monitorovat. Proto je potřeba vytypovat vhodný senzor či senzory, které se dělí na 3 hlavní skupiny – optické, elektrochemické a chemirezistory. V případě optických senzorů je možné využít skutečnosti, že CO absorbuje infračerveného záření v určité spektrální oblasti. Tyto senzory jsou komerčně dostupné a tato práce se zabývá studiem vlastností jednoho z nich. Studovaný senzor se nazývá nedisperzní infračervený senzor NDIR (= nondispersive infrared), typ GRI CO GP-40-50. Obecnými charakteristikami senzoru jsou selektivita, citlivost, rychlost odezvy, potřebné množství analyzovaného plynu a vliv teploty a vlhkosti. V experimentální části bylo zjištěno, že tento NDIR senzor vykazuje lineární charakteristiku. Měření také ukázala, že není zcela selektivní, reaguje také na CO2, nicméně na CO vykazuje o 3 řády větší citlivost oproti odezvě na CO2. V budoucnu se budu zabývat i případným vlivem teploty a vlhkosti plynné směsi.



5 Marcela Korcová B3 Ing. Ladislav Fišer, Ph.D. Studium vlastností polovodičového senzoru oxidu uhelnatého detail

Studium vlastností polovodičového senzoru oxidu uhelnatého

Oxid uhličitý je v současné době nechtěný odpad činnosti člověka a je považován za skleníkový plyn. Proto je řada iniciativ jej využít jako surovinu, zdroj uhlíku. Jedna z cest je jeho rozklad v nízkoteplotním plazmatu na CO a dále syntetizovat organické sloučeniny. Dobrý monitoring CO je pro jeho toxicitu evidentně nezbytnou součástí. Senzory CO lze rozdělit podle principu detekce na optické, elektrochemické a chemirezistory.  V případě chemirezistorů se detekce CO provádí změnou elektrické vodivosti aktivní vrstvy. Aktivní vrstva je realizována polykrystalickým polovodičem na bázi vhodného oxidu (např. SnO2). Na povrchu dochází k sorpci a aktivaci kyslíku. Aktivovaný kyslík reaguje s CO za vzniku řady nabitých radikálů, což se projeví změnou elektrické vodivosti. V  práci se zabývám studiem vlastností chemirezistoru MQ-7. Jsou testovány jeho statické a dynamické vlastnosti. Senzor výrobce doporučuje provozovat v režimu modulovaného napájení pro dosažení vyšší citlivosti, což bylo ověřováno. Bylo navrženo a realizováno zapojení umožňující testovat tento režim, byla naměřena řada přechodových charakteristik pro různé koncentrace CO a z těchto dat sestrojena i statická charakteristika, jak pro napájení konstantním příkonem, tak pro modulované napájení.   



6 Bc. Eliška Lokajová M1 doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D. Projekt DAAD z jiného úhlu pohledu detail

Projekt DAAD z jiného úhlu pohledu

Projekt DAAD z jiného úhlu pohledu "Německá akademická výměnná služba (DAAD) je jednou z největších organizací na světě zabývající se výměnou pracovníků na poli vědy. Organizace byla založena v roce 1925 a hlavní sídlo má v německém Bonnu. Práce DAAD je financována z prostředků ministerstva zahraničí Německa, Spolkového ministerstva pro vzdělání a výzkum a fondů EU." Jak uvádějí oficiální stránky projektu. V září jsem měla tu čest se tohoto projektu na 3 týdny zúčastnit a v rámci své prezentace bych chtěla přiblížit posluchačům, že zahraniční stáže i když krátkodobé mají své opodstatnění ve studiu a rozvoji vědeckého odvětví. Chtěla bych tento projekt představit že svého úhlu pohledu, ale zároveň odprezentovat své výsledky. Během stáže jsem si vyzkoušela i samostatnou práci v laboratoři a i v tak krátkém časovém rozmezí jsem připravila několik mikrogramů křemíkových nanočástic ze silanu, změřila VUV spektra několika plazmových zdrojů a seznámit se s provozem na pracovišti v německém Kielu. ​Stáž jsem absolvovala na univerzitě CAU v Kielu. A byla zaměřena na využití plazmatu.



7 Bc. Tereza Měřínská M1 doc. Ing. Vladimír Scholtz, Ph.D. Inaktivace akantaméb využitím nízkoteplotního plazmatu detail

Inaktivace akantaméb využitím nízkoteplotního plazmatu

Acanthamoeba spp. je rod volně žijících měňavek vyskytujících se všude kolem nás. Kromě jiného mohou tyto améby způsobovat u lidí akantamébovou keratitidu. Jedná se o infekční onemocnění oční rohovky postihující hlavně nositele kontaktních čoček, kteří se o ně špatně starají. V této práci se zabýváme inaktivací velice odolných cyst Acanthamoeba spp. nízkoteplotním plazmatem generovaným kladným korónovým výbojem. Dále zkoumáme působení plazmatu přímo na kontaktní čočky ponořené v roztoku. Zajímá nás, zda se mění povrchové složení a optické parametry čoček, tj. zakřivení, průměr a jejich dioptrická hodnota.
8 Jakub Marián Páleš B3 Mgr. Anna Fučíková, Ph.D. Degradácia odtlačkov prstov študovaná pomocou AFM detail

Degradácia odtlačkov prstov študovaná pomocou AFM

Práca sa zaoberá využitím Atómového silového mikroskopu (AFM) na datovanie odtlačkov prstov vo forenznom vyšetrovaní. Odtlačky prstov, ako biologická stopa podliehajú degradácií či už prirodzene, alebo vplyvom prostredia. Touto metódou je možné získať 3D sken odtlačku prstu a zároveň aj zistiť fyzikálne vlastnosti ako napr. adhéziu. Práve tá zohráva úlohu pri určení veku odtlačku prstu. Za použitia prístroja NanoWizard AFM od spoločnosti JPK Instruments v dvoch pracovných módoch boli zistené zmeny topografie a adhézie odtlačku prstu ponechaného prirodzenej degradácií za laboratórnych podmienok.  
9 Tereza Svatoňová B3 Mgr. Anna Fučíková, Ph.D. Degradace biologických vzorků - otisků - studována pomocí AFM a prozkoumání možnosti použití v kriminalistice detail

Degradace biologických vzorků - otisků - studována pomocí AFM a prozkoumání možnosti použití v kriminalistice

Všechny biologické vzorky postupem času degradují, mezi biologické vzorky patří i otisky prstů. Bylo již publikováno několik studií, které řešily změnu složení otisků prstů v čase. V praxi se ale zatím zkoumání stáří otisků prstů nevyužívá. Tato práce pojala tuto problematiku jiným způsobem než dosavadní studie. Snaží se zjistit, jak se mění topografie otisků prstů od momentu otisknutí. K tomuto studiu slouží mikroskop atomárních sil, který umožňuje zkoumat otisky prstů v řádech mikrometrů až nanometrů. Bylo zjištěno, že topografie otisků se mění především u dětí a také u dospívajících. Z literatury je známo, že se v otiscích vyskytuje laktát sodný, který degraduje specifickým způsobem a to tak, že začne po otisknutí otisku prstu polymerizovat a vytvářet struktury připomínající „řetízky“, kterých v čase přibývá. U starších lidí se již laktát na prstech nevyskytuje a stárnoucí struktura otisku prstu se proto nemění Z výsledků práce vyplývá, že jsme schopni rozlišit otisk prstu dítěte a dospívajícího člověka od otisku prstu staršího člověka. Zároveň jsme u otisků dětí a dospívajících schopni určit stáří otisku v řádu dnů, týdnů a měsíců. Práce dává příležitost využití mikroskopie atomárních sil v dalším odvětví kriminalistiky.   



10 Lucie Vabroušková B3 Ing. Přemysl Fitl, Ph.D. Senzorová pole a jejich využití v odorologii detail

Senzorová pole a jejich využití v odorologii

Odorologie je věda zabývající se analýzou zápachů a je využívaná hlavně v kriminalistice pro identifikaci osob a věcí. Jedním z cílů této vědy je nahrazení současných metod, tedy využití čichacích psů, přesnějšími přístroji s definovanou konzistentní odezvou. Takovým přístrojem je například senzorové pole chemických senzorů založené na principu změny vodivosti, impedance nebo elektromotorického napětí. Na rozdíl od psů nehrozí u těchto přístrojů takové riziko interference a zkreslení výsledků. Zároveň se nabízejí jako dlouhodobě levnější a efektivnější řešení. V rámci této práce bylo provedeno měření na aparatuře elektronického nosu obsahující senzorové pole stávající z 8 chemických vodivostních senzorů pro měření prezence stopového množství plynných látek na bázi nanodrátů ZnO a CuO (viz obr.). Na těchto senzorech se zkoumala odezva ve formě změny elektrického odporu pro vybrané látky z řad alkoholů, aldehydů, ketonů a esterů. V rámci práce se testovala odezva senzorů na koncentraci 1000 ppm látek ethanolu, ethanalu, ethylesteru kyseliny mravenčí a heptan-2-onu. Látky byly vybrány tak, aby měly vysokou tenzi par a silnou pachovou signaturu. V rámci práce byla otestována funkčnost a uživatelská přívětivost programu pro ovládání senzorového pole.



445 - Ústav počítačové a řídicí techniky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Matěj Fričl B3 prof. Ing. Aleš Procházka, CSc. Optická reflexní spektroskopie při analýze dentálních tkání detail

Optická reflexní spektroskopie při analýze dentálních tkání

Práce se zabývá užitím obecných matematických metod číslicového zpracování signálů pro rozlišování zdravé a postižené zubní tkáně. Navržená metodika probíhá na základě analýzy křivek naměřených difuzní reflexní spektroskopií – metody využívající rozdílného odrazu světla o různých vlnových délkách od různých materiálů. Sledují se charakteristické vlastnosti křivek známých měření, ze kterých se dále tvoří mapa vlastností. Podle ní se metodou k-nejbližších sousedů klasifikují neznámá měření. Pro tento účel bylo navrženo grafické uživatelské rozhraní v programovacím prostředí MATLAB. Přesnost klasifikace pro soubor 272 pozorování dosahuje až 93 % v závislosti na velikosti použitého okolí. Metodika umožňuje rozlišení zdravých a postižených tkání bez použití rentgenového záření u extrahovaných zubů s pozdějším možným uplatněním v klinické praxi.  
2 Ondřej Golda B3 Ing. Jan Vrba Vizualizace technologického procesu detail

Vizualizace technologického procesu

Proces vedení a výměny tepla je velice důležitou součástí chemického inženýrství. Tímto procesem se zabývá nemalá část průmyslu a v dnešní době je nedílnou součástí našich životů. Příkladem z praxe jsou výměníkové stanice (rozumíme stanice výměny tepla). Tyto stanice mimo jiné zajišťují dodávky teplé vody pro topení a teplé užitkové vody do domů a bytů. Cílem této práce je vytvořit aplikaci, která by umožnila vizualizaci, kontrolu, sběr dat a do jisté míry i zásah do běhu technologického procesu výměny tepla na základě reálné technické dokumentace výměníkové stanice. Projekt je zpracováván v systému SCADA (z anglického Supervisory, Control And Data Acquisition), který obecně zastává funkci dispečerského dohledu, parametrizace a případného řešení poruch a problémů (troubleshooting). Dále zprostředkovává konektivitu a sběr dat ze sledovaných technologických procesů. Přesněji je použit program PROMOTIC, komplexní SCADA objektový softwarový nástroj pro tvorbu aplikací, který monitoruje, řídí a zobrazuje technologické procesy v nejrůznějších oblastech průmyslu.  
3 Bc. Jan Hajíček M2 Ing. Iva Nachtigalová, Ph.D. Experimentální identifikace míchaného zásobníku detail

Experimentální identifikace míchaného zásobníku

Laboratorní stanice GUNT RT682 je výuková pomůcka vyráběná německou firmou GUNT. Soustava slouží jako učební pomůcky při výuce laboratoří Aplikace měření a řízení v chemii. Jedná se o systém sloužící pro výuku pokročilého řízení vícerozměrného systému hladina-teplota. Hlavním technologickým zařízením stanice je model reaktoru s nepřímým ohřevem v duplikátoru. Stanice je navržena tak aby byla jednoduchá pro ovládání a odolná vůči chybám. Cílem této práce je seznámením se soustavou a jejími funkcemi, experimentální identifikace této stanice a vytvoření hmotnostního matematického modelu.  



4 Patrícia Holigová B3 doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D. Analýza pôdneho vzorku metódou SEM/EDS detail

Analýza pôdneho vzorku metódou SEM/EDS

Skenovacia elektrónová mikroskopia je metóda, ktorá vďaka svojmu vysokému rozlíšeniu (až 1 nm) presahuje schopnosti optickej mikroskopie. Táto metóda sa často využíva v spojení s elektrónovou disperznou spektrometriou, ktorá umožňuje kvalitatívnu a kvantitatívnu prvkovú analýzu. V tejto práci sme túto dvojicu metód využili k forenznej analýze pôdnej vzorky, ktorá by mohla slúžiť ako jeden z usvedčujúcich dôkazov v súdnych procesoch. Táto vzorka bola odobraná z Nizozemska z okolia mesta Nijega a z výsledku analýzy vyplynulo, že obsahuje prevažné SiO2 (Si=27,0 atom. %), nízku koncentráciu Al203 (Al=0,88 atom. %), a stopové prímesi Fe a Cu. Zámer našej práce bol stanoviť presnosť, využiteľnosť a odhalenie prípadných nedostatkov, ktorými môže byť toto meranie sprevádzané. Ďalej otestovať spôsob prípravy vzorky a spracovanie nameraných dát v software Fiji a Esprit 2.1.  
5 Tomáš Jirsa B2 Ing. Naďa Tylová Optimization of 3D model   detail

Optimization of 3D model  

Visualization is a crucial part of understanding image data. Standard methods display images in a limited viewing angle. 3D model is a representation of real objects shape, which is advantageous especially in computer visualization. Basic models can be created by 3D modeling. More complex structures are usually obtained by scanning real-world objects. Scanning methods can be categorized based on whether the surface (e.g. photogrammetry, depth cameras) or full volume (e.g. computed tomography) is being examined. 3D model can be rotated, translated and scaled in real-time without loss of quality because of using vector graphics. 3D model is stored as a combination of vertices, edges and faces defining final polygon mesh. For the more complex model longer processing time is required. The aim of this project is to compare optimization algorithms for reducing complexity of 3D model. The project was implemented in MATLAB.
6 Tomáš Jíra B3 Mgr. Markéta Zikmundová, Ph.D. Metropolisův-Hastingsův algoritmus pro analýzu obrázku z elektronového mikroskopu detail

Metropolisův-Hastingsův algoritmus pro analýzu obrázku z elektronového mikroskopu

Jednou z moderních metod vhodných pro analýzu obrazu z elektronového mikroskopu je stochastické modelování. Binární obrazy lze modelovat pomocí sjednocení disků, kde výsledný model závisí na geometrických charakteristikách, jako jsou celková plocha či obvod sjednocení disků. Analyzovaný obraz jsme schopni převést do bitové mapy, kterou použijeme jako podklad pro výpočet těchto charakteristik. Chování výsledného modelu lze řídit pomocí parametrů příslušných jednotlivých charakteristik. Simulace teoretického modelu se zvolenými parametry je založena na Metropolisovu-Hastingsovu algoritmu. Cílem práce je zkoumání skutečných snímků z elektronového mikroskopu a jejich modelování pomocí výše zmíněného modelu.



7 Bc. Tomáš Karlík M2 doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D. Obrazová analýza snímků ze SEM pro lokalizaci a navádění mikrorobotů detail

Obrazová analýza snímků ze SEM pro lokalizaci a navádění mikrorobotů

Hydrogeloví mikroroboti jsou perspektivním nástrojem pro manipulaci na úrovni buněk a velmi malých částic. Kvůli jejich miniaturním rozměrům je často třeba zprostředkovat jejich pohyb externě. V současnosti se ovládají mikroroboti pomocí laserových pulsů a pohyb robota je sledován skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM) s kamerou. Cílem projektu je automatizace tohoto procesu s využitím programovatelné desky Arduino, programového prostředí Matlabu a obrazové analýzy.  Tato práce je věnována především části o obrazové analýze, kde za pomoci software Matlab byli identifikováni roboti pravoúhlých tvarů.
8 Vojtěch Martin Kupka B3 Ing. Jan Kohout Aplikace pro regulaci vlhkosti vzduchu a sledování vnitřního prostředí detail

Aplikace pro regulaci vlhkosti vzduchu a sledování vnitřního prostředí

Moderní člověk tráví více než 80 % svého času v uzavřených prostorách vystaven vnitřnímu prostředí budov. Vnitřní prostředí pak svými faktory ovlivňuje fungování lidského organismu.  Důležitým a v současnosti zanedbávaným faktorem vnitřního prostředí je vlhkost vzduchu. Sterling-Scofieldův diagram znázorňuje vlivy prostředí na lidský organismus v závislosti na relativní vlhkosti vzduchu. Lze z něj vyčíst ideální rozmezí vlhkosti vzduchu pro člověka, tedy 40–60 %. Pro regulaci vlhkosti vzduchu ve vnitřním prostředí budov je potřeba vzduch zvlhčovat. Práce se zabývá problematikou vlhkého vzduchu a procesem jeho zvlhčování. Na základě získaných poznatků byla vytvořena aplikace pro simulaci procesu zvlhčování vzduchu v definovaném vnitřním prostředí. Práce se dále zabývá vývojem aplikace pro operační systém Android, která má sloužit jako pohodlný nástroj pro sledování a regulaci vlhkosti vzduchu v prostorách, ve kterých se člověk pravidelně vyskytuje.



9 Bc. Lukáš Mrazík M2 Mgr. Ing. Pavel Kříž, Ph.D. Modelování transportu plynů grafénoxidovou membránou pomocí parciálních diferenciálních rovnic detail

Modelování transportu plynů grafénoxidovou membránou pomocí parciálních diferenciálních rovnic

Práce se zabývá matematickým modelováním difuse plynů grafénoxidovou membránou pomocí  nelineární diferenciální rovnice známé jako "porous medium equation": ut=DΔ(um). Teoretická část se věnuje numerickému řešení modelu v software OpenFOAM - modifikace solveru a geometrii systému. Experimentální část představuje aparaturu a vyhodnocuje data z měření jedné membrány pod různým tlakem s vybranými plyny (H2, CO2, N2, CH4). Získaná data kvalitativně potvrzují nelineární chování systému, fitování dvojice parametrů (D, m) modelu na data je v řešení.
10 Bc. Gabriela Soukupová M1 doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D. Stavba a testování 3D tiskárny a její využití při vývoji molekulární elektroniky detail

Stavba a testování 3D tiskárny a její využití při vývoji molekulární elektroniky

3D tisk je relativně levnou moderní aditivní metodou výroby prototypů, jednotlivých součástek i náhradních dílů k zařízením v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti, např. ve zdravotnictví, v automobilovém či v leteckém průmyslu. Příspěvek se zabývá představením nové 3D tiskárny Original Prusa i3 MK3S. Jedná se o tiskárnu typu FFF (Fused Filament Fabrication) s tiskovou strunou o průměru 1,75 mm, která na základě digitálního 3D modelu vytiskne zadaný objekt postupným nanášením vrstev roztaveného plastu o výšce mezi 0,05 – 0,35 mm. Cílem práce bylo tiskárnu sestavit ze zakoupené stavebnice, nakalibrovat ji a otestovat na ní tisk pomocí různých typů tiskových strun (PLA, PETG, ABS a HIPS). V další části práce byl navržen prototyp nosníku nového typu tenzometrického senzoru tlaku, který byl následně vymodelován v software Autodesk Inventor a vytištěn.  
11 Bc. Jakub Steinbach M2 Ing. Mgr. Darina Bártová, Ph.D. Tepelný systém detail

Tepelný systém

Cílem tohoto projektu je matematicko-fyzikální popis laboratorní stanice GUNT RT682, jež má sloužit jako věrná miniatura průmyslového reaktoru s regulovatelnou hladinou a nepřímým ohřevem obsahu vodou v duplikátoru.   Stanice v současné době slouží jako výuková pomůcka pro předmět Aplikace měření a řízení v chemii pro řízení vícerozměrného systému teplota-hladina.  V rámci projektu je nejprve soustava identifikována a jsou určeny omezující podmínky, jež vyplývají z konstrukčního provedení soustavy. Následně je sestaven matematicko-fyzikální model pro nepřímý ohřev vody v reaktoru.
12 Jakub Tomeš B2 Ing. Naďa Tylová Využití virtuální reality pro vizualizaci dat detail

Využití virtuální reality pro vizualizaci dat

Data visualization is one of the most important processes in data evaluation. Virtual reality allows for realistic visualization of three dimensional data, since the user can observe and interact with an object as if it was in front of them. The goal of this project is to explore the possibilities of visualizing three dimensional models of medical data. Medical data usually come stored in two dimensional DICOM files and a three dimensional model will have to be reconstructed to allow proper visualization in virtual reality. The two dimensional slices can be used to produce a volumetric dataset that can be later converted into a standard model and loaded in virtual reality to be observed. This task requires high degree of parallelism along with fast implementation of vector and matrix computation. Thus, most of the functions were implemented on the GPU in order to decrease the processing time to minimum. The GPU is highly efficient at processing these datasets as it is designed to accelerate manipulation and creation of computer graphics, a task comprised of mainly vector and matrix computation. Such implementation allows real time model reconstruction on moderately equipped machines.
13 Bc. Richard Šípka M2 Ing. Mgr. Darina Bártová, Ph.D. Nelineárny tepelný systém detail

Nelineárny tepelný systém

Práca sa zaoberá matematickým modelovaním reaktorovej pece slúžiacej k vyhrievaniu chemického reaktora obsahujúceho látku, ktorej vlastnosti sa v závislosti od zmeny teploty menia. Teplota sústavy sa môže počas pracovného režimu pohybovať v rozsahu od 20 – 800 °C a práve pri pohľade na veľký teplotný rozsah môžeme očakávať nelineárne chovanie reaktorovej pece v okolí vyšších teplôt, spôsobené prestupom tepla sálaním. Tepelná sústava bola rozdelená na štyri časti (subsystémy): (i) izoláciu, (ii) topnú špirálu, (iii) vnútorný priestor a (iv) reaktor. Model pece je znázornený na Obrázku 1. Cieľom práce bolo vytvoriť matematický model nelineárnej tepelnej sústavy, ktorý bude dostatočne presne vykazovať zhodné správanie so skutočným systémom. K regulácii teploty reaktora bol použitý jednoduchý PID regulátor s parametrami nastavenými pomocou vybraných inžinierskych metód (Ziegler-Nichols, Freuhauf, Aström a Hägglung) za súčasného prepínania medzi viacerými matematickými modelmi získanými linearizáciou v rôznych pracovných bodoch. Priebeh regulácie a identifikácie tepelnej sústavy je možné sledovať pomocou grafického užívateľského prostredia (GUI) vytvoreného v programe Matlab.  



827 - Ústav tělesné výchovy a sportu

832 - Ústav učitelství a humanitních věd

834 - Ústav jazyků

Aktualizováno: 4.5.2020 16:18, : Jitka Čejková

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