Prosím čekejte...
Nepřihlášený uživatel
SVK
Nacházíte se: Studentská vědecká konference  → SVK 2021
iduzel: 54301
idvazba: 71951
šablona: stranka
čas: 1.12.2021 04:06:10
verze: 5002
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-prihlasovadlo.vscht.cz/svk/
branch: trunk
Obnovit | RAW

SVK 2021

Organizace SVK v akademickém roce 2021/2022

Termín konání SVK

V akademickém roce 2021/2022 proběhne SVK ve čtvrtek 2. 12. 2021, kdy je vyhlášen Rektorský den.

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, který je určen výhradně na odměny za účast (startovné) a za umístění pro soutěžící z řad studentů VŠCHT Praha. Ostatní zdroje zajišťují fakulty.

Soutěž bude probíhat v přednáškových a posterových sekcích, výběr formy je na rozhodnutí vedení fakulty. Minimální počet přihlášených soutěžních prací studentů VŠCHT Praha v každé sekci je šest, maximální počet prací není limitován. Fakultním koordinátorům SVK bude umožněno v případě náhlého onemocnění operativně rozhodnout o uskutečnění soutěže v sekci i v případě, že počet soutěžících klesne pod počet 6. V takovém případě bude ve spolupráci s VaV rozhodnuto o poměrném krácení odměn za umístění. Odměna za účast (startovné) bude zachována v plné výši.

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

Pro fakultní koordinátory má na oddělení VaV SVK na starosti Milena Losmanová, tel. 220 44 3806, milena.losmanova@vscht.cz.

Časový harmonogram přípravy SVK

  • Do 13. 10. 2021 jmenuje děkan fakultního organizátora SVK a jeho jméno nahlásí děkanát na odd. VaV. Dále určí pracovníky zodpovědné za organizaci jednotlivých sekcí.
  • Od 18. 10. 2021 do 8. 11. 2021 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 15. 11. 2021 na odd. VaV počet sekcí na fakultě a počet soutěžních prací v jednotlivých sekcích.
  • Do 18. 11. 2021 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 25. 11. 2021 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.
  • 29. 11. 2021 Sborníky jednotlivých ústavů/sekcí a fakult bude možné automaticky vygenerovat na základě údajů uvedených v elektronickém přihlašovacím systému. Fakultní koordinátoři zajistí zveřejnění úplných fakultních sborníků na fakultních webech SVK.

 

Další informace k soutěži

  • Prezentace studentské práce v rámci SVK se považuje za předuveřejnění výsledku v případě plánované patentové ochrany a je tedy překážkou pro udělení patentu.
  • Občerstvení pro komise a soutěžící hradí ústavy z vlastních prostředků.
  • Organizace průběhu soutěže v sekcích je výlučně věcí rozhodnutí fakult.
  • Finanční příspěvek na účast a ocenění umístění soutěžních prací studentů VŠCHT Praha bude hrazen z prostředků dotace MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum (IGA 2021). 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.
  • U příležitosti SVK je vyhlášena soutěž o Cenu Julie Hamáčkové v kategorii Studentská práce typu SVK; soutěž je určena i pro doktorandy; vyhlášení soutěže a bližší informace na http://gro.vscht.cz/cjh

 

Rekapitulace termínů:

Datum

Akce

13. 10.

Fakulty - nahlášení fakultního organizátora a organizátorů sekcí - na VaV

8. 11.

Studenti - uzávěrka podávání přihlášek

15. 11.

Fakulty - nahlášení počtu účastníků a počtu sekcí – na VaV

18. 11.

Studenti - uzávěrka nahrávání anotací

25. 11.

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

29. 11.

Fakulty - vygenerování sborníků v aplikaci svk; zveřejnění úplných fakultních sborníků na fakultních webech SVK

2. 12.

SVK

13. 12.

Fakulty - písemná zpráva z fakult o průběhu soutěže - na VaV

 

Seznam fakultních koordinátorů

  • FCHT - doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. (Jan.Budka@vscht.cz)
  • FTOP - Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D.  (Alice.Vagenknechtova@vscht.cz)
  • FPBT - Ing. Michaela Marková, Ph.D. (Michaela.Markova@vscht.cz)
  • FCHI - doc. Ing. Jitka Čejková, Ph.D. (Jitka.Cejkova@vscht.cz)

 

Přihlašovací formulář

Nejste zalogován/a (anonym)

101 - Ústav anorganické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Dominik Chmelař M1 Ing. Vlastimil Mazánek, Ph.D. Chemické modifikace germananu a jejich využití v elektrochemické detekci plynů detail

Chemické modifikace germananu a jejich využití v elektrochemické detekci plynů

Germanan je 2D nanomateriál, podobný grafenu a silicenu. Společně s těmito materiály patří mezi jedny z moderních materiálů nano světa a disponuje vlastnostmi jež mu dávají mnohé využití ve vědě a elektronice. Jednou z těchto vlastností je jeho schopnost na svém povrchu adsorbovat molekuly organických rozpouštědel. Tyto molekuly následně ovlivňují elektrochemické vlastnosti tohoto materiálu, které je možné pozorovat a měřit. Způsobem měření těchto změn je Elektrochemická impedanční spektroskopie. Tato metoda umožňuje zaznamenávat vliv adsorbované látky na fázovém posunu a impedanci materiálu. Různé látky mají různý vliv na tyto vlastnosti, a tak je možné tyto látky pomocí těchto rozdílů identifikovat. Germanan je také možné modifikovat a díky tomu upravit nejen schopnost materiálu sorbovat organická rozpouštědla, ale také umožňuje prodloužit trvanlivost materiálu či jeho selektivitu k různým rozpouštědlům. To vše nám dává možnost upravit  materiál jak je třeba, tak aby detekoval požadované organické rozpouštědlo. Germanany v této práci byly syntetizovány ze Zintlových fází, následně modifikovány a nanášeny na prstové elektrody na kterých byla následně měřena elektrochemická impedanční spektroskopie. Výsledky měření byly poté použity k zhodnocení senzorových vlastností materiálů  
2 Oldřich Cicvárek B3 Ing. Vlastimil Mazánek, Ph.D. Příprava a aplikace kompozitních nanomateriálů na bázi sulfidů přechodných kovů. detail

Příprava a aplikace kompozitních nanomateriálů na bázi sulfidů přechodných kovů.

Sulfidy přechodných kovů mají zajímavé elektrochemické vlastnosti a mohou najít využití jako katalyzátory pro elektrochemický rozklad vody nebo do palivových článků. Avšak jejich nevýhodou může být nižší elektrická vodivost. Toto lze zlepšit depozicí na vodivý substrát, jako je například grafen. Výhodou grafenu je jeho chemická stabilita nebo velký měrný povrch, ale absence zakázaného pásu a nízká absorpce záření limituje aplikační potenciál ve fotoelektrokatalýze. Pro tento účel by se jako substrát mohly využít jiné 2D nanomateriály např. karbidy přechodných kovů neboli MXeny. Nejvíce prozkoumány jsou kompozitní materiály grafenu s MoS2 a WS2. Ukazuje se však, že využití směsných chalkogenidů více kovů může vést k daleko lepším vlastnostem kompozitů. Tato práce navazuje na předchozí výzkum ve skupině a zabývá se přípravou kompozitních materiálů, které se skládají z vodivých substrátů, grafenu nebo MXenu (Ti3C2), na které byly deponovány směsné sulfidy obsahující Mn, Fe, Co, Ni, Cu a Zn. Tyto materiály byly charakterizovány z hlediska jejich složení, morfologie a následně i elektrochemických vlastností (rozklad vody a redukce O2 a N2).  
3 Ivana Faltysová B3 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Kompozitní materiály na bázi reaktivního oxidu hořečnatého dopované nanoaditivy   detail

Kompozitní materiály na bázi reaktivního oxidu hořečnatého dopované nanoaditivy  

V této práci byly připraveny vzorky hořečnatých pojiv na bázi reaktivního oxidu hořečnatého (MOC) - referenčního MOC, MOC dopovaného grafenem a MOC s grafenem a simulanty mimozemských hornin tvořícími plnivo. Fázové složení připravených kompozitních materiálů bylo následně analyzováno rentgenovou difrakční analýzou, chemické složení bylo určeno rentgenovou fluorescenční analýzou a energiově disperzní spektroskopií. Mikrostruktura byla studována pomocí optického mikroskopu a skenovací elektronové mikroskopie. U všech vzorků byla též změřena pevnost v tlaku, pevnost v ohybu a Youngův modul pružnosti. Vysocepevný kompozit MOC/grafen by mohl najít uplatnění ve stavebním průmyslu, zatímco kompozity MOC/grafen se simulanty hornin by mohly v budoucnu sloužit jako základní stavební materiál na Měsíci a Marsu.
4 Bc. Darya Ivanova M2 Ing. Vlastimil Mazánek, Ph.D. Search for new nanomaterial catalysts for the electrochemical reduction of Nitrogen to Ammonia detail

Search for new nanomaterial catalysts for the electrochemical reduction of Nitrogen to Ammonia

Ammonia occupies a significant place in modern industry due to its various applications in many different fields such as production of ammonium nitrate and urea which are used as fertilizers, and fossil fuels. However, the main means involved in its production is the Haber-Bosch process which is a highly energy-demanding process due to the operating conditions causing increased costs as well as unfavourable environmental consequences. Therefore, as a more beneficial alternative, electrochemical nitrogen reduction reaction (NRR) is being developed but on a smaller scale which aims to optimize the process. One of the limitations of this new method, is the efficiency and selectivity of catalysts. Unfortunately, the NRR competes with an electrochemical hydrogen reduction reaction (HER) which is usually more favourable reaction. Therefore, this work is focused on materials with lower HER electrocatalytic activity based on previous theoretical and experimental studies. Since there are a lot of options in the groups of transition metals, chalcogenides or thiophosphates which have not yet been investigated for NRR, this work focuses on widening the range of possibilities by testing a series of metal thiophosphates for the high yields of ammonia with appropriate faradaic efficiency.  
5 Herbert Kindl B3 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Scintilační vlastnosti PbHfO3 dopovaného vápníkem a bismutem detail

Scintilační vlastnosti PbHfO3 dopovaného vápníkem a bismutem

Od počátku 20. století, kdy E. Rutherford detekoval záření alfa pomocí stínítka se ZnS a položil tak základy jaderné fyzice, byla započata snaha vyvíjet nové scintilující materiály schopné detekovat ionizující záření. Při naší práci byly studovány scintilační vlastnosti dopovaného PbHfO3, který byl zvolen pro jeho vysokou hustotu (10,2 g/cm3), vysoké efektivní atomové číslo, ale také pro nedostatek informací o jeho scintilačním chování. To má zřejmě původ v nesnadné přípravě oxidu, který má jednak vysokou t.t. a zároveň obsahuje PbO s vysokou tenzí par. V předešlé části výzkumu jsme zjistili, že dopování stronciem nemá téměř žádné výsledky, i přes to že SrHfO3 je významným scintilárorem. Proto jsme přešli k dopování bismutem, kde je možno sledovat luminiscenci Bi3+ a zároveň zachovat těžkou matrici, a vápníkem, kde bylo snahou měnit šíři zakázaného pásu. Peroxo-precipitační metodou byly připraveny série Ca(x)Pb(1-x)HfO3 a Bi(x)Pb(1-x)HfO3. Zatímco vzorky obsahující Ca nevykazují téměř žádné scintilační vlastnosti, vzorky obsahující Bi v koncentracích x = 0,01 a 0,2 mají silné emisní maximum okolo 474 nm. Tyto vzorky jsou v současné době podrobněji opticky charakterizovány (měření fotoluminiscence a kinetiky obou luminiscenčních jevů) a budou připraveny další koncentrace dopantu.
6 Bc. Jan Konečný M2 Ing. Jiří Šturala, Ph.D. Fotochemická modifikace germananů karbonyly přechodných kovu detail

Fotochemická modifikace germananů karbonyly přechodných kovu

Díky svým unikátním vlastnostem, jako jsou například velký specifický povrch, katalytické a elektrochemické vlastnosti, jsou vrstevnaté materiály v dnešní době velmi podrobně zkoumané látky. Některé z těchto vlastností se dají výrazně ovlivnit pomocí chemické modifikace původního materiálu tak, aby přesně vyhovovaly zamýšlené aplikaci. Tato práce se zabývá fotochemickou modifikací kyanopropyl germananu pomocí komplexů přechodných kovů, např. Mn(Cp)(CO)3 nebo Fe(CO)5. Reaktivita germananu s komplexy se porovnává v závislosti na použitém rozpouštědle a přítomnosti, či absenci UV záření. Při reakci se uvažuje substituce pouze jedné CO skupiny, ale je možné nahradit více než jednu.  



7 Bc. Alice Kulagová M2 Ing. Hana Kotoučová, Ph.D. Elektrochemické vlastnosti flavinů s bráněnou rotací detail

Elektrochemické vlastnosti flavinů s bráněnou rotací

Jedním ze současných témat katalýzy je využití flavinů či flaviniových solí jako organokatalyzátorů. Inspirací pro katalyzátory fungující in vitro, jsou systémy pracující in vivo, kde jsou flaviny přenašeči elektronů. Pokud jsou tyto látky opticky čisté, lze je využít pro katalýzu enantioselektivní. Takovým příkladem jsou axiálně chirální flaviny s bráněnou rotací 1. Objemný substituent R ovlivňuje rotaci kolem sigma vazby mezi atomem dusíku na flavinu a atomem uhlíku na fenylu. Tyto substituenty mohlo být jak částice elektronegativní, tak elektropozitivní. Předmětem mé práce je studium elektrochemických vlastností těchto látek v souvislosti s jejich vypočtenými rotačními bariérami a také studium vlivu těchto substituentů na možnost jejich komplexace s ionty kovů.



8 Bc. Tomáš Lazák M2 Ing. Štěpán Huber, Ph.D. Analýza kokainu a jeho ředicích látek metodou XRPD detail

Analýza kokainu a jeho ředicích látek metodou XRPD

Moje práce se zabývá kvalitativní analýzou kokainu a jeho ředicích látek pomocí metody práškové rentgenové difrakce. V práci jsem analyzoval čistý i pouliční vzorek kokainu, nejčastěji používané ředicí látky, se kterými se kokain při nelegální distribuci ředí. Dále jsem si připravil a změřil směsi kokainu a vybraných ředicích látek, které jsem analyzoval pomocí knihovny difraktogramů, kterou jsem sestavil z naměřených difraktogramů čistého kokainu a čistých ředicích látek. Prášková rentgenová difrakce není ve forenzní praxi doposud hojně využívána, ačkoliv Úřad OSN pro drogy a kriminalitu tuto metodu jako jednu z možných doporučuje. V budoucnu by tato metoda, pro svoji jednoduchou obsluhu a nenáročnost přípravy vzorku, mohla být ve forenzní praxi více využívána.
9 Bc. Fedor Levchenko M2 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Ovlivnění parametrů granátu konstrukčními prvky detail

Ovlivnění parametrů granátu konstrukčními prvky

Granáty jsou známými materiály díky své vysoké tvrdosti, odolnosti vůči tepelnému šoku, relativně vysoké hustotě, chemické stabilitě atd. Tyto vlastnosti mají navíc kvůli kubické struktuře izotropní chování. Díky tomu mají v dnešní době syntetické granáty velké uplatnění v optice, zejména po dopování opticky aktivními ionty. Existuje celá řada granátových materiálů, které mají uplatnění v luminiscenčních technikách, např.YAG:Nd, LuAG:Pr anebo GGAG:Ce. Jak už bylo řečeno, struktura takových materiálu se skládá z oxidové matrice a aktivátoru (dopantu), který pak emituje charakteristické záření. V případě scintilačního efektu předchází emisi komplexní proces absorbce a přenosu excitonů, který souvisí se šířkou zakázaného pásu. Je známo, že s měnicí se koncentrací konstrukčních prvků v granátu lze ovlivňovat šířku zakázaného pásu, a tím i vzájemnou polohu energetických hladin dopantu. Takto lze nastavovat kvantový výtěžek a doby dosvitu scintilace, případně vlnovou délku emitovaného světla. Tato práce se zabývá vlivem obsahu konstrukčních prvků na scintilační a luminiscenční parametry granátů se sumárním vzorcem Gd3(Ga,Sc,Al)5O12:Ce. I když koncentrační vliv Sc/Al, Al/Ga zvlášť na parametry zakázaného pásu granátu byl již studován, vliv více parametrů najednou zatím nebyl publikován.
10 Bc. Alžběta Martincová M2 Ing. Štěpán Huber, Ph.D. Analýza heroinu a jeho ředicích látek metodou XRPD detail

Analýza heroinu a jeho ředicích látek metodou XRPD

Hlavním tématem mé práce je rentgenová prášková difrakce, což je analytická metoda, kterou využívám pro kvalitativní analýzu heroinu a jeho směsí s ředicími látkami nejčastěji se vyskytujícími v pouličních vzorcích. Heroin zde vystupuje jako zástupce ilegálních drog. Dále se zaměřuji na různé doposud známé způsoby vyhodnocení kvantitativní analýzy u rentgenové práškové difrakce, které porovnávám jak mezi sebou, tak i s metodou vytvořenou v mé bakalářské práci pro odhad procentuálního zastoupení látek v dané směsi. Mezi těmito metodami se snažím najít rozdíly v přesnosti stanovení kvantity pro různé typy směsí. Rentgenová prášková difrakce doposud není využívána v této oblasti forenzní praxe, avšak je otázka, zda by v budoucnu mohla posloužit jako nezávislá analytická metoda, která by doplňovala analytické metody ve forenzní praxi v současné době užívané.  
11 Karin Paurová B3 doc. Ing. Kateřina Rubešová, Ph.D. Testování hydrotermálního růstu v přípravě perovskitů detail

Testování hydrotermálního růstu v přípravě perovskitů

Perovskity jsou skupinou materiálů s krystalovou strukturou založenou na struktuře minerálu perovskitu (CaTiO3) mající buď kubickou nebo velmi blízkou distortovanou strukturu. Tyto materiály nabízí širokou škálu různých kombinací chemického složení a vlastností (např. ferroelektrické a piezoelektrické vlastnosti, supravodivost) pro různorodé uplatnění např. v elektronice, fotovoltaice atd. Perovskity lze připravit v různých formách např. reakcí v pevné fázi, CVD povlakováním nebo sol-gel metodou. Tyto metody z hlediska vysokých pracovních teplot nejsou ovšem vhodné pro přípravu multivrstevnatých materiálů s různou tepelnou stálostí. Tento problém lze vyřešit hydrotermální syntézou. Cílem této práce bylo vyzkoušet přípravu částic a tenkých vrstev BaTiO3 hydrotermálním růstem, při kterém dochází ke krystalizaci látek z vodných roztoků při vysokých tlacích a nízkých teplotách. Jelikož tyto vrstvy budou kombinovány např. s nanodiamantovou strukturou, zaměřili jsme se na fázovou čistotu a krystalinitu bez dalšího vysokoteplotního zpracování.
12 Jan Sklenka B3 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Recyklace supravodivých kompozitů YBCO a využití jejích produktů detail

Recyklace supravodivých kompozitů YBCO a využití jejích produktů

Vysokoteplotní supravodivé disky na bázi směsného oxidu mědi YBCO jsou připravovány jako jednodoménové monokrystaly růstem z taveniny metodou TSMG (top-seeded melt growth). Tyto disky jsou následně podrobeny analýze supravodivých vlastností (levitační síla). Pokud jsou během této analýzy objeveny výraznější odchylky (například z důvodu růstu sekundárních zrn), je nutno tyto disky vyřadit. Cílem této práce je optimalizovat proces recyklace těchto defektních disků chemickou cestou a využít suroviny získané recyklací k úspěšné přípravě nových jednodoménových monokrystalů. YBCO disky a produkty recyklace byly detailně analyzovány pomocí rentgenové fluorescence (XRF) a rentgenové difrakce (XRD). Vyvinutí této metody a její uvedení do praxe zajistí uzavření výrobního cyklu supravodičů na bázi YBCO a vyřeší problém s ukládáním cenného, avšak nebezpečného odpadu.  



13 Julie Slámová B2 doc. Ing. Ondřej Jankovský, Ph.D. Příprava a studium hořečnatých kompozitních materiálů s přídavkem nanomateriálů na bázi uhlíku detail

Příprava a studium hořečnatých kompozitních materiálů s přídavkem nanomateriálů na bázi uhlíku

Tato práce byla zaměřena na přípravu a následnou analýzu kompozitních materiálů dopovaných uhlíkovými nanoaditivy (grafen, oxid grafenu, vícevrstvé uhlíkové nanotrubice). Jejich základem byla fáze 5 Sorelova cementu (MOC). Pro přípravu byl využit vysoce reaktivní oxid hořečnatý, který sloužil z části také jako plnivo. Celkem byly připraveny dva vzorky kompozitů kombinující grafen a uhlíkové nanotrubice, dva vzorky kombinující oxid grafenu a oxidované uhlíkové nanotrubice a jeden referenční vzorek čisté fáze 5 MOC. Po vytvrdnutí byly výsledné produkty podrobeny analýzám XRD, SEM, TEM, EDS a OM s jejichž pomocí bylo zkoumáno chemické a fázové složení a mikrostruktura. Byly také stanoveny mechanické vlastnosti připravených kompozitů.  
14 Vojtěch Ševčík B3 Ing. Vít Jakeš, Ph.D. Fázová stabilita Lu2Hf2O7 se strukturou pyrochloru detail

Fázová stabilita Lu2Hf2O7 se strukturou pyrochloru

Směsné oxidy těžkých prvků jsou ve výzkumu stále žádanými materiály pro vývoj scintilátorů užívaných pro detekci tvrdého záření. Lu2Hf2O7 patří zatím mezi méně prozkoumané, avšak slibné kandidáty pro další výzkum a využití díky vysokému efektivnímu protonovému číslu a vysoké materiálové hustotě. Cílem této práce byla příprava Lu2Hf2O7 ve formě keramické preformy, která se využije při růstu monokrystalu metodou Optical Floating Zone (OFZ). Prekurzor byl připraven reakcí v pevné fázi s vícestupňovým žíháním a z něho byly následně izostaticky za studena vylisovány tyčky, které se poté slinovaly při teplotách 1500–1700 °C. Cílem bylo připravit fázově čistou kompaktní keramiku s maximální objemovou hustotou. Fázové složení bylo analyzováno za pomocí metody XRD a stechiometrie ověřena pomocí XRF. Mikrostruktura byla pozorována pomocí SEM. Stejným postupem pak bude připraven materiál dopovaný Ce3+ na němž budou zkoumány již i optické a scintilační vlastnosti.
15 Bc. Petra Šnoblová M1 Ing. Vilém Bartůněk, Ph.D. Adsorpční vlastnosti nanokrystalů oxidu ceričitého detail

Adsorpční vlastnosti nanokrystalů oxidu ceričitého

V této práci je věnována pozornost využití hydratovaných nanokrystalů oxidu ceričitého pro účely odstraňování vybraných organických látek z vody. Nanokrystaly byly připraveny precipitační metodou a následně byly charakterizovány pomocí HRTEM a rentgenové difrakce. Bylo vybráno deset organických látek s dobrou rozpustností ve vodě, s aromatickým jádrem a různými funkčními skupinami. K roztokům těchto látek bylo přidáno určité množství hydratovaného oxidu ceričitého a bylo uděláno srovnání s roztokem  obsahujícím ekvivalentní množství vysušeného oxidu ceričitého, který byl připraven vysušením hydratovaných nanokrystalů. Absorbance všech vzorků byla měřena v čase pomocí UV-Vis spektroskopie. U osmi vybraných sloučenin, u kterých byl na UV-Vis spektru viditelný pokles absorbance, bylo změřeno i Ramanovo spektrum, ze kterého následně byl určován možný typ sorpce a vazebné centrum.

105 - Ústav anorganické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Nela Adamová M1 doc. Ing. Martin Paidar, Ph.D. Příprava a charakterizace YSZ elektrolytu  detail

Příprava a charakterizace YSZ elektrolytu 

V poslední době roste zájem o obnovitelné zdroje energie, které nabízejí alternativu k fosilním palivům. Nevýhodou těchto zdrojů je jejich nestálý výkon v čase, a proto je třeba dočasně ukládat přebytečnou energii vhodnou technologií. Perspektivní technologií pro vratnou přeměnu energie jsou vysokoteplotní články s pevnými oxidy (SOC), jejichž hlavní výhodou je schopnost pracovat jako elektrolytický nebo jako palivový článek v rámci jednoho zařízení. Provozní teplota SOC se pohybuje kolem 800 °C, což vede k rychlé kinetice reakcí, ale zvyšuje nároky na použité materiály. Klíčovou součástí SOC je plynotěsný elektrolyt, který je nejběžněji tvořený oxidem zirkoničitým dopovaným oxidem yttritým (YSZ). Oxid yttritý vytváří kyslíkové vakance ve struktuře oxidu zirkoničitého a ovlivňuje tak iontovou vodivost YSZ elektrolytu. Tato práce byla zaměřena na přípravu a charakterizaci YSZ elektrolytu o různém přídavku dopantu Y2O3. Nejprve byl syntetizován YSZ prášek a následně z něj byly připraveny elektrolyty, u kterých byly zkoumány strukturní vlastnosti spektroskopickými metodami a iontová vodivost pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie. Získané výsledky nám umožňují lépe popsat vliv složení elektrolytu a strukturních vlastností na celkovou iontovou vodivost elektrolytu.
2 Martin Augustin B3 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Vliv extrémních klimatických podmínek na provoz svazku PEM palivových článků detail

Vliv extrémních klimatických podmínek na provoz svazku PEM palivových článků

Jedna z otázek provozu svazku palivových článků je jeho funkce za extrémních teplot. Nad 70°C dochází k vysoušení membrány. Jelikož svazek přeměňuje chemickou energii na elektrickou s přilbližně 50% účinností, je nutné odvádět ze svazku značné množství tepla. Pokud je venkovní teplota nad 40 °C může dojít v důsledku nízkého teplotního gradientu k přehřátí svazku. Naopak při teplotách pod bodem mrazu může dojít ke zmrznutí vody vázané v membráně a katalytické vrstvě. V důsledku toho může dojít k trvalému poškození některé z výše uvedených komponent, případně k jejich delaminaci. Za běžného provozu je článek chlazen, při nízkých teplotách však záleží na tom, zda je množství tepla vznikajícího v článku dostatečné. V případě vstupujícího vzduchu nepředstavuje nízka okolní teplota problém, protože v důsledku jeho komprimace dochází k ohřátí a vzduch tak do katodového porostoru přichází vždy s dostatečnou teplotou. Jiná situace je však u vodíku, který bývá skladován za tlaku několika desítek až stovek barů. Při jeho expanzi sice dochází k jistému  ohřátí díky Joule-Thompsonovu efektu, avšak při teplotách nižších než -10°C toto ohřátí není dostatečné a to může představovat potenciální problém pro provoz svazku. Cílem práce je navrhnout optimální technologické řešení obou problémů.
3 Bc. Jan Dismas Buriánek M1 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Elektrochemická příprava diaryjodoniových solí detail

Elektrochemická příprava diaryjodoniových solí

Diaryljodoniové soli jsou perspektivní oxidační a arylační činidla na bázi trojvazného jódu. Pro aplikaci se připravují tradičními metodami organické syntézy. Předmětem tohoto příspěvku je představení výsledků praktické přípravy a analýzy těchto látek za využití anodické oxidace. Laboratorně byla reprodukována elektrochemická příprava tolyl-fenyl jodoniového kationtu (Peacock, Pletcher, 2001) založená na elektrolýze toluenu a jodbenzenu v nevodném prostředí o složení kyselina octová/acetanhydrid/kyselina sírová na elektrodě ze skelného uhlíku. Pro potvrzení mechanismu byly naměřeny voltamogramy výchozích látek v elektrolytu za využití metod cyklické voltametrie. Kontrola přítomnosti produktu po provedení elektrolýzy byla provedena hmotnostní spektrometrií a nově vyvinutým titračním stanovením diaryliodoniových solí. Jako perspektivní metoda titračního stanovení se ukázala být zpětná potenciometrická jodometrická titrace askorbové kyseliny po redukci diaryljodoniové soli nadbytkem askorbové kyseliny. V závěru příspěvku budou diskutovány možnosti dalšího zkoumání této metody přípravy diaryljodoniových solí a optimalizace tiračního stanovení.  
4 Bc. Vojtěch Drobný M1 Ing. Martin Prokop, Ph.D. Vliv tloušťky těsnění a komprese cely na výkon PEM elektrolyzéru vody detail

Vliv tloušťky těsnění a komprese cely na výkon PEM elektrolyzéru vody

Elektrolyzér vody s polymerní membránou je progresivní technologií pro výrobu H2 v rámci vodíkové ekonomiky. Vyniká především svojí kompaktností a vysokými proudovými hustotami, naproti tomu nevýhodou je vyšší cena. Cela se skládá z kation-selektivní membrány, anody s IrO2 katalyzátorem a katody s Pt katalyzátorem na uhlíkovém nosiči. Ohmický odpor cely je klíčovým parametrem pro výkon elektrolyzéru. Odpor je ovlivněn zejména kontaktem elektrod s membránou, což souvisí s kompresí komponent v cele. Cílem této práce je ověřit vliv momentu stlačení cely na výkon elektrolyzéru. K charakterizaci byla využita elektrochemická impedanční spektroskopie a měření polarizačních křivek.  



5 Bc. Kateřina Hradečná M2 Ing. Jaromír Hnát, Ph.D. Niklová pěna jako elektroda pro alkalickou elektrolýzu vody detail

Niklová pěna jako elektroda pro alkalickou elektrolýzu vody

Alkalická elektrolýza vody (AWE) představuje jednu z technologií uvažovanou pro konverzi a uskladnění elektrické energie. Vlastní elektrochemické reakce vývoje vodíku a kyslíku probíhají na elektrodách, které tak tvoří klíčovou součást alkalického elektrolyzéru, rozhodující o účinnosti celého procesu. V průmyslové AWE jsou často využívány ploché Ni elektrody. Využití 3D elektrody přináší výhodu většího měrného povrchu, a tedy navýšení počtu aktivních center. Tato změna vede v konečném důsledku ke zlepšení charakteristik AWE. K zapojení většího povrchu je také nutné zajistit dostatečný iontový kontakt v objemu porézní elektrody. Toho může být dosaženo zvolením vhodných pracovních podmínek AWE. Cílem této práce je charakterizace elektrochemických vlastností porézní Ni elektrody pro AWE za různých koncentrací roztoku KOH a teplot. Za tímto účelem byla studována kinetika reakce vývoje kyslíku a vodíku pomocí metod elektrochemické impedanční spektroskopie a provedením Tafelovy analýzy polarizačních křivek. Vedlejší cíl představuje ověření možnosti navýšení elektrochemických vlastností Ni pěny pomocí jednoduché předúpravy. Na základě získaných výsledků však pozitivní vliv zvolených možností předúpravy Ni porézní elektrody nebyl prokázán.
6 Bc. Kirill Iablochkin M2 doc. Dr. Ing. Vlastimil Fíla Membrány pro separaci CO2 z bioplynu   detail

Membrány pro separaci CO2 z bioplynu  

V současné době membránové separační procesy nachází široké uplatnění v řadě průmyslových aplikací (zpracování vod, petrochemický průmysl, potravinářský průmysl, separace plynů). S vývojem nových materiálů dochází k jejich dalšímu rozvoji. Jednou z významně rozvíjejících se aplikací je membránová separace plynů. V současné době kromě separace vodíku, kyslíku a dusíku je pozornost zaměřena i na separaci CO2. Jednou z takovýchto aplikací, na kterou je zaměřena i tato práce, je zpracování bioplynu na biomethan, který lze následně použít jak pro výrobu energie, tak i v chemickém průmyslu.  Předkládaná práce se zabývá přípravou a charakterizací polymerních membrán na bázi 6FDA-DAM, Matrimidu, PSU a Ultemu. Uvedené membrány byly připraveny metodou lití z roztoků obsahujících 4 - 8 hm. % daného polymeru v N-methyl pyrrolidonu. Charakterizace připravených membrán byla prováděna pomocí permeačních měření v binární směsi CO2/CH4 na aparatuře s plynovým chromatografem, vybaveným plamenově ionizačním detektorem a metanizérem.  
7 Tomáš Jedlička B3 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Porovnání životnosti katalyzátorů na bázi čisté platiny a slitiny Pt-Ce detail

Porovnání životnosti katalyzátorů na bázi čisté platiny a slitiny Pt-Ce

V PEM palivových článcích se standartně užívá platinových katalyzátorů. V zájmu zavedení této technologie je nezbytné snížit navážky Pt při zachování výkonových parametrů a životnosti. Jednou z možností, jak dosáhnout zvoleného cíle, je nahradit část Pt v katalyzátoru jiným kovem. Jako slibný kandidát se jeví slitina Pt - Ce, která sice vykazuje vysokou aktivitu, avšak velice rychle degraduje. Byly testovány čistě platinové katalyzátory a katalyzátory na bázi slitiny Pt-Ce v laboratorním kyslíkovo-vodíkovém článku. U obou testovaných katalyzátorů byly naměřeny zátěžové křivky, elektrochemická impedanční spektra a jejich změny v čase.  Dále byla sledována změna velikosti katalitických částic a míra jejich shlukování do větších klastrů.  
8 Bc. Martin Jirásko M2 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Optimalizace elektrochemické syntézy derivátů jodbenzenu v průtočném reaktoru detail

Optimalizace elektrochemické syntézy derivátů jodbenzenu v průtočném reaktoru

Hypervalentní sloučeniny jodu jsou specifická oxidační činidla využívána v řadě oxidačních reakcí, kde se využívají jako netoxické analogy k oxidačním činidlům obsahujících atomy těžkých kovů (Cr, Mo, W). Mezi typické reakce patří například oxidace vicinálních alkoholů na α‑hydroxyketony nebo na diketony v závislosti na teplotě. Neustále rostoucí poptávka po těchto sloučeninách ovlivňuje i výzkum bezpečnějšího způsobu výroby, neboť dosavadní výrobní postup vyžaduje manipulaci s nebezpečnými, toxickými a nákladnými látkami. Slibnou alternativou, která je bezpečná i levná, se na základě předchozího výzkumu zdá být elektrochemická syntéza. Pomocí elektrolýzy při konstantním potenciálu jsme byli schopni připravit hypervalentní sloučeniny jodu a následně tento preparativní proces i zoptimalizovat z hlediska složení elektrolytu. Ve snaze vytvořit technologii celého výrobního postupu však vyvstala řada problémů, jež je potřeba postupně řešit. Jmenovitě bych rád zmínil obtížnou separaci produktů elektrolýzy, či transport substrátu z anodového do katodového prostoru přes kation selektivní membránu vedoucí k poklesu výtěžku produktu. Cílem této práce je omezení tohoto děje a optimalizace metody procesu separace produktu z roztoku po elektrolýze.  
9 Bc. Jaroslav Kasan B1 Ing. Milan Bernauer, Ph.D. Konverze CO2 na methan. detail

Konverze CO2 na methan.

Methanizace nebo také Sabatierova reakce je katalytická hydrogenace oxidů uhlíku (CO a CO2), která nalézá uplatnění v širokém spektru oborů, ve kterých je například potřeba eliminovat stopová množství COx, nebo konvertovat jejich přebytek na uhlovodíky. V dnešní době je výzkum methanizace zaměřen také na řešení problémů spojených s globálním oteplováním a efektivnějším využíváním surovin. Výzkum katalyzátorů pro methanizaci CO2 se především soustředí na studium jeho aktivní (kovové) složky, ale také na strukturu jeho nosiče. Bylo zjištěno, že nejsilnější katalytický vliv na tuto reakci mají kovy skupiny VIIIB a to v následujícím pořadí: Ru > Fe > Ni > Co > Rh > Pd > Pt > Ir. Nejčastěji používanými nosiči jsou alumina nebo zeolitické matrice. Tato práce se zabývá katalytickými testy na souboru zeolitických katalyzátorů s cílem porovnat jejich aktivitu s nejčastěji používaným typem katalyzátoru - Ni-zeolit. Byla sestavena methanizační aparatura a odladěn plynový chromatograf pro analýzu produktů a reaktantů. Pro srovnání byl připraven kontrolní vzorek Ni-ZSM-5 a dále pak série katalyzátorů na různých typech zeolitů (Ferierit, ZSM-5, MCM-22). V rámci práce byl také zkoumán vliv aktivního kovu (Fe, Ni, Mo).  
10 Bc. Barbora Kuntová M2 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Anodická diazidace alkenů detail

Anodická diazidace alkenů

Přeměna alkenů na diazidy následovaná redukcí představuje elegantní způsob syntézy vicinálních diaminů, jež jsou častým strukturním motivem řady biologicky a farmaceuticky aktivních látek. Zavedené chemické postupy diazidace alkenů využívají stechiometrického množství činidel obsahujících atomy těžkých kovů či nestabilních, toxických látek. Nedávno byla představena robustní metoda diazidace [1] využívající nepřímé anodické oxidace alkenu v roztoku acetonitrilu v přítomnosti azidu v neděleném elektrolyzéru. Její nevýhodou je využití katalytického množství manganatých iontů, které představují mediátor. V první fázi výzkumu byly studovány jednotlivé kroky tohoto procesu pomocí cyklické voltametrie. Při pokusu o zreprodukování tohoto postupu diazidace se ukázalo, že v průběhu elektrolýzy dochází k depozici pasivující vrstvy na povrchu protielektrody, která vede k výraznému poklesu proudu. V dalším kroku byl proto navržen alternativní způsob diazidace založený na anodické oxidaci derivátu jodbenzenu na vhodné pracovní elektrodě. Efektivita obou diazidačních postupů bude dále ověřena a porovnána pomocí potenciostatické vsádkové elektrolýzy.  [1] Sharma, A.; Hartwig, J. Metal-catalysed azidation of tertiary C–H bonds suitable for late-stage functionalization. Nature 2015, 517, 600–604.  
11 Bc. Jan Křenovský M2 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Odolnost PEM palivového článku vůči opakovanému působení teplot pod bodem mrazu  detail

Odolnost PEM palivového článku vůči opakovanému působení teplot pod bodem mrazu 

Aplikace technologie palivových článků v dopravě otevírá zcela nové otázky, které jsou u komerčních technologií takřka opomíjeny. Jednou z takovýchto oblastí je problematika studených startů, tj. startování vozidel za teplot pod bodem mrazu. V tomto případě je nutno rozlišovat krátkodobou a dlouhodobou odstávku vozidla, na základě čehož rozlišujeme metody studených startů. Podobně diferencujeme osobní a nákladní vozidla. U osobních vozů je preferovanější rychlost startu ve srovnání s těžkou technikou, kde dbáme na šetrnost postupu. Bod tuhnutí vody vázané ve struktuře membrány se pohybuje v rozmezí -10 °C až -48 °C v závislosti na podmínkách. Překročením saturačního limitu, který je 15 molekul vody na 1 sulfonovou skupinu dochází k tvorbě krystalů. Tomuto jevu lze zabránit snížením poměru molekul vody na jednu sulfonovou skupinu pod číslo 5. Při tvorbě krystalů ledu může dojít k poškození membrány, zejména jejímu proděravění, případně k delaminaci jednotlivých vrstev MEA, což vede k podstatnému snížení výkonu a zkrácení její životnosti. Cílem této práce je porovnání vlivu nízkých teplot na MEA s obsahem vody nad a pod saturačním limitem. Na základě těchto poznatků mohou být zvoleny optimální podmínky skladování MEA při nízkých teplotách a jejich uvedení do provozu.  
12 Bc. Petr Lodňánek M2 Ing. Ivona Sedlářová, Ph.D. Oxidace síranu železnatého vzduchem detail

Oxidace síranu železnatého vzduchem

V průmyslu v ČR i ve světě vzniká velké množství odpadních vod s obsahem síranových iontů a iontů železa. Možným postupem pro odstranění železa z těchto roztoků je oxidace železnatých iontů na železité a jejich následná precipitace ve formě pevné fáze (hydroxidy, oxidy a oxidy-hydroxidy železnatých a železitých iontů v různém poměru). V práci se sleduje oxidace roztoku síranu železnatého vzduchem v izotermním vsádkovém, intenzivně míchaném reaktoru. V průběhu experimentu jsou odebírány vzorky, ve kterých se stanovuje koncentrace železnatých iontů fotometricky, s využitím fenantrolinu. Práce spočívá v pozorování chování popsaného reakčního systému při různém pH.  
13 Bc. Stanislava Mikulášiová M2 - Problém prekročenia obsahu čpavku vo vystripovaných vodách   detail

Problém prekročenia obsahu čpavku vo vystripovaných vodách  

Cieľom procesu stripovania kyslých vôd je zbavenie týchto vôd sírovodíka a čpavku ako aj dodržanie limitnej hodnoty obsahu čpavku vo vystripovanej vode. Prekročenie spomínanej hodnoty spôsobuje narušenie technologického režimu na biologickom stupni čističky odpadových vôd. Ako hlavné príčiny vzniku rizikovej situácie boli identifikované nepostačujúce vykúrenie kolóny a neštandardná kvalita suroviny. Pri analýze dát boli k  vzorkám s prekročeným limitom obsahu čpavku vo vystripovanej vode, hľadané príčiny pozorovaním režimu na prevádzkach produkujúcich a spracúvajúcich kyslé vody. Ako častá príčina nedostatočného vykúrenia kolóny bol určený nestály tlak pary. Z dôvodu hľadania príčiny neštandardnej suroviny bola vytvorená mapa kyslých vôd. Materiálová bilancia poukázala na pravdepodobné problematické kontinuálne procesy. Ďalšou príčinou môžu byť diskontinuálne procesy, na ktoré vplýva ľudský faktor. Výkyvom v parnej sieti možno pripísať 5% nevyhovujúcich vzoriek, preto sa upriamila pozornosť na riešenie problému neštandardnej kvality suroviny. Jedným z riešení by bolo efektívnejšie prečistenie suroviny pred vstupom do kolóny ako aj odstavenie problematických prúdov, čistenie zariadení počas odstávok, vybudovanie zbernej nádrže na kyslé vody, zlepšenie kooperácie medzi prevádzkami.
14 Bc. Jasmína Mičiaková M2 - Príprava trojzložkových katalyzátorov Ni-W-Fe pre zero-gap alkalickú elektrolýzu vody   detail

Príprava trojzložkových katalyzátorov Ni-W-Fe pre zero-gap alkalickú elektrolýzu vody  

V súčasnej dobe sú primárnym zdrojom energie fosílne palivá. V dôsledku ich postupného vyčerpávania je snaha o hľadanie alternatív. Riešením je koncept vodíkovej ekonomiky s vodíkom ako ekologicky nosičom energie. Používanie vodíka nespôsobuje produkciu skleníkových plynov a predstavuje riešenie dekarbonizácie priemyselných procesov, kde je nutné znižovanie emisií CO2. Alkalická elektrolýza je jeden zo spôsobov výroby vodíka, ktorá je zahrnutá v koncepte vodíkovej ekonomiky. Na urýchlenie kinetiky deja a zníženie energetických nákladov procesu sa využívajú katalyzátory. Cieľom práce bola príprava a optimalizácia podmienok prípravy trojzložkových katalyzátora na báze niklu elektrodepozícou a štúdium katalytických vlastností pripravených katalyzátorov, ktoré sa testovali v zero-gap elektrolyzéri pre alkalickú elektrolýzu vody a morfológia vzoriek bola skúmaná pomocou SEM. Optimalizovali sa parametre elektrodepozície: prúdová hustota, rýchlosť miešania elektrolytu a anóda.  
15 Jakub Roubal B3 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Porovnání těsnění pro PEM palivový článek připravených metodou 3D tisku a odléváním detail

Porovnání těsnění pro PEM palivový článek připravených metodou 3D tisku a odléváním

PEM palivové články jsou slibnou technologií následujících let. Jejich vstupu do každodenního života běžného člověka brání zejména vysoká cena. Ta je zapříčiněna použitím sofistikovaných komponent, které jsou vyráběny složitými procesy. Jednou z komponent, které značně zvyšují cenu je těsnění, kterému se věnuje předložená práce. Těsnění má zásadní vliv na provozní bezpečnost, účinnost a životnost svazku. Vodík s kyslíkem tvoří hořlavou směs v širokém rozsahu koncentrací. Z tohoto důvodu je nutné, aby nedocházelo k únikům vodíku do okolí. Uniklý vodík již není možné využít a představuje tak ztrátu paliva. Vzhledem k působení redukčního a oxidačního média v kyselém prostředí s přítomností katalyzátoru může docházet ke zvýšené degradaci těsnění, které tak přestane plnit svojí funkci, v tom okamžiku přestává být bezpečné svazek provozovat a je nutné jej buď opravit, nebo vyměnit. S využitím 3D tisku se dají tisknout flexibilní materiály levně a strojově. Hlavní výhodou 3D tisku je minimalizace ztrát materiálu a značná variabilita vyráběných těsnění z hlediska tloušťky vrstev, teplot tisku a stupně plnění. Další možnou alternativou je plnění forem prekurzory těsnících past, které je však omezené tvarovými možnostmi forem.
16 Bc. Filip Stankuš M2 Ing. Miloslav Lhotka, Ph.D. Experimentální studie vybraných termochemických reakcí detail

Experimentální studie vybraných termochemických reakcí

S neustále zvyšující se spotřebou ropy je nutnost její těžbu provádět stále na hůře dostupných místech (např. mořská a oceánská dna). K těžbě ropy se používá jev „nadnášení parafínu“, který je značně zkomplikován na místech o nízkých teplotách, jelikož zde může docházet k ucpávání potrubí voskovými usazeninami. Jedním z nejčastěji používaných řešení tohoto problému jsou reakce, při kterých dochází ke generování plynu in-situ za současného vývoje tepla. Do této kategorie je možné zařadit reakci mezi dusitanem sodným a chloridem nebo dusičnanem amonným. Tyto reakce jsou vysoce exotermní a generuje se velké množství plynného dusíku. Za určitých podmínek mohou v reakčním systému probíhat vedlejší reakce, které vedou ke vzniku NO a NO2. Cílem práce bylo určení optimálních provozních podmínek reakce, aby převážně probíhala s vysokým výtěžkem reakce mezi dusitanem sodným a chloridem amonným a minimalizovala se vedlejší reakce produkující NOx.
17 Bc. Světlana Trundová M2 doc. Ing. Martin Zlámal, Ph.D. Hydrotermální příprava nanostrukturních titanátů detail

Hydrotermální příprava nanostrukturních titanátů

Nanostrukturní sloučeniny titanátů nebo oxidu titaničitého připravované z částic TiO2 v prostředí NaOH našly své uplatnění pro své unikátní strukturní vlastnosti např. v oblasti katalýzy. Mechanismus jejich tvorby je založen na oddělování nanoplátů titanátů z původních částic oxidu titaničitého vlivem vysoce koncentrovaného hydroxidu sodného a jejich následné přeměně, tzv. rolováním do formy nanotrubic či nanotyčí. Tato práce se zabývá syntézou nanostrukturních sloučenin titanu pomocí hydrotermální metody. První částí přípravy nanotrubic TiO2 byla optimalizace syntézy, proto byl studován vliv několika parametrů, které mají zásadní vliv pro přípravu těchto nanostruktruních sloučenin, tj. koncentrace hydroxidu sodného, teplota reakce a předmíchání směsi TiO2 s roztokem NaOH před samotnou hydrotermální syntézou. Ověření morfologie částic bylo provedeno pomocí elektronové mikroskopie, prvkové a krystalografické složení bylo analyzováno pomocí XRF a XRD.  U vybraných vzorků byla stanovena tepelná stabilita metodou TG/DTA a velikost specifického povrchu metodou BET (N2). Velikost připravovaných částic byla změřena metodou laserové difrakce.  
18 Bc. Olívia Čobejová M1 Ing. Jakub Mališ, Ph.D. Porovnanie zliatinových a nezliatinových katalyzátorov pre palivové články typu PEM detail

Porovnanie zliatinových a nezliatinových katalyzátorov pre palivové články typu PEM

Palivové články typu PEM sú v dnešnej dobe považované za neoddeliteľnú súčasť energetickej budúcnosti. Jedným z problémov sprevádzajúcich ich vývoj je  katalýza. Katalyzátor umožňuje rozpad vodíka na protóny a elektróny a ich nasledujúce reakcie s kyslíkom za vzniku vody. Membránový elektrolyt je pre protóny priepustný, pre elektróny tvorí bariéru. Elektróny sú nútené putovať na anódovú stranu skrz vonkajší obvod, kde sa ich tok prejavuje ako elektrický prúd. Elektródové reakcie vyžadujú kovy s vysokou aktivitou. Ako jediný vyhovujúci katalytický kov sa javí čistá platina. Jej vysoká cena a nízke surovinové rezervy majú za príčinu potrebu hľadania schodnejších alternatív. Nádej riešeniu problému dávajú zliatinové katalyzátory. Testované boli štyri typy katalyzátorov: katalyzátor z čistej platiny s obsahom 40% Pt nanesený metódou CCM na obe strany, katalyzátor zo zliatiny platiny a kobaltu s pomerom Pt:Co 3:1 nanesený metódou CCM na obe strany a katalyzátor zo zliatiny platiny a céru so 100 µg a 150 µg platiny nanesený metódou magnetrónového naprašovania na anódovú stranu s katódovou stranou opatrenou katalyzátorom z čistej platiny s obsahom 40% Pt. Katalyzátory boli charakterizované z hľadiska chovania pri dlhodobej prevádzke, výkonových maxím a vplyvov zmien štruktúry.
19 Patrik Švejda B3 doc. Ing. Tomáš Bystroň, Ph.D. Elektrochemická redukce fenacylbromidu na borem dopované diamantové elektrodě detail

Elektrochemická redukce fenacylbromidu na borem dopované diamantové elektrodě

Při farmaceutické výrobě dochází často k nutnosti použít oxidační/redukční činidla, která mohou být toxická, či jinak nebezpečná. Se stále rostoucím tlakem na čistotu produktu, finanční přijatelnost tovární produkce a bezpečné a ekologické zpracování reakčního odpadu, dochází k potřebě hledat alternativní cesty pro syntézu, které uspokojí všechny požadavky. Jednou z možností je elektrochemická oxidace/redukce, při které odpadá práce s činidly a následné zpracování zbytků, neboť dochází k přenosu elektronů přímo mezi elektrodou a látkou v roztoku. Ve své práci jsem se zabýval elektrochemickou redukcí látek ze skupiny acetofenonů a 2-bromacetofenonů v bezvodém protickém prostředí NaClO4 v methanolu na borem dopované diamantové elektrodě. Experimenty byly provedeny v tříelektrodovém uspořádání. V první fázi byl za pomoci cyklické voltametrie zkoumán efekt přídavku H2SO4 do roztoku elektrolytu před přidáním a po přidání aktivní látky. Porovnání voltamogramů jasně ukázalo, že protonace karbonylové skupiny má výrazný vliv na potenciál, při kterém dochází k redukci látky. Získané informace budou dále použity k výběru potenciálů pro provedení potenciostatických vsádkových elektrolýz s cílem charakterizovat vznikající produkty.

106 - Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Tomáš Basl M1 doc. Ing. Jan Stoulil, Ph.D. Vliv bakteriálních extremofilů na bodovou korozi korozivzdorné oceli detail

Vliv bakteriálních extremofilů na bodovou korozi korozivzdorné oceli

Výroba elektrické energie z jaderných zdrojů s sebou nese i nutnost ukládání vyhořelého jaderného paliva. Nejbezpečnějším a nejekonomičtějším způsobem je jeho uskladnění v hlubinném úložišti radioaktivního odpadu. Odpad bude uložen v kovových kontejnerech obklopených bentonitem a okolní horninou. V této práci je zkoumána odolnost potenciálního materiálu kontejneru (korozivzdorná ocel AISI 316L, EN 1.4404) v předpokládaném prostředí hlubinného úložiště vůči bodové korozi. Nejvýznamnějšími iniciátory koroze jsou v tomto prostředí mikroorganismy, které produkují agresivní látky zejména thiosírany. Tato práce zkoumá odolnost materiálu proti bodové korozi v prostředí simulujícím vliv mikroorganismů metodou potenciodynamických křivek (PTDA), zjištěním korozní rychlosti metodou hmotnostního úbytku a vizuální kontrolou povrchu pomocí stereomikroskopu. Měření PTDA potvrdilo, že ocel AISI 316L je poměrně dobře odolná proti bodové korozi v předpokládaných podmínkách hlubinného úložiště. Zkouška korozní rychlosti metodou hmotnostního úbytku prokázala nízké korozní rychlosti. Vizuální zkouška odhalila iniciaci bodové koroze pouze na nejvyšší testované teplotě 50°C.
2 Bc. Diana Benediktová M2 doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Vlastnosti slitin hliníku s prvky z hlubokomořských konkrecí detail

Vlastnosti slitin hliníku s prvky z hlubokomořských konkrecí

Byly zkoumány slitiny hliníku s prvky z hlubokomořských konkrecí. Nejprve byla provedena aluminotermická redukce hlubokomořských konkrecí pro přípravu manganové slitiny.  Poté byly práškovou metalurgií (mechanickým legováním a slinováním v plazmatu) připraveny slitiny hliníku s 2 hm. %, 6 hm. %, 10 hm. % a 20 hm. % konkrecí. Pro homogenizaci struktury byly kompaktní vzorky podrobeny tepelnému zpracování po dobu 1 h, 3 h a 5 h při 600 °C. Dostatečná homogenizace struktury byla pozorována na optickém mikroskopu po pěti hodinách u všech slitin kromě slitiny s 20 hm. % konkrecí. Zároveň u všech vzorků byla po každém žíhání měřena tvrdost se zatížením HV 5 a byla tak získána závislost tvrdosti na čase žíhání. Dále byly posuzovány tribologické vlastnosti a bylo zjištěno, že se nejedná o otěruvzdorné materiály, neboť byly naměřeny vyšší hodnoty míry opotřebení. S rostoucím množstvím konkrecí stoupala tvrdost i otěruvzdornost materiálu.  
3 Bc. Anna Boukalová M1 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Vlastnosti slitin zinku připravených postupy klasické a práškové metalurgie detail

Vlastnosti slitin zinku připravených postupy klasické a práškové metalurgie

Zinek je v současné době pro svou biokompatibilitu a vhodnou míru korozní rychlosti uvažován pro výrobu biodegradovatelných materiálů. Jeho mechanické vlastnosti však pro aplikace v lidském těle nejsou dostačující. Tyto nedostatky lze upravit jeho vhodným legováním a/nebo použitím různých technologií zpracování. V této práci bylo připraveno 5 vzorků slitiny Zn-0,8Mg-0,2Sr (hm. %) práškovou metalurgií. Byla pozorována jejich mikrostruktura a mechanické vlastnosti v závislosti na různých podmínkách jejich přípravy (teplota, působící síla a čas). Mikrostruktura zkoumaných vzorků i vstupního prášku byla velmi jemnozrnná. Po zpracování výchozího prášku sintrací v plazmatu lze pozorovat přeměnu fáze MgZn2 ve stabilní fázi Mg2Zn11. Různé podmínky sintrace v plazmatu jako tlak nebo teplota procesu mírně ovlivňují mechanické vlastnosti připravených materiálů. Vzorek 300C-10min-25kN vykazoval ze všech studovaných materiálů nejlepší mechanické vlastnosti.  
4 Bc. David Dušek M1 Ing. Tereza Boháčková, Ph.D. Restaurování železné pokladnice detail

Restaurování železné pokladnice

Tématem práce bylo restaurování a konzervace železné truhlice z první poloviny 17. století z majetku Uměleckoprůmyslového muzea v Praze. Uvedenému období odpovídá tvarem i mechanismem, jak vyplynulo z rešerše o vývoji truhlového nábytku a zámkových mechanismů od starověku do baroka. Je vyrobena z desek a pásů železného plechu. Ke spodní straně víka je přišroubována zámková deska s německým typem zámku, který však nebyl plně funkční. Během restaurátorského zásahu byl mechanismus zprovozněn a k zámku byl vyroben chybějící klíč. Z běžných bezpečnostních truhel té doby se restaurovaná truhla vymyká poměrně luxusní zlacenou a malovanou výzdobou, která se dochovala jen částečně a byla přemalována. Při restaurátorském zásahu byl nepůvodní nátěr odstraněn, truhla byla očištěna od prachu, mastnoty a nesoudržných korozních produktů. Vnitřek truhly byl ošetřen tanátem, zámkový mechanismus byl ošetřen mikrokrystalickým voskem a netuhnoucí vazelínou, vnější pohledové strany byly konzervovány směsí včelího a karnaubského vosku. Doporučený režim byl stanoven pro uchování předmětu v depozitáři, i jeho vystavování v expozici muzea.



5 Bc. Petra Havlíková M2 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Slitiny zinku legované lithiem a manganem zamýšlené pro aplikace v medicíně. detail

Slitiny zinku legované lithiem a manganem zamýšlené pro aplikace v medicíně.

Slitiny na bázi zinku se dostávají v posledních letech do popředí díky přijatelné korozní rychlosti v lidském těle. Zinečnaté ionty mají antibakteriální a osteogenní účinky, kterých se při biodegradaci využívá. Zinek má nízkou pevnost, a proto se uvažují především jeho slitiny. Slitiny obsahující jako hlavní legující prvek Li vykazují vysokou pevnost blížící se pevnosti korozivzdorných ocelí. V rámci této práce jsou studovány slitiny Zn-Li-Mn, přičemž Li je přidáváno s cílem zvýšit mez pevnosti a mez kluzu materiálu a Mn z důvodu zvýšení tažnosti. Připravované slitiny se jeví jako velmi perspektivní pro aplikace v oblasti kovových bioabsorbovatelných materiálů.
6 Petr Hrbáček M2 Ing. Tomáš Prošek, Ph.D. Vliv stárnutí organických povlaků na propustnost vody detail

Vliv stárnutí organických povlaků na propustnost vody

Aplikace organického povlaku je velmi častým způsobem protikorozní ochrany kovových materiálů v prostředí atmosféry. Povlaky tvoří bariéru mezi kovem a korozivním prostředím, zabraňují vzniku vrstvy elektrolytu na povrchu kovu a eliminují přístup vody, kyslíku a agresivních iontů ke kovu. V atmosféře dochází časem ke stárnutí povlaku, tj. zhoršení ochranných vlastností vlivem působení zejména UV záření, vlhkosti, proměnlivé teploty prostředí a chemických škodlivin např. chloridů. V této práci se zabývám studiem degradace vzorků organických povlaků vlivem faktorů, které poškozují povlak při expozici v atmosféře. Vystavení vzorku atmosférickým podmínkám bylo simulováno zrychlenými zkouškami stárnutí v testovacích komorách, které trvaly přesně jeden měsíc. Stav a ochranné vlastnosti jednotlivých vzorků po zrychleném stárnutí byly popsány a hodnoceny pomocí měření propustnosti povlaků miskovou metodou a pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS).  
7 Olga Hrubá B4 - Restaurování jataganu detail

Restaurování jataganu

Restaurování jataganu: Práce se zabývá částečným restaurováním a konzervací jataganu z 19. století a jeho dochované pochvy. Dotýká se historie vývoje jataganů v Osmanské říši. V práci je popsán postup konzervace jednotlivých materiálů, ze kterých jsou části jataganu a jeho pochvy vyrobeny. Všechny části předmětu a jejich konkrétní poškození jsou zde podrobně rozebrány. Druhá část práce se zabývá podrobně postupem konzervování předmětu, a jak se postupovalo mechanickou cestou při čištění jednotlivých částí. Pokračuje vysvětlením opravy mechanického poškození a následného zakonzervování všech částí předmětu. Na závěr doporučuje podmínky uložení předmětu, a jak by mělo být s předmětem v expozici či v depozitáři zacházeno.
8 Jan Jeníček B4 - Restaurování procesní lucerny detail

Restaurování procesní lucerny

Tato procesní (pohřební) lucerna je jednou z páru a byla vyrobena mezi 2. polovinou 19. století  a před 20. léty 20. století. Má tvar kónického šestibokého hranolu, sestávající z částí,  jež jsou vyrobeny z ocelového cínovaného plechu. Na lucerně jsou dále ozdoby a křížek lité  ze zinkové slitiny; všechny kovové prvky jsou spojeny pájením naměkko a to cínovo-olověnou  pájkou. Lucerna je pak kryta 3 modrými a 3 bezbarvými, hvězdami zdobenými skly. Při restaurování došlo k zajištění rozpadajících se ozdob a nahrazení jejich chybějících  fragmentů asmitem (olověnou kompozicí). Dále byla obnovena funkčnost lucerny,  a to tím, že byl zrekonstruován kouřovod a dvířka, také byla doplněna dvě rozbitá skla.  Předmět byl na závěr zakonzervován použitím alkydového nátěru s bariérovým účinkem a ozdoby  a křížek byly navíc natřeny práškovým bronzem, čímž byla obnovena estetická stránka  lucerny.  



9 Bc. Evdokim Kolesnichenko M1 doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Tepelné zpracování hliníkové slitiny získané zpracováním hlubokomořských konkrecí detail

Tepelné zpracování hliníkové slitiny získané zpracováním hlubokomořských konkrecí

Tato práce je zaměřená na hledání vhodných podmínek tepelného zpracování 2 typů slitin hliníku, které byly připraveny aluminotermickou redukcí polymetalické hlubokomořské konkrece, smísením produktu s hliníkem, odlitím a extruzí za tepla. První druh slitiny obsahoval podstatně nižší množství příměsi konkrece než druhý typ slitiny, což mělo významný vliv na fázové složení, mikrotvrdost a chování při tepelném zpracování daných slitin. Tepelné zpracování zahrnovalo 3 kroky, a to rozpouštěcí žíhání, rychle ochlazení a umělé stárnutí. Podmínky tepelného zpracování byly voleny vždy podle předešlého pokusu a porovnávala se mikrotvrdost slitin před a po tepelném zpracování. Podle mikrotvrdosti právě i byly hodnoceny zvolené podmínky tepelného zpracování.  



10 Bc. Tomáš Kročil M1 doc. Ing. Jan Stoulil, Ph.D. Polovodivé chování korozních produktů slitin Zn-Mg detail

Polovodivé chování korozních produktů slitin Zn-Mg

Odolnost zinkových povlaků vůči korozi lze zlepšit využitím slitin zinku. Na tomto poli se nejlépe osvědčilo legování Al a Mg. V porovnání se zinkovým povlakem dochází na zmíněných slitinách ke vzniku kompaktnějších korozních produktů s menší rozpustností, která vede k lepší korozní odolnosti. Složení těchto korozních produktů silně závisí na okolním prostředí a době expozice. Tato bakalářská práce pojednává o přípravě zinkových povlaků a popisuje korozní děje, které na nich probíhají. Praktická část se věnuje přípravě korozních produktů slitin Zn-Al-Mg. Pro tento účel byly zvoleny pevné vzorky slitin ZnMg6 a ZnAl0,7. Největší pozornost byla kladena na rozbor složení a elektrochemických vlastností vzniklých korozních produktů. K tomuto účelu byla použita Mott-Schottkyho metoda, metoda XRD, SEM-EDS a katodoluminiscence.   



11 Bc. Adéla Lukášová M2 doc. Ing. Jaroslav Fojt, Ph.D. Oxidy molybdenu pro detekci změn pH detail

Oxidy molybdenu pro detekci změn pH

Povrch implantátu je ideálním místem k uchycení bakterií, na které tělo pacienta následně reaguje imunitní odezvou a vznikem zánětu. I přes nasazenou léčbu může mikrobiální infekce vést až k nutnosti reoperace nebo selhání implantátu. Včasná detekce bakteriální aktivity by mohla přispět ke snížení finančních nákladů a zároveň i k nižší zdravotní zátěži pacienta. Biologická aktivita mikrobů a vzniklý zánět v okolí implantátu je doprovázen změnou pH v okolní tkáni, která by se dala využít k včasné detekci infekce s využitím senzorů přítomných přímo na povrchu implantátu. Jednou z možných variant senzorů mohou být směsné oxidy titanu a molybdenu. V rámci práce byly zkoumány odezvy čistého molybdenu a β-slitiny titanu s 30 hm. % molybdenu. Elektrochemická odezva byla měřena od hodnoty pH 7,6 do 6,5 a zpět ve fyziologickém roztoku (9 g/l NaCl) s přídavkem 5,9 g organického pufru TES. Byla sledována závislost samovolného korozního potenciálu, polarizačního odporu a Mott-Schottkyho křivek na pH. V případě čistého molybdenu se nepodařilo dosáhnout stability povrchu. Naopak stabilní povrch β-slitiny titanu s molybdenem se na základě elektrochemické odezvy jeví jako perspektivní pro další výzkum.  
12 Štěpán Metelka B3 Ing. Tereza Boháčková, Ph.D. Dveřní zámek detail

Dveřní zámek

Předmětem této práce bylo restaurování a konzervování dveřního zámku, jenž je majetkem Městského muzea Lomnice nad Popelkou. Při průzkumu bylo zjištěno, že se jedná o zámek německého typu, slohově inspirovaný zámky barokními. Zámek byl přijat s druhotným nátěrem a korozním napadením podložního plechu a mechanických částí. Záměrem bylo zámek uvést do podoby umožňující expoziční účely a zároveň dbát na zachování jeho umělecko – historické hodnoty. Při restaurátorském zásahu byl odstraněn druhotný nátěr a některé korozní produkty, s ohledem na zachování původní povrchové úpravy brynýrováním. Následovala lokální pasivace zbylých korozních produktů pomocí lihového roztoku taninu a pasivace celého předmětu pomocí lihového roztoku dekananu sodného. Na závěr byl předmět zakonzervován pomocí mikrokrystalického vosku.    
13 Bc. Michal Mišurák M2 prof. Dr. Ing. Dalibor Vojtěch Vývoj nové metody 3D tisku galvanickým procesem detail

Vývoj nové metody 3D tisku galvanickým procesem

Elektrochemický 3D tisk je relativně nová forma aditivní výroby, která vytváří kovové struktury elektrochemickou redukcí kovových iontů z roztoku na vodivý substrát. Výhodou této technologie je schopnost tisknout struktury z různých materiálů bez tepelných pnutí, bez použití ochranné atmosféry a laserové optiky. V této práci bude zkoumán vlyv parametrů 3D tisku na rychlost depozice a morfologii vzniklých struktur.
14 Bc. Matouš Orlíček M2 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Mikrostruktura a vlastnosti rychle ztuhlé slitiny vyrobené z redukovaných hlubokomořských konkrecí detail

Mikrostruktura a vlastnosti rychle ztuhlé slitiny vyrobené z redukovaných hlubokomořských konkrecí

Tato práce popisuje vlastnosti slitiny připravené aluminotermickou redukcí hlubokomořských konkrecí, která byla následně zpracované rychlým tuhnutím metodou melt spinning. Pro práci byla využita slitina redukovaná s 20 % hm. přebytkem Al vůči stechiometrii. Při zpracování materiálu metodou melt spinning došlo ke změně chemického složení materiálu, a to konkrétně ke snížení obsahu Al a S, které lze vysvětlit částečnou oxidací během tavení v trysce při melt spinningu. V rychle ztuhlé slitině lze tedy zároveň pozorovat menší nárůst obsahu Cu a Fe. Pomocí rentgenové difrakce bylo změřeno fázové složení redukované slitiny a pásků vyrobených metodou melt spinning. Mikrostruktura materiálů byla pozorována pomocí světelné mikroskopie i pomocí skenovací a transmisní elektronové mikroskopie. Stabilita materiálu za zvýšených teplot byla studována pomocí termické analýzy a dále izotermickým žíhání v inertní atmosféře, aby nedocházelo k oxidaci vzorku.  
15 Jáchym Paleček B3 Ing. Šárka Msallamová, Ph.D. Restaurování biskupské zinkové rakve detail

Restaurování biskupské zinkové rakve

Práce pojednává o restaurování biskupské rakve vyrobené z litých zinko-olověných plechů s členitým figurálním i ornamentálním dekorem. Předmět byl vyroben pro biskupa Petra Františka Krejčího červenci roku 1870. Kromě drobných mechanických poškození došlo ke koroznímu poškození vlivem dekompozice organismu a vlivem atmosféry. Předmět byl opětovně zaplavován vodou a tím došlo k vyplavování polutantů vzniklých dekompozicí. Materiálový průzkum se zabýval analýzami kor. prod. a metalografií. Metalografický průzkum odhalil mezikrystalovou korozi cíno-olověné pájky a odlévaného zinko-olověného dekoru. Cílem restaurátorského zásahu bylo uvedení předmětu do stabilizovaného stavu a minimalizace vlivů podněcující degradaci materiálu s ohledem na přání vlastníka zachovat předmět co nejvíce původní. Zásah započal očištěním předmětu od prachových částic a zeminy tlakovou vodou, vyvíječem páry a silonovými kartáči. Následovalo mechanické odstraňování korozních produktů. Dále došlo ke slepení uvolněného pájeného spoje a laminování trhlin v dekoru pomocí dvousložkového epoxidu. Po tanátování ocelových částí byl povrch sjednocen ocelovou vatou. Konzervace byla v pohledových částech provedena voskem Revax30 s damarou v terpentýnu (3:2), v nepohledových částech a v dutinách injektáží vosku Revax30.  



16 Bc. Radovan Papež M2 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Analýza mikrostruktury maraging ocelí pomocí TEM detail

Analýza mikrostruktury maraging ocelí pomocí TEM

Maraging ocele jsou typem vysokopevnostních ocelí s nízkým obsahem uhlíku, u kterých nedochází ke zpevnění pomocí karbidů jako u běžných ocelí, nýbrž jsou precipitačně zpevněny pomocí intermetalických sloučenin legujících prvků, které se v oceli nacházejí ve vyšším obsahu (Ni, Co, Mo). Tyto ocele jsou žádané pro jejich výborné mechanické vlastnosti jako vysoká tvrdost, dobrá svařitelnost, tažnost a nacházejí uplatnění např. v leteckém průmyslu. V této práci byly použity oceli připravené pomocí 3D tisku, metodou SPS a ocel, která byla přetavena a znovu tepelně zpracována, u kterých byl zkoumán vliv tepelného zpracování dvou rozdílných režimů na mikrostrukturu. Následně pomocí transmisního elektronového mikroskopu (TEM) byla zkoumána velikost precipitátů. Vyhodnocené velikosti precipitátů byly porovnány s naměřenými hodnotami mechanických vlastností.
17 Bc. Jan Pokorný M1 Ing. Jiří Kubásek, Ph.D. Příprava a charakterizace biodegradovatelných slitin zinku s hořčíkem a stříbrem detail

Příprava a charakterizace biodegradovatelných slitin zinku s hořčíkem a stříbrem

Slitiny zinku jsou v poslední době uvažovány jako biologicky odbouratelné biomateriály z důvodu přijatelné biokompatibility a vhodného chování při degradaci. Předpokládané použití těchto materiálů je pro stenty nebo fixační zařízení. Takové materiály jsou postupně odbourávány a nahrazeny novou tkání. Cílem této práce bylo zkoumání slitin Zn-Ag a Zn-Mg-Ag připravených technikami práškové metalurgie zahrnující mechanické legování a sintraci v plazmatu (SPS). Hořčík byl vybrán jako legující prvek, protože zlepšuje mechanické vlastnosti a biokompatibilitu a stříbro má antibakteriální účinky. Byla zkoumána mikrostruktura a mechanické vlastnosti připravených materiálů. Výsledky ukázaly významný vliv podmínek mechanického legování na fázové složení připravených prášků. Následně byly úspěšně připraveny pomocí SPS materiály s nízkou pórovitostí a homogenní mikrostrukturou.   
18 Bc. Jan Riedl M1 Ing. Filip Průša, Ph.D. Vliv tepelného zpracování na vlastnosti slitin s vysokou entropií detail

Vliv tepelného zpracování na vlastnosti slitin s vysokou entropií

Slitiny s vysokou entropií jsou novým typem slitin, jejichž výzkum započal v roce 2004. Spojením různých podmínek vznikla skupina slitin, které lze definovat jako vysoko-entropické. Mezi tyto podmínky např. patří složení slitiny z pěti a více prvků s obsahy v rozmezí 5 – 35 at. % a hodnota směšovací entropie vyšší jak 1,5 R. U tohoto typu slitin je z důvodu vysoké směšovací entropie upřednostněn vznik převážně tuhých roztoků narozdíl od intermetalických fází. Unikátní mechanické vlastnosti těchto slitin jsou způsobeny např. distorzí krystalové mřížky a koktejlovým efektem, kdy výsledné vlastnosti slitin nejsou pouhým poměrovým součtem vlastností jednotlivých prvků. Mezi tyto vlastnosti patří např. vysoká tvrdost nebo pevnost při zachování dobré plasticity. Vlastnosti těchto slitin je možné modifikovat pomocí tepelného zpracování, kdy jsme schopni docílit precipitace nových fází. Cílem této práce bylo připravit slitiny CoCrFeNiAlx (x = 10 – 30 at.%) pomocí mechanického legování a slinování v plazmatu. V závislosti na měnícím se množství hliníku ve slitině byla pozorována změna mikrostruktury, chemického a fázového složení. Poté byla provedena optimalizace tepelného zpracování. Cílem tepelného zpracování bylo zlepšit mechanické vlastnosti vůči vlastnostem před tepelným zpracováním.
19 Bc. František Růžička M1 Ing. Filip Průša, Ph.D. Vliv podmínek přípravy na vlastnosti nového druhu slitin s vysokou entropií detail

Vliv podmínek přípravy na vlastnosti nového druhu slitin s vysokou entropií

Slitiny s vysokou entropií jsou novým typem materiálů, které díky své neobyčejné struktuře dosahují výjimečných vlastností, jakými jsou vysoká tvrdost a pevnost nebo odolnost proti zvýšeným teplotám. Tyto vlastnosti lze dále upravovat tvorbou kompozitů. Metodou mechanického legování byly připraveny práškové slitiny CoCrFeNiMn a CoCrFeNiAl10, ze kterých byla připravena kompozitní slitina s rozdílnou dobou její homogenizace. Kompozitní směsi byly dále zkompaktizovány metodou slinování v plazmatu. Mikrostruktura a vlastnosti vzniklých kompaktních vzorků byly studovány s cílem porovnat vliv podmínek vzájemné homogenizace výchozích slitin při tvorbě kompozitního materiálu.
20 Bc. Michael Sovadina M2 Ing. Filip Průša, Ph.D. Zvýšení žáruvzdornosti v žárupevných slitiných s vysokou entropií detail

Zvýšení žáruvzdornosti v žárupevných slitiných s vysokou entropií

Slitiny s vysokou entropií jsou převážně ekviatomární sloučeniny, které se většinou skládají z 5 a více prvků, tvořící tuhé roztoky. Slitiny s vysokou entropií dosahují obvykle velmi vysokých pevností, které si v některých případech zachovávají i za zvýšených teplot, jedná se tedy o žárupevné materiály. Z dostupné literatury je zřejmé, že nejvyšší pevnosti při laboratorních teplotách vykazují slitiny připravené práškovou metalurgií. Slitiny MoNbTaVW ovšem při vysokých teplotách zcela selhávají z důvodu vzniku oxidických produktů nechránící materiál. Ve snaze o zvýšení žáruvzdornosti a plasticity byla provedena ve slitině MoNbTaVW substituce wolframu hliníkem za vzniku slitin MoNbTaVAl, MoNbTaVAl10W10 a MoNbTaVW. Substituce wolframu pomocí hliníku byla zvolena z důvodu snížení koncentrace valenční elektronů (VEC < 4,5), která u těchto slitin může vést k podstatnému nárůstu plasticity, snížení hustoty materiálu a v neposlední řadě ke zvýšení odolnosti proti oxidaci vlivem tvorby ochranné vrstvy oxidů Al. Byl zjištěn optimální čas mechanického legování připravovaných slitin. Dále byla vyhodnocena jejich mikrostruktura a jejich odolnost proti oxidaci v rámci vystavení teplotě 800 °C.
21 Bc. Eva Stránělová M1 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Příprava slitin CoCrMo s různým obsahem C a jejich tribologické vlastnosti detail

Příprava slitin CoCrMo s různým obsahem C a jejich tribologické vlastnosti

Medicína spolu s materiálovým inženýrstvím jsou vědní obory, ve kterých nestále probíhá intenzivní vývoj. Práce je zaměřená na porovnání mechanických vlastností slitiny CoCrMo s různým obsahem uhlíku využívané okrajově pro biomateriálovou instrumentaci, především ale v kloubních náhradách. Jedna z důležitých vlastností endoprotézy je její otěruvzdornost. Jejím zlepšením může dojít k prodloužení životnosti implantátu. Tribologické vlastnosti byly vylepšovány ve slitině připravené práškovou metalurgií. Slitina byla připravena mechanickým legováním z čistých kovů a následně slinuta v plazmatu. Tento proces umožňuje dosáhnout vysoké chemické čistoty slitiny.V dnešní době se běžně do slitiny CoCrMo přidává 0,25 hm. % uhlíku. Cílem práce bylo zjistit, zda jiný obsah uhlíku ve slitině vykazuje lepší tribologické vlastnosti. Byly připraveny tři materiály s různým obsahem uhlíku. Naměřené hodnoty mikrotvrdosti pro jednotlivé materiály byly velmi blízké, z čehož lze usuzovat podobnost i ostatních mechanických vlastností. Potvrdilo se také, že nekonvenčním výrobním postupem lze dosáhnout vysoké tvrdosti materiálu. Tribologické testy ukázaly, že aktuálně používané množství uhlíku ve slitině je nejlepší možné, neboť slitiny s vyšším i nižším obsahem uhlíku vykazují větší povrchové opotřebení.
22 Anna Teichmanová M2 doc. Ing. Alena Michalcová, Ph.D. Inovativní metoda přípravy intermetalických povlaků na titan detail

Inovativní metoda přípravy intermetalických povlaků na titan

Titan je velice využívaným materiálem pro jeho příznivý poměr mezi pevností, hustotou a odolností vůči korozi v důsledku tvorby pasivní vrstvy ve formě oxidů. Za zvýšených teplot ovšem vznikají méně stabilní  oxidy a je potřeba titan chránit jiným způsobem. Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací intermetalických povlaků na bázi Ti-Al, které vynikají právě korozní odolností za zvýšených teplot a svými mechanickými vlastnostmi v kombinaci s nízkou hustotou. K přípravě těchto intermetalik bylo využito mechanické legování, následné nanesení prášku na substrát a slinování v plazmatu. Vzorky byly poté charakterizovány metalografickými metodami v příčném řezu. Tato metoda umožňuje připravit inovativní povlaky, které nelze připravit běžnými metodami povlakování – povlak je velmi dobře spojen s podkladovým titanem, je jemnozrnný a bez pórů.  
23 Bc. Hana Thürlová M2 Ing. Filip Průša, Ph.D. In-situ příprava karbidů ve slitině CoCrFeNiMn s vysokou entropií   detail

In-situ příprava karbidů ve slitině CoCrFeNiMn s vysokou entropií  

Slitiny s vysokou entropií se vyznačují specifickou strukturou, tvořenou víceprvkovými tuhými roztoky, díky které mají tyto slitiny velmi dobré mechanické vlastnosti. Slitina CoCrFeNiMn patří mezi intenzivně studované materiály, u kterých je obecně možné dosahovat, v závislosti na zvolené metodě přípravy, poměrně širokého rozsahu mechanických vlastností při zachování dostatečné plasticity. Dalšího zvýšení mechanických vlastností je možné dosáhnout například vyztužením tvrdými částicemi, jako jsou karbidy. Metodami práškové metalurgie byla připravena slitina CoCrFeNiMn s vysokou entropií, ve které byly následně in-situ připraveny karbidy ze tří různých prekurzorů – mechanicky obrobeného grafitu, globulárního grafenu a destičkového grafenu. U připravených slitin bylo popsáno fázové složení a byla pozorována jejich mikrostruktura. Dále bylo provedeno srovnání jejich mechanických a tribologických vlastností. Na základě získaných dat byla určena forma uhlíku, která poskytuje nejlepší vyztužující efekt.
24 Eliška Trakalová B2 Ing. Tereza Boháčková, Ph.D. Restaurování relikviáře detail

Restaurování relikviáře

Práce popisuje restaurátorský zásah na novobarokním relikviáři ve tvaru sluncové monstrance, což je ozdobná prosklená schránka na noze, která slouží k ukazování a k uchovávání svatých ostatků. Na noze je ze spodní strany uzavíratelných dvířek rytý nápis, uvnitř nohy listina a za zasklenou schránkou se nachází pečeť pražského arcibiskupa. Většina částí předmětu je vyrobena z mědi, povrch je stříbřený a zlacený, několik částí je mosazných a železných. Další zastoupené materiály jsou sklo a textil. V původním stavu předmět vykazoval znečištění, korozní napadení a mechanické poškození. Při restaurátorském zásahu došlo k odstranění většiny korozních produktů při zachování povrchových úprav stříbření a zlacení, vyrovnání deformací v maximální možné míře a případně doplnění chybějících částí.  U listiny, relikvie a pečetě nedošlo k žádnému zásahu, ponechaly se v původním stavu, nebyli výrazně poškozeny ani znehodnoceny.  



25 Bc. Jakub Vlášek M2 doc. Ing. Pavel Novák, Ph.D. Hliníkové slitiny legované hlubokomořskými konkrecemi připravené litím a metodami rychlého tuhnutí. detail

Hliníkové slitiny legované hlubokomořskými konkrecemi připravené litím a metodami rychlého tuhnutí.

Hlubokomořské konkrece jsou polymetalické rudy s vysokým obsahem manganu, křemíku, železa, mědi a niklu. Práce se zabývá slitinami hliníku s aluminotermicky zredukovanými konkrecemi v různých poměrech. Slitiny byly atmostericky odlity a následně byla analyzována mikrostruktura a mikrotvrdost jednotlivých fází. Následuje zpracování slitin metodou melt spinning.
26 Bc. Cyril Šimon M2 Ing. Jan Šerák, Ph.D. Vlastnosti slitin MgZrCa detail

Vlastnosti slitin MgZrCa

Práce se zábývá hořčíkovými slitinami MgZrCa. Celkem bylo studováno 5 slitin tohoto typu s různými obsahy legujících prvků. Dále byl připraven vzorek Mg, který v této práci slouží jako srovnávací. Na všech zmíněných vzorcích byla studována mikrostruktura a chemické složení. Z mechanických zkoušek byla pro tuto práci vybrána zkouška jednoosým tlakem a zkouška tvrdosti. 

107 - Ústav skla a keramiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Olga Averchenko M2 Ing. Eva Gregorová, CSc. Keramika na bázi korundu a hydroxyapatitu  detail

Keramika na bázi korundu a hydroxyapatitu 

Korundová keramika je bioinertní, tvrdá, pevná a otěruvzdorná, zatímco hydroxyapatit, resp. fosforečnan vápenatý (TCP), je bioaktivní a je svým složením blízko kostnímu minerálu, který tvoří společně s kolagenem hlavní část pevné kostní tkáně. Kompozitní keramika na bázi korundu s přídavkem hydroxyapatitu kombinuje do jisté míry vlastnosti všech přítomných fází. Korund zlepšuje mechanické vlastnosti hydroxyapatitu, resp. TCP, zatímco poslední zmíněné napomáhají tvorbě pevné vazby implantátu s kostí. Předkládaná práce se zabývá přípravou kompozitu na bázi korundu (A) a hydroxyapatitu (HAP). Byly připraveny tři lisovací směsi v hmotnostních poměrech 90A10HAP, 80A20HAP a 70A30HAP.  Jako lisovací přísada bylo použito 5 hm.% PEG. Vzorky ve tvaru tablet o průměru 35 mm byly zhotoveny na laboratorním uniaxiálním lisu tlakem 50 MPa a vypáleny na teploty 1100, 1200 a 1300 °C s rychlostí ohřevu 2 °C/min a dobou výdrže 2 h na maximální teplotě. Takto připravené vzorky byly charakterizovány pomocí rentgenové fázové analýzy, Archimédových kritérií hutnosti (objemová hmotnost, zdánlivá pórovitost) a lineárním smrštěním. V závěru práce bylo provedeno měření elastických vlastností připravených kompozitů (Youngova a smykového modulu) a byla určena hodnota jejich Poissonova čísla
2 Bc. Hana Burianová M2 Ing. Eva Gregorová, CSc. Mechanické vlastnosti zirkoničité keramiky s obsahem 3 mol. % a 8 mol. % Y2O3 detail

Mechanické vlastnosti zirkoničité keramiky s obsahem 3 mol. % a 8 mol. % Y2O3

Cílem této práce bylo připravit, charakterizovat a vzájemně porovnat zirkoničitou keramiku stabilizovanou 8 a 3 mol.% Y2O3. Pro přípravu vzorků byly použity komerční prášky TZ-8YSB a TZ-3YB-E od firmy Tosoh. Vzorky ve tvaru trámečků (pro prášek TZ-8YSB také tablet) byly připraveny na laboratorním hydraulickém lisu tlakem 50 MPa. Vzorky s obsahem 8 mol.% Y2O3 byly připraveny při teplotách výpalu v rozsahu 1100-1500 °C, u vzorků se 3 mol.% Y2O3 byly použity pouze 3 teploty výpalu: 1200, 1300 a 1400°C. Všechny vzorky byly charakterizovány Archimedovou metodou (objemová hmotnost, zdánlivá a skutečná pórovitost) a smrštěním. Metodou impulsní excitace byly změřeny Youngovy moduly při pokojové teplotě, byla vyjádřena jejich závislost na skutečné pórovitosti a bylo provedeno srovnání s teoretickými předpověďmi. U vzorků vypálených na teploty 1200, 1300 a 1400 °C byla stanovena pevnost v ohybu a získané hodnoty byly zpracovány pomocí Weibullovy statistiky.  
3 Bc. Richard Bursa M1 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Možnosti využití luminiscenčních skel v medicíně detail

Možnosti využití luminiscenčních skel v medicíně

Skla vykazující luminiscenci jsou v dnešní době podrobně zkoumána a vyvíjena. V kombinaci s electro-spinningem pro přípravu nanovláken mohou mít velké uplatnění v medicíně nejen při fotodynamické terapii, například inkorporováním vláken s luminiscenčními částicemi do textilního materiálu pro léčbu rakoviny kůže, akné, ekzémů a dalších kožních onemocnění. Cílem této práce bylo připravit sklo dopované oxidy europia a germania, které se po rozemletí na submikronové částice použije s nosným polymerem pro electro-spinning za účelem vytvoření nanovláken se skelnými částicemi. Byly měřeny luminiscenční vlastnosti těchto nanovláken a jejich mikroskopická struktura.
4 Bc. Tomáš Doležal M1 Ing. Martina Šídlová, Ph.D. Srovnání reaktivitiy různých typů minerálních příměsí detail

Srovnání reaktivitiy různých typů minerálních příměsí

Udržitelnost a nová ekologizační opatření přinášejí v rámci Evropské unie nové výzvy do stavebnictví. Snižování emisí CO2 nutí trh k hledání nových cest a využití nových materiálů jakožto příměsí do cementu či betonu. Jedním z takových materiálů by mohly být bezesporu méně kvalitní jíly. Dalšími materiály, které se na trhu začínají objevovat jsou popílky z biomasy, resp. ze spoluspalování biomasy, které však ve srovnání s klasickými popílky mají zcela odlišné složení a vlastnosti. Nesmíme však zapomínat ani na potenciální využití elektrárenských strusek. V této práci byla porovnána pucolánová aktivita, respektive reaktivita různých typů minerálních příměsí, a to jak těch klasických, tak těch nových. Reaktivita příměsí byla zjišťována prostřednictvím Frattiniho testu a testu elektrické vodivosti. Osmidenním Frattiniho testem byla prokázána pucolánová aktivita všech surovin kromě jednoho vzorku popílku z biomasy. Zkrácený jednodenní Frattiniho test ukázal na rozdílnou reaktivitu látek po jednom dni hydratace. Kvantitativní shoda mezi výsledky jednodenního Frattiniho testu a testu elektrické vodivosti však nebyla jednoznačně prokázána. Dále bylo potvrzeno, že pucolánová aktivita dodaných látek je současně určena velikostí jejich zrn.  



5 Bc. Tatiana Gabošová M2 Ing. Tereza Unger Uhlířová, Ph.D. Reológia hydroxyapatitových suspenzií detail

Reológia hydroxyapatitových suspenzií

Hydroxyapatit sa využíva pri výrobe bioaktívnej keramiky pre jeho schopnosť podporovať rast kostných buniek a jeho nerozpustnosť vo vodnom prostredí. Práca sa zameriavala na meranie reologických vlastností hydroxyapatitových suspenzií a ich popis vhodnými matematickými modelmi. Reologické merania prebiehali na reometri Haake Mars III v rôznych konfiguráciách (doska-doska, kužeľ-doska, valec-valec). Najskôr bol sledovaný vplyv prípravy (doba miešania a vplyv ultrazvuku) pre východiskovú suspenziu (30 hm.% HA, 0,7 hm.% Dolapix CE64). Veľkosť častíc (rozdruženie aglomerátov) bolo sledované pomocou laserovej difrakcie. V práci boli skúmané 3 stekucovadlá: Dolapix CE64, TRIS a Darvan C-N a určila sa optimálna koncentrácia stekucovadla: 0,7 hm.% Dolapix CE64 a Darvan C-N; 0,9 hm.% TRIS. Najnižšie absolútne hodnoty viskozít boli namerané pre Dolapix CE64. Pre stekucovadlá Dolapix CE64 a Darvan C-N sa zostrojili krivky závislosti šmykového napätia od rýchlosti deformácie, ktoré sa fitovali Herschel-Bulkley modelom. Krivka závislosti viskozity od obsahu HA (obj.%) sa fitovala pomocou Kriegerovej rovnice. Z Kriegerovej rovnice bol určený kritický obsah tuhej fázy pre jednotlivé stekucovadlá.
6 Bc. Lilit Iritsyan M2 prof. Ing. Aleš Helebrant, CSc. Testování vnitřního povrchu obalových skel pro farmacii detail

Testování vnitřního povrchu obalových skel pro farmacii

Vnitřní povrchy skel pro farmacii musí vykazovat dostatečnou chemickou odolnost, aby nedocházelo k přechodu složek skla do náplně, a tím k jejímu znehodnocení (změna pH, chemické reakce). Chemická odolnost povrchů skel se proto testuje podle platné legislativy (ČSN ISO 4802-1, Evropský lékopis) zkouškou proti destilované vodě (121 oC, 1 h) a ve výluzích se stanovuje koncentrace alkálií, která nesmí překročit uvedené limitní hodnoty. Problematické nadlimitní výluhy alkálií vykazují často lékovky malých objemů s vysokým S/V. Proto byla v předložené práci sledována kinetika modelového loužení těchto lékovek do destilované vody za zvýšené teploty (80 oC) dlouhodobými testy (1-72 h). Porovnáním výsledků stanovení koncentrací složek skla ve výluzích (AAS) a měřením koncentračních profilů složek skla v povrchu (ESCA) před a po modelovém loužení, a dále po odleptání povrchové vrstvy směsí HF a HCl bylo zjištěno, že zejména koncentrace Na je na vnitřním povrchu neloužených lékovek snížená, v podpovrchových vrstvách je naopak zvýšená. Po modelovém loužení dochází k poklesu Na v povrchu přibližně do hloubky 70 nm, což svědčí o inkongruentním rozpouštění skla s rychlou difúzí Na+ zejména na počátku loužení.
7 John Khawand B3 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Conversion kinetics of waste glass melting detail

Conversion kinetics of waste glass melting

The aim of our work is to develop a mathematical model of the cold cap for different Low Activity Waste (LAW) and High-Level Waste (HLW) melter feeds that will be treated at the Waste Treatment and Immobilization Plant at the Hanford Site in Washington State, USA. By batching these feeds and using multiple techniques such as X-Ray Diffraction (XRD), Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Evolved Gas Analysis (EGA), and Feed Expansion Tests (FET), we were able to describe the influence of the feed's thermal history on several conversion processes such as the gas-evolving reactions, silica dissolution, or primary foam formation and collapse. The measured data were used to develop a kinetic model for the silica dissolution that can track the conversion degree inside the cold cap and thus determine its bottom temperature. The melting rates predicted by the cold cap model corroborate the measurements in pilot-scale melters. Using our model, we also show that changes in melter operating conditions, such as melter operating temperature or the rate of bubbling, influence the mleting rate to a lesser degree than what one would expect without consideration of batch conversion kinetics. 



8 Bc. Lucie Kotrbová M2 Ing. Tereza Unger Uhlířová, Ph.D. Tepelná vodivost keramiky na bázi korundu a oxidu ceričitého detail

Tepelná vodivost keramiky na bázi korundu a oxidu ceričitého

Ceričitá keramika má využití v oblasti palivových článků či katalyzátorů. Tepelná vodivost a mechanické vlastnosti hrají důležitou roli při těchto aplikacích. Přídavek korundu k ceričité keramice zvyšuje tepelnou vodivost a elastické moduly. Obě tyto vlastnosti lze navíc řízeně snížit parciálním slinováním nebo zvýšit až na maximální hodnoty pevných fází metodou SPS (spark plasma sintering). Tato práce se zabývá tepelnou vodivostí a elastickými vlastnostmi keramiky na bázi korundu a oxidu ceričitého. V modelovací části je provedena simulace tepelné vodivosti a Youngova modulu na počítačem generovaných mikrostrukturách parciálně slinuté kompozitní keramiky Al2O3-CeO2 s 5, 25, 50, a 75 hm.% CeO2, včetně čistých koncových členů Al2O3 a CeO2 s velikosti zrn 150 a 50 nm. Korelace numerických výsledků pro relativní vodivost a relativní Youngův modul jsou srovnány s jejich predikcí pomocí analytického vztahu. Keramické vzorky připravené uniaxiálním lisováním a konvenčním slinováním v rozmezí teplot 1000-1300°C a metodou SPS při teplotách 1000 a 1300 °C  jsou charakterizovány objemovou hmotností a pórovitostí. Pro vybrané vzorky jsou simulační predikce tepelné vodivosti a Youngova modulu srovnány s hodnotami naměřenými metodou laser flash a ultrazvukovou metodou.   
9 Bc. Jana Králíková M2 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Vliv kalsilitu na vlastnosti leucitového kompozitu detail

Vliv kalsilitu na vlastnosti leucitového kompozitu

Leucitový kompozit je častým keramickým materiálem využívaným ve stomatologii. Používá se při přípravě korunek i faset. Vedle vysokoteplotních syntéz, energeticky a časově náročných, se leucit připravuje i nízkoteplotně. Zde je častou příměsí metastabilní fáze kalsilit. Cílem této práce je sledovat vliv kalsilitu na vlastnosti výsledného leucitového kompozitu. Vstupními surovinami pro přípravu leucitového prekurzoru byly práškový hliník, amorfní oxid křemičitý a roztok hydroxidu draselného. Syntéza amorfního prekurzoru probíhala v hydrotermálních podmínkách a konečný produkt - tetragonální leucit byl získán jeho kalcinací. Množství příměsi kalsilitu v produktu bylo řízeno molaritou vstupního roztoku KOH (2,5M, 3M a 4M). Vzorky kompozitu byly připraveny smícháním kalcinovaného prekurzoru (40 hmot. %) se skelnou matricí a následným lisováním a výpalem. Byly hodnoceny především mikrotvrdost, koeficient teplotní roztažnosti, povrchová struktura a morfologie vzorků.  
10 Jan Kunc B3 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Effect of feed composition on the production of acetonitrile and other off-gases during vitrification of nuclear waste detail

Effect of feed composition on the production of acetonitrile and other off-gases during vitrification of nuclear waste

Many emissions are generated during the vitrification of nuclear waste. Apart from the major gaseous emissions - O2, CO2, H2O and N2, various minor off-gases (NO, N2O, NO2, SO2, or CO) are released as well. Moreover, the melter off-gas can also include other trace emissions with potentially hazardous impact. Those trace components of the off-gas are by-products of reactions between nitrates and organics in the feed, such as acetonitrile. Our aim is to find a predictive tool to estimate the off-gas composition for the hundreds of waste feed compositions that will be vitrified at Hanford. We measured the gas evolution for a wide range of low-activity waste melter feeds using laboratory evolved gas analysis (EGA). The gaseous emissions are affected by the content of organic carbon and nitrogen in the feed and by the feed redox state. We show that while the gas evolution can be estimated directly from the feed composition using regression analysis, there can be significant differences in the off-gas composition between a pilot-scale melter operation and a laboratory EGA setup. This work has a potential to provide a tool that can enable fast optimization of feed composition with respect to the gaseous emissions and significantly reduce the amount of expensive experimental testing.



11 Bc. Nikola Lehovcová M1 Ing. Diana Horkavcová, Ph.D. Testování adheze a bioaktivity titaničitých sol-gel povlaků detail

Testování adheze a bioaktivity titaničitých sol-gel povlaků

Biomateriály jsou materiály určené k interakci s biologickými systémy, jejichž využití v současné době umožňuje náhradu či doplnění funkcí poškozených tkání. Veliký důraz je kladen na jejich vyhovující fyzikální i chemické vlastnosti a biokompatibilitu. Důležitými vlastnostmi, kterými musí biomateriál pro medicínské využití disponovat, jsou bioaktivita, která je podmíněna chemickou interakcí biomateriálu s živou tkání za současné precipitace hydroxyapatitu, a antibakteriální účinek. Optimalizace povrchu kovových biomateriálů lze docílit povrchovými modifikacemi, kdy je z hlediska životnosti a účinnosti povlaku důležitá jeho přilnavost k substrátu. V práci bylo metodou sol-gel připraveno 6 typů solů s rozdílnými koncentracemi AgNO3, bioaktivního skelného materiálu a jejich kombinací. Následovalo nanesení syntetizovaných směsných solů na mechanicky upravený titanový substrát technikou dip-coating, sušení a výpal vzorků. Povlaky byly charakterizovány optickou a elektronovou mikroskopií. Adheze povlaků k substrátu byla testována tape testem. Testování bioaktivity probíhalo in vitro za statických podmínek v simulované tělní tekutině po dobu 21 dní. Na závěr byl proveden 24 hodinový antibakteriální test povlaků vůči gramnegativní bakterii Escherichia coli.
12 Adéla Macečková B3 doc. Dr. Ing. Martin Havlík Míka Laserově aktivní materiály pro nanomedicínu detail

Laserově aktivní materiály pro nanomedicínu

Bylo navrženo a utaveno 16 skel v soustavě Na2O-CaO-P2O5-SiO2, u nichž byl obsah CaO postupně nahrazován oxidy MgO nebo SrO. U skel bylo určeno jejich chemické složení metodou rtg. fluorescence a změřena jejich hydrolytická odolnost. Z těchto údajů byla vytvořena databáze skel zahrnující jejich složení a odolnost. Statistickým zpracováním za použití regresní analýzy byly vypočteny koeficienty vlivu těchto dvojmocných kationtů na odolnost. Na jejich základě je diskutován vliv dvojmocných oxidů na hydrolytickou odolnost připravených skel.
13 Bc. Lukáš Mauermann M1 Ing. Martina Šídlová, Ph.D. Vliv přídavku různých typů minerálních příměsí na alkalicko-křemičitou reakci v betonu detail

Vliv přídavku různých typů minerálních příměsí na alkalicko-křemičitou reakci v betonu

Práce se zabývá alkalicko-křemičitou reakcí (ASR) v betonech a maltovinách, která je jednou z možných příčin poruch betonových konstrukcí. Cílem bylo zkoumat vliv jednotlivých minerálních příměsí na ASR. Výsledky byly vyhodnoceny pomocí urychlené dilatační zkoušky ASTM 1260. Na počátku práce bylo nutné vyřešit otázku málo reaktivního kameniva, které neumožňovalo jednoznačně vyhodnotit, do jaké míry mají přidané příměsi vliv na ASR. Tento problém byl vyřešen přidáním skleněných střepů za část kameniva, čímž se podařilo reaktivitu zvýšit. Navíc byl studován vliv různého množství a různých frakcí skla na ASR. Hlavní experiment s minerálními příměsemi prokázal kladný efekt při eliminaci ASR u všech vyzkoušených příměsí. Největší efekt na eliminaci ASR měl vysokoteplotní popílek spolu s metakaolinem, dále pak pojivo Sorfix a nejméně účinná byla vysokopecní struska.



14 Bc. Dominik Navara M1 Ing. Jan Macháček, Ph.D. Příprava skafoldů z bioaktivního skla 45S5 pomocí stereolitografického 3D tisku detail

Příprava skafoldů z bioaktivního skla 45S5 pomocí stereolitografického 3D tisku

Práce se zabývá přípravou fotocitlivé suspenze s obsahem kalcinovaných částic bioaktivního skla 45S5 ke stereolitografickému 3D tisku skafoldů. Pojednává o problematice skafoldů vyrobených 3D tiskem ze suspenzí s nekalcinovanými částicemi bioskla 45S5. Byla připravena suspenze s kalcinovanými částicemi bioskla 45S5 a byla zkoumána reologie, distribuce velikosti částic a změna v zaoblení částic. Výsledky byly porovnány s připravenou suspenzí dopovanou nekalcinovanými částicemi bioskla. Bylo dosaženo podobné distribuce velikosti částic, ale suspenze s kalcinovanými částicemi bioskla vykazovala horší reologické chování, z důvodu vyloučení pyrolytického uhlíku (kontaminace) na povrchu bioskla, který mění povrchové vlastnosti částic bioskla.  
15 Bc. Tereza Přívracká M1 doc. Dr. Ing. Dana Rohanová Proč je nutná revize ISO normy pro in vitro testy v SBF? detail

Proč je nutná revize ISO normy pro in vitro testy v SBF?

Standardizovaný roztok simulované tělní tekutiny (SBF) dle ISO normy 23317:2014 se využívá pro testování bioaktivity (indikované schopností tvorby apatitu (HAp)) skelných, sklokeramických a keramických materiálů. V předchozích studiích na sklokeramickém scaffoldu bylo prokázáno, že pufr TRIS aktivně vstupuje do interakce materiál - SBF. Cílem této práce bylo detailněji pochopit mechanismus tvorby HAp vrstvy na vzorcích bioskla (45S5). Během statického testu byly celistvé vzorky exponovány ve standardním SBF s pufrem TRIS, a i v dalších roztocích bez pufru, po dobu jeden až 14 dní. Po expozici byly ve výluzích stanoveny koncentrace Na+, Ca2+, (PO4)3- a Si a měřeno pH. Dále byla sledována změna hmotnosti, provedena analýza XRD a nově vzniklá vrstva byla pozorována pomocí SEM/EDS. Výsledky potvrdily, že pufr TRIS ovlivňuje výsledky in vitro testů falešně pozitivně.
16 Bc. Eliška Sedláčková M1 Ing. Diana Horkavcová, Ph.D. In vitro testování bioaktivních materiálů detail

In vitro testování bioaktivních materiálů

Biomateriály jsou látky přírodní nebo syntetické, které mají schopnost posilovat nebo nahrazovat funkce živé tkáně. Mezi nejpoužívanější bioaktivní materiály patří biosklo a syntetický hydroxyapatit. Důležitou vlastností implantátů je biokompatibilita – snášenlivost materiálu v živém organizmu. Při implantaci bioaktivního materiálu dochází na jeho povrchu k precipitaci nové vrstvy tzv. kostního hydroxyapatitu. Tato vrstva je schopná vytvořit pevnou vazbu s přirozenou tkání. Při testování bioaktivity implantátů se používá standardizovaný in vitro test, při kterém je testovaný materiál v kontaktu s tzv. simulovanou tělní tekutinou obsahující pufr TRIS. Tato práce se zabývá sledováním 7-denní interakce bioaktivního skla se simulovanou tělní tekutinou SBF s a bez TRISu. Před a po statickém in vitro testu byla analyzována hmotnost a změna charakteru materiálů pomocí BET, OM, SEM/EDS, XRD a XRF. Byly odebírané výluhy roztoků pro stanovení koncentrace iontů Ca2+ a (PO4)3- a bylo měřeno pH. Po expozici v pufrovaném roztoku SBF+T se na povrchu materiálu vytvořila nová krystalická vrstva kostního hydroxyapatitu. V případě materiálu po interakci s SBF bez pufru se na povrchu vytvořily postupně tři amorfní vrstvy s obsahem Si, Ca a P elementů s různou tloušťkou.
17 Bc. Karolína Šůsová M2 Ing. Richard Pokorný, Ph.D. Vliv složení kmene na tavení při vitrifikaci jaderného odpadu detail

Vliv složení kmene na tavení při vitrifikaci jaderného odpadu

Jeden ze způsobů, jak imobilizovat vyprodukovaný jaderný odpad, je smíchat ho se sklotvornými přísadami a vitrifikovat ho v elektrické tavicí peci. Přeměna sklářského kmene na sklo probíhá ve vrstvě kmene, tzv. „cold-capu“, a naším cílem je pochopit všechny důležité probíhající děje a zefektivnit celý proces přeměny. Jednou z možností, jak ovlivnit rychlost tavení, je optimalizovat složení sklářského kmene. Pro zkoumání vlivu složení sklářského kmene na tavení při vitrifikaci jaderného odpadu byl vybrán kmen „AP-107“, u kterého jsme měnili složení sklotvorných přísad. V laboratoři byl nejprve připraven kmen AP-107 podle původního neoptimalizovaného složení, kdy se v simulovaném odpadním kmeni používají snadno dostupné minerály: olivín Mg2SiO4, wollastonit CaSiO3, zirkon ZrSiO4 a kyanit Al2SiO5. U přípravy modifikovaných kmenů jsme se rozhodli minerály nahradit oxidy MgO, CaO, ZrO2 a hydroxidem Al(OH)3, a postupně testovat vliv jednotlivých původních minerálů. Proces přeměny kmene na sklo byl zaznamenán za pomoci vysokoteplotní pozorovací aparatury. Z procesu tavení jsme pomocí metody FET získali objemové křivky v závislosti na teplotě. Výsledky naznačují, že volba minerálů či oxidů může mít významný vliv na proces přeměny, a tedy i na rychlost tavení při vitrifikaci.



108 - Ústav chemie pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Milan Angelis B3 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Odpadní stavební kaly jako potenciální aditiva do zemědělských půd detail

Odpadní stavební kaly jako potenciální aditiva do zemědělských půd

Práce se zabývá zkoumáním využití odpadních stavebních kalů z výroby betonu a umělého kamene jako aditiv do zemědělských půd pro zlepšení jejich vodního režimu, a případné zvýšení obsahu látek významných pro růst rostlin. V první části práce byly provedeny výluhové testy a stanoveny obsahy vybraných iontů (NH4+, PO43-, Ca2+, Al3+) ve výluzích metodou Atomové absorpční spektrometrie a UV-Vis spektrofotometrie. Pro experimenty zaměřené na vodní režim půd byly použity dva rozdílné typy standardních půd od německé firmy Lufa. Nasákavost a retence vody byla měřena u samostatných kalů a půd, a dále u směsí kalu a půdy v poměru 5 a 20 % hmotn. Jako referenční materiál k odpadním kalům byl vybrán komerční klinoptilolit od firmy Zeocem, který je znám dvou schopností hydratace.
2 Bc. Adriana Dombrovská M1 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Charakterizace solí trospia a exotrospia detail

Charakterizace solí trospia a exotrospia

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



3 František Fňukal B3 doc. Dr. Ing. Michal Hušák Program pro verifikaci krystalové struktury DFT metodou – CheckCif-DFT detail

Program pro verifikaci krystalové struktury DFT metodou – CheckCif-DFT

Předmětem práce je vývoj softwaru pro verifikaci experimentálně stanovených řešení krystalických struktur. Verifikace je založena na srovnání s výsledky kvantově mechanického výpočtu. Tím můžeme do značné míry detekovat chyby těchto řešení a potvrdit tak jejich správnost (včetně řešení na základě dat pocházejících z práškové analýzy). Dalším účelem je možnost ohodnotit strukturu z hlediska mřížkové energie, tedy určit její stabilitu. Posouzení hodnoty mřížkové energie má význam při predikci krystalové struktury. Program CheckCif-DFT vnitřně využívá kvantově-mechanický program Quantum Espresso. Ten operuje na bázi ab initio metody DFT (density functional theory). Cílem programu CheckCif-DFT je poskytnout krystalografům rozhraní, které nevyžaduje zevrubnou znalost v oblasti kvantové mechaniky a dovoluje výpočty provést na základě předem zvolených konfigurací. Program zpracuje data z CIF souboru do vstupu pro kvantově-mechanický výpočet a výpočet provede. Ve finální fázi program srovná vstupní a upřesněnou strukturu pomocí výpočtu RMSCD. CheckCif-DFT je tedy volně dostupnou alternativou k  nákladným komerčním programům (BIOVIA Materials Studio, Amsterdam Modeling Suite).
4 Bc. Dominika Koubová M2 Ing. Jan Čejka, Ph.D. Vliv derivátů kyseliny benzoové na krystalizaci API detail

Vliv derivátů kyseliny benzoové na krystalizaci API

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



5 Bc. Kateřina Maxová M1 doc. Ing. Barbora Doušová, CSc. Optimální podmínky přípravy zeolitového sorbentu modifikací manganem detail

Optimální podmínky přípravy zeolitového sorbentu modifikací manganem

Práce se zabývá optimalizací podmínek vybraného způsobu modifikace přírodního zeolitu manganem pro získání selektivního sorbentu pro dekontaminační technologie. Cílem bylo získat stabilní materiál s maximálním množstvím povrchově vázaného manganu při co nejnižším surovinovém a energetickém zatížení.  Pro experimenty byl použit slovenský přírodní zeolit draselného typu. Připravený zeolit s nejvyšším obsahem manganu byl testován na adsorpci vybraných kationtů (Cd2+, Ni2+, Pb2+) a aniontů (AsO43-, AsO2-) z vodných roztoků o koncentraci 0,5 mmol/l. Obsah zachyceného manganu byl stanoven pomocí RTG fluorescenční spektrometrie a zbytkové koncentrace kationtů a aniontů v roztocích byly analyzovány UV-Vis spektrofotometrií a Atomovou absorpční spektrometrií.  
6 Nina Osipova B3 Ing. Václav Eigner, Ph.D. Příprava solí farmaceutických substancí pomocí srážecích reakcí detail

Příprava solí farmaceutických substancí pomocí srážecích reakcí

Tématem této práce je příprava solí farmaceutických substancí pomocí srážecích reakcí. Cílem této práce je výměna bromidového aniontu v isothiouroniových solích za jiné anionty pomocí srážecích reakcí se stříbrnými solemi organických kyselin a analýza připravených látek. Isothiouroniové soli představují ve farmaceutickém průmyslu perspektivní skupinu látek s možným využitím jako léčiva proti leukémii[1]. Hlavní zvolenou metodou analýzy připravených látek byla RTG monokrystalová difrakce, doplněná RTG difrakční analýzou prášku a 1H NMR. V rámci práce byly dosud vytvořeny tři výchozí isothiouroniové soli, které byly charakterizovány pomocí 1H NMR. Jejich monokrystaly byly připraveny pomalým odpařením rozpouštědla a po změření RTG monokrystalová difrakce byly vytvořeny příslušné strukturní modely. Dále byly započaty výměnné reakce, které byly provedeny v pevné fázi a v roztoku. [1] Ferreira, M.; Assunção, L. S.; Silva, A. H.; Filippin-Monteiro, F. B.; Creczynski-Pasa, T. B.; Marcus, M. S. Allylic isothiouronium salts: The discovery of a novel class of thiourea analogues with antitumor activity. Eur. J. Med. Chem. 2017, 129, 151–158.
7 Bc. Simona Šajbanová M2 doc. Dr. Ing. Michal Hušák Možnosti rozlišování solí a kokrystalů pomocí DFT výpočtu   detail

Možnosti rozlišování solí a kokrystalů pomocí DFT výpočtu  

Práce se zabývá možností rozlišení soli a kokrystalu pomocí výpočtu založeného na teorii elektronové hustoty (DFT = density functional theory). DFT geometrická optimalizace umožňuje stanovit pozici kritického vodíku u vybraných látek. Tato informace je mimo jiné požadována při registraci a patentování léčiva. Navržený postup pro ověření platnosti metody zahrnuje tyto kroky: 1) Výběr struktur z kritické oblasti ΔpKa <-1,4>, a to pouze ty u nichž byla pozice vodíků potvrzena z diferenční Fourierovy mapy 2) Modifikace struktury – umělé přesunutí vodíku do špatné pozice pomocí programu BIOVIA Material Studio 2020 3) Provedení výpočtu geometrické optimalizace na superpočítači Salomon v Ostravě 4) Analýza výsledku výpočtu Tímto způsobem byl proveden výpočet na celkem 173 solích a 96 kokrystalech. Závěr naší prozatímní práce jsou tato pravidla: Pokud startovní model soli dospěje do kokrystalu, jedná se o kokrystal. Pokud startovní model soli i kokrystalu vyjdou jako sůl, a délka experimentální H-vazby je delší než 2.613 Å, je struktura s vysokou pravděpodobností experimentálně špatně vyřešená a jedná se o sůl. Funkcionál PBE není zcela spolehlivý pro rozlišení soli a kokrystalu, pro kratší délky H-vazby je lepší použít funkcionály rSCAN nebo PBE0.  
8 Tereza Škardová B3 prof. Ing. František Kovanda, CSc. Vliv delaminace Mg-Al hydrotalcitu ve formamidu na složení hydroxidových vrstev detail

Vliv delaminace Mg-Al hydrotalcitu ve formamidu na složení hydroxidových vrstev

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

110 - Ústav organické chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Petr Bečvář M1 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Ultrarychlé kapalně-krystalické fotopřepínače detail

Ultrarychlé kapalně-krystalické fotopřepínače

Fotopřepínače, molekuly, které dokážou měnit tvar v závislosti na ozáření ultrafialovým (UV) nebo viditelným (VIS) světlem, jsou v současnosti inkorporovány do celé řady chytrých organických materiálů, ke kterým řadíme i kapalné krystaly (LC). LC samovolně vytváří supramolekulární struktury (mesofáze), které rychle reagují na vnější podnět. Zavedení fotocitlivé jednotky do struktury LC umožňuje ovlivnit strukturu vytvořených mesofází i světlem. Jedna z nejpopulárnějších fotosenzitivních jednotek využívaných v syntéze LC je azoskupina, typicky v podobě azobenzenové jednotky. Azobenzenový fragment může být laterálně substituován, čímž lze získat látky s velmi stabilním UV světlem indukovaným Z-isomerem, což je vhodné pro aplikace v optických pamětech. Na druhou stranu, LC vykazující rychlou termální relaxaci Z→E lze potenciálně využít pro tvorbu optických přepínačů. V této práci prezentujeme první výsledky syntézy ultrarychlých kapalně- -krystalických fotopřepínačů založených na struktuře fenylazoindolu (Obr. 1). Bude diskutována syntéza a optické vlastnosti vybraných laterálně substituovaných fenylazindolů. Obr. 1 Světlem iniciovaná isomerizace fenylazoindolu



2 Bc. Šárka Bouzková M2 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Imidazoliové soli na bázi [2.2]paracyklofanu detail

Imidazoliové soli na bázi [2.2]paracyklofanu

Různé variace imidazoliových a dihydroimidazoliových solí našly v průběhu let využití jako NHC ligandy katalyzátorů přechodných kovů a jako strukturní bloky dalších látek. V mé práci studuji vlastnosti NHC ligandů a roli planární chirality substituovaného [2.2]paracyklofanu připojeného k heterocyklickému jádru. Práce navazuje na předchozí syntézu modifikovaných katalyzátorů PEPPSI a vede k chirálním strukturním analogům komerčně dostupných fluoračních činidel AlkylFluor a PhenoFluor. Kritickým krokem syntézy se ukázala být příprava klíčového chlorimidazolium-chloridu, která probíhá přes labilní intermediární NHC ligand.  



3 Bc. Nikola Broftová M2 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Syntéza oxidovaných derivátů thiacalixarenů detail

Syntéza oxidovaných derivátů thiacalixarenů

Vhodnou oxidací sirných můstků thiacalixarenů zavedeme do thiacalixarenového skeletu sulfonylovou skupinu, která následně může sloužit jako direktivní skupina při ortho lithiacích, či jako elektronakceptorní skupina při nukleofilních aromatických substitucích. V této práci bylo využito fotochemických reakcí pro syntézu různě oxidovaných thiacalixarenových derivátů s přesmyknutým základním skeletem. Nejprve byl objasněn mechanismus oxidace sirných můstků u fenoxathiinového derivátu s cílem maximalizovat výtěžek plně oxidovaného tetra(sulfonylového)derivátu. Vhodnou úpravou fotochemických podmínek reakce se dále povedlo připravit unikátní fenoxathiinový makrocyklus obsahující kombinaci neoxidovaného sirného můstku a plně oxidovaných sulfonylových můstků. Fotochemické reakce byly následně využity i při syntéze oxidovaných thiacalixarenových derivátů bez přesmyknutého základního skeletu s cílem syntetizovat monosulfonylthiacalixaren.



4 Bc. Michaela Bršťáková M1 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Studium mechanismu merkurace calix[4]arenu detail

Studium mechanismu merkurace calix[4]arenu

Cílem práce bylo objasnění průběhu přímé merkurace calix[4]arenu. Ta totiž jako jediná známá elektrofilní substituce prováděná na těchto látkách poskytuje meta-substituovaný derivát, zatímco všechny ostatní elektrofilní substituce poskytují para-substituované deriváty. Průběh reakce byl studován pomocí NMR experimentu. Dále byly provedeny reakce za snížené i zvýšené teploty, při kterých byl zkoumán kinetický a termodynamický produkt reakce. V druhé části projektu byl studován mechanismus přesmyku z para do meta-polohy, který byl také studován pomocí NMR experimentu.



5 Bc. Michal Churý M1 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Dendritické větvení calix[4]arenového skeletu pro syntézu aniontových receptorů detail

Dendritické větvení calix[4]arenového skeletu pro syntézu aniontových receptorů

Calixareny jsou makrocyklické sloučeniny, známé především pro své komplexační vlastnosti. Tato práce se zabývá dendritickým větvením tetraaminoderivátů calix[4]arenů pomocí p-nitrobenzensulfonylchloridu. Touto cestou byly úspěšně syntetizovány dendrimery 1. generace na třech ze čtyř možných atropoisomerů calix[4]arenu, z nichž byly dva podrobeny rentgenostrukturní analýze. Po redukci nitroskupin na aminy by vzniklé struktury měly sloužit k syntéze dendrimerů 2. generace, a kromě toho také jako prekurzory potenciálních aniontových receptorů na bázi močoviny.



6 Ondřej Daněk B3 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis of substituted quinolones as potential DC-SIGN inhibitors detail

Synthesis of substituted quinolones as potential DC-SIGN inhibitors

DC-SIGN receptor is present on the cell membrane of macrophages and dendritic cells of human immunity system and has a high affinity for mannose-rich N-glycans typical for pathogens. Some viruses (e.g., HIV or Hepatitis C) take advantage of this affinity to enter and infect T-cells which is why high-affinity antagonists of DC-SIGN have a high potential to become cures for these diseases. My project is focused on the synthesis and evaluation of biological activity of 4-oxoquinoline-3-carboxylic acid and 4-oxo-3-hydroxy-2-phenylquinoline derivatives. In an initial screening, simple amides of fluoro and dimethylamino derivatives showed high affinity for hydrophobic binding sites of DC-SIGN receptor. Initially, reaction conditions of the synthetic routes to carboxylic acids have been optimized and multiple amides and esters of 6-fluoro, 7-fluoro and 6-dimethylamino-4-oxoquinoline-3-carboxylic acids were synthesized. Subsequently, syntheses of the 7-bromo and 8-bromo precursors were optimized and some 7-aryl and 8-aryl substituted derivatives of 4-oxo-3-hydroxy-2-phenylquinolines with 3-nitro, 4-methoxy or no substituents on the phenyl ring were synthesized by the Suzuki–Miaura cross-coupling reactions. The evaluation of affinity of the prepared molecules for DC-SIGN is now under way.  



7 Margarita Faizulina B3 Ing. Petr Kovaříček, Ph.D. Funkcionalizace povrchu pro superrezoluční mikroskopii detail

Funkcionalizace povrchu pro superrezoluční mikroskopii

Cílem práce je funkciolizace povrchu skla pro ukotvení modelu fosfolipidové membrány. Vybrané funkční skupiny jsou navázany přes silanolové nebo fosfonatové kotvy. Tyto nesou deriváty pro reverzibilní vazbu membránových struktur s možností fotochemické modulace. Práce se soustřeďuje na reverzibilní kondenzaci amin-karbonyl a “photocaging” přes ortho-nitrobenzylový fragment, připravená mikroskopická sklíčka jsou studována super-rezoluční fluorescenční mikroskopií.  
8 Adam Hroch B3 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Prekurzory 3-substituovaných arynů detail

Prekurzory 3-substituovaných arynů

3-Substituované aryny 5 mohou sloužit při Dielsově-Alderově reakci s anthracenem jako stavební bloky 1-substituovaných triptycenů 6. V případě použití vhodně substituovaného anthracenu budou takto připravené triptyceny chirální a bude možné je využít k syntéze chirálních NHC ligandů a jejich komplexů s přechodnými kovy. Ve své práci jsem se zaměřil na přípravu prekurzorů arynů pomocí dvou různých syntetických cest. První cesta využívá substituovanou anthranilovou kyselinu 2, která byla připravena ve dvou reakčních krocích z 3-nitroftalové kyseliny 1 a která poskytuje odpovídající aryn in-situ reakcí s isoamylnitritem. Druhá syntetická cesta vychází z 3-substituovaných fenolů 3, které jsou nejprve reakcí s HMDS převedeny O-trimethylsilylované deriváty. Ty podléhají vlivem stericky bráněné báze retro-Brookovu přesmyku a následně jsou transformovány na trifláty 4, které vytváří v přítomnosti fluoridového aniontu 3-substituované aryny.  



9 Bc. Vít Jeníček M1 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Syntéza 5-alkyl-4-amino[2.2]paracyklofanů detail

Syntéza 5-alkyl-4-amino[2.2]paracyklofanů

Deriváty [2.2]paracykofanu jsou díky své planární chiralitě využívány v organické syntéze jako stavební bloky pro enantioselektivní katalyzátory. Ve své práci se zabývám přípravou aminoparacyklofanů 1, které by měly vést k analogům deoxyfluoračních činidel 2 známých jako AlkylFluor a PhenoFluor. Substituce alkylovým řetězcem v ortho-poloze k atomu dusíku (R2 = alkyl) by měla zvýšit stabilitu intermediárních N‑heterocyklických karbenů. K přípravě aminoderivátů 1 jsem použil dva syntetické postupy vycházející z komerčně dostupného [2.2]paracyklofanu. První z nich využívá jako klíčový intermediát 4-methyl[2.2]paracyklofan, druhý je založen na aza-Claisenově přesmyku N‑allyl‑4‑aminoparacyklofanů.



10 Bc. Kateřina Jochová M1 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Modified nanoparticles for DC-SIGN targeting detail

Modified nanoparticles for DC-SIGN targeting

DC-SIGN is a lectin receptor found on the surface of dendritic cells and macrophages.Its interaction with carbohydrates on the surface of pathogens is key for the initiation of immune response. A recent study has identified several small molecules (fragments) which show a high affinity for DC-SIGN. Several DC-SIGN ligands were synthesized and used for DC-SIGN targeting in our two projects. The aim of the first project is to visualize cancerous lymph nodes using fluorescent nanodiamonds. Their surface can be chemically modified to enable attachment of DC-SIGN ligands. Such modified nanodiamonds bind to the DC-SIGN on the surface of tumour-associated macrophages. High concentration of macrophages in nodes is linked to a metastatic tumour. Thanks to the fluorescent properties of nanodiamonds, the nodes can be easily distinguished from the surrounding tissue. In the second project, I am developing modified liposomes for targeted drug delivery to dendritic cells. Being modified with selective DC-SIGN ligands, the liposomes could deliver their cargo directly to the dendritic cells, which is, among others, a promising strategy to increase the efficacy of vaccines.  



11 Bc. Diana Jágerová M2 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Kapalně krystalické fotopřepínače s azoskupinou detail

Kapalně krystalické fotopřepínače s azoskupinou

Kapalné krystaly (mesogeny) jsou unikátní svou samoskladbou a tvorbou mesofází, které kombinují vlastnosti anisotropního krystalu a isotropní kapaliny. Snadno tak reagují na vnější vlivy jako je teplota, tlak či elektrické pole. Zavedení fotosensitivní jednotky do struktury mesogenu navíc umožní i modulaci mesofáze zářením o vhodné vlnové délce. V naší laboratoři se již delší dobou zabýváme přípravou nových kapalně krystalických fotopřepínačů lomeného tvaru, které potenciálně mohou nalézt uplatnění v inovativních optických a optoelektrických zařízeních. Cílem této práce je syntéza a studium kapalně krystalických fází dvou sérií fotopřepínačů na bázi 4-fluor-3-hydroxybezoové kyseliny a 4-chlorresorcinolu. Studovali jsme vliv laterální substituce (H, F, Cl, Br, CH3), použití různých spojek (esterové, bifenylové) a délky terminálních alkoxylových řetězců (oktyloxy, hexadecyloxy) na mesomorfní a fotochemické vlastnosti cílových látek. Všechny připravené materiály obsahují fotosensitivní azoskupinu, která podléhá fotochemické E/Z izomerizaci a umožnuje tak ovlivnit uspořádání mesofáze externím UV nebo Vis zářením.  



12 Bc. Marie Kloubcová M1 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza chirálních derivátů hexahydrokumarinu cyklizací enolesterů dimedonu detail

Syntéza chirálních derivátů hexahydrokumarinu cyklizací enolesterů dimedonu

Kumarin a jeho deriváty představují početnou skupinu sloučenin přírodního i syntetického původu. V posledních letech se kumarinům dostalo zasloužené pozornosti zejména díky jejich různorodé biologické aktivitě a jsou často studovány, mimo jiné, jako potenciální léčiva. Sloučeniny obsahující skelet hexahydrokumarinu lze připravit pomocí nukleofilem iniciované cyklizační reakce esterů enol formy 1,3-diketonů a α,β-nenasycených kyselin. Jedná se o málo prostudovanou reakci a tato práce by měla přispět k pochopení jejího mechanismu i rozsahu. K tomuto účelu byla připravena série esterů enol formy dimedonu a laterálně substituovaných skořicových kyselin, které byly následně podrobeny reakci s 4-(N,N-dimethylamino)pyridinem jako nukleofilem. Struktury vzniklých derivátů hexahydrokumarinu byly charakterizovány pomocí 1H a 13C NMR spektroskopie a s ohledem na nově vzniklé chirální centrum byla provedena jejich chirální separace. Za účelem studia možného enantioselektivního provedení reakce byla otestována řada chirálních katalyzátorů. Dále byl studován vliv povahy a polohy substituentů na rychlost této reakce, který byl následně kvantitativně vyjádřen pomocí Hammettovy rovnice.



13 Bc. Pavel Kraina M1 Ing. Zlatko Janeba, Ph.D. Replacement of purine bases in PNP inhibitors detail

Replacement of purine bases in PNP inhibitors

Research of purine nucleoside phosphorylase (PNP) inhibitors started in the 90s, however, since then, most compounds failed in clinical trials due to their low activity, solubility, or bioavailability. In recent years, novel PNP inhibitors with nanomolar activity were developed in our research group. These inhibitors are based on hypoxanthine moiety which modifications have not been explored yet. This work aims to design and synthesize novel PNP inhibitors with a modified base using computational methods in order to achieve better pharmacokinetic properties with preserved biological activity.  



14 David Král Lesný B3 prof. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. Sterically hindered flavinium salts for biomimetic umpolung transformations detail

Sterically hindered flavinium salts for biomimetic umpolung transformations

Several flavin-dependent enzymes have been observed to catalyze reactions including d->a umpolung transformations. Following a nucleophilic attack on the 5-N atom of flavin moiety the polarity of such donor is switched, making it an acceptor while the negative charge is being stabilized by the flavin. A viable in vitro replacement of such enzymes should be ethylene-bridged flavinium salts. However, the 5-N is not the only electrophilic center susceptible to a nucleophilic attack and other nucleophilic attacks are undesirable. To reduce the possibility of an undesirable attack, sterically hindering substituents are added on the bridge. Reactions with nucleophiles are then performed to study the adduct formation, homocoupling reactions of nucleophiles and to compare the yields with reactions catalyzed by analogical flavinium salts without sterical hindrance.  



15 Bc. Aleš Krčil M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Syntéza substituovaných aminů z 2-aminoalkoholů a organokovových činidel detail

Syntéza substituovaných aminů z 2-aminoalkoholů a organokovových činidel

Aminy jsou organické sloučeniny formálně odvozené od amoniaku nahrazením vodíkových atomů za uhlíkové substituenty. Celá řada aminů, zejména chirálních aminů, je součástí přírodních látek a léčiv. Chirální aminy se také využívají v asymetrické syntéze. Proto je cílem mé práce vypracovat nový postup pro přípravu chirálních aminů. Navržený postup kombinuje snadnou dostupnost aminů 1 a reaktivitu fosfátů. Ve svém návrhu předpokládám, že výchozí aminy 1 budou převedeny na fosforamidáty 2, které budou reakcí s organolithnými a Grignardovými činidly převedeny na koncové produkty 3.  



16 Bc. Anežka Kuncová M2 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza chirálních zwitteriontových stacionárních fází pro HPLC detail

Syntéza chirálních zwitteriontových stacionárních fází pro HPLC

S rostoucí poptávkou po enantiomerně čistých látkách roste potřeba vyvinout vhodné separační metody racemických směsí. Jednou z možností je vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) v kombinaci s chirální stacionární fází. Avšak chirální separace ionizovatelných látek je problematická, neboť komerčně dostupné chirální kolony je zpravidla neseparují. Efektivně je lze však dělit na ionizovatelných stacionárních fázích – katexech, anexech či zwitterionických ionexech. Zwitterionické ionexy mají tu výhodu, že je lze použít pro dělení kladně i záporně nabitých látek a zwitteriontů. Cílem této práce je syntetizovat chirální selektory na bázi chininu a chinidinu modifikované dipeptidy a následně je imobilizovat na vhodně modifikovaný silikagel. Takto připravené chirální sorbenty budou následně naplněny do chromatografických kolon a budou vyhodnoceny jejich chromatografické vlastnosti s využitím kyselých, bazických a zwitterionických látek. Jako zwitterionické analyty budou primárně použity nechráněné dipeptidy a oligopeptidy, tedy sloučeniny s významnou biologickou aktivitou.  



17 Viktor Káčerik B3 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Nepriama nukleofilná substitúcia stéricky bránených nitroarénov detail

Nepriama nukleofilná substitúcia stéricky bránených nitroarénov

Planárne chirálny 4-amino[2.2]paracyklofan môže slúžiť ako prekurzor difluórsilikátov , NHC ligandov a fluórimidazoliových solí. Stabilita NHC ligandov je však výrazne znížená pritomnosťou ortho-vodíku v paracyklofanovom motive. Cieľom tejto práce je syntéza a ortho-alkylácia prekurzoru týchto paracyklofanov, 4-nitro[2.2]paracyklofanu s využitím nepriamej (vicarious) nukleofilní substituce. V prvom kroku reakcia prebehla prednostne do polohy 8 (1)  paracyklofanového skeletu, a opakovanou alkyláciou bolo dosiahnuté žiadanej modifikácie do polohy 5 (2) .



18 Bc. Magdaléna Labíková M2 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza chirálních katexů a jejich využití v kapalinové chromatografii detail

Syntéza chirálních katexů a jejich využití v kapalinové chromatografii

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) s použitím chirálních stacionárních fází je bezesporu jednou z  nejrozšířenějších metod separace enantiomerů, a to jak v  analytickém, tak v preparativním měřítku. V  současné době je k  dispozici více než 100 typů chirálních stacionárních fází, které umožňují separaci téměř libovolného racemátu.Výjimku tvoří ionizované a ionizovatelné látky, které nejsou vhodnými analyty pro většinu komerčně dostupných chirálních chromatografických kolon. Sloučeniny tohoto typu lze však efektivně separovat na chirálních ionexech.1 Cílem této práce je syntéza chirálních stacionárních fází povahy katexů, které ve své struktuře obsahují opticky čistou 2-aminocykloalkan-1-sulfonovou kyselinu jako chirální jednotku. Připravené chirální selektory byly imobilizovány na vhodně modifikovaný silikagel a získané chirální sorbenty byly naplněny do chromatografických kolon. Chromatografické vlastnosti připravených stacionárních fází byly vyhodnoceny vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií při separaci racemických směsí biologicky aktivních aminů.  1 Kohout, M.; Wernisch, S.; Tůma, J.; Hettegger, H.; Pícha, J.; Lindner, W. J. Sep. Sci. 2018, 41, 1355.



19 Bc. Thi Phuong Le M2 Mgr. Jiří Kaleta, Ph.D. Polyhalogenované bicyklo[1.1.1]pentany detail

Polyhalogenované bicyklo[1.1.1]pentany

Chemie bicyklo[1.1.1]pentanu (dále BCP) zažívá v posledních třech letech renesanci, což je zjevné z více jak 75 originálních publikací či rozsáhlých review. Téměř veškeré tyto práce se však zabývají chemií v bridgehead (neboli 1,3-) pozicích. Přímá substituce atomů vodíku v můstkových (neboli 2,4,5-) polohách je velmi málo prozkoumanou oblastí, což je jasně demonstrováno pouze dvěma publikacemi za posledních 20 let. Prozatím se ukazuje, že pouze radikálová chlorace je dostatečně selektivní metoda vedoucí k zavedení až čtyř atomů chloru na napnutý BCP skelet. Jelikož 2,2-difluorbicyklo[1.1.1]pentan-1,3-dikarboxylová kyselina (F2BCP) je jedinou doposud známou látkou nesoucí dva atomy halogenu jiné než chlor, rozhodli jsme se prozkoumat její chování při radikálových chloracích a v kombinaci s radikálovou dechlorací se nám podařilo připravit čtyři zcela nové polyhalogenované deriváty BCP. Jejich struktury byly potvrzeny rentgenovou difrakcí a pKA příslušných kyselin byly stanoveny kapilární elektroforézou. Rozsáhlé DFT výpočty sloužily k objasnění selektivní tvorby čtyř z devíti možných izomerů. Každá tato látka pak může být dále začleněna do složitějších systémů s využitím již velmi dobře známé chemie na bridgehead pozicích.



20 Bc. Jiří Ledvinka M2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Synthesis and Characterization of Twice-As-Smart G4 Probes detail

Synthesis and Characterization of Twice-As-Smart G4 Probes

Secondary structures highly contribute to DNA properties such as stability or gene regulation. In this work, we focused on G-quadruplex (G4) which forms as a planar or helical complex in guanine-rich DNA sequences. It was shown that the G4 occurrence is highly organized in the human genome: G4s occur predominantly in gene promoters, replication origins and at telomeric regions, where they protect ends of chromosomes. They serve as mitotic clocks, limiting the number of cell divisions and triggering cell death after the limit is reached. Telomeres are thus implicated in both cancer and ageing process. Indeed, several G4-mediated anticancer strategies have been proposed and are being intensively studied. In our group, several G4 probes have been synthesized and used in a number of biological studies. The aim of my work was optimization of the synthesis of the most promising G4 probe, N-TASQ, to meet its high need for biochemical studies. In addition, the synthesis of several N-TASQ derivatives is under way. These probes will be characterised in terms of affinity, selectivity and biophysical and imaging properties to better understand complex nature of probe–G4 interaction.



21 Bc. Jakub Dávid Malina M2 Ing. Jiří Tůma, Ph.D. Opticky čisté spiropyrány: od teórie k experimentu detail

Opticky čisté spiropyrány: od teórie k experimentu

Spiropyrány sú fotochrómne zlúčeniny s pozoruhodnými vlastnosťami. Ich charakteristikou je, že po ožiarení výrazne menia nielen svoju geometriu ale aj polaritu. Vplyvom UV žiarenia dochádza k otvoreniu spiropyránu, ktorý sa mení na merocyanínovú formu. Táto reakcia je reverzibilná a vplyvom viditeľného svetla dochádza k spätnej cyklizácii. Spirouhlík v molekule je chirálny a v roztoku dochádza k jeho spontánnej racemizácii (Schéma 1). Avšak súčasné aplikácie v materiálovej chémii vyžadujú opticky čistý materiál. V predošlej štúdii sme zistili, že rezolúcia jednotlivých stereoizomérov spiropyránu je dosiahnuteľná vytvorením druhého centra chirality v indolovom skelete zavedením benzylovej skupiny substituovanej v para-polohe rôznymi skupinami. Spiropyrány sa tak vyskytujú vo forme diasteromérov s odlišnou energiou. V prípade veľkého rozdielu energií diastereomérov je jeden z nich energeticky preferovaný čím sa dosiahne optická čistota materiálu (Schéma 2). Cieľom práce je syntéza spiropyránov substituovaných fenylovou skupinou, ktorá je v para-polohe substituovaná vybranými funkčnými skupinami a následné určenie diastereomérneho pomeru (Schéma 3). Vplyv elektrónových a stérických efektov substituentov v para-polohe na diastereomérny pomer bol študovaný pomocou MTD a DFT výpočtov.  



22 Sámer Melhem B3 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. Příprava rozšířených derivátů triptycenu detail

Příprava rozšířených derivátů triptycenu

Díky unikátní struktuře triptycenu nacházejí jeho deriváty uplatnění např. jako molekulární stroje nebo také v chemii polymerů, materiálové chemii, medicinální chemii a v neposlední řadě také v katalýze. Substituované triptyceny mohou být chirální a nalézt tak využití jako enantioselektivní katalyzátory. Ve své práci se zabývám optimalizací Dielsovy-Alderovy reakce 9-nitroanthracenu (1) s 1,4-epoxy-1,4-dihydronaftalenem (2), která je klíčovým krokem syntézy rozšířených triptycenů. Podle publikovaných postupů jsem nejprve reakcí anthracenu s kyselinou dusičnou připravil nitroanthracen 1 a reakcí 1,2-dibrombenzenu s furanem pak epoxynaftalen 2. Vlastní Dielsovu-Alderovu reakci jsem prováděl v mikrovlnném reaktoru v různých rozpouštědlech. Adukt 3 pak aromatizací poskytne rozšířený triptycen, který po redukci nitroskupiny na aminoskupinu bude možné využít k syntéze NHC ligandů a jejich komplexů s přechodnými kovy.



23 Bc. Petra Míková M2 prof. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. Deazaflaviny vázané na pevném nosiči pro fotokatalytické redukce detail

Deazaflaviny vázané na pevném nosiči pro fotokatalytické redukce

Flaviny se zatím ve fotokatalýze využívaly výhradně k oxidacím, avšak v přírodě se podílí i na fotoredukčních procesech. Pro fotoredukční reakce jsou namísto flavinů vhodnější deazaflaviny, které mají pro redukce vhodnější redoxní vlastnosti. Oxidační potenciály radikálu deazaflavinů v excitovaném stavu dosahují hodnot -3 V a nižších a jsou tedy srovnatelnými či dokonce silnějšími redukčními činidly než sodík. Proto je lze využít i pro redukce obtížně redukovatelných látek, jako je například p-chlor- a p-bromanisol. Při reakci dochází ke vzniku aryl radikálu, který poté přijímá proton z rozpouštědla nebo kation radikálu DIPEA. Vzniklý aryl radikál také může reagovat s areny nebo heteroaromatickými sloučeninami ve smyslu C-C couplingu. Tyto reakce však probíhají s mnohem nižší konverzí oproti dehalogenačním reakcím, pokles účinnosti je pravděpodobně způsoben zhášením katalyzátoru vzniklým produktem. Řešením by mohlo být vytvoření heterogenního katalyzátoru, který by byl následné použit v průtočném systému. Ve své práci se věnuji přípravě deazaflavinů, které jsou pomocí amidické vazby vázané na nanočásticích MCM-41 a jejich využití pro fotodehalogenační reakce a fotokatalytické C-C couplingy.



24 Bc. Jiří Neradil M2 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Syntéza 6,6'-difunkcionalizovaných derivátů [1,1'-binaftalen]-2,2'-diolu pro přípravu organokřemičitých materiálů detail

Syntéza 6,6'-difunkcionalizovaných derivátů [1,1'-binaftalen]-2,2'-diolu pro přípravu organokřemičitých materiálů

Práce se zabývá přípravou enantiomerně čistých 6,6‘-difuncionalizovaných derivátů [1,1‘-binaftalen]-2,2‘-diolu (1) jako prekurzorů pro přípravu hybridních organokřemičitých materiálů. Tyto hybridní materiály by měly najít své uplatnění jako heterogenní katalyzátory enantioselektivních reakcí. Výhodou těchto materiálů je jejich snadné oddělení od reakční směsi a možnost recyklace. Cílem práce je syntéza (R)-6,6‘-bis(aminomethyl)-2,2‘-dimethoxy-[1,1’-binaftalenu] (2), jehož reakcí s triethoxy(3-isokyanatopropyl)silanem vzniká přemostěný bis(triethoxysilan) 3, což je finální prekurzor pro přípravu hybridního organicko-anorganického křemičitého materiálu. Syntéza přemostěného bis(triethoxysilanu) 3 vycházela z enantiomerně čistého (R)-[1,1’-binaftalen]-2,2‘-diolu (1), který byl pětikrokovou syntetickou cestou (Schéma 1) převeden na přemostěný bis(triethoxysilan) 3. Látka 3 bude dále využita pro přípravu hybridních organokřemičitých materiálů, které by měly sloužit jako katalyzátory enantioselektivních reakcí.



25 Bc. Marika Novotná M2 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Syntéza hybridních organokřemičitých materiálů na bázi chininu a jejich využití při enantioselektivní Sharplessově dihydroxylaci detail

Syntéza hybridních organokřemičitých materiálů na bázi chininu a jejich využití při enantioselektivní Sharplessově dihydroxylaci

Hybridní organicko-anorganické křemičité materiály nalézají využití jako heterogenní katalyzátory enantioselektivních reakcí. Náplní této práce je syntéza bis(triethoxysilanových) prekursorů 1 a 2, ze kterých byly následně připraveny přemostěné organokřemičité materiály. Z prekursoru 1 s ftalazinovou spojkou byl syntetizován kompaktní hybridní materiál a materiál ve formě nanokuliček. Oba typy katalyzátorů byly využity při enantioselektivní Sharplessově dihydroxylaci aromatických a alifatických alkenů. Výsledky provedených dihydroxylací byly porovnány s katalyzátory na bázi cinchoninu a s homogenními chininovými katalyzátory.  



26 Anna Nožičková B3 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Příprava prekurzorů pro studium intramolekulárního přesmyku na calix[4]arenu detail

Příprava prekurzorů pro studium intramolekulárního přesmyku na calix[4]arenu

Calixareny jsou makrocyklické molekuly, jejichž deriváty tvoří důležitou součást supramolekulární chemie. Vedle klasických calixarenů, ve kterých jsou fenolová jádra spojena methylenovou spojkou, a  thiacalixarenů, propojených atomy síry, byl připraven calix[4]aren, ve kterém byly nahrazeny sírou dva protější methylenové můstky. Na tomto, tzv. smíšeném calixarenu, byl pozorován přesmyk disiloxanového můstku, spojujícího dvě vedlejší jádra. Cílem této práce je ověřit, zda k podobnému přesmyku dochází i na obyčejném calixarenu. Abychom byli schopni přesmyk rozpoznat, je nutné připravit calix[4]areny s dvěma substituenty navázanými na horním okraji v distální nebo v proximální poloze, na které bude následně navázán disiloxanový můstek. Tato práce se proto zabývá syntézou p-dibromcalix[4]arenů a její optimalizací.



27 Adam Nógell B3 prof. Ing. Martin Fusek, CSc. Syntéza fosforamidátové prolékové formy obsahující siderofor detail

Syntéza fosforamidátové prolékové formy obsahující siderofor

Železo sa vyskytuje v bunkách cicavcov za fyziologických podmienok prevažne v nerozpustnej forme viazané na proteíny, ako je transferín a laktoferín. Baktérie produkujú malé molekuly nazývané siderofóry, ktoré umožňujú baktériám získavať dostatočné množstvo iónov železa pre vlastné prežitie v prostredí s nedostatkom železa. Bolo ukázané, že pripojenie siderofóru k antibakteriálnej zlúčenine výrazne zvyšuje prestup tohto liečiva do bakteriálnej bunky. Prezentácia bude pojednávať o proliečivách, siderofóroch a taktiež o príprave aduktov siderofórov pre ich následnú aplikáciu vo vývoji nových antibakteriálnych látok.
28 Bc. Petr Palivec M1 Ing. Radek Jurok, Ph.D. Syntéza nových potenciálních psychofarmak detail

Syntéza nových potenciálních psychofarmak

Psychické nemoci, jako klinická deprese nebo posttraumatická stresová porucha (PTSD), se poslední dobou objevují v populaci častěji než kdy dřív. Mezi léčiva používaná pro léčbu těchto poruch patří například inhibitory zpětného vychytávání serotoninu (SSRI) a inhibitory monoaminooxidázy (MAOI), které se však často potýkají s řadou nežádoucích vedlejších účinků. Mezi potenciální psychofarmaka patří také látky užívané jakožto rekreační drogy, jako je MDMA, ketamin, THC, psilocybin a mnoho dalších. Terapeutické užívání těchto látek však často naráží, kromě nežádoucích vedlejších účinků, také na problémy s legislativou. Značná část výzkumu se proto v dnešní době soustředí na hledání nových analog těchto psychoaktivních látek se snahou zmírnit jejich nežádoucí účinky. V této práci se věnuji syntéze látek s potenciálním psychofarmakologickým využitím. Jde o analoga MDMA na bázi azulenu, syntetické deriváty ibogainu a kanabinoidy. Připravené látky budou sloužit pro in-vitro a in-vivo výzkum jejich farmakologických vlastností.  
29 Bc. Jana Poláchová M2 doc. Ing. Michal Kohout, Ph.D. Syntéza fluoro-substituovaných lomených kapalných krystalů detail

Syntéza fluoro-substituovaných lomených kapalných krystalů

Kapalné krystaly představují unikátní stav hmoty, jejíž vlastnosti se nachází na pomezí pevné a kapalné fáze. Jsou schopny reagovat na vnější podněty, jako jsou světlo, magnetické či elektrické pole, a díky tomu nachází uplatnění v širokém spektru aplikací zahrnujících jak optické displeje, tak řízené uvolňování léčiv v organismu. Cílem mé práce je syntéza lomených kapalných krystalů (Ia-c, IIa-c) s využitím 3-fluor-5-hydroxybenzoové kyseliny jako centrálního jádra. U cílových achirálních lomených mesogenů budeme studovat vliv délky alkylových řetězců, počtu esterových spojek a přítomnosti fotosenzitivní azoskupiny v postranních ramenech na mezomorfní chování, především vznik nematické fáze a makroskopicky chirální smektické fáze.  



30 Soňa Poláčková B3 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. 4-Hydroxypyridin jako nové činidlo pro Buchwaldovu-Hartwigovu reakci detail

4-Hydroxypyridin jako nové činidlo pro Buchwaldovu-Hartwigovu reakci

Polyfenoly jsou sloučeniny s potenciální biologickou aktivitou, a proto jsou předmětem studia ve farmacii. Mnohé studie popisují využití polyfenolů při léčbě kardiovaskulárních a onkologických onemocnění nebo jejich protizánětlivé účinky, proto se ve své práci zabývám přípravou polyfenolů Buchwaldovou-Hartwigovou reakcí s použitím 4-hydroxypyridinu (1) jako nového hydroxylačního činidla. Lze předpokládat, že za podmínek Buchwaldovy-Hartwigovy reakce bude 4-hydroxypridin (1) vystupovat jako ambidentní nukleofil, který v závislosti na reakčních podmínkách umožní vznik produktů N- nebo O-arylace (2) a (3). Hlavním předmětem mé práce je studium vlivu reakčních podmínek na průběh Buchwaldovy-Hartwigovy reakce s cílem maximalizovat tvorbu polyfenolů (4).  



31 Šárka Polívková B3 Ing. Markéta Rybáčková, Ph.D. 2,6-disubstituované anthraceny jako prekurzory chirálních triptycenů detail

2,6-disubstituované anthraceny jako prekurzory chirálních triptycenů

2,6-disubstituované anthraceny představují prekurzory chirálních triptycenů, které mohou sloužit jako stavební bloky chirálních imidazoliových či dihydroimidazoliových solí. Z nich připravené NHC ligandy bude možné využít pro syntézu komplexů přechodných kovů či nukleofilních fluoračních činidel.   Cílem mé práce je využít sérii 2,6-disubstituovaných anthracenů 1 pro syntézu 9-nitroanthracenů 2 a jejich reakcí s benzynem, generovaným in-situ, pak připravit triptyceny 3. Po redukci nitroskupiny na aminoskupinu budou tyto aminy využity k syntéze imidazoliových a dihydroimidazoliových solí 4.   



32 Bc. Matěj Poupě M2 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Stabilizace konformace calix[4]arenů a calix[5]arenů detail

Stabilizace konformace calix[4]arenů a calix[5]arenů

Calix[4]areny a calix[5]areny jsou známy ve 4 konformacích: kónické, částečně kónické, 1,2-střídavé a 1,3-střídavé. Calix[4]areny mohou být zafixovány v jedné z konformací při zavedení alespoň propylového zbytku na jejich dolní okraj; zafixování calix[5]arenů vyžaduje přítomnost stericky náročných substituentů jak na horním, tak na dolním okraji. V této práci jsem se věnoval konformační stabilizaci calix[4]arenů a calix[5]arenů. V případě calix[4]arenů jsem vycházel z konformačně nestabilního methoxysubstituovaného calix[4]arenu, který jsem derivatizoval v meta-poloze a následně podrobil Bischler-Napieralského reakci s cílem dosáhnout konformační stability přemostěním horního okraje. Konformačně stabilní calix[5]aren se podařilo připravit, bohužel ale s velmi nízkým výtěžkem.



33 Marie Rozmušová B2 Mgr. Roman Holakovský, Ph.D. Modifikované flavinové kofaktory pro studium mechanismu účinku flavoenzymů detail

Modifikované flavinové kofaktory pro studium mechanismu účinku flavoenzymů

Deriváty izoalloxazinu (flaviny) jsou biologicky významné látky. Flavinmononukleotid (FMN) je významným kofaktorem oxidoreduktáz. Je schopný jednoelektronové a dvouelektronové redukce, což z něj dělá důležitou součást biochemických procesů. Cílem této práce je připravit flavinmononukleotid methylovaný v poloze 3 za účelem zabránění případné enolizaci. Získaná sloučenina bude následně využita k testování mechanismu působení enzymů. Výchozí látkou byl komerčně dostupný riboflavin, který byl nejprve acetylován, aby se ochránily volné hydroxylové skupiny. Následně byla provedena methylace a odstranění chránicích acetylových skupin.



34 Jakub Schimmer B2 Ing. Petra Ménová, Ph.D. Mannose-based antagonists of DC-SIGN detail

Mannose-based antagonists of DC-SIGN

DC-SIGN is a carbohydrate-binding receptor involved in a number of vital physiological processes. Since this receptor is one of the first entities interacting with pathogens, its inhibition could be beneficial for treating various diseases (HIV/AIDS, Hepatitis C). DC-SIGN has a significant affinity for mannose but due to the shallowness of the respective binding site, it is necessary to modify the compound to improve its affinity for the receptor. A recent study identified biphenyl mannoside 1 as a promising DC-SIGN inhibitor with ten times higher affinity than mannose and an interesting binding mode employing secondary binding sites. Computational analysis revealed additional binding pocket within the binding site which could be exploited to further improve the binding affinity of biphenyl mannosides. Therefore, our goal is to introduce five-membered heterocyclic rings in position 2 of the biphenyl. Apart from studying the full mannosides mentioned above, a structure–affinity relationship study will be executed with mannosides bearing only substructures of the aryl-biphenyl moiety in order to evaluate their role. Therefore, my goal is to synthesize a library of mannosides and evaluate which structural features are necessary to improve their affinity for DC-SIGN.  



35 Eliška Smolová B3 Ing. Bronislav Jurásek, Ph.D. Syntéza vybraných metabolitů látky 25E-NBOH detail

Syntéza vybraných metabolitů látky 25E-NBOH

Nové psychoaktivní látky (NPS), se objevují na černém trhu jako legální alternativa zákonem zakázaných látek. Na základě struktury se NPS rozlišují do několika skupin (např. fenethylaminy, fenylcyklidiny, kanabinoidy). Mezi fenethylaminy patří i látky typu NBOH i NBOMe, tedy 4-substituované N-(2‘-hydroxybenzyl)-2,5-dimethoxy fenethylaminy, které se na černém trhu začaly objevovat od roku 2015. NBOH však mohou způsobit řadu nežádoucích účinků, jako jsou hypertermie, bolest hlavy a tachykardie. V krajním případě může nastat i smrt. Vzhledem k tomu, že se jedná o poměrně novou látku, není o ní v současné době mnoho studií k dispozici. Obzvláště znalost metabolismu může být pro identifikaci parentní látky klíčová.Tato práce se zabývá designem a syntézou předpokládaných metabolitů 25E-NBOH, které budou sloužit jako analytické standardy. Doposud byly vícekrokovou syntézou s dobrými výtěžky připraveny 2 navržené metabolity, které byly charakterizovány pomocí NMR spektroskopie. V rámci práce budou připraveny další metabolity, například s hydroxyskupinou na hydroxybenzylové části, nebo  O-demethylované na fenethylaminové části. Jednotlivé metabolity budou dále použity jako analytické standardy pro metabolické a farmakokinetické studie ve spolupráci s Národním ústavem duševního zdraví.



36 Bc. Rostislav Sponar M1 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Fotoelektrochemicky generované excitované radikály deazaflavinu jako silná redukční činidla detail

Fotoelektrochemicky generované excitované radikály deazaflavinu jako silná redukční činidla

Deazaflaviny patří k látkám s velmi nízkým redoxním potenciálem. Díky této vlastnosti mohou být, na rozdíl od flavinů s vyšším redoxním potenciálem, využity i u reakcí, které pro svůj průběh vyžadují silné redukční podmínky (např. dehalogenace arylhalogenidů). Reaktivní částicí vystupující v redukčních reakcí je radikál deazaflavinu ve své excitované formě. Pro přípravu této formy se využívá mechanismu con-PET, jehož kroky sestávají z redukce pomocí donoru elektronů (např. DIPEA) a následné excitace viditelným světlem. Tato práce je zaměřena na přípravu radikálu v excitovaném stavu pomocí podobného mechanismu a otestování vlastností radikálu v redoxních dějích. Pro přípravu semichinonu v excitované formě je namísto donoru elektronů použit elektrický potenciál a následná excitace viditelným světlem.



37 Bc. Radek Staník M1 doc. Ing. Jan Budka, Ph.D. Syntéza jader založených na calix[4]arenu pro výstavbu dendrimerních struktur detail

Syntéza jader založených na calix[4]arenu pro výstavbu dendrimerních struktur

Dendrimery jsou vysoce organizované oligomerní struktury, které hrají důležitou roli v nanotechnologii, farmaceutické a medicinální chemii. Cílem mého výzkumu je syntéza základních derivátů calix[4]arenu v kónické konformaci, které by vhodnou substitucí horního nebo dolního okraje calix[4]arenového kruhu bylo možné přeměnit v ideální jádro dendrimerní struktury, a dále následná syntéza první generace dendrimeru, která spočívá ve výstavbě od jádra k periferii. V mém případě se jedná o Michaelovu adici aminoderivátu na methyl-akrylát, následnou aminolýzu esterových funkcí ethylendiaminem za vzniku odpovídajících N-(2-aminoethyl)amidů. Posledním krokem by měla být reakce terminálních aminoskupin s isokyanáty za vniku močovin na periferii, takže výsledný dendrimer by měl být využit jako receptor aniontů.  



38 Bc. Kateřina Svobodová M1 Ing. Bc. Michal Himl, Ph.D. Syntéza substituovaných fenylen-močovinových makrocyklů  detail

Syntéza substituovaných fenylen-močovinových makrocyklů 

1,2-Disubstituované fenylen-močovinové makrocykly jsou poměrně novou skupinou vysoce symetrických neutrálních látek, které díky své schopnosti komplexovat anionty nacházejí uplatnění v oblasti supramolekulární chemie. Základní skelet těchto makrocyklů je tvořen čtyřmi benzenovými jádry, která jsou vzájemně propojena čtyřmi močovinovými jednotkami. V rámci této práce byl proveden pokus o zopakování již publikované syntézy fenylen-močovinového makrocyklu. Syntéza byla provedena s malými odchylkami od publikovaného postupu a požadovaný makrocyklus se podařilo úspěšně připravit. Dále byl analogickou cestou úspěšně připraven nový makrocyklus, který má na každém benzenovém jádře základního skeletu navázány dvě butoxy skupiny. Pro tuto látku byla provedena také kvalitativní zkouška komplexačních vlastností pomocí 1H NMR měření. Kromě viditelných posunů signálů v 1H NMR spektrech došlo po přídavku roztoků jednotlivých aniontů k roztoku makrocyklu také k barevným změnám. Další využití těchto makrocyklů bude diskutováno.   



39 Bc. Jan Tatýrek M1 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Hybridní organokřemičitý materiál na bázi derivátu cinchoninu detail

Hybridní organokřemičitý materiál na bázi derivátu cinchoninu

Projekt se zabývá přípravou a využitím hybridního organicko-anorganického křemičitého materiálu při heterogenní enantioselektivní katalýze. Cílem práce byla syntéza bis(triethoxysilanového) prekurzoru na bázi derivátu cinchoninu, ze kterého byly následně připraveny dva hybridní materiály. Katalytické vlastnosti těchto materiálů byly otestovány na enantioselektivních chlorolaktonizačních reakcích třech různých 4-arylpent-4-enových kyselin (Schéma 1). Nejlepšího výsledku bylo dosaženo u chlorolaktonizace 4-fenylpent-4-enové kyseliny katalyzované materiálem M2, kde byl výsledný lakton získán ve výtěžku 39 % a 70 % eeDle dostupných informací se jedná o první heterogenní katalyzátory enantioselektivní chlorolaktonizace.  



40 Bc. Michal Trojan M1 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Fluoridy amoniových solí a difluorsilikáty jako nukleofilní fluorační činidla detail

Fluoridy amoniových solí a difluorsilikáty jako nukleofilní fluorační činidla

Organické sloučeniny obsahující jeden nebo více atomů fluoru hrají důležitou roli jak v organické chemii, tak i ve farmaceutickém průmyslu. Mezi nejpoužívanější fluorační činidla patří tetrabutylamonium-fluorid (TBAF), jeho nevýhodou je však značná bazicita fluoridového aniontu, která vede ke vzniku vedlejších eliminačních produktů a rozkladu činidla na tetrabutylamonium-hydrogendifluorid. Méně bazickým činidlem je tetrabutylamonium-trifenyldifluorsilikát (TBAT), který poskytuje převážně produkty substituce a k výše uvedenému rozkladu nedochází. Cílem mé práce byla příprava nových fluoračních činidel 2 a 3, derivátů TBAF a TBAT, které neobsahují nestabilní butylové skupiny. Trimethylamonium-fluoridy 2 jsem připravil reakcí primárních aminů 1 s přebytkem methyljodidu, následovanou výměnou jodidového aniontu za anion fluoridový působením fluoridu stříbrného. Reakce fluoridů 2 s trifenylfluorsilanem pak vedla ke vzniku série difluorsilikátů 3. V další části práce jsem se zabýval studiem reaktivity připravených fluoračních činidel s modelovými primárními a sekundárními alkylbromidy a alkyl-mesyláty. Sledoval jsem dosaženou konverzi a poměr produktů substituce a eliminace.  



41 Vojtěch Urban B3 Ing. Bc. Michal Himl, Ph.D. Syntéza methylkarbamoyl-derivátů aminokyselin pro toxikologický výzkum proteinových aduktů odvozených od N,N-dimethylformamidu   detail

Syntéza methylkarbamoyl-derivátů aminokyselin pro toxikologický výzkum proteinových aduktů odvozených od N,N-dimethylformamidu  

N,N-Dimethylformamid (DMF) je důležité průmyslové rozpouštědlo používané zejména při výrobě plastů, které se snadno vstřebává do organismu vdechováním nebo při kontaktu s pokožkou. DMF je pak z části metabolicky aktivován na methylisokyanát (MIC), elektrofilní metabolit schopný vázat se na nukleofilní centra v proteinech a v nukleových kyselinách. Pro toxikologické studie tvorby a štěpení aduktů odvozených od DMF s krevními proteiny jsou proto potřebné N-methylkarbamoylované aminokyseliny jako analytické standardy. Cílem této práce bylo vypracovat syntetickou metodu využívající N-sukcinimidyl-N-methylkarbamát (SNMC) nebo N,S-dimethylthiokarbamát (DMTC) jako methylkarbamoylační činidla namísto vysoce nebezpečného MIC. Reakcí těchto látek s příslušnými aminokyselinami, konkrétně s valinem, Nα-chráněným lysinem, Nα-acetyllysinem, leucinem, prolinem a methioninem v boraxovém pufru, byly získány odpovídající N-methylkarbamoyl deriváty v uspokojivých výtěžcích. V prezentaci bude diskutována volba reakčních podmínek a metody zpracování jednotlivých karbamoylovaných aminokyselin.  



42 Karolína Vatrová B3 prof. Ing. Pavel Lhoták, CSc. Možnosti provedení ortho-lithiace na thiacalix[4]arenu detail

Možnosti provedení ortho-lithiace na thiacalix[4]arenu

Derivatizace horního okraje thiacalix[4]arenů probíhá ve většině případů přednostně do para-polohy vůči propylovým skupinám navázaným na benzenovém jádře. O to zajímavější je jednokrokové zavedení různých derivátů do meta-polohy thiacalix[4]arenu za vzniku inherentně chirálních látek. Takovouto substituci na derivátech obsahujících síru namísto methylenových spojek umožňuje například ortho - lithiační reakce. Cílem této práce je pokus o provedení ortho - lithiace na 1,3 – střídavé konformaci a optimalizace této reakce. Zavedení například aldehydové skupiny či karboxylové kyseliny do meta-polohy thiacalix[4]arenu by mohlo poskytnout atraktivní intermediáty pro další syntézy a následnou přípravu inherentně chirálních receptorů.



43 Eliška Vlasáková B3 doc. Dr. Ing. Jana Hodačová Syntéza derivátů (1S,2S)-cyklohexan-1,2-diaminu využitelných pro přípravu hybridních organokřemičitých materiálů detail

Syntéza derivátů (1S,2S)-cyklohexan-1,2-diaminu využitelných pro přípravu hybridních organokřemičitých materiálů

Práce se zabývá přípravou enantiomerně čistých derivátů (1S,2S)-cyklohexan-1,2-diaminu. Struktura tohoto diaminu se velmi často objevuje v katalyzátorech různých enantioselektivních reakcí.1 Zabudování tohoto strukturního bloku do křemičité sítě by poskytlo heterogenní, snadno recyklovatelný katalyzátor. Jednou z variant přípravy organokřemičitých materiálů je jejich syntéza z bis(trialkoxysilanů). Při přípravě bis(triethoxysilanu) 1 (schéma 1) se vycházelo z cyklohexa-1,4-dienu (2), ze kterého byl několikakrokovou syntézou získán enantiomerně čistý (1R,2R)-cyklohex-4-en-1,2-diol (3). Dalšími reakcemi byl připraven enantiomerně čistý diazido-diol 4 a následně intermediát 5. Na tento intermediát byly pomocí alkyn-azid cykloadiční reakce v bezvodém prostředí zavedeny triethoxysilanové funkční skupiny.  Literatura: 1)  a) Catalysts, 2021, 11, 41; b) New J. Chem., 2018, 42, 11896-11904.  



44 Tomáš Volný B2 prof. Ing. Jaroslav Kvíčala, CSc. Nukleofilní fluorace na allylových systémech detail

Nukleofilní fluorace na allylových systémech

Substráty obsahující allylové uskupení lze využít pro zkoumání reaktivity nukleofilních fluoračních činidel. Dvojná vazba allylového systému 1 umožňuje kromě klasické nukleofilní substituce SN2 také nukleofilní substituci s allylovým přesmykem (SN2'), při níž dochází k posunu dvojné vazby a vzniku nového stereogenního centra. Stereoselektivní fluorace za vzniku rozvětveného allylfluoridu 3 je známá pouze za katalýzy palladiem nebo iridiem. Ve své práci jsem syntetizoval allylhalogenidy a allylalkoholy 1 pomocí Wittigovy nebo Wittigovy–Hornerovy reakce. Pro fluorace připravených allylderivátů jsem využil komerčně dostupná fluorační činidla, a to tetrabutylamonium-fluorid (TBAF) a tetrabutylamonium-trifenyldifluorsilikát (TBAT), přičemž jsem sledoval konverzi a poměr allylfluoridů 2 a 3.  



45 Scarlet Stefanie Vraník B3 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. Príprava enantiomerne čistých amínov s využitím reaktivity fosforamidátov  detail

Príprava enantiomerne čistých amínov s využitím reaktivity fosforamidátov 

Pomyselným svätým grálom organickej syntézy je príprava zlúčenín so stereogennými centrami. Tieto opticky čisté látky sa využívajú napríklad vo farmaceutickom priemysle. Typickým zástupcom chirálnych látok sú amíny a ich deriváty, ktoré majú vysoké zastúpenie v liečivách a aj prírodných látkach. Preto je cieľom práce vypracovať stereoselektívnu prípravu chirálnych amínov 5 z komerčne dostupných prírodných aminokyselín 1. Navrhnutý postup prípravy chirálnych amínov vychádza z enantiomérov aminokyselín 1, ktoré sa redukciou prevedú na aminoalkoholy 2. Reakciou aminoalkoholu 2 s fenyl-dichlorfosfátom vzniká cyklický fosforamidát 3, ktorý obsahuje aktivovanú väzbu C-O. Príprava chirálnych amínov 5 bude dokončená reakciou cyklických fosforamidátov s aktivovanou C-O väzbou 3 s organokovovými činidlami, a následnou hydrolýzou fosforamidickej väzby.  Predpokladá sa, že takto docielime vznik amínu so zachovanou konfiguráciou pôvodnej aminokyseliny.  



46 František Vávra B3 Ing. Eva Svobodová, Ph.D. Syntéza isoalloxazinu a isoalloxaziniové soli s elektronakceptorní skupinou a jejich využití ve fotokatalýze detail

Syntéza isoalloxazinu a isoalloxaziniové soli s elektronakceptorní skupinou a jejich využití ve fotokatalýze

Deriváty alloxazinu a isoalloxazinu (flaviny) jsou intenzivně zkoumány jako fotokatalyzátory v organických redoxních systémech, kde mohou představovat vhodnější alternativu ke klasickým oxidačním a redukčním činidlům. Katalyticky aktivní forma flavinu je generována excitací viditelným světlem. Připravil jsem elektronově chudý 10-butyl-3-methyl-7-trifluormethylisoalloxazin 1 a jeho kvarterní flaviniovou sůl 2. Látky jsem charakterizoval a otestoval jako katalyzátory oxidací vybraných substrátů kyslíkem. Flavin 1 poskytl při těchto reakcích slibné výsledky.[1] Flaviniová sůl 2 se ukazuje jako problematická z hlediska stability. Za reakčních podmínek se rozkládá. [1] https://doi.org/10.1002/ejoc.201901628



47 Bc. Ekaterina Zubova M2 prof. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. Biomimetický a organokatalytický umpolung nukleofilů tvorbou N(5)-aduktů s deriváty flavinu detail

Biomimetický a organokatalytický umpolung nukleofilů tvorbou N(5)-aduktů s deriváty flavinu

Přepólování (umpolung) patří mezi základní strategie využívané v syntéze složitějších molekul. V posledních letech významně vzrostl zájem o organokatalytické metody přepólování. Z přírody je znám například umpolung nitroethanu prostřednictvím vazby na dusík v poloze 5 flavinadenindinukleotidu (FAD), který slouží jako prostetická skupina enzymu nitroalkan oxidasy. Tato skutečnost posloužila inspirací pro návrh možného uplatnění derivátů flavinu v organokatalytickém přepólování. Na flavin se obecně mohou vázat nabité, nenabité, měkké i tvrdé nukleofily. Významnou pro umpolung je poloha 5 flavinového skeletu, nicméně u některých nukleofilů, zejména tvrdých, jako je například hydroxidový anion, je známa vazba do polohy 10a. V minulosti byla popsána například organokatalytická Mitsunobuova reakce s využitím flaviniové soli prostřednictvím tvorby N(5)-aduktu s trifenylfosfinem. Cílem mé práce je studovat adici rozličných nukleofilů na deriváty flavinu pomocí kvantově‑chemických výpočtů a experimentálně v laboratoři, možnou reaktivitu vzniklých N(5)-aduktů a mechanismy těchto reakcí.



48 Bc. Marie Zvěřinová M2 Ing. Bc. Michal Himl, Ph.D. Syntéza substituovaných 1,3-fenylen-močovinových makrocyklů detail

Syntéza substituovaných 1,3-fenylen-močovinových makrocyklů

Disubstituované 1,3-fenylen-močovinové makrocykly jsou nová skupina symetrických neutrálních látek, které mají schopnost komplexovat nejrůznější ionty. Základní skelet je tvořen čtyřmi benzenovými jádry a ta jsou vzájemně propojena čtyřmi močovinovými jednotkami. Aromatická jádra mohou být derivatizována vhodnými substituenty. Cílem práce je syntéza dibutoxy substituovaného 1,3-fenylen-močovinového makrocyklu a porovnání jeho komplexačních vlastností s podobnými makrocykly připravenými v naší laboratoři. Diskutovány budou zejména optimalizace jednotlivých kroků postupné syntézy makrocyklu.  



49 Bc. Martin Šetek M2 Ing. Ondřej Kundrát, Ph.D. Syntéza látek s novým typem světlem přepínatelných skupin a studium jejich vlastností detail

Syntéza látek s novým typem světlem přepínatelných skupin a studium jejich vlastností

Tato práce se zabývá přípravou sloučenin, které obsahují ve své struktuře dvojnou vazbu, a studiem jejich schopnosti měnit konfiguraci dvojné vazby (cis/trans) po dodání energie ve formě světla. Konkrétně se jedná o alkeny, azosloučeniny a acylhydrazony. Výše zmíněné alkeny a azosloučeniny obsahují aryly substituované především elektrondonorními skupinami a zmíněné acylhydrazony obsahující rozdílné aromatické systémy. Při přípravě substituovaných alkenů bylo mj. využito Wittigovy reakce a Suzukiho couplingu. V syntéze substituovaných azosloučenin byla využita diazotace a následný azo-coupling nebo redukce substituovaných nitrobenzenů. Acylhydrazony se připravovaly reakcí hydrazidů s aldehydem. Tímto způsobem připravené alkeny/azosloučeniny/acylhydrazony lze pak využít jako syntetické světelné spínače, které se teprve v nedávné době začaly uplatňovat v oblasti biologie, farmakologie a medicíně. Využitelnost zmíněných sloučenin spočívá např. v ovlivnění uzavírání a otevírání iontových kanálů nebo je lze využít k povrchové modifikaci grafenu.



50 Bc. Karolína Šilhánová M2 doc. Ing. Tomáš Tobrman, Ph.D. 1,3-Dichloraceton jako stavební kámen pro přípravu primárních, sekundárních a terciárních aminů. detail

1,3-Dichloraceton jako stavební kámen pro přípravu primárních, sekundárních a terciárních aminů.

Allylaminy reprezentované obecnou strukturou 4 jsou důležité intermediáty v organické syntéze, ale jsou také asociovány s významnou biologickou aktivitou. Proto jsem v návaznosti na obtížnou dostupnost allylaminů 4vypracovala postup pro jejich divergentní přípravu z komerčně dostupného 1,3-dichloracetonu (1). Nejprve byl výchozí aceton 1 převeden Perkowovou reakcí na halovinyl-fosfát (2). Vinyl-fosfát 2 je reprezentativní zástupce dvojnásobně elektrofilního templátu, u kterého jsem úspěšně provedla substituci atomu chloru reakcí s aminy za vzniku fosfátu 3. U připraveného fosfátu 3 jsem následně prostudovala reaktivitu v Negishiho reakci.  



51 Bc. Jiří Šimánek M2 Ing. Ondřej Kundrát, Ph.D. Syntéza dipeptidem/močovinou substituovaných derivátů calixarenu pro studium jejich komplexačních vlastností detail

Syntéza dipeptidem/močovinou substituovaných derivátů calixarenu pro studium jejich komplexačních vlastností

Práce se zabývá přípravou a studiem komplexačních vlastností derivátů calixarenu substituovaných aminokyselinami nebo močovinami, které jsou schopny vytvářet vodíkové můstky. Tyto látky pomocí vodíkových můstků dimerizují a vzniklé dimery lze následně použít pro enkapsulaci malých molekul, například paracetamolu. Vodíkové můstky se také využívají pro komplexaci aniontů a tyto vlastnosti budeme zkoumat pomocí 1H NMR titrací, a to s použitím odlišných velikostí kavit calixarenů a také rozdílných peptidových nebo močovinových substituentů na jejich horním okraji.  



52 Bc Jakub Širůček M1 Ing. Martin Krupička, Ph.D. Kvantově-chemické studium katenanů jako mechanochemických indikátorů detail

Kvantově-chemické studium katenanů jako mechanochemických indikátorů

Katenany jsou supramolekuly, obsahující alespoň dva makrocykly topologicky uzavřené do sebe. Jako výchozí struktura je uvažován katenan, získaný pomocí templátové syntézy, obsahující jednomocnou měď, která zaručuje správnou koordinaci dvojice 2,9-bifenyl-1,10-fenantrolinu. Působením mechanické síly na protilehlé konce katenanu dochází k deformaci makrocyklu a změnám v okolí centrálního atomu kovu, díky nimž lze katenan využít jako mechanochemický indikátor. Tato práce využívá metody výpočetní chemie k předpovězení vhodné struktury katenanu s ohledem na jeho mechanochemické vlastnosti. Pro tyto účely byly studovány tři varianty katenanu s rozdílnou délkou alifatických spojek při působení externí síly 0,1‒2,0 nN. Z nich se jako nejvhodnější jeví struktura obsahující 4 methylenové skupiny v alifatických spojkách. Byl studován také vliv záměny centrálního kovu Cu+ za Zn2+ a Cd2+, a srovnání katenanu s jeho neuzavřeným analogem. Katenan koordinující se k Cu+ jeví lepší spektroskopické vlastnosti než katenany koordinované k Zn2+ a Cd2+, a změna spekter oproti otevřenému analogu je výraznější.  



111 - Ústav organické technologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Darina Achrimeňa M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Využití kovem modifikovaných hydrotalcitů pro one-pot syntézu Rosaphenu detail

Využití kovem modifikovaných hydrotalcitů pro one-pot syntézu Rosaphenu

Při aldolové kondenzaci skořicového aldehydu s propanalem dochází ke vzniku 2-methyl-5-fenylpentan-1-olu, který se následně hydrogenuje na velmi ceněný a hlavně v parfumářském průmyslu používaný produkt – Rosaphen. Rosaphen patří do skupiny odorantů s květinovými tóny růže, jasmínu a konvalinky. Žádaný produkt syntézy je buď (R)-enantiomer, (S)-enantiomer, nebo racemát v závislosti na tom, jaké vůně chceme docílit. Tato práce se zabývá přípravou Rosaphenu s použitím heterogenních katalyzátorů na bázi hydrotalcitů, které jsou modifikovány různými kovy reprezentující hydrogenační složku. Tyto bifunkční katalyzátory mohou být následně využity pro „one-pot“ syntézu Rosaphenu, tedy pro oba zmiňované reakční kroky. Cílem práce je optimalizovat reakční podmínky aldolové kondenzace za použití bifunkčních katalyzátorů a studovat vliv typu kovu na průběh reakce.
2 Bc. Jakub Bachmaier M2 Ing. Maria Kotova, Ph.D. Hydrogenace 2-fenylakrylové kyseliny detail

Hydrogenace 2-fenylakrylové kyseliny

Ibuprofen neboli (RS)-2-(4-isobutylfenyl)propanová kyselina je účinnou složkou volně prodejných nenarkotických analgetik, mezi které patří například Ibalgin®, Advil®, Nurofen®. Z hlediska chemické struktury se jedná o derivát 2‑arylpropanové kyseliny. Všechny 2-arylpropanové kyseliny mají chirální centrum a jsou důležitou skupinou nesteroidních protizánětlivých léčiv, která se distribuují buď jako racemická směs nebo jako čisté enantiomery. Ibuprofen je komerčně dostupný jako racemická směs. Studie však ukázaly, že protizánětlivá aktivita (S)-enantiomeru je stokrát vyšší než (R)-ibuprofenu. Modelovou látkou pro tuto práci byla zvolena kyselina 2-fenylakrylová. Hydrogenací této kyseliny lze připravit kyselinu 2‑fenylpropanovou, která má strukturu velmi podobnou ibuprofenu, a liší se pouze nepřítomností alkylového substituentu na benzenovém jádře. Cílem práce byla hydrogenace 2-fenylakrylové kyseliny na kyselinu 2-fenylpropanovou a studium vlivu reakčních podmínek (teplota, tlak, rozpouštědlo, katalyzátor) na selektivitu k žádané látce a rychlost reakce. Na základě získaných výsledků by měly být nalezeny optimální podmínky pro hydrogenaci kyseliny (RS)-2-(4-isobutylfenyl)propenové na (RS)-ibuprofen nebo na jeho aktivnější (S)-enantiomer.  
3 Bc. Michal Drahozal M2 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Optimalizace systému hydrofobního léčiva impregnovaného v hydrofilní matrici detail

Optimalizace systému hydrofobního léčiva impregnovaného v hydrofilní matrici

Velká část léčivých látek se díky své vysoké lipofilitě potýká s problémem špatné vodné rozpustnosti, která úzce souvisí s jejich špatnou biologickou dostupností. Tímto problémem se zabývá i tato práce, která navazuje na dříve prováděné experimenty, ve kterých bylo cílem zlepšení disolučních vlastností modelové lipofilní aktivní substance, kterou je meloxikam. Z dřívějších experimentů vyplývá, že podstatného zlepšení v disolučním chování lze dosáhnout využitím hydrofilního nosiče, na jehož částice jsou naneseny částice meloxikamu pomocí impregnace nosiče roztokem léčivé látky v těkavém organickém rozpouštědle. Tato práce studuje rozdíly v disolučním chování systémů sestávajících z hydrofilní matrice, na kterou byly nanášeny roztoky meloxikamu v těkavém organickém rozpouštědle. Hydrofilní matrice je v práci reprezentována tabletami z mikrokrystalické celulózy, u nichž lze dobře sledovat rychlost uvolňování léčivé látky z rovinného povrchu. Sledovanými parametry ovlivňující rychlost uvolňování meloxikamu byly koncentrace aplikovaného roztoku a také počet aplikačních cyklů roztoku. Práce má za cíl nalezení vhodného optima těchto parametrů vedoucího k maximalizaci rychlosti uvolňování meloxikamu z hydrofilní matrice.
4 Bc. Barbora Haláková M1 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Studium smáčivosti binárních systémů léčivo-nosič pro vývoj interaktivních formulací detail

Studium smáčivosti binárních systémů léčivo-nosič pro vývoj interaktivních formulací

Velmi malá rozpustnost léčivých látek je pro formulátory přetrvávajícím problémem. Vzhledem k tomu, že rozpouštění je následováno absorpcí léčiva, může být řešením i pouhé zvýšení rozpouštěcí rychlosti. Technologické způsoby zlepšení rychlosti se často zakládají na využití kompozitních materiálů, jejichž povrch je kromě účinné látky tvořen i látkou s rozdílnými vlastnostmi. Schopnost charakterizace povrchu je tak jedním ze způsobů, jak přispět k pochopení této problematiky, a ve svém důsledku tak přispět i ke zlepšení biologické dostupnosti léčiv. Cílem této práce je proto studium interakce kapaliny na povrchu binárních formulací, zejména měřením povrchové energie a porovnáním těchto dat s výsledky disolučních testů. Studiemi na modelové látce naproxenu bylo potvrzeno, že existuje korelace mezi smáčivostí a mírou zaplnění povrchu kompozitního materiálu a dále také, že heterogenita a vlastnosti povrchu mají vliv na rychlost rozpouštění. Dalšími kroky výzkumu je provedení testů na meloxicamu, tedy na látce s obdobnými chemicko-fyzikálními vlastnostmi, čímž by bylo možné potvrdit obecné využití metod pro látky se známými povrchovými vlastnostmi. V širším kontextu je poté cílem dalších testů návrh optimální struktury z hlediska kompromisu mezi smáčivostí a obsahem léčiva.
5 Veronika Hrůzová B3 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Příprava a vlastnosti tablet s vysokým obsahem ibuprofenu detail

Příprava a vlastnosti tablet s vysokým obsahem ibuprofenu

Léčiva ve formě tablet, obsahující ibuprofen jako účinnou látku, patří mezi nejmasověji vyráběná. Při běžném procesu lisování tablet ibuprofenu se před vlastním lisováním provádí vlhká granulace směsi. Farmaceutické firmy se snaží přecházet na přímé lisování, které vlhkou granulaci nezahrnuje a slibuje tak výrazné ekonomické benefity. Tato práce se zabývá přímým lisováním binárních směsí s vysokým obsahem ibuprofenu a hodnocením vlastností z nich vylisovaných tablet. Byl studován vliv obsahu ibuprofenu a použitého excipientu, a to 3 typů laktóz a 2 mikrokrystalických celulóz (MCC). Hlavními sledovanými parametry bylo ejekční napětí (σE), tedy snadnost vysunutí tablety z matrice, a pevnost tablety (Ts). Pro lisování byl využit kompaktační analyzátor Gamlen GTP-1, který umožňuje vyhodnotit i studované σE. Pro měření Ts se použil přístroj Sotax Multitest 50. Z výsledků bylo zjištěno, že na oba studované parametry má vliv množství ibuprofenu. V případě σE je důležitým atributem i tendence excipientu k radiální relaxaci. Ta byla výraznější u směsí s laktózami a vedla k horší ejekci jejich tablet. Ts byla naopak dána deformačním chováním částic excipientu, kdy laktózy podléhají fragmentaci, zatímco MCC spíše plastické deformaci a poskytují vyšší pevnost tablet.
6 Bc. Lukáš Koláčný M1 Ing. Martin Veselý, Ph.D. Optimalizace pracovního režimu fotokatalytického reaktoru   detail

Optimalizace pracovního režimu fotokatalytického reaktoru  

TiO2 je široce využívaný fotokatalyzátor indukující oxidační a redukční reakce na svém povrchu, čehož lze využít například při odbourávání organických polutantů v odpadní vodě. Zaměřením této práce byl vývoj a optimalizace pracovního režimu fotokatalytického reaktoru při modelové reakci fotodegradace methyloranže s využitím komerčního katalyzátoru TiO2. Jelikož samotné sledování úbytku koncentrace může být ovlivněno makrokinetickými jevy, bylo nutné nalézt optimální procesní podmínky studovaného fotoreaktoru. Dalším tématem práce byla vhodná adjustace zpracování reakční směsi pro přesné a rychlé vyhodnocení úbytku koncentrace sledované látky a to hlavně, vzhledem k povaze katalyzátoru, který tvoří v roztoku jemnou disperzi. 



7 Bc. Aneta Krýchová M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Melatonin - nejen lék na spánek detail

Melatonin - nejen lék na spánek

Melatonin je obecně známý jako hormon spánku, v současné době však narůstá zájem o jeho další přednosti. Jedná se o silný antioxidant, snižuje hladinu kortizonu, stimuluje imunitní systém a potlačuje růst nádorů. Díky těmto vlastnostem má stále vetší potenciál ve farmaceutickém průmyslu. V současnosti se klade velký důraz na jeho zpracování do lékové formy, která bude vykazovat co nejméně nežádoucích účinků. Efektivním způsobem se ukázaly být nanočástice jako nosiče léčiva, které zajišťují požadovaný lokální účinek, aniž by se poškodily buňky kožní a tukové tkáně. Tato práce se zabývala přípravou lipidových nanočástic právě s melatoninem a optimalizací jejich složení. V první části byl sledován vliv množství léčiva na stabilitu systémů. Druhá část byla zaměřena na optimalizaci složení. Cílem byla vybrat stabilní nanosystémy s co nejlepší vlastní enkapsulací léčiva. V neposlední řadě proběhly permeační experimenty a nanočástice tak byly testovány z hlediska efektivity.
8 Zuzana Kubešová B3 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Využití lipidových nanočástic pro kožní podání léčiv - v hlavní roli isopropylmyristát detail

Využití lipidových nanočástic pro kožní podání léčiv - v hlavní roli isopropylmyristát

Kožním podáním léčiv lze obejít mnoho nežádoucích účinků, které se objevují při jiných typech podání. Nedráždí trávicí trakt, nedochází k metabolizaci léčiva v játrech brzy po podání a navíc je komfortní pro pacienta. Bohužel mnoho léčiv se špatně absorbuje přes kožní bariéru, proto je nutné transport léčiv podpořit dalšími prostředky. Jedou z metod, jak lze napomoci transportu léčiva kůží, je použití lipidových nanočástic. V naší laboratoři používáme lipidové nanotobolky, které mají vnitřek zcela tvořený kapalnou lipidovou fází, a jejich povrch je stabilizován tenzidy. Jiným přístupem k podpoření absorpce léčiv je použití urychlovačů, které dočasně rozruší kožní bariéru a umožní tak proniknutí léčiva. Mezi urychlovače patří také olej isopropylmyristát, který je hlavním předmětem této práce. Cílem práce bylo připravit lipidové nanotobolky obsahující isopropylmyristát namísto standardních olejů. Byly sledovány základní vlastnosti částic (velikost, polydisperzita a stabilita) a zároveň byl stanoven jejich vliv na permeaci léčiva kůží. Bylo zjištěno, že částice s obsahem isopropylmyristátu skutečně podporují a urychlují průstup léčiva kůží oproti volnému léčivu, i oproti standardním lipidovým nanotobolkám, kde byl použit olej bez urychlovacích účinků.  
9 Bc. Lucie Kuchařová M1 Ing. Martin Veselý, Ph.D. Porovnání katalytické aktivity vrstevnatých a exfoliovaných WS2 a MoS2 při hydrodesulfuračních reakcích  detail

Porovnání katalytické aktivity vrstevnatých a exfoliovaných WS2 a MoS2 při hydrodesulfuračních reakcích 

Tato práce se zabývá porovnáním katalytické aktivity disulfidů přechodných kovů při hydrodesulfuraci benzothiofenu v heptanu. Zvláštní pozornost je věnována efektu exfoliace disulfidů a jeho vlivu na hydrodesulfurační reakce. Při exfoliaci dochází k rozdělení jednotlivých vrstev sulfidické struktury, a tím dochází k několikanásobnému nárůstu měrného povrchu. K prozkoumání tohoto efektu byla provedena série experimentů k porovnání katalytické aktivity mezi bulkovými (ne-exfoliovanými) a exfoliovanými disulfidy, které v reakční směsi sloužily jako katalyzátory. Dále byl studován vliv teploty a vliv složení katalyzátoru na provedené reakce, přičemž byly použity katalyzátory: MoS2, WS2 a jejich směsi Mo:W v molárních poměrech 1:1, 1:3 a 3:1. Ze získaných výsledků provedených experimentů vyplývá, že exfoliované katalyzátory, vzhledem k většímu měrnému povrchu a snadněji dostupným sirným vakancím ve struktuře disulfidu, katalyzují hydrodesulfurační reakce lépe.  
10 Bc. Michaela Martínková M2 Ing. Jan Patera, Ph.D. Determinace příčiny rozdílného chování odlišných šarží ezetimibu detail

Determinace příčiny rozdílného chování odlišných šarží ezetimibu

Rychlost rozpouštění léčivé látky je důležitý parametr při registraci nového léčivého přípravku. U jednotlivých šarží léčivých látek nesmí docházet k výrazným odchylkám v jejich rychlostech rozpouštění. Z provedených zkoušek disoluce dvou rozdílných šarží špatně rozpustné léčivé látky ezetimibu bylo zjištěno, že se jednotlivé šarže ezetimibu liší, neboť dochází k jejich rozpouštění různými rychlostmi. Cílem této práce tedy je odhalení příčiny odlišného disolučního chování jednotlivých šarží ezetimibu a jejich kombinací s pomocnými látkami. Přičemž pro práci byly vytipovány dvě pomocné látky (Avicel PH101 a laktóza 200 mesh), které jsou součástí výsledného léčivého přípravku spolu s ezetimibem, a které by také mohly ovlivňovat jeho disoluční chování. Nejprve byla provedena fyzikálně-chemická charakterizace obou šarží léčivé látky, aby bylo ověřeno, že šarže obsahují stejné polymorfy a disponují stejně velkými povrchy. V další části práce byla pozornost věnována pomocným látkám.
11 Bc. Tereza Mužíková M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Kombinovaný nanočásticový systém pro dermální podání hydrokortizonu detail

Kombinovaný nanočásticový systém pro dermální podání hydrokortizonu

U pacientů trpících různými typy nemocí souvisejících s defektem kožní bariéry je možné k její obnově využít nanočástice složené z lipidů přirozeně se vyskytujících v kůži. Zároveň lze do lipidových částic zapouzdřit léčivo, které cílí na zánětlivá ložiska. Tímto způsobem je možné zvýšit akumulaci léčiva v kůži a současně potlačit jeho lokální i systémové nežádoucí účinky, které se často objevují u komerčně používaných léčivých přípravků. Cílem našeho výzkumu je vyvinout stabilní kombinovaný systém ceramidových lipozomů (cerozomů), které prokazatelně obnovují kožní bariéru, a lipidových nanotobolek (LNC), do kterých je možné zapouzdřit velké množství léčiva. Jako protizánětlivá léčivá látka byl zvolen hydrokortizon, jakožto základní zástupce kortikosteroidů. V první fázi práce byly vyvíjeny samostatné formulace cerozomů a LNC s cílem dosáhnout co nejvyššího obsahu léčiva. U stabilních systémů byla dále pomocí kapalinové chromatografie zjišťována enkapsulační účinnost, tedy množství léčiva úspěšně zapouzdřeného do částic. Nejlepší samostatné formulace byly dále využity pro vytvoření dvou typů kombinovaných systémů cerozomů a LNC, jež byly následně podrobeny permeačním testům ke zjištění míry akumulace léčiva v kůži a  jejich vlivu na obnovu poškozené kožní bariéry.
12 Bc. Lukáš Máčal M2 Ing. Lenka Hašková Syntéza karboxylového fragmentu tezakaftoru detail

Syntéza karboxylového fragmentu tezakaftoru

Tezakaftor patří mezi léčiva, která se v různých kombinacích používají pro léčbu cystické fibrózy. Struktura tezakaftoru se skládá z karboxylového a aminového fragmentu. Tato práce se zabývá optimalizací syntézy karboxylového fragmentu, a to konkrétně prvního z celkem šesti kroků. Prvním krokem je tvorba methylesteru z výchozí kyseliny 3,4-dimethoxyfenyloctové, kterým se ochrání karboxylová skupina před následnými reakcemi. Methylester byl připraven několika způsoby. Prvním z nich byla Steglichova esterifikace, která jako kondenzační činidlo využívá N,N′-dicyklohexylkarbodiimid v kombinaci s  4-dimethylaminopyridinem, který slouží jako katalyzátor. Jako kondenzační činidlo byl dále použit 1,1'-karbonyldiimidazol. Tyto reakce se neosvědčily z důvodu obtížnější separace reakční směsi. Druhou možností je využití bazicky katalyzované methylace kyseliny  3,4-dimethoxyfenyloctové pomocí CH3I, která probíhala ekvivalentně. Třetím způsobem je využití kysele katalyzované Fischerovy esterifikace, ke které byly využity tři katalyzátory: H2SO4, kyselina p-toluensulfonová a H3PO4. U těchto reakcí byl studován vliv množství katalyzátoru a teploty. Dále byly porovnávány konverze a časy potřebné k jejich dosažení. Nejlepší výsledky poskytovaly reakce katalyzované H2SO4.      
13 Bc. David Novák M1 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Vliv strategie mísícího procesu na homogenitu směsí určených k přímému lisování detail

Vliv strategie mísícího procesu na homogenitu směsí určených k přímému lisování

V procesu přímého lisování je důležité, aby vstupní směs byla dostatečně homogenní. Většinově používané rotační mísíce, i přes řadu svých výhod, nejsou příliš efektivní v rozrušování agregátů kohezních látek, a proto se používají vícekrokové mísící strategie, v nichž jsou zahrnuty kroky sítování a kroky mísení. V rámci této práce bylo připraveno několik směsí API se směsí excipientů (placeba) za použití procesů s rozdílným počtem jednotlivých kroků. U připravených směsí byla stanovena homogenita z hodnot variačních koeficientů. Náročnost přípravy směsi byla popsána indexem procesní náročnosti, který kvantitativně hodnotí časovou náročnost daného mísícího procesu. Ukazatele homogenity směsi a náročnosti procesu slouží k určení vhodnosti použitého mísícího procesu při přípravě tablet přímým lisováním. Vyhovujícím procesem k přípravě zkoumané směsi se ukázal proces zahrnující pouze jeden sítovací krok a dva mísící. Tento proces představuje výrazné zjednodušení oproti průmyslově používaným procesům a jeho zavedení by mohlo představovat významnou úsporu času a energie. Použití navrženého optimalizačního postupu by mohlo výrazně zefektivnit výrobní procesy zejména ve fázi jejich vývoje a registrace.  
14 Bc. Doreen Prittsová M2 doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr.rer.nat. Dikloethosomy jako nové vezikulární systémy pro topickou aplikaci detail

Dikloethosomy jako nové vezikulární systémy pro topickou aplikaci

Topické podání léčiv má řadu úskalí a to především kvůli odolné kožní bariéře. Tento fakt je  palivem pro výzkum systémů, které by mohly toto podání zefektivnit. Jedním z těchto systémů jsou i ethosomy, neboli ethanolové liposomy. Ethosomy jsou lipidová vezikula, která se skládají z vody, fosfolipidů a ethanolu. Předností těchto nosičů je přítomnost ethanolu, který napomáhá narušení organizace kožní lipidové dvojvrstvy, čímž dochází ke snadnějšímu průniku léčiva stratum corneum Cílem této práce je připravit stabilní nanočásticový ethosomální systém s modelovým léčivem diklofenakem. Diklofenak je, zejména v přípravcích pro topické podání, hojně využívám a proto je snahou konkurovat touto formulací komerčním přípravkům. Za účelem vybrat nejvhodnější formulaci byla použita kaskáda experimentů. V potaz byla brána stabilita částic, velikost částicových systémů a její vliv na stabilitu částic, zastoupení ethanolu a lipidové fáze. Nakonec byla testována efektivita těchto vezikulárních systémů pomocí permeačních experimentů.  
15 Bc. Sára Pálková M2 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Baeyerova-Villigerova oxidace myrtenalu a následná hydrolýza na nopinon detail

Baeyerova-Villigerova oxidace myrtenalu a následná hydrolýza na nopinon

Baeyerovou-Villiegrovou (BV) oxidací myrtenalu vzniká 6,6-dimethyl-bicyklo[3,1,1]-hept-2-en-2-ol formiát. Ten může být následně hydrolyzován za vzniku nopinonu. Nopinon lze využít jako výchozí látku pro syntézu ligandů, terpenů a farmaceuticky aktivních látek. Nejčastěji se nopinon připravuje oxidací β-pinenu v přítomnosti KMnO4. Cílem této práce byla optimalizace podmínek BV oxidace myrtenalu při použití heterogenních katalyzátorů a H2Ojako oxidačního činidla. Výhodou použití peroxidu vodíku je vznik pouze jednoho vedlejšího produktu, vody. V rámci optimalizace podmínek reakce byl studován vliv rozpouštědla, byla zkoušena různá množství peroxidu vodíku či způsobu jeho dávkování do reakční směsi. Pro BV oxidaci myrtenalu byly použity katalyzátory hydrotalcitového typu modifikované cínem. Modifikace katalyzátorů byla provedena různým způsobem, směsným srážením či impregnací a sledován její vliv na průběh reakce.  
16 Bc. Petra Přibylová M1 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Ce- modifikované silikátové katalyzátory pro izomeraci β-pinenoxidu detail

Ce- modifikované silikátové katalyzátory pro izomeraci β-pinenoxidu

Odborná práce se zaměřuje na izomeraci velmi reaktivní molekuly β‑pinenoxidu, jejíž přeskupením vznikají významné látky používané především v potravinářském a vonném průmyslu. Zaměřuje se na vliv různých parametrů ovlivňujících samotný průběh reakce. Sledovanými parametry byla konverze β‑pinenoxidu a selektivita k M a P produktům. Mezi M produkty byly z identifikovaných produktů zařazen myrtanal a myrtenol. Mezi P produkty byly zahrnuty perillový alkohol, anthemol, isoperillový alkohol a 4-isopropyl-1,3-cyklohexadien-1-karbaldehyd. Bylo zjištěno, že volba rozpouštědla má výrazný vliv na zastoupení produktů izomerace β‑pinenoxidu. Reakcí vedenou při teplotě 140 °C v rozpouštědle DMSO s 10 hm. % katalyzátoru (7 hm. % CeO2 β-38) bylo dosaženo konverze cca 90 % a selektivity k P produktům 84 %. V acetonitrilu jako jediném rozpouštědle probíhala reakce selektivněji k M produktům. Bylo zjištěno, že zvyšováním obsahu CeO2 v katalyzátorech spíše dochází k poklesu aktivity, selektivita k P produktům ovlivněna nebyla. Opakované použití katalyzátoru po reakci je možné. Ve třech po sobě jsoucích cyklech nedošlo k poklesu aktivity ani snížení selektivity.  
17 Bc. Martina Slaná M1 Ing. Iva Paterová, Ph.D. Bazicky katalyzovaná kondenzace kamfolenického aldehydu s propanalem detail

Bazicky katalyzovaná kondenzace kamfolenického aldehydu s propanalem

Práce se zabývá optimalizací reakčních podmínek bazicky katalyzované aldolové kondenzace kamfolenického aldehydu s propanalem. Cíleným produktem je 2-methyl-4-(2,2,3-trimethylcyklopent-3-en-1-yl)but-2-enal, který nalézá využití především jako meziprodukt pro výrobu vonných látek typu santalového dřeva, jakými jsou například Santalinol či Brahmanol. Tyto látky se mohou připravit selektivní hydrogenací 2-methyl-4-(2,2,3-trimethylcyklopent-3-en-1-yl)but-2-enalu. Kromě ceněných vonných vlastností, byla u Brahmanolu také prokázána antimikrobiální účinnost s vysokou bezpečností a malým vlivem na střevní mikroflóru. Nejlepších výsledků (konverze kamfolenického aldehydu 92 % a 91% selektivity k žádanému produktu) bylo dosaženo při vedení reakce v polárním rozpouštědle (např. DMF), za refluxu propanalu, použití 36% roztoku NaOH v množství 40 mol. % ku kamfolenickému aldehydu jako katalyzátoru a při přebytku propanalu vůči kamfolenickému aldehydu.
18 Bc. Nikola Studničková M1 Ing. Tereza Školáková, Ph.D. Stanovení binárních fázových diagramů v systémech ibuprofen – paracetamol a ibuprofen – kofein detail

Stanovení binárních fázových diagramů v systémech ibuprofen – paracetamol a ibuprofen – kofein

Tato práce se zabývá stanovením binárních fázových diagramů v systémech ibuprofen – paracetamol a ibuprofen – kofein diferenční skenovací kalorimetrií. Metodou DSC byly v práci stanoveny teploty (tání a fázové transformace) a entalpie (tání a fázové transformace) pro čisté látky. Pro binární systémy byly změřeny eutektické teploty, teploty likvidu, teploty fázové transformace a hodnoty entalpie pro eutektikum a fázový přechod. Z experimentálních dat byly prostřednictvím programu FactSage vyhodnoceny parametry Redlichovy – Kisterovy rovnice, pomocí nichž byly vytvořeny fázové diagramy zkoumaných systémů. Ze získaných dat byl následně vypočten ternární fázový diagram pro systém ibuprofen – paracetamol – kofein, který byl ověřen experimentálním měřením.  
19 Šimon Zahradník B3 prof. Ing. Petr Zámostný, Ph.D. Kinetika mletí meloxicamu v suspenzích určených pro přípravu nosičových systémů detail

Kinetika mletí meloxicamu v suspenzích určených pro přípravu nosičových systémů

Systém BCS léčivé látky dělí dle biodostupnosti do čtyř skupin na základě permeability a rozpustnosti. Velká část nových, ale i mnoho již používaných léčivých látek, spadá do skupin II a IV – látky s nízkou rozpustností.  Biodostupnost léčivé látky lze zvýšit úpravou lékové formulace, ve které je podávána, nebo úpravou samotné léčivé látky. Vzhledem k tomu, že biodostupnost látek nutně nepředstavuje pouze ovlivnění permeability, ale i rozpustnosti či rozpouštěcí rychlosti, je cílem formulačních oddělení farmaceutických firem tyto parametry zlepšit.  Snížením velikosti částic se zvyšuje její specifický povrch, což může rozpouštěcí rychlost pozitivně ovlivnit. Jako modelová látka byl zvolen meloxicam, u kterého byla prostudována kinetika mletí mokrou cestou. Studie byla založena především na sledování distribucí velikostí částic v závislosti na době mletí, rychlosti otáček a složení mlecí směsi. Na základě získaných dat lze připravit mikrosuspenze o žádaných parametrech. Z těchto mikrosuspenzí budou dále vytvořeny nosičové systémy, které budou analyzovány, podrobeny disoluční zkoušce a porovnány s referenční léčivou formulací – nemletým meloxicamem.  
20 Bc. Karolína Zelinková M2 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Cykloadice CO2 na styrenoxid detail

Cykloadice CO2 na styrenoxid

Oxid uhličitý hraje zásadní roli ve fotosyntéze a tím je nezbytný pro život všech organismů, zároveň se však jedná o hlavní složku podílející se na skleníkovém efektu a tím na globálním oteplování. Koncentrace COv ovzduší vlivem spalování fosilních paliv a procesu deforestrace neustále stoupá, proto roste i snaha využívat COcoby surovinu pro další zpracování. Cykloadice COna epoxidy představuje jeden ze způsobů, jak redukovat množství COza vzniku průmyslově využitelných karbonátů. V rámci této práce byla studována cykloadice COna styrenoxid vedoucí k syntéze styrenkarbonátu, která byla prováděna za využití homogenních i heterogenních katalyzátorů. Homogenní katalyzátory (ethylpyridiniumbromid a benzylpyridiniumbromid) se k syntéze příliš neosvědčily, v důsledku vysoké nestability navíc docházelo k oddělování ethylbromidu a benzylbromidu od dusíkaté sloučeniny (pyridinu). V případě heterogenních katalyzátorů byly porovnávány pyridiniové soli chloru, bromu a jodu nanesené na nosič MCM-41. Za využití katalyzátoru MCM-Br-py bylo dosaženo nejvyšší relativní koncentrace styrenkarbonátu (85,6 rel. %), katalyzátor bylo též možné použít opakovaně bez výrazné ztráty aktivity. Dále bude studována možnost záměny pyridinu ve struktuře katalyzátoru za jiné dusíkaté sloučeniny.  
21 Bc. David Šafařík M1 doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D. Pyridiniové soli jako katalyzátory při přípravě styrenkarbonátu detail

Pyridiniové soli jako katalyzátory při přípravě styrenkarbonátu

Práce se zabývá katalýzou cykloadiční karboxylace epoxidu, konkrétně styrenoxidu, na styrenkarbonát. Testovaným katalyzátorem bylo halogenované a pyridinem modifikované MCM-41 a v menší míře také alkyl a aryl pyridiniové soli, jmenovitě se jednalo o 1 – ethylpyridinium bromid a 1 – benzylpyridinium bromid. V práci je detailně popsaná příprava, postup povrchové modifikace MCM-41 a detailní charakterizace připravených materiálů. V rámci práce byly připraveny různé varianty modifikovaného MCM-41: chlorovaná, bromovaná a jodovaná verze, které sloužily jako zdroj halogenu pro vytvoření soli s pyridinem. Všechny připravené materiály byly otestovány s ohledem na jejich katalytickou aktivitu. Nejlepších výsledků, tzn. nejvyšší konverze, bylo dosaženo při použití jódu jako halogenu. Selektivita ke styrenkarbonátu byla ve všech případech 100 %. Nejvyššího výtěžku styrenkarbonátu bylo dosaženo při použití následujících podmínek: 120 °C, 1,2 MPa, 12,5 hm. % katalyzátoru MCM-I-py a rozpouštědlo NMP. Jedná se o první popsanou přípravu MCM-41 modifikovaného pyridiniovými ionty, které bylo použito pro přípravu styrenkarbonátu.
22 Terézia Šlosárová B3 Ing. Lada Sekerová Príprava molekulárne otlačených polymérov pre separáciu aminokyselín z biologických matríc detail

Príprava molekulárne otlačených polymérov pre separáciu aminokyselín z biologických matríc

Molekulárne otlačené polyméry (MIP), tiež často označované ako syntetické receptory, sú látky so špecifickými rozpoznávacími miestami, ktoré sú komplementárne k cieľovej molekule . Pomocou týchto rozpoznávacích miest vykazujú vysokú selektivitu a afinitu k spätnému vychytávaniu cieľovej molekuly (templátu) z roztoku. MIP vykazujú mnoho výhod, ako sú napríklad stabilita aj pri vysokých teplotách, robustnosť alebo lacná a rýchla syntéza. Príprava MIPu je dvojkroková. V prvom kroku syntézy je vytvorený polymér z funkčného monoméru, odtlačovanej molekuly (templátu), sieťovacieho činidla a iniciátora. Druhý krok spočíva v odstránení templátu pomocou extrakčného činidla. Cieľom práce je optimalizácia prípravy MIP-u s použitím alaninu ako templátovej molekuly. Následne vývoj vhodnej analytickej metódy (HPLC/MS) pre detekciu alaninu, ktorý bude pomocou MIPov vychytávaný z rôznych biologických matríc.  
23 Anna Šmídová B3 Ing. Lada Sekerová Syntéza komplexů Pt(IV) s adamantanovými ligandy jako proléčiv s potencionální cytostatickou aktivitou detail

Syntéza komplexů Pt(IV) s adamantanovými ligandy jako proléčiv s potencionální cytostatickou aktivitou

Výzkum Pt(IV) komplexů jako proléčiv je dnes jednou z hlavních strategií pro optimalizaci léčby nádorových onemocnění. Doposud klinicky využívaná Pt(II) cytostatika jsou strukturní analoga cisplatiny (Obr. 1 A), prvního schváleného léčiva tohoto typu. Tato chemoterapeutika jsou velice reaktivní a vedle vysoké účinnosti s sebou přináší mnohé nežádoucí účinky způsobené jejich nízkou selektivitou pro nádorové buňky. Využití komplexů platiny v oxidačním stavu IV přináší, kromě snížení vedlejších účinků a zlepšení cytostatické aktivity, také možnost perorálního podání. Předmětem práce je tříkroková syntéza analog platinových cytostatik 4. generace (satraplatina, Obr. 1 B) a jejich následná charakterizace. Připravené komplexy (obecná struktura Obr. 1 C) se odlišují ligandy v axiální pozici, která je typická právě pro Pt(IV). Obměna ligandů vede k rozdílné lipofilitě a rozpustnosti ve vodě, např. objemný hydrofobní adamantylamin výrazně zvyšuje lipofilitu celého komplexu. Zvýšení lipofility vede ke snazšímu pronikání přes buněčné membrány a oxidační stav IV zajišťuje aktivaci komplexu až po vstupu do buňky. Obr. 1: Strukturní vzorce cisplatiny (A), satraplatiny (B) a obecný vzorec připravovaných komplexů (C)  



112 - Ústav polymerů

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Karolína Gorzolková M1 - Příprava uhlíkatých materiálů mikrovlnnou pyrolýzou odpadních pneumatik pro snižování koncentrace xylenu z odpadních plynů   detail

Příprava uhlíkatých materiálů mikrovlnnou pyrolýzou odpadních pneumatik pro snižování koncentrace xylenu z odpadních plynů  

Aktivní uhlí má široké využití jako účinný adsorbent pro odstranění znečišťujících látek z odpadních plynů. Zajímavou alternativou ke konvenčně připraveným aktivním uhlím je mikrovlnná pyrolýza odpadních materiálů – biomasy, kávových slupek, kukuřice anebo také právě odpadních pneumatik. Aktivní uhlí byla připravena mikrovlnnou pyrolýzou odpadních pneumatik, tzn. termickým rozkladem v mikrovlnném poli bez přístupu oxidačního činila v jednom a dvou stupních bez/a s přídavkem aktivačního činidla (KOH). Dále byla testována a vypočítána sorpční kapacita xylenu z proudu vzduchu na připravených materiálech. Nejlepší texturní vlastnosti prokázaly vzorky jednostupňové pyrolýzy s KOH aktivací. Aktivací došlo ke zvýšení specifického povrchu a objemu mikropórů. Ostatní vzorky vykazovaly mezo-makroporézní strukturu s nízkým specifickým povrchem a nulovým objemem mikropórů. Ramanova spektroskopie prokázala poměr neuspořádané („disordered“) a grafitické („graphitic“) struktury srovnatelný. Výsledky sorpčních experimentů korelují s výsledky texturní analýzy – největší sorpční kapacitu vykazují vzorky jednostupňové pyrolýzy s aktivací. Adsorpční kapacita připravených aktivních uhlí tedy závisí na texturních a strukturních vlastnostech.  



2 Bc. Kateřina Mazánková M1 Ing. Lenka Malinová, Ph.D. Studium degradace biomateriálů na bázi poly(ε-kaprolaktonu) detail

Studium degradace biomateriálů na bázi poly(ε-kaprolaktonu)

Poly(ε-kaprolakton) je biokompatibilní a biodegradovatelný polymer, který je vzhledem ke svým vlastnostem využíván v řadě medicinálních aplikací. Mezi nejdůležitější patří cílený transport léčiv a použití jako tzv. lešení pro růst tkání. Jeho nevýhodou je však dlouhá doba degradace, která je vyšší jak 1 rok a brání tak rozšíření jeho využití. Řešení tohoto problému se naskýtá v přípravě kopolymerů ε-kaprolaktonu s jinými monomery, které napomáhají ke snížení krystalinity či zvýšení hydrofility materiálu.   V této práci byla nejprve otestována iniciační aktivita iniciátoru na bázi biogenního kovu - bis(ε-kaprolaktamátu) vápenatého dispergovaného v γ-valerolaktonu. Iniciátor byl použit při polymeraci ε-kaprolaktonu a kopolymeraci ε-kaprolaktonu s γ-valerolaktonem při rozdílných podmínkách, které zahrnovaly teplotu, čas a koncentraci iniciátoru. Dále byla studována degradace homopolymerních a kopolymerních vzorků ε-kaprolaktonu s γ-valerolaktonem či γ-butyrolaktonem různé morfologie po dobu 2, 4 a 7 týdnů. Degradace probíhala v podmínkách, které napodobovaly prostředí lidského organismu.
3 Bc. Štěpán Maštalíř M1 Ing. Radka Kalousková, CSc. Využití dimeru ε-kaprolaktonu k měkčení PVC. detail

Využití dimeru ε-kaprolaktonu k měkčení PVC.

Cílem této práce byla syntéza dimeru ε-kaprolaktonu (DCLO) a jeho následná aplikace v PVC směsích v roli změkčovadla. DCLO byl připraven polymerací ε-kaprolaktonu a následnou depolymerací vzniklého poly(ε‑kaprolaktonu). K syntéze byly využity iniciátory ethylmagnesium bromid a propoxid titaničitý. Získaný DCLO byl využit při přípravě PVC blendů, u kterých byly sledovány termické vlastnosti. Blendy byly připraveny extruzí. Přidaný stabilizátor dibutylcín maleát měl v blendu zároveň význam jako iniciátor dodatečné polymerizace DCLO na polymerní změkčovadlo. Do některých směsí byl v roli iniciátoru polymerizace DCLO přidán (kaprolaktammagnesium)bromid. Pomocí dynamické mechanické analýzy a diferenční skenovací kalorimetrie byly potvrzeny měkčící účinky DCLO, avšak   DCLO za daných podmínek při zpracování téměř nepolymeroval. Dále byly zaznamenány stabilizační účinky DCLO a iniciátoru (kaprolaktammagnesium)bromidu při tepelné degradaci.  
4 Bc. Vojtěch Musil M2 doc. Ing. Jan Merna, Ph.D. Vývoj houževnatých materiálů s elastomerní fází na bázi větveného polyethylenu pro 3D tisk detail

Vývoj houževnatých materiálů s elastomerní fází na bázi větveného polyethylenu pro 3D tisk

Za účelem zvýšení rázové houževnatosti materiálů se běžně využívají modifikátory houževnatosti vytvářející dvoufázovou strukturu s dispergovanými elastomerními doménami. Tato heterogenní struktura poskytuje materiálu schopnost pojmout kinetickou energii nárazu a zastavit šíření trhlin. Mezi běžně používané modifikátory houževnatosti patří dienové elastomery nebo EPM kaučuk. Využitím chain-walking katalyzátorů při homopolymerizaci ethylenu lze připravit vysoce větvený polyethylen (CWPE), který není schopen krystalizovat, a díky nízké Tg má elastomerní charakter. Cílem této práce je využít CWPE připravený pomocí Ni diiminových katalyzátorů jako modifikátor houževnatosti polystyrenu. Kopolymerací ethylenu s nekonjugovaným dienem je možné dále připravit i CWPE s dvojnými vazbami, které lze využít pro kovalentní navázání na řetězce polystyrenu. Takový systém by bylo možné využít pro fotopolymerizační 3D tisk houževnatého polystyrenu.  



5 Bc. Hynek Urban M1 Ing. Drahomír Čadek, Ph.D. Materiálové využití směsí plastového odpadu detail

Materiálové využití směsí plastového odpadu

Zpracování druhotného plastového odpadu pro materiálové využití představuje vzhledem k jeho rozmanitému složení a znečištění výzvu, na kterou stále neexistuje ekonomicky smysluplná odpověď. Práce je zaměřena na charakterizaci a materiálové zpracování komunálního plastového odpadu získaného ze zpětného odběru. Zvláštní důraz byl kladen na možnost materiálového zpracování a následné zhodnocení vlastností v ČR nevyužívaných frakcí plastového odpadu nízké kvality. Připravené a zkoumané vzorky jsou směsi různých plastů běžně zastoupených v obalech a dalších spotřebních výrobcích z plastů. Složení směsí vychází ze skladby již zmíněných frakcí, aby byla omezena potřeba důkladného dotřiďování. V rámci práce byl sledován i vliv zastoupení jednotlivých odpadních frakcí a typů plastu na vlastnosti výsledného materiálu.
6 Bc. Jonáš Uřičář M2 prof. Ing. Jiří Brožek, CSc. Polymerní kompozity připravené technologií stereolitografie detail

Polymerní kompozity připravené technologií stereolitografie

V posledních letech můžeme pozorovat rozvoj technologie 3D tisku a její pronikaní do nejrůznějších výzkumných i průmyslových aplikací. S rostoucí poptávkou po této moderní technologii rostou i požadavky na používané materiály. Tato práce se zabývá vývojem materiálů pro 3D tisk technologií stereolitografie, a to především pro oblast elektrotechnologie. V práci byly modifikovány vlastnosti komerčně dostupného UV-zářením polymerizovatelného resinu přídavkem dostupných plniv na bázi nanočástic Fe3O4, grafitu a aktivního uhlí. Tato plniva dokázala zvýšit elektrickou vodivost o několik řádů oproti neplněnému resinu. Dále byla sledována zvyšující se absorbance v UV-VIS oblasti s rostoucím množstvím plniva, homogenita dispergace pomocí mikroskopie či mechanické vlastnosti. Přídavek plniv v obsahu větším než 5 hm. % ovšem způsobuje nedostatečnou adhesi tištěného materiálu k tiskové podložce, avšak použitím grafenu by mohl být tento problém eliminován. Z tohoto důvodu byla druhou částí práce optimalizace syntézy high-quality grafenu redukcí grafen oxidu ve větším měřítku.  
7 Bc. Karolína Zoulová M1 doc. Ing. Jan Merna, Ph.D. Příprava amfifilních kopolymerů s dendritickým jádrem reagujících na vnější podněty detail

Příprava amfifilních kopolymerů s dendritickým jádrem reagujících na vnější podněty

Responzivní polymery jsou díky schopnosti reagovat na fyzikální nebo chemické změny (T, pH) řazeny mezi materiály s velikým potenciálem v oblasti biomedicínských aplikací. Umožňují cílenou reakci ve specifických částech těla. To lze využít pro transport léčiv kdy maximalizují terapeutický účinek léků, sníží počet nežádoucích účinků a prodlouží cirkulaci léčiva v těle.  Cílem mé práce je příprava amfifilních roubovaných kopolymerů se strukturou jádro-plášť obsahující hydrofobní jádro z dendritického polyethylenu a hydrofilní plášť z responzivního polárního monomeru. Takovéto kopolymery byly připraveny kombinací chain-walking kopolymerace a ATRP. Kopolymerací ethylenu s 2-(2-bromisobutyryloxy)ethylakrylátem byl připraven multifunkční makroiniciátor dPE-BIEA, který právě díky mechanismu chain-walking lze vyrobit jednokrokovou reakcí narozdíl od jiných syntéz získávajících přesné dendrimery složitým postupem. Následnou řízenou radikálovou polymerací s přenosem atomu (ATRP) iniciovanou Br-skupinami makroiniciátoru došlo k naroubování OEGMA (oligo(ethylenglykol)methakrylát) roubů na dPE jádro. Byly připraveny kopolymery s molární hmotností 326-811 kg/mol s obsahem roubů 62-85 hm.%. U připravených kopolymerů dPE-graft-pOEGMA byla provedena zkouška termoresponzivity.  



8 Bc. Veronika Šofrová M2 Ing. Anatolij Sokolohorskyj Příprava hydroxy-funkcionalizovaného polyethylenu detail

Příprava hydroxy-funkcionalizovaného polyethylenu

Polyethylen se stal dominantou mezi syntetickými polymery, který nabízí široké uplatnění. Jeho hlavní nevýhoda spočívá v nepolární struktuře, díky které je polyethylen špatně barvitelný a hůře mísitelný s ostatními materiály. Tento problém může být vyřešen vnesením polárních skupin do struktury polyolefinů. Takové polymery lze využít přímo jako makroiniciátory pro syntézu roubovaných amfifilních kopolymerů, které mohou nalézt uplatnění ve speciálních aplikacích např. jako nosiče léčiv nebo jako nanoreaktory.          Cílem této práce je ověřit možnost kopolymerace ethylenu s 10-undecen-1-olem pomocí α-diiminového Pd komplexu (Schéma 1). Tento komplex umožňuje tzv. chain walking polymeraci, která vede k vysoce větvenému polyethylenu s amorfní strukturou. Pro úspěšnou polymeraci je nejdříve nutné polární komonomer ochránit sylilací. Připravený kopolymer nesoucí po odchránění hydroxylové skupiny byl využit jako makroiniciátor při polymerizaci kaprolaktonu. Vzniklé kopolymery obsahují hydrofobní polyethylenové jádro a polární plášť z polykaprolaktonu. Výsledné kopolymery byly studovány pomocí SEC, 1H NMR, IČ a AFM. Schéma 1: Schéma kopolymerace ethylenu s chráněným 10-undecen-1-olem.  



9 Bc. Michaela Šusterová M2 prof. Ing. Petr Sysel, CSc. Polyimidy na recentnej báze detail

Polyimidy na recentnej báze

Polyimidy (PI), produkty stupňovitej polyreakcie diamínu s dianhydridom karboxylovej kyseliny, sú skupinou polymérov, ktoré sa radia medzi tzv. high-performance materiály. Monoméry sa väčšinou získavajú z ropy, ale z dôvodu neobnoviteľnosti, obmedzených zásob a potenciálnej environmentálnej záťaže tejto fosílnej suroviny je snaha nájsť iné zdroje na tzv. recentnej báze. Tento pojem predstavuje synonymum pre látky rastlinného a živočíšneho pôvodu. Cieľom práce bolo pripraviť PI dvojkrokovou syntézou, zahŕňajúcou prípravu polyamidkarboxylovej kyseliny (PAA) ako prekurzoru pre vznik PI, ktoré by štrukturálne vychádzali z alicyklických dianhydridov karboxylových kyselín a diamínov, ktorých zdrojom sú materiály na prírodnej báze.  



126 - Ústav inženýrství pevných látek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Terezie Burianová M1 prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc. Chytré polymerní hydrogely pro tkáňové inženýrství detail

Chytré polymerní hydrogely pro tkáňové inženýrství

Chytré polymerní hydrogely získávají velkou pozornost díky vysokému potenciálu pro využití v tkáňovém inženýrství. V této práci byly pro kultivaci buněk úspěšně připraveny hydrogely na bázi N-isopropylakrylamidu s různými stupni zesíťování. Morfologie připravených hydrogelů byla charakterizována skenovací elektronovou mikroskopií. Chemické složení bylo potvrzeno infračervenou a ultrafialovou spektroskopií s Furierovou transformací. Dolní kritická rozpouštěcí teplota připravených hydrogelů byla analyzována refraktometricky. Pro zvýšení vodivosti hydrogelů byly navíc přidány polypyrrolové nanotrubice. Zvláštní pozornost byla věnována mechanickým vlastnostem připravených hydrogelů. Ukázalo se, že připravené hydrogely jsou netoxické a vhodné pro buněčnou kultivaci.  
2 Bc. Sofiia Chufistova M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Plazmonová chemie ve vnějším elektrickém poli detail

Plazmonová chemie ve vnějším elektrickém poli

V posledních letech velkou pozornost získala povrchová plazmonová rezonance (SPR) nanočástic ušlechtilých kovů jako nastroj pokročilé aktivace fotochemických procesů. Excitace na povrchu kovových nanočástic SPR lze použit pro účinnou aktivaci řady fotochemických efektů přes mechanismy jako jsou lokalizovaná tvorba fototermálního tepla, injekce horkých elektronů a děr, nebo transfer vysoce energetických stavů. SPR efekt se současně začíná používat i v oblastí klasické organické chemie pro reakcí typu C-C coupling, oxidačně-redukčních reakcí atd. V naší skupině SPR byl poprvé aplikován pro iniciaci azid-alkyn cykloadice (AAC). V této práci jsem zkoumala možnost provádět cykloadici při aktivaci plazmonem za současného působení vnějšího elektrického pole. Hlavní předpoklad je založen na indukovaném štěpení molekulárního orbitalu v elektrickém poli s následným zvýšením pravděpodobnosti indukce horkého elektronu a tím i větší pravděpodobností aktivace chemické transformace. Kinetika a rychlost reakce AAC byla studována jako funkce času a intenzity elektrického pole. Vyhodnocení reakční kinetiky ukázalo, že reakční rychlost AAC je výrazně vyšší v přítomnosti elektrického pole než bez něj.  
3 Bc Zuzana Dorňáková M2 Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D. Příprava a modifikace tenkých PLLA vrstev dotovaných grafenovými nanopeletami. detail

Příprava a modifikace tenkých PLLA vrstev dotovaných grafenovými nanopeletami.

Uhlíkové atomy mají jedinečnou vlastnost podílet se na pevných kovalentních vazbách s jinými atomy uhlíku nebo s nekovovými prvky. Toto umožňuje uhlíku vytvářet širokou škálu nanostruktur, které vykazují jedinečné fyzikální, chemické, mechanické a elektrické vlastnosti. Jsou proto hojně využívány v různých průmyslových oblastech, např. v leteckém a automobilovém průmyslu nebo v lékařství. Uhlíkové nanostruktury mohou být připraveny pomocí laserové modifikace, což je značně výhodné z hlediska čistoty produktu, rychlosti přípravy a možnosti přípravy z velkého množství zdrojů. Jedním z těchto zdrojů mohou být tenké PLLA vrstvy dotované grafenovými nanopeletami. Cílem této práce  je optimalizace přípravy těchto vrstev metodami „solvent-casting“ a „spin-coating“ a jejich modifikace tepelným namáháním a laserovým zářením. Analýza a studium připravených vrstev jsou v první fázi založeny na stanovení tloušťky připravených vrstev pomocí optického mikroskopu v konfokálním módu a zjištění povrchové morfologie.
4 Bc. Jakub Dědek M1 prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc. Plazmonem indukovaná konverze oxidu uhličitého na karbonáty za snížené teploty detail

Plazmonem indukovaná konverze oxidu uhličitého na karbonáty za snížené teploty

Tato práce se zabývá možností použití plazmonové aktivace organických katalyzátorů pomocí (foto)chemických přeměn. Pomocí Turkevichovy metody vytvořené zlaté nanočástice, které byly  modifikovány 1,5,7–triazabycoklodek-5-enem (TBD). Modifikace se prováděla v několika krocích s použitím ADT-OH, brom obsahujícím činidlem (2-Brompropionyl bromid) a TBD. Navázané molekuly TBD zaručují katalytickou aktivitu systému, zlaté nanočástice jsou zodpovědny za účinnou absorpci světla a foton-plazmonovou konverzi. Plazmony, jež byly excitovány na povrchu zlatých nanočástic, byly zodpovědny za katalytickou účinnost TBD. Připravený systém je možný použít pro řadu (foto)chemických transformací, jak při konverzi CO2, tak při „Ring-opening“ reakcích, Michaelově a Henryho reakcích. (Foto)chemické transformace se prováděly při osvícení LED diodou. Transformace byly prováděny pod laboratorní i sníženou teplotou. Pro větší stabilitu je nyní zkoumána možnost roubování zlatých nanočástic na povrch nosiče Al2O3.  
5 Bc. Bára Frýdlová M2 prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Kompozitní fólie PDMS a jejich modifikace detail

Kompozitní fólie PDMS a jejich modifikace

Cílem práce byla příprava homogenních kompozitních fólií polydimethylsiloxanu (PDMS) s nanostrukturami, a to především uhlíkovými nanovlákny, pomocí metody solvent castingu. Povrchy takto připravených fólií byly modifikovány argonovým plazmatem, tepelným namáháním či depozicí nanovrstev ušlechtilého kovu. Následně byly připravené fólie charakterizovány z hlediska jejich povrchové morfologie (mikroskopií atomárních sil, laserovým konfokálním mikroskopem, rastrovacím elektronovým mikroskopem), chemického složení (rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií) a také smáčivosti (goniometricky). Modifikace povrchů obecně vedly k nárůstu drsnosti povrchu, změně morfologie, zvýšení smáčivosti a v případě plazmaticky modifikovaných povrchů docházelo k tvorbě periodických vlnitých struktur, jejichž tvorba byla následně záměrně indukována a zkoumána. Potenciál těchto kompozitních materiálů spočívá především v biokompatibilitě PDMS, tudíž použitelnosti v tkáňovém inženýrství, ve vývoji flexibilní elektroniky či senzorů zabudovatelných přímo do lidského těla.
6 Bc. Olena Khrystonko M2 Ing. Roman Elashnikov, Ph.D. Plasmonická nanovlákna pro efektivní SERS detekci molekul. detail

Plasmonická nanovlákna pro efektivní SERS detekci molekul.

Povrchem zesílená Ramanova rozptylová spektroskopie (Surface-enhanced Raman spectroscopy - SERS) je extrémně citlivá analytická metoda využívaná k detekci vibračních signálů seskupení molekul, až po signály jednotlivých molekul. V souvislosti s tím byly připraveny měkké porézní SERS aktivní substráty z různých polymerních nanovláken pokrytých vrstvou nanočástic z ušlechtilých prvků. Nanovlákna byla připravena metodou elektrostatického zvlákňování. Morfologie a úzká distribuce nanovláken byla ověřena rastrovací elektronovou mikroskopií (scanning electron microscope - SEM). SERS signály byly analyzovány na základě druhu polymerních nanovláken a tloušťky vrstvy nanočástic. Chemické složení a homogenní distribuce prvků připravených substrátů byla potvrzena pomocí SEM-EDX (Energy-dispersive X-ray). Potenciální využití těchto substrátů bylo demonstrováno pomocí modelových látek za použítí Ramanovy spektroskopie. Tento způsob přípravy umožňuje dosáhnout vyššího faktoru zesílení SERS než u plochých substrátů a demonstruje dokonalou reprodukovatelnost Ramanových signálů. Navíc mají tato nanovlákna vysoký potenciál pro praktické aplikace.
7 Alžběta Kociánová M1 Ing. Roman Elashnikov, Ph.D. Plazmon-aktivní měděné nanočástice pro generaci radikálů a aktivaci antimikrobiálních účinků slunečním světlem detail

Plazmon-aktivní měděné nanočástice pro generaci radikálů a aktivaci antimikrobiálních účinků slunečním světlem

Ačkoliv je kontaminace povrchů v nemocničních zařízeních dlouhodobě známá, dnes, v době celosvětové pandemie, je omezení mikrobiálního růstu a zabránění vzniku rezistentních kmenů na površích obzvlášť významné. Jedním z možných opatření je tyto povrchy modifikovat a tím jim antimikrobiální vlastnosti přidělit. Pro tyto účely jsou velmi zajímavé některé kovové nanomateriály – zejména stříbro a měď, která je v porovnání se stříbrem komerčně dostupnější. Efektivita antibakteriálního účinku kovových plazmon-aktivních NP může být navíc zvýšena excitací lokální povrchové plasmonové rezonance (LSPR) při působení světla. V této práci byly připraveny měděné nanočástice, u kterých byla prokázána zvýšená inhibice růstu bakterií zejména při použití světla. V neposlední řadě byly studovány mechanismy působení antibakteriálních účinků měděných nanočástic
8 Bc. Kateřina Kubičíková M2 prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D. Povrchová modifikace dotovaného polystyrenu a jeho antibakteriální vlastnosti detail

Povrchová modifikace dotovaného polystyrenu a jeho antibakteriální vlastnosti

Tato práce se zabývá studiem morfologie povrchu vzorku polystyrenu dotovaného kyselinou acetylsalicylovou. Při tvorbě těchto vzorků byla využita metoda solvent casting. Na vytvořený substrát byla nanášena vrstva stříbra o různé tloušťce v závislosti na podmínkách (velikost použitého proudu, doba naprašování). Vzorky byly následně tepelně namáhány z důvodu ukotvení stříbra v substrátu a pro vytvoření wrinkles na povrchu substrátu. Vzorky polystyrenu dotovaného kyselinou acetylsalicylovou byly rovněž plazmaticky a laserově modifikovány. Vzorky byly opět tepelně namáhány a prostudovány. Morfologie všech vzorků byla analyzována pomocí metody AFM, povrchová chemie pak studována rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií. Cílem práce je ovlivnění antimikrobiálních účinků polystyrenu dotovaného kyselinou acetylsalicylovou.  
9 Bc. Anna Kushnarenko M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Enantioselektivita v plazmon-indukované organo-katalýze. detail

Enantioselektivita v plazmon-indukované organo-katalýze.

V posledních letech dochází k značnému pokroku ve vývoji organokatalytických systémů, založených na použití chirálních organických katalyzátorů a výsledné enantioselektivní syntéze. Organokatalyzátory dokážou spustit kaskádovou reakci, která nejenom reakci zrychluje, ale navíc dokáže snížit množství nežádoucích vedlejších produktů reakci na výstupu. Syntéza čistých enantiomerů je velmi technologický vhodný proces, zejména z hlediska přidané hodnoty, a proto organická enantioselektivní katalýza se používá jak ve vědě, tak i v škálovatelném farmaceutickém průmyslu. V této práci byla provedena reakce aldolové kondenzaci 4-chlorbenzaldehydu s acetonem pomocí katalýzy na bázi L-prolinu, AuNPs. Cílovým produktem byl 4-(4-Chlorfenyl)-4-hydroxy-2-butanon, Tento produkt je nestabilní za laboratorní teploty, ovšem L-prolin vykazuje nízkou katalytickou aktivitu při snížené teplotě. Pomoci efektu povrchové plazmonové rezonance na zlatých nanočásticích bylo poprvé docíleno značně vyšších výtěžků v reakci aktivované L-prolinem při nižších teplotách, a dokonce ve velké míře došlo k snížení výtěžku nežádoucího Mannichova produktu.  
10 Bc. Marie Potěrová M2 Ing. Alena Řezníčková, Ph.D. Plazmatická modifikace PEEK při zvýšené teplotě pro bioaplikace. detail

Plazmatická modifikace PEEK při zvýšené teplotě pro bioaplikace.

Poly(etheretherketon) (PEEK) je nově studovaný polymerní biomateriál pro výrobu implantátů. V biomedicíně se stal oblíbeným pro své výborné mechanické vlastnosti, tepelnou stabilitu a chemickou odolnost. Mimo to nevykazuje žádnou mutagenní a toxickou aktivitu. PEEK však disponuje nižší povrchovou smáčivostí, což může omezovat jeho využití. Jeho povrch je proto potřeba vhodně modifikovat. Tato práce se zabývá změnami povrchových vlastností PEEK způsobené modifikací plazmatem za zvýšené teploty. Povrch polymerní fólie byl modifikován po různou dobou depozice (60, 120, 240 a 480 s) při různé teplotě (25. 37, 80, 100 a 121 °C). Výběr teploty vychází z praktických aplikací, kdy například 37 °C je teplota fyziologického prostředí lidského těla nebo 121 °C odpovídá teplotě sterilizace. Povrchové vlastnosti takto modifikovaného polymeru byly charakterizovány pomocí goniometrického měření smáčivosti, gravimetrie, mikroskopie atomárních sil (AFM) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS).  
11 Bc. Kamil Severa M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Z-schéma pro fotolýzu vody – úprava rozhraní polovodičů detail

Z-schéma pro fotolýzu vody – úprava rozhraní polovodičů

Cílem této práce je úprava rozhraní polovodičových struktur (Z-schematických hybridních katalyzátorů) s potenciálním využitím pro fotolýzu vody. Jako komponenty pro fotokatalyzátor byly vybrány oxid wolframový a sulfid kademnatý pro svou vhodnou a komplementární pásovou strukturu. K úpravě jejich rozhraní bylo užito žíhání při různých teplotách. Od teploty 400 °C pozorujeme vznik nové struktury, kyslíkově vakantního oxidu wolframového WO3-x, od teploty 500 °C a vyšších pak pozorujeme další novou komponentu – wolframan kademnatý Cd(WO4). WO3-x se oproti původnímu WO3 stává lépe vodivým. Cd(WO4) má potenciál fungovat na rozhraní WO3/CdS jako elektronový mediátor a tím zlepšit katalytickou účinnosti oddělením center s redoxně aktivnějšími nosiči náboje a plynulejším přechodem náboje mezi energetickými pásy komponent utvořením elektronové kaskády. Se zvyšující se teplotou žíhání pozorujeme zvyšování krystalinity sulfidu kademnatého, což je považováno jako další krok ke zlepšení fotokatalytické aktivity. Procesem sintrace můžeme u všech žíhaných vzorků pozorovat lepší kontakt komponent. Kaskádová heterojunkce WO3/ Cd(WO4)/CdS vzniklá žíháním materiálu na 700 °C má z připravené řady vzorků nejlepší katalytickou aktivitu pro fotolýzu vody.  



12 Bc. Vera Shilenko M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Nové materiály pro enantioselektivní redukci detail

Nové materiály pro enantioselektivní redukci

Velkou vědeckou pozornost přitahuje přeměna sloučenin získaných z biomasy na chemikálie, které lze dále využít jako prekurzory ve farmaceutickém průmyslu. Zejména zajímavým je studium hydrogenace organických molekul jako jsou karbonylové sloučeniny (např. acetofenon nebo ethylpyruvát). V posledních letech vzrostl zájem o řízení těchto reakcí pomocí elektrochemie v důsledku zjednodušení procesu a zavedení postupů tzv. „green“ chemie. Klíčovou otázkou, a to i z hlediska farma-průmyslu je enantioselektivita produktů. Hlavním způsobem zvýšení enantio-selektivity reakce je správná volba katalyzátoru na povrchu elektrody. Většina katalyzátorů je založena na komplexech vzácných kovů, což výrazně omezuje technologickou použitelnost výroby farmaceutik z biomasy. Tato práce se zabývá studiem elektrochemické redukce acetofenonu na elektro- a fotoaktivní elektrodě s přihlížením k možností získání enantio-čistého produktu redukci.  
13 Bc. Anastasia Vulakh M1 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Detekce chirality farmakologických sloučenin  detail

Detekce chirality farmakologických sloučenin 

Stereochemie hraje velkou roli ve výrobě a vývoji léků. Organismus je soustavou chirálních komponentů, a proto chirální vlastnosti léčiva jsou významné při určování jeho farmakologických účinků. V posledních letech vzrostl zájem o enantioselektivní detekci opticky aktivních látek za účelem kontroly kvality lékařských preparátů.  Několik běžně používaných analytických postupů enantioselektivní detekce jsou ovšem založené na technicky-náročných postupech. Tato práce se zaměřuje na enantioselektivní detekce léčiv prostřednictvím chiralní Ramanovi spektroskopie s použitím hybridních struktur typu AuNPs@MOF. Byly připraveny plazmon-aktivní Au nanostruktury, na povrch kterých byl naroubován film homochiralního MOF – L-ZnAlaCl. Tento MOF je schopen k enantioselektivní adsorpci chirálních analytů.  Metoda navázání filmu MOF na povrch zlatých nanočástic byla optimalizována a ověřena několika nezávislými technikami, SERS odezva připravených nanostruktur byla optimalizována a zatím ověřena na řadě modelových analytů.   
14 Bc. Barbora Vyhnálková M2 doc. Ing. Jakub Siegel, Ph.D. Antibakteriální povlaky na bázi stříbrných nanočástic pro polymery detail

Antibakteriální povlaky na bázi stříbrných nanočástic pro polymery

Projekt se zabývá úpravou polymerních biomateriálů a jeho cílem je připravit antibakteriální povlak, který by omezoval riziko vzniku infekce při aplikaci daného materiálu. Na povrch polyetheretherketonu (PEEK) byly pomocí excimerového laseru z roztoku imobilizovány stříbrné nanočástice (AgNPs).  Polovina vzorků byla ještě před imobilizací AgNPs povrchově modifikována pomocí laseru. U připravených kompozitů byly následně zkoumány jejich vlastnosti. Povrch byl charakterizován pomocí AFM, SEM, XPS, goniometrie a UV-Vis spektroskopie. Uvolňování AgNPs do okolního prostředí bylo studováno pomocí výluhů; byl proveden experiment za statických i dynamických podmínek a množství uvolněného stříbra bylo stanoveno pomocí ICP-MS.  
15 Bc. Nina Čepelková M2 Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D. Plazmonem indukovaná organická fotoelektrochemie detail

Plazmonem indukovaná organická fotoelektrochemie

Nahrazení běžných redukčních a oxidačních činidel v tradiční organické chemii a chemické technologii přináší řadu ekologických a ekonomických výhod. Mezi ně patří například snížení množství odpadních produktů, rychlost, jednoduchost a nižší náklady. Alternativní cestu reprezentuje organická elektrochemie, která umožňuje provádět redoxní reakce přímo, bez použití dalších chemikálií. Současný trend představuje zapojení světla do procesu, díky kterému lze dosáhnout vyšší selektivity.  Tato práce se zabývá fotoelektrochemickou aminací C-H vazby arenů, o kterou je zájem především díky všudypřítomnosti arylových C-N vazeb v léčivech, přírodních produktech, agrochemikáliích, pigmentech a optoelektronických materiálech. Elektrody byly vytvořeny z periodického polymerního substrátu s deponovaným kovem. Dalším krokem byla optimalizace reakčních podmínek a použitých elektod. K ověření funkčnosti dané metody a k doladění detailů byla provedena modelová reakce mezi anisolem a pyrazolem.   
16 Bc. Klára Červenková M2 Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D. Příprava nanostruktur a kompozitů typu Au/C a Au/C/Au detail

Příprava nanostruktur a kompozitů typu Au/C a Au/C/Au

Uhlík, prvek mnoha forem a různých vlastností. Jedna z posledních objevených forem uhlíku je Q – uhlík, jehož příprava není vůbec jednoduchá a vyžaduje velmi specifické podmínky. Pokud nejsou podmínky pro vznik Q-uhlíku ideální, je možné připravit stejnými metodami jiné a nové formy/struktury uhlíku, které mohou mít také unikátní a jedinečné vlastnosti. Tyto formy vznikají díky vysoké schopnosti uhlíku se různě vázat a jednotlivé formy uhlíku nachází uplatnění v mnoha odvětvích. Cílem práce je příprava a charakterizace nanostruktur a kompozitů typu Au/C a Au/C/Au. K přípravě jednotlivých vzorků byly použity dvě metody (napařování a naprašování). Pro vzorky typu Au/C byly obě vrstvy připraveny metodou naprašování. V případě vzorku Au/C/Au byly použity v kombinaci obě výše uvedené metody. Vybrané vzorky byly na jednu hodinu vystaveny tepelnému namáhání při 280 °C a následně byly modifikovány laserovým zářením. Charakterizace takto připravených vzorků spočívala nejprve ve studiu povrchové morfologie.  
17 Bc. Anna Šebelová M2 Ing. Ondřej Kvítek, Ph.D. Příprava Ag nanočástic fotochemickou redukcí AgNO3 v derivátech celulózy detail

Příprava Ag nanočástic fotochemickou redukcí AgNO3 v derivátech celulózy

Deriváty celulózy se díky své rozpustnosti ve vodě nebo běžných organických rozpouštědlech, biokompatibilitě a biodegradabilitě a nízkých nákladech na výrobu jeví jako vhodné nosiče pro řízenou dopravu a uvolňování léčiv do organismu. Tato práce se zabývala přípravou nanočástic stříbra fotochemickou redukcí AgN03 v různých derivátech celulózy. Nejprve byly zkoumány ve vodě rozpustné deriváty karboxymethylcelulóza (CMC) a hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) společně se stříbrem ve formě roztoků, dále byly z těchto roztoků připraveny fólie a pomocí spin-coatingu tenké vrstvy na skleněných substrátech. Vlastnosti těchto vzorků byly studovány pomocí UV-VIS spektrometrie, IČ spektrometrie, konfokální mikroskopie, gravimetrie a metody dynamického rozptylu světla (DLS). Následně byla zkoumána možnost přípravy micel se stříbrnými nanočásticemi z roztoku ethylcelulózy (EC) v dichlormethanu s přídavkem CTAB (hexadecyltrimethylamoniumbromid) a vodného roztoku AgN03. Dále bude optimalizován poměr koncentrací výchozích látek tak, aby bylo dosaženo požadované velikosti stříbrných nanočástic a jejich dalších vlastností, jako je například antibakteriální účinek.

143 - Ústav informatiky a chemie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Květa Brázdilová M2 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Prediction of antibody developability from protein sequence detail

Prediction of antibody developability from protein sequence

The development of therapeutic monoclonal antibodies (mAbs) is a multi-billion-dollar industry with nearly a hundred therapeutic antibodies currently approved for use in the EU and much more waiting for approval. However, the journey of a therapeutic mAb from discovery to the market is long and costly and can be marred by unsuitable properties of the antibody, such as aggregation or low stability. Developability index is a metric that aims to predict the antibody’s likelihood of reaching clinical stages. It can be calculated from the three-dimensional structure of the antibody, but the structure is often not available and its modeling can be computationally demanding and imprecise. Therefore, we aim to predict the developability index of antibodies directly from the amino acid sequence using machine learning. Various preprocessing and feature extraction methods are applied to a set of antibody sequences with known structures in order to obtain multiple training datasets. Different machine learning models are then compared in terms of classification performance.
2 Bc. Martin Engst M1 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Implementation of chemical space visualization methods for de novo generation of chemical structures detail

Implementation of chemical space visualization methods for de novo generation of chemical structures

The exploration of chemical space is important not only during the design of drugs but also of other bioactive compounds that can be used by chemical biology for study of biochemical processes in living organisms. Lately one of the most progressive areas is the research of so called de novo molecular generators. Those generators are most often based on deep learning networks specifically trained for virtual design of bioactive compounds with specific properties (for example sufficient activity for a certain molecular target). Those algorithms can in a very short time generate a large amount of possible chemical structures of potential compounds, therefore it is necessary to effectively visualize and process such data, so those experiments can be intuitively evaluated by a human. In our laboratory, we have developed a web application called GenUI for working with de novo generators, which includes the visualization of compounds in a chemical space. The objective was to explore the different methods of chemical space visualization and integrate some of them into the existing app.
3 Bc. Valeriia Fil M2 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Influence of parameters on chemical space exploration with Molpher detail

Influence of parameters on chemical space exploration with Molpher

Chemical space is a virtual space consisting of all possible organic compounds. Its size is estimated to be in the order of 10^60 molecules and, thus, its exploration is very important for the discovery of new bioactive compounds and drugs. Molpher is an open-source framework that enables to systematically generate chemical structures from chemical subspace potentially enriched by biologically active compounds. However, the number and quality of generated compounds depends on various Molpher parameters. In this work, we propose a set of quantitative measures based on prospective scaffold recall that enable to benchmark individual Molpher settings and we apply them to compare Molpher libraries of putative vitamin D receptor ligands.
4 Bc. Jozef Fülöp M1 - Bioinformatic searching for GT-A glycosyltransferases in Mycobacterium tuberculosis detail

Bioinformatic searching for GT-A glycosyltransferases in Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis is a pathogenic bacterium and can cause tuberculosis. Because this bacterium has a poorly permeable cell wall, which complicates the treatment of this disease, it is essential to focus on GT-A glycosyltransferases, which this bacterium uses, among other things, to build its cell wall. The reasons mentioned above make them an interesting therapeutic target for fighting this bacterium. It is important to identify yet undescribed glycosyltransferases in the genome of M. tuberculosis CDC1551. For their retrieval, the program Phyre2 is used, which is a program that deals with the prediction of the 3D structure of proteins from a sequence. This program also has a feature that allows you to use a protein with an already solved 3D structure to scan a particular genome and in this way find proteins that are likely to be structurally similar. From the proteins found, some hypothetical proteins were finally selected and further investigated using the functions of the Phyre2, BLAST, and RaptorX programs to predict their likely function and to determine whether they could be GT-A glycosyltransferases.
5 Dzianis Hancharyk M2 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Prediction of the number of synthesis steps for a given structure detail

Prediction of the number of synthesis steps for a given structure

Retrosynthesis steps prediction is a crucial task for organic chemists. This task oftern requires the identification of reactant molecules and possible reaction pathways for synthesizing a product molecule. Existing methods for this task mostly include time and computationally intensive algorithms. This work aims to research different machine learning models to identify some algorithms, which can be a good heuristic models for the task of retrosynthesis steps prediction. Such a model could drastically reduce the data processing time, while still produce good results.
6 Marharyta Klianitskaya M2 Mgr. Jan Pačes, Ph.D. Analysis of expression of endogenous retroviruses in thymus: relevance for antigen presentation and autoimmunity. detail

Analysis of expression of endogenous retroviruses in thymus: relevance for antigen presentation and autoimmunity.

Autoimmune diseases are pathologic conditions in which the reactivity of the immune system occurs in the form of autoantibodies and T-cell responses to self-structures. Autoimmune conditions, depending on the localization and severity of the process, lead to various clinical manifestations up to disability and death. To prevent the respond of the T-cells on the tissues of their own body, maturing T-cells are checked in the thymic medulla for interaction with the vast majority of self-antigens, and in the case of strong interaction, are subjected to negative selection. In some autoimmune diseases, especially in such a severe one as multiple sclerosis, there is an abnormal activation of the expression of human endogenous retroviruses (HERVs). HERVs are sequences of viral origin, which compose about 8% of our genome and are traces of infections that affected the primates' germ line along the last 100 million of years. In this work, we process bulk and single cell RNA-seq of mouse and human thymus cells to analyze autoantigens of retroviral origin, which are presented to maturing T-cells during negative selection.  
7 Bc. Eliška Lieberzeitová M2 Mgr. Jan Pačes, Ph.D. Understanding the Language of Introns and Exons from Nucleotide Sequence detail

Understanding the Language of Introns and Exons from Nucleotide Sequence

Genetic information in organisms is stored in a form of a DNA molecule. The information in the genome is not random. Therefore, certain patterns can be distinguished using various techniques. Gene coding and non-coding region determination from nucleotide sequence is the main focus of this work. Tokenization, a data compression algorithm, seem to be a useful tool in the process of understanding the language of genomes.
8 Vít Turčin B1 - Stability of solvated electron in small ammonia clusters detail

Stability of solvated electron in small ammonia clusters

Liquid ammonia dissolves alkali metals, producing blue or bronze solutions. These solutions consist of alkali metal cations and electrons localized in solvent cavities. They are used in organic chemistry, for instance in the Birch reduction. It is known from the experiments that the smallest stable cluster containing a solvated electron, is composed of 13 ammonia molecules. On the other hand, the reported theoretical calculations on ideal clusters at 0 K show that the sufficient number of ammonia molecules is 6. To perform calculations with more physically meaningful results sampling thermal structures of small ammonia clusters is essential. As the first step in this work, the geometry of symmetric clusters 2 to 8 ammonia molecules with 1 excess electron were optimized using the hybrid DFT B3LYP functional. The local minima structures were verified using frequency analysis. Vertical detachment energies (VDE) were calculated on the optimized structures using B3LYP and MP2. The obtained VDE values show that 4-5 ammonia molecules are sufficient to stabilize 1 excess electron. The obtained VDE values from ideal clusters set the lower limit energy for comparison with VDEs on thermal structures. These will be prepared using ab-initio molecular dynamics simulation during future studies.
9 Bc. Kateřina Večerková M1 doc.Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Efficient computation of rigid base coordinates in DNA oligomer structures detail

Efficient computation of rigid base coordinates in DNA oligomer structures

Structural and mechanical properties play a significant role in biological function of nucleic acids. Sequence-dependent structure of nucleic acids determines ligand binding, nucleosome positioning, promotor location, gene regulation and chromatin organisation. In this contribution, the conformation of nucleic acids is considered at the level of the rigid base approximation. In the rigid base model, nucleic acids are described using internal coordinates defining the relative displacement and orientation of bases within and between base pairs. Programs in C and Python were developed for efficient computation of these coordinates from molecular dynamics simulation data. The accuracy of the coordinate computation was verified, and runtime was compared to the standard software packages. The C program is roughly ten times faster than the standard implementation.
10 Martina Zoubková M1 doc.Ing. Filip Lankaš, Ph.D. Context-dependent structural properties of methylated and unmethylated DNA detail

Context-dependent structural properties of methylated and unmethylated DNA

This work focuses on structural properties of methylated and unmethylated DNA depending on the context of bases around the CpG dinucleotides. Methylation plays a key role in many biological processes, such as gene expression, immune responses and organism development and aging. A suitable DNA sequence was divided into three parts. A copy of this sequence was then methylated. This way, six shorter sequences suitable for molecular dynamics simulations using AMBER software were obtained. Resulting trajectories were analysed by 3DNA software package. Data about local base-step parameters (shift, slide, rise, tilt, roll and twist) obtained by this analysis were processed in Python. Results suggest that there are changes to the local structure for distinct contexts, however, it is not possible to entirely rule out the impact of context context dependent population of BI/BII backbone substates.  
11 Bc. Dominika Zumrová M1 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Ensemble learning in QSAR detail

Ensemble learning in QSAR

Ensemble models in machine learning combine the decisions from multiple models to improve the overall performance. This contribution deals with the study of the use of established ensemble methods (e.g., bagging, boosting or stacking) for the prediction of biological activity of organic compounds from their structure (QSAR). The aim of the work was to implement models in Python, to use them for the prediction of ligands biologically active on the vitamin D receptor and on vascular endothelial growth factor and to discuss their advantages and disadvantages. I focused on the comparison of ensemble methods with each other and with individual models. I thoroughly researched each ensemble algorithm, and I found the best weak learners or the best combination of parameters. The best results on both datasets were provided by the Stacking model. The use of ensemble methods in machine learning provides better results, even though they are more computationally time-consuming than using stand-alone models. 
12 Simona Šuhajová M2 prof. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D. Benchmarking linear structure notations for deep QSAR modelling detail

Benchmarking linear structure notations for deep QSAR modelling

In this contribution, the influence of chemical linear notations and tokenization methods on neural network QSAR models is explored. Various molecular linear representations (SMILES, InCHI, SLN, DeepSMILES, SELFIES) are encoded into a vector using different tokenization methods (character-level, atom-level, 4-mers, SPE, BPE). These vectors serve as an input into a neural network that predicts a biological activity on VEGF2 (vascular endothelial growth factor) receptor. The quality of neural network models is assessed by the comparison of predicted and measured biological activities.

148 - Ústav chemické technologie restaurování památek

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Zuzana Bránická B3 - Prieskum a záchrana historickej rukopisnej knihy detail

Prieskum a záchrana historickej rukopisnej knihy

Predkladaná práca sa zameriava na literárnu rešerš kultúrnohistorického pozadia a prieskum fyzického stavu a materiálového zloženia historickej rukopisnej náboženskej knihy v latinskom jazyku, ktorá je v koženej šitej väzbe a pochádza z Maďarska zo 60. rokov 18. storočia. V experimentálnej časti práce bolo vykonané meranie kyslosti papiera, ktoré poukazuje na mierne kyslé hodnoty pH papiera, atramentu a knižnej dosky. Bola uskutočnená röntgenová fluorescenčná analýza (XRF), ktorá poukázala na prítomnosť železogalových atramentov ako písacieho prostriedku, ktorý je mierne zhnednutý, avšak neporušený a veľmi dobre čitateľný. Kniha je poškodená, znečistená a rozpadá sa, preto je dôležité na základe materiálového prieskumu vykonaného v tejto práci uskutočniť reštaurátorský zásah.
2 Bc. Andrei Kazanskii B1 doc. Dr. Ing. Michal Ďurovič „INTERAKCE DIAZOTYPŮ A MATERIÁLŮ ARCHIVÁLIÍ” detail

„INTERAKCE DIAZOTYPŮ A MATERIÁLŮ ARCHIVÁLIÍ”

Diazotypie (diazografie, whiteprint) je kopírovací technika, která byla v průběhu 20 století často využívaná při výrobě velkoplochých kopií, map, plánů, stavebních výkresů a jiné převážně technické dokumentací. Dnes v muzeích a archivech můžeme najít obrovské množství historického diazografického papíru, který byl původně produkován jako „pracovní kopie“, ale nyní se často má hodnotu originálů. Je třeba mít na paměti, že diazotypy nestálé formy záznamu informací. Po dlouhodobé expozici v agresivním prostředí, zejména s přístupem ultrafialového záření, dochází k rychle degradace tohoto materiálů a k postupnému zmizení záznamu z papírové podložky. Není zřejmé, do jaké míry degradační produkty diazotypů mohou negativně ovlivňovat jiné archiválie nebo použité obaly, se kterými jsou v těsném dlouhodobém kontaktu. Ale je možné předpokládat, že jednou z možností prodloužení životnosti záznamu diazotypů i samotného papírového podkladu, je přijetí vhodných preventivních opatření, konkrétně jejich vhodná adjustace.  Cílem této práce bylo studium vlivu různých typů lignocelulosových obalových materiálů na degradační procesy jak samotného záznamu diazotypu, tak papírového nosiče. Dále byl zkoumán možný vlivu produktů rozpadu diazotypu na archivní dokumenty uložené v jeho těsné blízkosti.
3 Bc. Artur Kossevanov B1 Ing. Klára Drábková, Ph.D. Barvení hedvábných textilií detail

Barvení hedvábných textilií

Práce se zabývá problematikou dlouhodobé stability hedvábných textilií obarvených různými typy barviv (kyselá Rybacidová, 1:2 kovokomplexní Ostalanová, přímá Saturnová, reaktivní Ostazinová a Avitera, směsná Lanasetová, v maloobchodech běžně dostupná Duha) pro účely restaurování. Důvodem zkoumání byla absence studie, která by se tomuto tématu věnovala. Pro testování byly použity žluté a červené odstíny. Takto byly připraveny dvě sady vzorků s odlišnou závěrečnou úpravou: vypráním ve vodě a mydlením v roztoku tenzidu Syntaponu ABA. Dlouhodobá stabilita byla sledována po různých typech umělého stárnutí (vlhké teplo, suché teplo, světelné záření se zvýšeným podílem UV). Kritéria, podle kterých byla hodnocena barviva jsou následující: dlouhodobá stabilita barevného odstínu, egalita obarvení, zapouštěcí zkouška, pevnost nití v tahu, stanovení limitního viskozitního čísla. Ze získaných výsledků byla vybraná barviva vhodná pro restaurování textilií (Ostalanová, Saturnová, Avitera), použitelná (Lanasetová, Duha) a nevhodná (Rybacidová, Ostazinová).
4 Lenka Lopatková B1 - Využitie nízkoteplotnej atmosférickej plazmy v procesoch konzervovania drevenných predmetov detail

Využitie nízkoteplotnej atmosférickej plazmy v procesoch konzervovania drevenných predmetov

V konzervátorskej praxi sú využívané viaceré účinné metódy čistenia drevených artefaktov, ale tieto metódy pozostávajú z viacerých krokov a zahŕňajú použitie toxických organických rozpúšťadiel. Preto je potrebné hľadať nové, efektívnejšie metódy čistenia. Cieľom práce bolo porovnať účinky nízkoteplotnej atmosférickej plazmy so štandardnými postupmi čistenia dreveného artefaktu a následne vybrať vhodné podmienky opracovania plazmou. Na základe výsledkov sa pre ďalšie skúmanie vybralo použitie plazmy v atmosfére vzduchu a argónu na pripravené modelové vzorky dubového dreva ošetreného povrchovou šelakovou úpravou. Účinky pôsobenia nízkoteplotnej atmosférickej plazmy sa vyhodnocovali opticky pomocou mikroskopu a zmeny v chemickom zložení povrchu boli vyhodnocované spektrometrom. Z nameraných výsledkov práce vyplývajú konkrétne podmienky, pri ktorých pôsobenie plazmy na povrch dreva so šelakovou úpravou nevedie k degradácii laku a pri ktorých možno predpokladať priaznivý vplyv plazmy pri čistení drevených artefaktov. Práca bola vypracovaná v rámci projektu APVV-15-0460.
5 Bc. Adéla Marešová M2 doc. Ing. Milan Kouřil, Ph.D. Rezistometrická čidla  pro korozní monitoring reálných povrchů   detail

Rezistometrická čidla  pro korozní monitoring reálných povrchů  

Rezistometrie je jednou z metod monitoringu vnitřních prostor kulturních památek, muzeí a archivů, kde je důležité rychle zachytit malé změny prostředí. Tato metoda využívá čidla s tenkou kovovou stopou, jejichž odpor se mění se změnou průměru stopy. Z měření odporu lze získat časovou závislost úbytku kovu, která odpovídá korozivitě prostředí. V rámci této práce byla připravena čidla s vrstvou korozních produktů, která se blíží povrchu kovových předmětů kulturního dědictví. Byly vyzkoušeny různé varianty čidel a způsobů předkorodování a porovnána jejich citlivost a preciznost měření. Také byl otestován nový způsob zpracování dat z čidel, který umožňuje přesnější vyhodnocení korozního úbytku hlavně u čidel s větší tloušťkou stopy.  
6 Barbora Řípová B4 doc.Ing. Alexandra Kloužková, CSc. Restaurování mlékovky a talíře z produkce míšeňské porcelánky detail

Restaurování mlékovky a talíře z produkce míšeňské porcelánky

Práce popisuje restaurátorský zásah na mlékovce a talíři z produkce míšeňské porcelánky. Předměty jsou na dně značeny pro manufakturu typickými kobaltově modrými zkříženými meči různého provedení, což naznačuje odlišnou dataci. Zdobení má formu motivu „Voller grüner weinkratz“ v chromoxidové zeleni se zlacenými linkami. Počáteční běžné znečištění objektů doplňovaly u mlékovky „rezavé“ stopy po předchozím adhezivu, poškození v oblasti hrdla, podstavy a fragmentované ucho. Od talíře byl oddělen jeden masivní střep. Předměty byly očištěny pomocí detergentu TWEEN 20, střepy separovány 10 % roztokem Paraloidu B72 v acetonu a slepeny epoxidovým adhezivem HXTAL NYL-1. Následovalo doplnění epoxidovým tmelem MILLIPUT SUPERFINE WHITE, mechanická retuš doplňků a barevné doladění pomocí akrylových barev FOLKART modifikovaných pigmenty KREMER. Na závěr proběhla simulace glazury epoxidovým adhezivem dříve užitým k lepení a nakonec napodobení zlatých linek pomocí zlaté barvy FOLKART. V průběhu restaurování byly odebrány vzorky pro stanovení pórovitosti a nasákavosti, dále pak pro chemické (XRF) a mineralogické (XRD) analýzy složení střepové hmoty a glazury. Závěrem byly navrženy vhodné podmínky uložení a manipulace. Práce proběhly v souladu s restaurátorským záměrem schváleným zadavatelem.  
7 Eliška Špotová M2 Ing. Markéta Škrdlantová, Ph.D. Restaurování dámského stříbrného čepce detail

Restaurování dámského stříbrného čepce

Restaurování dámského stříbrného čepce proběhlo v akademickém roce 2018/19 v rámci předmětu Semestrální práce V v restaurátorských dílnách VOŠTŘ, Praha 1. Jedná se o tuhý dýnkový čepec zdobený paličkovanými krajkami a velkou zelenou mašlí.  Byl proveden podrobný textilně technologický průzkum tkanin, stuhy i krajek na čepci. Restaurátorský zásah spočíval v čištění čepce a konsolidaci poškozených míst. Čepec byl čištěn suchou cestou odsátím nečistot muzeálním vysavačem a stíráním vatovými tampony, kovové krajky byly stírány tampony navlhčenými etanolem. Zelená mašle a textilní krajka byly demontovány a čištěny mokrou cestou na stole se spodním odtahem. V rámci konsolidace byla černá lemovka překryta hedvábnou krepelínou, poškozená místa na textilní krajce a zelené mašli podložená vhodnou tkaninou a zaskeletována. Skeletované byly také trhliny ve tkanině na dýnku a skeletovací steh byl použit i na přichycení uvolněných kovových lamel. Nakonec byly kovové krajky vyrovnány a textilní krajka a mašle byly zpětně našity k čepci. Pro čepec byla vyrobena krabice z lepenky Klug a vycpávka z neběleného bavlněného plátna a byly stanoveny podmínky uložení a vystavování.  



215 - Ústav technologie ropy a alternativních paliv

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Jiří Horský M2 Ing. Hugo Kittel, CSc., MBA Aktuální trendy ve využití alternativních surovin pro výrobu leteckého petroleje detail

Aktuální trendy ve využití alternativních surovin pro výrobu leteckého petroleje

Formou literární rešerše byly charakterizovány hlavní síly působící na rozvoj výroby a spotřeby leteckého petroleje. Vývoj výroby a spotřeby byl dokumentován na dostupných statistických datech. Byly charakterizovány očekávané změny a vývoj kvality leteckého petroleje. Dále byla zaměřena pozornost na kritické vyhodnocení všech alternativních surovin použitelných pro výrobu leteckého petroleje, tj. analýzu výhod a nevýhod a kompatibilita těchto alternativních surovin s budoucími požadavky na letecký petrolej. Na základě výsledků rešerše byly navrhnuty konkrétní alternativní suroviny, jejichž výzkum by byl reálný na VŠCHT Praha a perspektivní pro výrobu leteckého petroleje v ČR. Tento návrh zahrnuje i soubor kritických vlastností a analytických metod důležitých pro tento výzkum. Výsledky bude možné využít pro další rozvoj výroby leteckého petroleje v ropných rafinériích. 
2 Bc. Daniel Kadleček M2 Ing. Hugo Kittel, CSc., MBA Úloha a analýza funkce hlavního frakcionátoru na jednotce hydrokraku s cílem maximalizovat frakci leteckého petroleje detail

Úloha a analýza funkce hlavního frakcionátoru na jednotce hydrokraku s cílem maximalizovat frakci leteckého petroleje

Na základě dostupné literatury a provozní dokumentace bude popsána úloha hlavní frakční kolony v jednotce hydrokraku obecně  rafinerii. Bude stručně popsána historie zařízení destilační sekce na konkrétní jednotce hydrokraku a opatření realizovaná na zlepšení provozu. Dále bude popsána konstrukce kolony, režimy jejího provozování a základní parametry, technologický a analytický monitoring a způsob řízení provozu tohoto zařízení. V praktické části bude uvedena hmotová bilance a rozhodující technologické parametry zařízení. Pro tyto režimy budou odebrány vzorky frakcí benzínu, petroleje a plynového oleje a stanoveny destilační křivky ASTM D 86 a pravých bodů varu ASTM D 2887. Na základě výsledků analýz bude diskutována ostrost dělení studovaných frakcí a celkový obsah uhlovodíků vroucích při 150-250 °C v těchto frakcích. Výsledky budou využity k posouzení možností zvýšení výtěžku petrolejové frakce z hlavní frakční kolony pro výrobu leteckého petroleje JET A-1.  
3 Bc. Vojtěch Krupka M2 Ing. Miloš Auersvald Separace a využití karboxylových kyselin z bio-oleje vyrobeného pyrolýzou biomasy detail

Separace a využití karboxylových kyselin z bio-oleje vyrobeného pyrolýzou biomasy

Bio-olej obsahuje velké množství kyselin, z nichž nejvíce zastoupená je kyselina octová, která způsobuje korozi zařízení a komplikuje též proces hydrogenační úpravy bio-oleje. Předkládaná práce se zabývá literární rešerší na téma separace kyselin z bio-oleje do vody a následným čištěním a frakcionací. Hlavním způsobem separace je extrakce kapalina-kapalina, což je energeticky účinný a relativně ekonomický proces pro extrakci organických látek z vodných roztoků. V literatuře byly popsány tři kategorie organických rozpouštědel: těžší kyseliny, alifatické aminy (tri-n-oktylamin) a organofosforové sloučeniny (tri-n-oktylfosfinoxid). Velkou výzvu však představuje komplexní složení pyrolýzních olejů, které se mění s druhem biomasy. Dále je možné využít proces čistění hlavně kvůli výskytu fenolů, které je možné odstranit z vodné fáze adsorpcí na sorbentech. Vedle izolace kyseliny byly též zkoumány alternativní cesty využití kyseliny octové obsažené v bio-oleji. Prvním příkladem může být výroba octanu vápenato – horečnatého, který se dá použít místo chloridu sodného k zimnímu posypu silnic. Alternativně lze vzniklé soli tepelně rozložit a vyrobit aceton. Další možností je použití jako herbicidu. Vybrané způsoby separace a využití budou součástí experimentální části mé diplomové práce.  

216 - Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Jakub-Vojtěch Ballek M2 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Eliminace nežádoucí vlhkosti z CO2 využívaného v energetických okruzích detail

Eliminace nežádoucí vlhkosti z CO2 využívaného v energetických okruzích

Superkritický oxid uhličitý (sCO2) je možné využít jako pracovní médium v energetických okruzích, které představují alternativu k dnes využívanému parnímu cyklu. Energetické sCO2 okruhy poskytují relativně vysokou účinnost, kompaktnost jednotek, a tím pádem potenciální široké využití v různých odvětvích energetiky. Provoz a životnost těchto systémů mohou výrazně ovlivňovat nečistoty přítomné v okruhu. Především přítomnost O2 a vlhkosti značně podporuje korozi konstrukčních materiálů a může způsobovat provozní problémy zařízení. Práce se zabývá odstraňováním vlhkosti z CO2. Za tímto účelem byly vybrány různé typy adsorbentů a bylo provedeno jejich testování na sestavené aparatuře. Cílem experimentálních měření je posouzení vhodnosti jednotlivých adsorbentů pro využití v čistící jednotce pro sCO2 smyčku.  
2 Bc. Tereza Bartíková M2 Ing. Jan Berka, Ph.D. Koroze speciálních slitin ve vysokoteplotním plynném prostředí detail

Koroze speciálních slitin ve vysokoteplotním plynném prostředí

Plynem chlazené reaktory byly vyvíjeny a konstruovány od 50. let minulého století. Spolu s tlakem a průtokem chladiva se zvyšují nároky na konstrukční materiály, které musejí být v podmínkách vysokoteplotního chladiva dlouhodobě korozně i mechanicky odolné. Tato práce je zaměřena na odolnost slitin proti korozním účinkům ve vysokoteplotním heliu a oxidu uhličitém. Cílem experimentálních měření je posouzení degradace a koroze slitin Inconel 617 a Inconel HX v obou prostředích. Po expozici v trubkové peci bude zkoumána korozní vrstva, zejména její složení a změna struktury materiálu. K vyhodnocení bude použit skenovací elektronový mikroskop (SEM).  
3 Bc. Martin Burjánek M2 - Palivo z obnovitelných zdrojů - Bio LPG detail

Palivo z obnovitelných zdrojů - Bio LPG

V mém projektu jsem se zabýval dosti mladým tématem Bio LPG, kde jsem se zaměřil na jeho historii a současnost ve světě i v České republice. Dále pak je věnována pozornost současným trendům ve výrobě, ale i na budoucí slibné možnosti zpracování, které jsou děleny do jednotlivých podtříd, jako jsou konvenční chemické, biologické, chemicky pokročilé a další. Bio LPG se dle současných tlaků na ekologii ukazuje zvláště zajímavé z pohledu vstupních surovin, mezi které patří například bio oleje, bio odpady, biomasa a další, spadající do kategorie přeměny na paliva II. generace. Tyto paliva tak nekonkurují „potravinám“ jako jiná alternativní paliva I. generace. Takto vyrobený Bio LPG má velký potenciál zcela nahradit stávající fosilní LPG, a to bez větší zátěže budoucího distributora a koncového spotřebitele z ekonomického a technického hlediska. Je zde věnována pozornost i porovnání uhlíkové stopy mezi Bio LPG a fosilním LPG. Z těchto pohledů a hlavně jeho budoucího využití nejen v dopravě se Bio LPG může významně podílet při naplnění závazků klimatické neutrality.
4 Bc. Tereza Kozáková M2 Ing. Marek Staf, Ph.D. Adsorpce oxidu uhličitého na komerčně dostupných sorbentech detail

Adsorpce oxidu uhličitého na komerčně dostupných sorbentech

Práce se zabývá měřením adsorpčních kapacit vzorků v průtočné aparatuře za konstantní teploty a zvýšeného tlaku na komerčně dostupných adsorbentech, především molekulových sítech. Toto téma je diskutováno pro nutnost omezování emisí oxidu uhličitého vypouštěných do atmosféry. Sorbenty je možné využít pro záchyt CO2 v energetice, teplárenství, spalování odpadů a některých průmyslových výrobách. Některý z procesů odlučování oxidu uhličitého bude pravděpodobně nezbytné implementovat, pokud chceme zachovat možnost využití spalovacích procesů i do budoucna. V navazující etapě výzkumu se budou testovat lokálně dostupné přírodní sorbenty místo nákladnějších syntetických.
5 Bc. Běla Ondrová M2 Ing. Marek Staf, Ph.D. Optimalizace pyrolýzy pneumatik za účelem výroby uhlíkatých sorbentů detail

Optimalizace pyrolýzy pneumatik za účelem výroby uhlíkatých sorbentů

Se stále rostoucím množstvím odpadních pneumatik je třeba hledat způsoby, jak tento materiál následně využít. Jedním ze způsobů by mohla být právě pyrolýza. Tato práce se zabývá pyrolýzními testy, pomocí kterých je optimalizována teplota rozkladu odpadních pneumatik. Příliš vysoká teplota znamená vysokou energetickou náročnost, a naopak příliš nízká teplota neumožňuje dostatečné rozložení vstupního materiálu. V tuhém zbytku pak mohou zůstávat částice dehtu, zejména jedovatých polycyklických aromatických uhlovodíků. Cílem práce je tedy nalezení teplotního optima, při němž by bylo dosaženo požadovaných parametrů uhlíkatého zbytku (co možná největší specifický povrch) a zároveň nízké energetické náročnosti celého procesu.  
6 Bc. Adam Přibyl M1 Ing. Jan Berka, Ph.D. Koroze slitin v prostředí oxidu uhličitého s nadkritickými parametry detail

Koroze slitin v prostředí oxidu uhličitého s nadkritickými parametry

Nadkritický (superkritický) oxid uhličitý s využitím jako teplonosné médium patří do odvětví pokročilých technologií v energetice, nabízí současně mnoho výhod pro energetické okruhy, spolu s potenciální účinností cyklů dosahujících až 50 %. Aby se mohlo toto odvětví rozvíjet je potřeba zajistit kompatibilitu konstrukčních materiálů s pracovním médiem. Mezi hlavní parametry určující kompatibilitu patří odolnost a koroze materiálů. Tato práce shrnuje současné poznatky o superkritickém oxidu uhličitém a jeho korozních vlastnostech na různé druhy materiálů. Dále je hodnocena odolnost tří materiálů In738, 316Ti a T92, které byly vystaveny po určitou dobu nadkritickému oxidu uhličitému v experimentální sCO2 smyčce v Centru výzkumu Řez s.r.o.  
7 Bc. Dominik Tománek M1 doc. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D. Studium různých metod přípravy katalyzátorů na bázi niklu detail

Studium různých metod přípravy katalyzátorů na bázi niklu

Niklové katalyzátory jsou důležitou součástí mnoha technologických výrob, např. produkce syntézního plynu, katalytická hydrogenace oxidu uhličitého na methan nebo technologie Power-to-Gas. Katalyzátory na bázi niklu je možné připravit impregnačním způsobem, založeným na zavádění katalyticky aktivního niklu na pórovitý povrch nosiče. Pro impregnaci se využívá roztok dusičnanu nikelnatého. Práce byla zaměřena na různé metody přípravy niklových katalyzátorů, které zahrnovaly využití ultrazvuku a vysoké hodnoty pH. Takto připravené katalyzátory byly podrobeny základním analýzám, charakterizující jejich vlastnosti (analýza specifického povrchu, rentgenové difrakční a fluorescenční analýza). Výsledky byly na závěr vyhodnoceny a porovnány.
8 Adam Vojtovič B2 Ing. Alice Vagenknechtová, Ph.D. Testování uhlíkatých filtrů pro záchyt sulfanu detail

Testování uhlíkatých filtrů pro záchyt sulfanu

Sulfan, který je toxický i při nižších koncentracích, je plyn, který je nežádoucí z pohledu svých vlastností. V atmosféře se vyskytuje v malých koncentracích kolem 0,0002 ppm, avšak v průmyslu a se s tímto nebezpečným plynem často setkáváme. Vzniká například při hydrogenační rafinaci pohonných hmot, katalytickém hydrokrakování a výroby síry nebo kyseliny sírové. Problémy může také způsobovat v bioplynu, kde má spolu s přítomnou vlhkostí výrazné korozivní účinky. Práce je zaměřena na testování adsorpce sulfanu na vybraných uhlíkatých filtrech impregnovaných sloučeninami mědi, chromu a manganu. Na sestavené aparatuře byly otestovány sady impregnovaných vzorků s cílem porovnat jejich adsorpční kapacitu v závislosti na přítomné/nepřítomné vlhkosti v plynu. Nasycené vzorky pak byly podrobeny elementární analýze pro zjištění zachyceného množství síry.  

217 - Ústav technologie vody a prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Sára Doubravská M2 Ing. Hana Kujalová, Ph.D. Eliminace kyseliny šťavelové z průmyslových odpadních vod pomocí AOP detail

Eliminace kyseliny šťavelové z průmyslových odpadních vod pomocí AOP

Polykarboxylové kyseliny, např. kyselina citrónová nebo kyselina šťavelová, mají komplexační účinky, které se využívají při dekontaminaci nejenom jaderných zařízení. Jelikož následné odstranění komplexů kovů z odpadní vody biologickým čištěním je složité, přistupuje se k jejich eliminaci či rozrušení daných komplexů pomocí různých fyzikálně-chemických metod. Jednou z možností, jak eliminovat tyto kyseliny, je jejich oxidace. V této práci bude využito pokročilých oxidačních procesů (AOP - advanced oxidation process). Mezi zkoušená oxidační činidla je vybrán ozón a peroxid vodíku, jako katalyzátor UV záření a zkoumána je i jejich vzájemná kombinace. Cílem práce je optimalizovat účinnost těchto metod na základě sledování úbytku organického uhlíku dle NPOC či CHSK z modelového roztoku. Modelový roztok bude připraven z kyseliny borité (běžná chemikálie používaná v jaderné energetice), komplexotvorné látky a iontů kovů tak, aby simuloval kapalný radioaktivní odpad. V průběhu experimentu bude také sledována hodnota pH, konduktivita, zákal či absorbance.
2 Bc. Robert Kvaček M2 prof. Ing. Václav Janda, CSc. Využití nanofiltrace při úpravě vody detail

Využití nanofiltrace při úpravě vody

Oddělení látek na základě jejich odlišných fyzikálně-chemických vlastností je ve vodárenství realizováno separačními procesy. Konvenčním separačním procesům stále více konkurují tlakové membránové procesy, a to díky snižujícím se investičním nákladům i vlastnímu technologickému pokroku. Výhodou membránových procesů je schopnost odstraňovat různá chemická individua: od organických makromolekul po monovalentní ionty, se stálou kvalitou permeátu. Nanofiltrace jako jeden z těchto procesů není vhodná ani k separaci koagulovaného znečištění, ani k úpravě mořské vody. Její nespornou výhodou je, že dokáže odstranit z vody zbytky menších organických molekul z řad mikropolutantů. Limitujícím faktorem nanofiltrace při úpravě vody je odstraňování bivalentních iontů, zejména vápníku a hořčíku. Kolik přirozeně se vyskytujících iontů ve vodě zůstane, záleží na typu membrány. V případě nízkých koncentrací v permeátu je třeba tyto prvky do vody dodatečně dávkovat. Cílem této práce je charakterizovat iontové složení upravované vody na poloprovozním modelu nanofiltrace a během další části práce navrhnout a realizovat řešení stabilizace vody.  
3 Bc. Martina Nová M1 Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Vliv přídavku anorganické složky na rozložitelnost bioplastů detail

Vliv přídavku anorganické složky na rozložitelnost bioplastů

Neustávajícím problémem životního prostředí, tedy také vodních ekosystémů, je plastové znečištění. Dle výzkumů bylo k roku 2015 vyprodukováno přibližně 6300 Mt plastového odpadu, jehož zpracování je stále v mnoha ohledech nezodpovězenou otázkou. I přes vyvíjející se technologie recyklace plastového odpadu, je potřeba snižovat zátěž i jinými způsoby. Jednou z možností, jak nezvyšovat množství plastů v prostředí a rovněž mikroplastů ve vodě, je produkce biologicky rozložitelných plastů, které jsou vyrobeny z přírodních surovin bez obsah toxických aditiv. Součástí tohoto výzkumu bylo testování anaerobní rozložitelnosti a kvality produkovaného bioplynu bioplasty na bázi škrobu s příměsí anorganických látek. Nejvyšší produkce i kvality bioplynu dosahovala směs s příměsí vápence a křemičitanů. Díky přítomnosti anorganické složky došlo ke snížení hůře degradovatelné dřevní moučky, čímž se zvýšil podíl dobře rozložitelné složky. Zároveň mohlo dojít ke zlepšení rozkladu mikroorganismy vlivem přítomností biogenních prvků.  
4 Martin Převrátil B3 Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Odstraňování farmak z vody sorpcí na zeolitech detail

Odstraňování farmak z vody sorpcí na zeolitech

Mikropolutanty začínají stále více negativně ovlivňovat složky životního prostředí. Této skupině látek, do které řadíme společně s léčivy i např. pesticidy nebo přípravky osobní hygieny, se dostává neustále větší pozornosti. Mezi způsoby odstraňování mikropolutantů z vod patří vedle pokročilých oxidačních procesů (AOP) také sorpce na vhodný materiál. Nejrozšířenějším sorbentem je aktivní uhlí, ale využít se dá rovněž zeolitů – mikroporézních hlinitokřemičitanů. Tato práce se zabývá porovnáním sorpčních vlastností odlišných typů materiálů na bázi zeolitu, dříve připravených v laboratoři, vzhledem k modelovému roztoku, který obsahuje šest druhů léčiv. Vybrané materiály se odlišují teplotou a dobou kontaktu během syntézy. Zároveň bude srovnána jejich účinnost odstranění vybraných farmak s granulovaným aktivním uhlím (GAU).
5 Bc. Jana Spěváková M2 doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D. Mikrobiologické aspekty udržitelnosti kvality vody pro závlahy detail

Mikrobiologické aspekty udržitelnosti kvality vody pro závlahy

Mnoho zemí z celého světa se v současnosti potýká s nedostatkem sladké vody, což vede k hledání jejích alternativních zdrojů. Například odtoky z městských čistíren odpadních vod mohou být využity k závlahám, avšak obsahují rizikové polutanty, na které je nutné se při opětovném využití vody zaměřit. Aby byla vyčištěná odpadní voda bezpečně využitelná, musí splňovat legislativní požadavky upravující její fyzikálně-chemické a mikrobiologické parametry, přičemž mikrobiologickou nezávadnost lze zajistit dostatečnou dezinfekcí. Legislativa určuje v závlahových vodách limity pro některé běžné indikátorové organismy (Escherichia coli) upozorňující na fekální znečištění a možnost výskytu patogenních mikroorganismů. V rámci projektu Horizon 2020 byla v odtoku z městské čistírny odpadních vod, surovém i dezinfikovaném UV zářením a ultrafiltrací, sledována mikrobiální kontaminace. Bylo zjištěno, že v akumulované vodě se množí i mikroorganismy, které není povinné dle legislativy sledovat, a které mohou představovat zdravotní riziko. Bakterie Pseudomonas aeruginosa, způsobující zánětlivá onemocnění, se v dezinfikované vodě významně množila, zatímco indikátorové mikroorganismy se téměř nevyskytovaly. Nabízí se tedy otázka, zda jsou legislativní požadavky na kvalitu recyklovaných vod dostatečné.
6 Bc. Miroslava Česká M2 Ing. Iveta Růžičková, Ph.D. Výskyt DPAO na čistírnách odpadních vod bez biologického odstraňování fosforu detail

Výskyt DPAO na čistírnách odpadních vod bez biologického odstraňování fosforu

Denitrifikující polyfosfátakumulující bakterie (DPAO), jsou bakterie, které se aktivně podílejí na biologickém odstraňování fosforu (EBPR) a zároveň mají schopnost podílet se na odstraňování dusíku z odpadních vod. Tato práce je zaměřena na monitoring výskytu těchto bakterií na čistírnách odpadních vod (ČOV), které nemají zařazený biologický stupeň odstraňování fosforu, a fosfor pouze sráží. Analyzovány byly vzorky z deseti ČOV, přičemž pro porovnání výsledků, jeden ze vzorků pochází z čistírny, kde je zařazen stupeň biologického odstraňování fosforu. DPAO se mohou vyskytovat v klastrech nebo jako volné bakterie. Na schopnost akumulace fosforu má u DPAO velký vliv i morfologie. DPAO typu clade IA, jejichž tvar buňky jsou tyčinky, využívají při akumulaci fosforu jako konečný akceptor elektronů dusičnany, zatímco DPAO typu clade IIA, s tvarem koků, využívají dusitany. Možný potenciál těchto bakterií, které jsou běžně zastoupeny na ČOV bez biologického stupně odstraňování fosforu, není dostatečně využit. Odstranění obou nutrietů by tak bylo možné v jednom kroku, což by mělo významný vliv na ekonomiku provozu čistírny, ale i na množství vyprodukovaného kalu.

218 - Ústav energetiky

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Claudia Bartošová M1 doc. Ing. Luděk Jelínek, Ph.D. Kontinuální iontová chromatografie se simulovaným pohyblivým ložem pro separaci iontů alkalických kovů detail

Kontinuální iontová chromatografie se simulovaným pohyblivým ložem pro separaci iontů alkalických kovů

Chromatografické metody jsou jedny z nejvyužívanějších preparativních separačních metod. Nejvíce se využívají v chemickém a farmaceutickém průmyslu. Mezi hlavní výhody chromatografie patří skutečnost, že jsme schopni oddělit komplexní směsi a získat tím jednotlivé složky ve vysoké čistotě. Dále také to, že jsme schopni kontrolovat a regulovat podmínky procesu. V této práci se zabýváme vývojem kontinuální iontové chromatografie se simulovaným pohyblivým ložem (SMB) pro separaci iontů alkalických kovů. Základní koncepcí této metody je využití několika (osmi až dvanácti) kolon, obsahujících tuhý adsorbent, a simulace protiproudu fází přepínáním pozic kolon v systému. Z hlediska separace iontů alkalických kovů se práce zabývá složením stacionární a mobilní fáze a také optimalizací podmínek procesu.  
2 Bc. David Dašek M1 Ing. Václav Bystrianský Použití impedanční spektroskopie pro testování žárových nástřiků detail

Použití impedanční spektroskopie pro testování žárových nástřiků

Životnost energetických zařízení lze kromě správné volby materiálu a minimalizace vlivu prostředí účinně zvyšovat také ochranou povrchu. Jedním ze způsobů ochrany povrchu je technologie žárových nástřiků, při které se na povrch materiálu nanáší povlak chránící komponenty energetických zařízení proti opotřebení a korozi. Tato práce se zabývá charakterizací vybraných povlaků (TWAS a HVOF) pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie. Kromě rozdílů v užitných vlastnostech žárových nástřiků TWAS a HVOF a galvanicky naneseném niklovém povlaku jako je porozita nebo vliv podkladového materiálu, poskytuje také srovnání korozní odolnosti těchto povlaků v prostředí zvýšené koncentrace chloridových aniontů.  
3 Bc. Kryštof Frank M1 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Použití Ramanovy mikrospektrometrie pro mapování šikmých řezů na korozních vrstvách slitin zirkonia    detail

Použití Ramanovy mikrospektrometrie pro mapování šikmých řezů na korozních vrstvách slitin zirkonia   

Ramanova mikrospektroskopie se při studiu korozních vrstev na slitinách zirkonia ukázala jako velmi vhodná doplňková metoda k eletrochemickým měřením. Tato metoda dokáže dobře identifikovat monoklinickou a tetragonální fázi oxidu zirkoničitého, jejichž zastoupení je jedním z důležitých parametrů při studiu koroze zirkoniových slitin používaných v prostředí jaderných reaktorů. Tato práce navazuje na předchozí analýzu korozních vrstev Ramanovou spektroskopií s cílem optimalizovat metodiku měření pro šikmé řezy korozních vrstev. Na těchto řezech bylo provedeno mapování okolí řezu, tj. detailní měření oblasti rozhraní kov-oxid. Výsledky mohou posloužit jako základ pro vytvoření jednotné metodiky měření šikmých řezů korozních vrstev.   
4 Bc. Anna Golubko M1 doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc. Korozní praskání nízkolegovaných ocelí detail

Korozní praskání nízkolegovaných ocelí

Vypracovaná práce se skládá z rešerše zaměřující se na výskyt korozního praskání (SCC - Stress Corrosion Cracking) u průmyslového potrubí vyrobeného z nízkolegovaných ocelí a experimentální části. Pro účely experimentálního stanovení míry korozního praskání nízkolegovaných ocelí byly připraveny vzorky oceli o zadaných parametrech a podrobeny testování metodou U-bend.
5 Bc. Filip Hromek M2 doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc. Studium chloridového korozního praskání oceli v prostředí ekonomizéru energetického okruhu   detail

Studium chloridového korozního praskání oceli v prostředí ekonomizéru energetického okruhu  

Korozní praskání představuje rozsáhlý problém způsobující omezení životnosti, náhlé selhání technologie a důsledkem jsou samozřejmě značné ekonomické ztráty. Tato práce se bude konkrétně zabývat mechanickým namáháním vybraných korozivzdorných ocelí v prostředí chloridových iontů za mírně zvýšené teploty a za přístupu vzduchu k hladině roztoku. Náchylnost ke koroznímu praskání v daném prostředí bude testována metodou tahového experimentu s pomalou rychlostí deformace ve srovnání k inertnímu prostředí (volná atmosféra, pokojová teplota). Cílem práce pak bude porovnání jak mechanických vlastností materiálů v obou prostředích, tak i vizuální srovnání lomových ploch přetržených vzorků. Součástí práce bude také elementární analýza lomových ploch a porovnání vlivu prostředí na složení oxidů na volných površích a lomových plochách po expozici.
6 Bc. Daniel Kutěj M1 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Vlastnosti oxidické vrstvy slitiny typu Zr-Sn-Nb-Fe zkoumané impedanční spektroskopií detail

Vlastnosti oxidické vrstvy slitiny typu Zr-Sn-Nb-Fe zkoumané impedanční spektroskopií

Slitiny zirkonia jsou využívány jako povlakový materiál pro palivové články v jaderných reaktorech. Ve vodou chlazených a vodou moderovaných jaderných reaktorech jsou tyto slitiny namáhány mechanicky, chemicky a teplotně. Slitina typu Zr-Sn-Nb-Fe byla vystavena urychleným korozním testům v autoklávu, kde prošla kinetickým transientem. Vlastnosti oxidické vrstvy vytvořené v jednotlivých fázích expozice byly studovány měřením impedanční spektroskopií.
7 Bc. Petr Roztočil M2 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Studium vlastností oxidických vrstev vznikajících v parovodních energetických cyklech detail

Studium vlastností oxidických vrstev vznikajících v parovodních energetických cyklech

Pro bezporuchový chod elektrárenských bloků a zajištění jejich dostatečné energetické účinnosti je potřeba provádět analýzy oxidických vrstev vznikajících na teplosměnných površích energetických zařízení. Na charakter vznikající oxidické vrstvy má vliv především teplota, základní materiál a chemický režim. Narůstající oxid může být v závislosti na provozních postupech chemicky i fyzikálně stejnorodý, nebo naopak složen z různých fází a subvrstev. Běžná komplexní analýza oxidické vrstvy sestává ze stanovení hmotnosti oxidu na metr čtvereční povrchu, prvkové a fázové analýzy vrstvy a stanovení tloušťky a pórovitosti oxidu metalografickou analýzou. Tato práce se zabývá především metodikami stanovování hmotnosti oxidu, s cílem odhadnout a minimalizovat možné chyby.
8 Bc. Anežka Sedmihradská M2 doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D. Optimalizace procesu výroby biocharu na teplárně ve Zlaté Olešnici detail

Optimalizace procesu výroby biocharu na teplárně ve Zlaté Olešnici

Cílem práce byla optimalizace výroby biocharu s účelem snížit provozní náklady a zvýšit produkci biocharu. V rámci procesu bylo kritické dodržení  konstantního množství vyrobené elektrické energie, kvality a nezávadnosti biocharu a dostatečné čistoty generátorového plynu pro stabilní provoz motorů. Provozní náklady byly sníženy změnou vstupní suroviny z bílé štěpky na drcené jednoúčelové palety. Zvýšení produkce biocharu bylo dosaženo snížením teploty v parciálně-oxidační zóně generátoru, zároveň však teplota nesměla být tak nízká, aby obsah dehtů v plynu překročil 500 mg/Nm3. Tento limit pro stabilní provoz motorů byl dodržen při snížení teploty z 1100 °C na 950 °C, přičemž produkce biocharu stoupla z 30 kg/h na 45 kg/h. Spotřeba vstupní biomasy se zvýšila ze 175 kg/h na 291 kg/h, nicméně vzhledem k její velice nízké ceně odvíjející se zejména od nákladů na drcení palet, byla splněna i podmínka snížení provozních nákladů. Zároveň se při poklesu teploty zachovalo množství vyprodukované el. energie (180 kWe). Analýzou biocharu bylo zjištěno, že optimalizací jeho výroby nejenže neklesla jeho kvalita, ale dokonce se i mírně zlepšila. Výsledky analýz biocharu byly porovnány s limity platných legislativ, přičemž bylo zjištěno, že plní ČR i EU limity.
9 Bc. Kateřina Votavová M1 Ing. Michal Jeremiáš, Ph.D. Analýza chloridů v syntézním plynu detail

Analýza chloridů v syntézním plynu

Syntézní plyn, používán v této práci, je produktem vysokoteplotní plazmové pyrolýzy plastového odpadu. Cílená aplikace syntézního plynu z plazmové pyrolýzy odpadu je pro produkci methanolu nebo syntetického zemního plynu. Při plazmové pyrolýze plastového odpadu vznikají vedle H2 a CO i plynné kontaminanty – především sirné sloučeniny a halogenidy (hlavně chloridy ve formě HCl) a pevný uhlíkový zbytek. Tato práce se zabývá možnostmi stanovení chloridů v produkovaném syntézním plynu. Odběr vzorku je realizován probubláváním syntézního plynu přes roztok NaOH. Ionty Cl- neutralizační reakcí přejdou do kapalné fáze, z níž jsou stanoveny titrací. Bylo zkoumáno optimální nastavení odběru (rychlost průtoku plynu přes roztok, koncentrace promývacího roztoku, počet promývacích jednotek, metoda odměrného stanovení, filtrace pevného uhlíkového zbytku), aby účinnost záchytu Cl- do roztoku byla maximální. Práce byla rozdělena na vypracování metodiky analýzy chloridů a její aplikaci při experimentech plazmové pyrolýzy.  
10 Petr Čech B3 doc. Ing. Jan Macák, CSc. Elektrochemické parametry korodující ocelové elektrody detail

Elektrochemické parametry korodující ocelové elektrody

V rámci projektu ECC Smart jsou připravována in-situ elektrochemická měření. Ta mají za cíl určení okamžité korozní rychlosti korozivzdorné oceli a niklové slitiny v prostředí superkritické vody (teplota až 500°C, tlak 25 MPa). Vzhledem ke značným změnám vlastností vody po přechodu přes kritický bod, zejména značnému vzrůstu rezistivity, jsou elektrochemická měření značně náročná. Cílem této práce je ověřit porovnatelnost dvou elektrochemických metod, konkrétně elektrochemické impedanční spektrometrie (EIS) a elektrochemického šumu (EN), měřených ex-situ za elektrodového uspořádání, které bude použito v superkritických autoklávových testech. Hypotézou je ekvivalence polarizačního odporu z EIS a šumového odporu z měření EN.  
11 Bc. Ondřej Šot M1 doc. Ing. Michael Pohořelý, Ph.D. Návrh čistící tratě pro vysokoteplotní odstraňování nečistot ze syntézního plynu   detail

Návrh čistící tratě pro vysokoteplotní odstraňování nečistot ze syntézního plynu  

Cílem této práce je návrh čistící trati pro syntézní plyn, kterou by bylo možné aplikovat při procesu vysokoteplotního plazmového zplyňování. Palivem v rámci první měřící kampaně bylo tuhé alternativní palivo (TAP, anglicky Refuse Derived Fuel — RDF). TAP bylo pomocí plazmového hořáku rozloženo na syntézní plyn, označovaný někdy také jako generátorový nebo energetický plyn. Vysoký poměr H2/CO umožňuje jeho využití jako prekurzoru pro syntézní reakce. Nicméně je nezbytné odstranit nežádoucí kyselé složky, jako jsou halogenvodíky nebo sloučeniny síry (zejména H2S a COS), které reagují s katalyzátory a znemožňují průběh syntézních reakcí. Tato práce se zaměřuje především na odstraňování těchto látek za pomoci vysokoteplotní a středněteplotní sorpce. Klade si za cíl najít vhodné, levné a využitelné adsorbenty nebo navrhnutí jejich směsi, tak aby bylo možné snížit koncentrace diskutovaných nečistot a prachu na minimální hodnoty. Vyčištěný syntézní plyn s vhodně upraveným poměrem H2/CO, ze kterého byl odseparován zbytkový oxid uhličitý, je možné využít při dalších chemických reakcích, jako je například výroba metanolu nebo syntetického zemního plynu.  

240 - Ústav chemie ochrany prostředí

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Pavlína Filippovová M2 prof. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA Environmentální dopady alternativních metod retailu  (LCA balení potravin v Penny Marketu a v Bezobalovém obchodě) detail

Environmentální dopady alternativních metod retailu  (LCA balení potravin v Penny Marketu a v Bezobalovém obchodě)

S rychle rostoucí a zvyšující se populací a jejich konzumními požadavky, roste i problém nakládání s obaly a odpadky. Pokud se zaměříme na jednu domácnost a analyzujeme složení jejich odpadkového koše, zjistíme, že největší část tvoří směsný komunální odpad a plastový odpad. V posledních letech začali lidé zakládat bezobalové obchody, které mají snížit spotřebu obalů. Práce se zabývá posuzováním environmentálních dopadů distribuce potravin v tomto bezobalovém obchodě. Pomocí metody LCA bude porovnán obvyklý způsob balení potravin a tzv. zero waste system. Cílem práce bude určit environmentální dopady jednotlivých typů nakupování, identifikovat fáze či procesy způsobující největší environmentální dopady, navrhnout materiálovou optimalizaci systémů a posoudit různé způsoby nakládání s obalem po skončení jeho životnosti. Primární data týkající se spotřeby potravin byla získána v rámci spolupráce s firmou Penny Market.  
2 Veronika Fojtášková B3 Ing. Jiří Kroužek, Ph.D. Heterogenní Fentonova oxidace fenolu s využitím zeolitových katalyzátorů detail

Heterogenní Fentonova oxidace fenolu s využitím zeolitových katalyzátorů

Práce představí dílčí výsledky výzkumu procesu heterogenní Fentonovy oxidace pro inovaci tohoto tradičního pokročilého oxidačního postupu založeného na homogenní katalýze železnatými ionty, které aktivují při nízkém pH rozklad peroxidu vodíku za vzniku vysoce reaktivních radikálů. Do systému je při této modifikované reakci navíc přidána heterogenní fáze s katalytickým účinkem, který může zvýšit účinnost reakce nebo rozšířit interval pH reakce. Jako katalyzátor byl při vsádkových laboratorních experimentech testován soubor materiálů na bázi zeolitu modifikovaných oxidy Fe, Cu a Mn různými metodami. Vedle katalytického účinku byla nejprve sledována adsorpce modelového kontaminantu na povrchu těchto porézních struktur. Na základě zpracovaných adsorpčních izoterem byly vyselektovány perspektivní matrice, které byly posléze testovány při odstraňování fenolu z modelové vody. Výsledky poslouží k vytipování vhodných receptur přípravy katalyzátorů pro tento proces.
3 Bc. Johanka Hibschová M1 Ing. Jiří Kroužek, Ph.D. Katalytická oxidace VOCs s využitím hydrotalcitových katalyzátorů detail

Katalytická oxidace VOCs s využitím hydrotalcitových katalyzátorů

Katalytická oxidace je jednou z metod redukce emisí VOCs o malých koncentracích a jejich převedení na CO2 a H2O Tato metoda byla v této práci využita konkrétně pro rozklad toluenu, hexanu, ethylacetátu, chloroformu a perchlorethylenu pomocí katalyzátorů na bázi směsných oxidů. Cílem této práce je najít vhodný katalyzátor, který bude vykazovat vysokou katalytickou aktivitu při nízkých teplotách. Pro tuto práci byly vybrány katalyzátory na bázi směsných oxidů CoMnAl a CuMnAl a dále byla porovnána jejich katalytická aktivita v závislosti na teplotě pro rozklad VOCs. Katalyzátory byly vybrány z hlediska jejich účinnosti a dostupnosti. Cílem jejich porovnání je nahradit více nákladnější a méně dostupnější Co za levnější a dostupnější Cu. Zvážené katalyzátory byly vsypány do reaktoru, který byl umístěn do trubkové pece, která byla vyhřívána na 350 °C. Byla měřena teplota zvrchu a zespodu katalyzátoru, dále teplota samotné trubkové pece a teplota mezi pecí a reaktorem. Byl měřen průtok při teplotách 350 – 100 °C, vždy s odstupem 25 °C. Vzorek byl odebírán pomocí sorpčních trubiček, jejiž obsah byl dále analyzován pomocí plynové chromatografie. Nakonec byl vynesen graf závislosti teploty na konverzi a výsledky byly porovnány.  
4 Bc. Eva-Žofie Hlinková M2 prof. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D., MBA Posuzování environmentálních dopadů implementace vybraných technologií snižování emisí nad rámec BAT/BREF do zdroje na tuhá paliva detail

Posuzování environmentálních dopadů implementace vybraných technologií snižování emisí nad rámec BAT/BREF do zdroje na tuhá paliva

Referenční dokumenty BREF představují soubor nejlepších dostupných technik (BAT), které slouží jako nástroj k dosažení environmentálních cílů v různých průmyslových odvětvích. Tato práce se zaměřuje na BREF/BAT pro velká spalovacích zařízení na pevná paliva. Pomocí metody posuzování životního cyklu (LCA) se odhadují environmentální dopady implementace dostupných BAT s cílem snížení emisních limitů typového zdroje v ČR. Referenčním zařízením byla zvolena elektrárna spalující lignit v práškovém kotli o jmenovitém tepelném příkonu 100 MWe s technologií čištění spalin pomocí elektrostatického odlučovače, mokré vápencové vypírky a selektivní nekatalytické redukce. Analýzy byly provedeny v prostředí OpenLCA s databázemi ILCD, Ecoinvent a Sphera. Byly zhodnoceny scénáře integrace technologie pro snížení hodnoty emisního limitu oxidu siřičitého z 200 mg/Nm3 na 40 mg/Nm3 se zaměřením na provozní fázi zařízení. Výsledky vybraných kategoriích dopadů (acidifikace, globální oteplování, tvorba přízemního ozonu) metodiky PEF 3.0 (Product Environmental Footprint) budou prezentovány včetně srovnání s publikovanými studiemi. V navazujícím období bude práce rozšířena o porovnání technologií vybraných emisních parametrů u více typových zdrojů na pevná paliva v ČR.
5 Annelie Kadlecová B3 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Hodnocení ekotoxicity výluhů betonů s obsahem recyklátů detail

Hodnocení ekotoxicity výluhů betonů s obsahem recyklátů

Stavební a demoliční odpady tvoří největší část celkového odpadu. Jelikož recyklace těchto odpadů zatím není příliš běžná, často tento odpad končí na skládkách. Jedním z řešení této skutečnosti je solidifikace do nového stavebního materiálu, čímž se i částečně vyřeší problém s nedostatkem primárních surovin, zejména písku či štěrku. Cílem mé práce bylo zjistit, zda je použití stavebního odpadu, jako příměsi do betonu toxické pro životní prostředí.Ve své práci jsem hodnotila ekotoxicitu betonů, kde byl písek nahrazen kamenivem z betonu (RECB), (RECBB) a cihly (RECC). Pro hodnocení jsem použila výluhy, ve kterých jsem změřila koncentrace vybraných prvků metodou emisní spektrometrie. Poté jsem provedla akvatické testy ekotoxicity na hrotnatkách Daphnia magna a řasách Desmodesmus supspicatus. Dále jsem měřila dehydrogenázovou aktivitu výluhů aplikovaných do půdy. Výsledky ukázaly, že betony s obsahem recyklátů mají oproti referenčnímu betonu (REF) srovnatelné účinky a z hlediska ekotoxicity je můžeme považovat za bezpečné.  
6 Tibor Malinský B1 Ing. Radek Škarohlíd Studium reakčních procesů v rámci sanační metody ISCO detail

Studium reakčních procesů v rámci sanační metody ISCO

Kontaminace podzemních vod je významným environmentálním problémem současnosti. Mezi celosvětově nejčastěji se vyskytující kontaminanty patří chlorované etheny, k jejichž odstranění z podzemních vod se používá řada sanačních metod. Mezi inovativní metody patří in situ chemická oxidace (ISCO) s využitím peroxodisíranu (PDS) aktivovaného pomocí Fe(II) chelatovaného kyselinou citronovou. Hlavním cílem této práce bylo v laboratorním měřítku otestovat účinnost této metody pro odstranění trichlorethenu (TCE) jakožto významného zástupce chlorovaných ethenů. Mezi dalšími cíli bylo testování vlivu počátečního molárního poměru PDS/Fe(II) na účinnost jak odstranění TCE, tak využití PDS.  Závěrem byly kriticky vyhodnoceny nedostatky experimentálního designu a navrhnuta vylepšení pro navazující výzkumné práce. Experimenty probíhaly v navrženém reaktoru PRSOR. K dosažení cílů bylo dále využito head-space plynové chromatografie a kapilární elektroforézy. Klíčová slova: dekontaminace podzemních vod; trichlorethen; in situ chemická oxidace; peroxodisíran; síranový radikál



7 Bc. Hedvika Roztočilová M2 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Fertilizers and their environmental impacts detail

Fertilizers and their environmental impacts

Fertilizers are products that are applied to the soil, or on the plant leaves to improve plant nutrition and increase yields. With the growing human population also, the use of fertilizers rapidly increases. Farmers must produce more crops to feed more people on our planet. Using overdoses of fertilizers have serious environmental impacts like water pollution, increasing global warming, and treating human and environmental health. For our future, we need to start changing things now. The overall international goals are to minimize these impacts and make agriculture more sustainable by implementation circular economy and decarbonization principles. It is very important to include the whole world in greater knowledge and share new tools and technologies together.  
8 Bc. Eliška Sochorová M2 Dr. Ing. Jana Chumchalová Pokročilé metody inhibice mikroorganismů - folie obsahující částice mědi detail

Pokročilé metody inhibice mikroorganismů - folie obsahující částice mědi

Mikroorganismy jsou přítomné ve všech složkách prostředí a zcela nezbytné pro správné fungování ekosystémů, na druhou stranu jsou situace, kdy je žádoucí výskyt mikroorganismů omezit. Především ve vnitřních prostorách může prostřednictvím patogenů snadno docházet k šíření nejrůznějších nemocí. Přenos dotykem z kontaminovaných povrchů je jedním z obvyklých způsobů, jak k šíření dochází. Je tedy třeba hledat způsoby, jak výskyt mikroorganismů potlačit a povrchy dezinfikovat. Metody dezinfekce se dají rozdělit na chemické, které jsou založené na expozici mikroorganismů nejrůznějším chemickým látkám s inhibičním účinkem, a metody fyzikální. Další možností je použití antibakteriálních povrchů, které svým složením – například přítomností některých kovů – přímo inaktivují buňky a virové částice. Tato práce se zabývá srovnáním účinnosti folie s obsahem částic mědi v porovnání s konvenčními metodami dezinfekce. Za tímto účelem byla folie aplikována na zvolené povrchy na městském úřadu v Neratovicích a byl proveden monitoring vybraných skupin mikroorganismů, jejich počtů a zastoupení jednotlivých skupin. V rámci vzorkování byla také sledována přítomnost SARS-CoV-2.
9 Bc. Kryštof Řehák M2 Mgr. Klára Anna Mocová, Ph.D. Vliv různých forem fosfátů na akumulaci thoria rostlinami   detail

Vliv různých forem fosfátů na akumulaci thoria rostlinami  

S možným budoucím využitím jaderné energetiky založené na thoriu lze předpokládat rozvoj jeho těžebního a zpracovatelského průmyslu. S tím se pojí riziko kontaminace okolí způsobené jak nedbalostí, tak chybějícími legislativními procesy. Toto riziko je zvláště významné u rozvojových zemí, které nedisponují dostatečnými finančními rezervami. Proto je nutné stanovit možné dopady takovéto kontaminace a případné možnosti sanace zasažených území, která by byla cenově dostupná. Jedním z možných řešení této problematiky je aplikace fytoremediace. V této práci byl sledován vliv různých forem fosfátů na příjem thoria modelovou rostlinou huseníčkem (Arabidopsis thaliana) a jeho mutanty se zvýšenou tolerancí vůči těžkým kovům nebo se schopností akumulovat vysoké nebo nízké množství fosfátů v listech. Dále byly provedeny experimenty s hrachem (Pisum sativum), kde byla sledována nejen perspektivnost těchto rostlin pro sanaci, ale také případná rizika konzumace plodin rostoucích na zemědělských půdách kontaminovaných thoriem. Hodnoceny jsou koncentrace thoria a vybraných biogenních prvků v různých částech rostlin a dále obsah chlorofylu a karotenoidů.

319 - Ústav biotechnologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Martina Andresová M2 prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. Aplikace pulsního magnetického pole v potravinářství detail

Aplikace pulsního magnetického pole v potravinářství

Práce se zabývá vlivem pulzního magnetického pole na živé organismy a jeho aplikacemi v potravinářství. Dosud byl vliv pulsního magnetického pole (PMP) zkoumán pro zvýšení klíčivosti a klíčivé energie semen. Například při po působení PMP na osivo jahody zahradní došlo ke zvýšení klíčivosti a klíčivé energie. Jako optimální bylo vyhodnoceno působení frekvencí 16 Hz a expoziční doba byla 360 sekund při indukci magnetického pole 5mT. Dosavadní výzkum PMP na mikroorganismy byl cílen na stimulaci růstu. Podle posledních prací ovšem vede působení PMP spíše k určitému stresu mikroorganismů, což vede ke změnám v produkci sekundárních metabolitů. Tato práce byla zaměřena na aplikaci PMP ve sladařské a pivovarské technologii. Při výrobě sladu bylo zkoušeno působení PMP na vstupní ječmen a ovlivnění kvality a parametrů sladařského procesu a finálního sladu. Vliv PMP byl rovněž zkoušen na mikroorganismy používané v potravinářském průmyslu. Byl zkoušen vliv PMP na růst a projevy mikroorganismů používaných v mlékárenském průmyslu a v pivovarství.  
2 Bc. Zuzana Barešová M2 doc. Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Extrakty z odpadů ze zpracování révy vinné a jejich vliv na biofilmy probiotik detail

Extrakty z odpadů ze zpracování révy vinné a jejich vliv na biofilmy probiotik

Souvislost zdraví a stravy je nezpochybnitelná. Potrava ovlivňuje profil střevní mikroflóry, která má kromě metabolické role také roli trofickou a protektivní, jež zahrnují ovlivnění maturace imunitního systému a zabránění infekci patogeny osídlením střev. Réva vinná (Vitis vinifera) je světově nejvíce pěstovanou ovocnou plodinou a jejím zpracováním vzniká velké množství odpadů, například při zelených pracích na vinohradu či samotné výrobě vína. U produktů z těchto odpadů existuje možnost jejich využití i v různých formách doplňků stravy díky antioxidačním a antimikrobiálním vlastnostem, které jsou úzce spjaty s vysokým obsahem polyfenolů v nich. Cílem práce bylo charakterizovat extrakty z matolin, třapin a letorostů révy vinné a sledovat jejich vliv z hlediska celkového obsahu polyfenolů na biofilmy probiotik Lactobacillus rhamnosus GG a Lactobacillus casei Lafti L‑26. V případě extraktů z třapin a letorostů byla u obou mikroorganismů se zvyšujícím se obsahem polyfenolů pozorována stimulace růstu biofilmu a v případě extraktu z matolin klesající trend a inhibice až o 54 %. V závislosti na složení a původu mají extrakty z Vitis vinifera potenciál využití jako součást doplňků stravy zaměřených na podporu růstu probiotických bakterií.
3 Bc. Jan Fiala B1 prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. Stabilizace piva pomocí křemičitých gelů detail

Stabilizace piva pomocí křemičitých gelů

Mezi prekurzory, které mají vliv na koloidní stabilitu piva, patří zejména proteiny a polyfenoly, někdy také minoritně polysacharidy a jiné další látky. Cílem této práce bylo zjistit účinnost nově vyvíjených přípravků na kolidní stabilizaci piva.  Tyto přípravky mají zabránit koloidnímu zákalu způsobenému proteiny. Testováno bylo celkem jedenáct přípravků a ty byly porovnány se dvěma kontrolními, které se již komerčně používají. Z naměřených dat je zřejmé, že většina nově ověřovaných přípravků pomáhá koloidně stabilizovat pivo. Bylo však zjištěno, že mezi přípravky jsou i takové, u kterých se účinnost nepotvrdila nebo byla minimální. Všechny přípravky budou podrobeny dalšímu testování.  
4 Bc. Jakub Gallas M2 Ing. Barbora Branská, Ph.D. Studium inhibičních účinků látek pocházejících ze zpracování lignocelulózy na mikrobiální producenty butanolu detail

Studium inhibičních účinků látek pocházejících ze zpracování lignocelulózy na mikrobiální producenty butanolu

Zajímavým zdrojem pro produkci butanolu je lignocelulóza. Je to rostlinný, levný a obnovitelný substrát, který pochází ze zemědělských odpadů, dřevozpracujícího průmyslu anebo z komunálních odpadů. Aby bylo možno použít lignocelulózu jako vhodný zdroj sacharidů, je potřeba ji vystavit procesu předúpravy. Při těchto procesech však vznikají různé látky inhibiční povahy. Cílem této práce je pozorování vlivu inhibičních účinků kyseliny ferulové, kyseliny p-kumarové, furfuralu, syringaldehydu, KCl a NaCl, pocházejících ze zpracování lignocelulózy, na různé produkční kmeny bakterií rodu Clostridium. Práce také zkoumá, jak inhibitory působí na produkci rozpouštědel při aceton-butanolové fermentaci. Během experimentu je průběžně měřen růst buněk pomocí spektrofotometru při vlnové délce 600 nm. Na konci experimentu jsou odebrány vzorky, kdy je pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie stanoveno množství produkovaných rozpouštědel, zejména butanolu. Předběžné výsledky ukázaly, že právě koncentrace daného inhibitoru, je klíčová. Při různých koncentracích byla pozorována jak inhibice, tak stimulace růstu buněk.  
5 Bc. Žaneta Hlochová M2 doc. Ing. Milada Plocková, CSc. Antibiotická rezistence enterokoků ze sýrů vyrobených z nepasterovaného mléka detail

Antibiotická rezistence enterokoků ze sýrů vyrobených z nepasterovaného mléka

Enterokoky jsou nedílnou součástí mikroflóry spontánně fermentovaných potravin zahrnujících sýry vyráběné z nepasterovaného mléka. Tyto bakterie mléčného kvašení jsou v nezanedbatelných množstvích přijímány do gastrointestinální traktu člověka, ve kterém dochází k interakcím s rezidentní střevní mikroflórou konzumenta. V současné době problematického celosvětového nárůstu rezistence k antibiotikům u klinicky relevantních bakterií si enterokoky vyžádaly pozornost jakožto možné donory a rezervoáry genů antibiotické rezistence. Záměrem této práce bylo prověřit výskyt enterokoků ve vybraných průmyslově produkovaných a lokálních řemeslných sýrech vyráběných ze syrového mléka, a u zvolených izolátů ze sýrů následně determinovat fenotyp rezistence k antibiotikům pomocí E-testu a mikrodiluční metody. Testovaný soubor sýrů zahrnoval sýry polotvrdé, tvrdé i plísňové, a četnost výskytu enterokoků v některých z nich dosahovala hodnot v řádu až 107 KTJ v 1 g sýru. U vybraných sýrů byl stanoven celkový počet enterokoků s antibiotickou rezistencí k vankomycinu, tetracyklinu a erytromycinu. U vankomycin rezistentních izolátů bude dále prověřována rezistence k dalším antibiotikům s cílem detekovat multirezistentní kmeny.
6 Bc. Anna Klimešová M2 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Příprava konstruktů pro expresi C-terminální domény podjednotek NMDA receptoru detail

Příprava konstruktů pro expresi C-terminální domény podjednotek NMDA receptoru

NMDA receptory jsou transmembránové proteiny řazené mezi ionotropní glutamátové receptory. Skládají se ze čtyř podjednotek tvořících iontový kanál permeabilní pro vápenaté ionty. Hrají důležitou roli v neuroplasticitě a procesech učení a paměti, mohou ale působit i excitotoxicky a podílet se na neurologických onemocněních, jako je například Alzheimerova choroba. Strukturně nejméně prozkoumané části NMDA receptorů představují C-terminální domény (CTD) jejich podjednotek, jejichž disfunkce mimo jiné souvisí s rozvojem neurodegenerativních onemocnění. Jelikož jsou tyto domény vnitřně nestrukturované, není snadné je získat pomocí expresních systémů, aniž by nedocházelo k jejich degradaci. Vhodným a využívaným přístupem je produkce takovýchto proteinů ve fúzi s různými proteiny a v komplexu s interakčním partnerem. Tato práce se zaměřuje na studium CTD N1 a N2 podjednotek a v tomto případě je jako fúzní protein využívána MBP kotva, která obecně zvyšuje rozpustnost produkovaných proteinů. Cílem práce je připravit vhodné konstrukty pro expresi CTD a získat ji ve stabilní formě, což by umožňovalo charakterizaci její struktury, otevírající nový možný přístup k potenciálnímu studiu léčby neurodegenerativních onemocnění.  
7 Bc. Eliška Kroupová M2 prof. Ing. Jan Masák, CSc. Pterostilben jako potenciální aditivum k vybraným antibiotikům v boji proti rezistenci Staphylococcus aureus detail

Pterostilben jako potenciální aditivum k vybraným antibiotikům v boji proti rezistenci Staphylococcus aureus

Bakterie Staphylococcus aureus je nejvíce patogenním druhem rodu Staphylococcus. S. aureus způsobuje mnoho vážných infekčních onemocnění včetně život ohrožujících nemocí jako je například syndrom toxického šoku. Běžně S. aureus také způsobuje endokarditidu či problémy dýchacích cest. Kromě schopnosti invaze lidského organismu a působení zdravotních problémů je v posledních letech tato bakterie spojována s rezistencí k antibiotikům. To je důvodem hledání látek, které by mohly léčbu antibiotik doplnit a pomoci tak zpomalit narůstající rezistenci. V této práci jsme se zaměřili na působení pterostilbenu, přírodní látky izolované například z borůvek nebo vinné révy. Zkoumány byly účinky pterostilbenu na tvorbu biofilmu čtyř kmenů bakterie S. aureus v kombinaci se třemi vybranými antibiotiky (erythromycin, vankomycin a tetracyklin). Bylo zjištěno, že samotná antibiotika nemají významný inhibiční účinek na tvorbu biofilmu ani u jednoho ze čtyř kmenů. Naopak v kombinaci s pterostilbenem došlo ve většině případů k alespoň 80% inhibici metabolické aktivity buněk biofilmu u použité koncentrace pterostilbenu 58 mg·l-1 a daných antibiotik v rozmezí 5 - 100 mg·l-1. Lze tedy předpokládat, že pterostilben je vhodné aditivum k antibiotikům používaných k léčbě infekcí S. aureus.  
8 Bc. Adéla Kubíčková M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Charakterizace bakteriálních izolátů z radonových pramenů detail

Charakterizace bakteriálních izolátů z radonových pramenů

Jáchymovské radonové prameny se vyznačují vysokou radioaktivitou. I takto nepříznivé prostředí osidlují jedinečné druhy mikroorganismů, které se řadí mezi extremofily. Bakterie mají vyvinuty speciální mechanismy, které je chrání před vysokou koncentrací rozpuštěného radonu, a tím před účinky působení vysokých koncentrací reaktivních kyslíkových částic. Tyto mechanismy zahrnují antioxidační enzymy, pigmenty, vyšší intracelulární poměr koncentrací manganu a železa a další. Tato práce je zaměřena na stanovení míry odolnosti bakteriálních izolátů z Jáchymovských pramenů vůči různým typům oxidačního stresu. Z izolátů byly vybrány zástupci kmene Actinobacteria produkující barevné pigmenty, u nichž byla zjišťována rezistence vůči UV záření, která byla stanovena výpočtem KTJ. Tolerance k přítomnosti peroxidu vodíku a mitomycinu byla stanovena spektrofotometricky měřením růstové křivky. Dále byla testována odolnost vůči vysychání, kdy životaschopnost buněk po dlouhodobém působení nízké aktivity vody byla stanovena pomocí fluorescenčních barviv SYTO 9 a propidium jodid s využitím průtokového cytometru. Také byl zjištěn poměr Mn:Fe v buněčné sušině. Cílem práce je najít radiorezistentní druhy Actinobacteria, jejichž specifické vlastnosti by mohly být využity v biotechnologiích.
9 Bc. Lenka Majerová M2 doc. Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Metody sledování tvorby biofilmu vláknitých mikromycet detail

Metody sledování tvorby biofilmu vláknitých mikromycet

Tvorba biofilmu je velmi rozšířenou strategií mikroorganismů zvýhodňující je před planktonní formou. Mikrobiální biofilmy kontaminujících mikroorganismů jsou komplikací v potravinářství, ale i v průmyslu. Mezi nejméně prostudované formy patří biofilmy mikromycet. Tato práce je zaměřena na výběr vhodných metod kvantifikace biofilmu mikromycet. Byly vybrány 4 metody, které jsou běžně používány pro kvantifikaci bakteriálních biofilmů a následně otestovány na jednodruhových biofilmech tvořených zástupci Alternaria alternata DBM 4004, Aspergillus niger DBM 4054, Fusarium culmorum DBM 4044, Fusarium graminearum DBM 4344 s délkou kultivace 24, 48, 72 hodin. Pro stanovení celkového množství biomasy byla použita metoda využívající barvení krystalovou violetí, při které byla u Fusarium culmorum DBM 4044 zjištěna nejvyšší hodnota. Pro měření metabolické aktivity byly použity metody využívající sloučeniny MTT, XTT nebo resazurin. Nejvyšší metabolická aktivita byla pomocí metod MTT a XTT zjištěna u zástupců rodu Fusarium. Resazurinová metoda byla u všech testovaných biofilmů nefunkční.  
10 Bc. Tereza Náhlíková M2 doc. Ing. Petr Kaštánek, Ph.D. Extrakty oddenků a kořenů rostlin a jejich biologické aktivity detail

Extrakty oddenků a kořenů rostlin a jejich biologické aktivity

Mezi biologicky aktivní látky patří mimo jiné i látky s antioxidační aktivitou. Některé z těchto látek například prokazatelně snižují riziko vzniku srdečně-cévních chorob nebo některých typů rakoviny. Tyto látky v organismu zachytávají reaktivní kyslíkaté a dusíkaté částice, čímž zabraňují např. škodlivé oxidaci lipidů a nukleových kyselin. Z tohoto důvodu jsou dnes hojně studovanou skupinou látek. V mé práci jsme se zaměřili na optimalizaci extrakce, těchto látek, z vybraných kořenů a oddenků rostlin. Pro účel práce proběhla extrakce u následujících kořenů a oddenků rostlin: kosatec, ďáblův dráp, kostival, pampeliška a lékořice. U vytvořených extraktů se následně spektrofotometricky stanovil obsah flavonoidních a polyfenolických látek.
11 Ivan Saloň M2 doc. Mgr. Andrej Sinica, Ph.D. Supramolecular polysaccharide micromaterials with potential photodynamic activity tested on 2D and 3D in vitro cell culture models detail

Supramolecular polysaccharide micromaterials with potential photodynamic activity tested on 2D and 3D in vitro cell culture models

Many polysaccharides based biotechnological applications received an importance in biomedical fields and this this trend still continues to grow. One of the possibilities of their use is the preparation of polysaccharide microparticles, which can be modified by supramolecular interactions, for example with porphyrin. In this particular case, chitosan polysaccharide micromaterials were prepared by spray drying and subsequently modified with water-soluble porphyrin TPPS4. The surface morphology of the prepared particles was monitored by SEM. The composite materials were further studied by ATR-FTIR and Raman spectroscopy. Materials presented in this work can find the potential application in photodynamic therapy and can be assessed for their biological effect on 2D and 3D in vitro cell culture models.
12 Bc. Tereza Stárková M2 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová Identifikace a charakterizace interakce mezi kapsidovým proteinem viru hepatitidy B a buněčnou E3 ubikvitin ligázou HUWE1 detail

Identifikace a charakterizace interakce mezi kapsidovým proteinem viru hepatitidy B a buněčnou E3 ubikvitin ligázou HUWE1

Virus hepatitidy B neboli HBV způsobuje celosvětově rozšířené onemocnění nazývané hepatitida typu B, jež patogenně působí na lidské hepatocyty a je hlavní příčinou virové hepatitidy, cirhózy a rakoviny jater. HBV kapsidový (core, HBc) protein je jedním ze 7 proteinů, ze kterých se virus skládá a zastává v buňce celou řadu funkcí. Účastní se např. enkapsidace virové pgRNA, reverzní transkripce pgRNA do rcDNA a epigenetické regulace transkripce virové RNA. Předmětem experimentální práce je validovat interakci mezi HBc a buněčnou E3 ubikvitin ligázou HUWE1 v buňkách pomocí ko-imunoprecipitace. Další část experimentů zahrnuje mapování interakční domény, jež má za cíl vymezit oblast, kde se HUWE1 váže na HBc, a to s využitím různě dlouhých delečních mutantů HBc. Při studiu interakce je také sledován vliv HUWE1 na ubikvitinylaci HBc v přítomnosti nadprodukovaného HUWE1 a ubikvitinu. S využitím serinových mutantů obsahujících mutaci serinu na alanin, kteří pozbyli schopnost serinové hyperfosforylace na C-terminální doméně HBc, je sledován vliv fosforylace na ubikvitinylaci HBc. V budoucnu bude např. analyzován vliv HUWE1 na replikaci HBV po nadprodukci nebo depleci HUWE1 pomocí RNA interference s využitím siRNA. Výzkum má přispět k vysvětlení role HBc v replikačním cyklu HBV. 
13 Bc Mark Terentyak M2 Ing. David Kubáč, Ph.D. Vliv kultivačních podmínek na produktivitu Arthrospira maxima. detail

Vliv kultivačních podmínek na produktivitu Arthrospira maxima.

Tato práce se zabývá vlivem kultivačních podmínek na fotoautotrofní růst cyanobakterie Arthrospira (Limnospira) maxima, která je dnes hojně využívána v potravinářství Hlavním cílem práce bylo upravit kultivační proces tak, aby byly sníženy náklady na produkci biomasy a nedošlo ke snížení produktivity. Byly provedeny experimenty se zaměřením na složení aeračního plynu a možnosti dodávky CO2, zdroje dusíku a zdroje světla. Bylo prokázáno, že za daných podmínek je pro kultivaci naprosto nezbytný přídavek CO2 do aeračního plynu. Bez něj dochází k nárůstu pH až na 12,2, které je pro buňky letální. Dále byl porovnáván standardně používaný NaNO3 s močovinou. Z výsledků vyplývá, že je možné použít levnější močovinu jako náhradu za NaNO3 za současného zvýšení produktivity o 35 %. Poslední část práce byla zaměřena na zdroje světla. Bylo testováno několik různých zdrojů světla vyzařující jak polychromatické, tak monochromatické záření. Jako zdroje světla byly použity LED pásky. U každé pásky byl měřen příkon a byla stanovena produktivita jednotlivých kultur. Z naměřených dat vyplývá, že finančně nejvýhodnější jsou zdroje světla vyzařující polychromatické záření.
14 Štěpánka Titlová M2 prof. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D. Využití alternativních mikroorganismů v pivovarství detail

Využití alternativních mikroorganismů v pivovarství

Využití alternativních mikroorganismů v pivovarství je zaměřeno na využití jiných než pivovarských kvasinek druhu Saccharomyces a non-Saccharomyces pro výrobu nealkoholických a nízkoalkoholických piv. Ta v současné době nacházejí velké uplatnění ať už ze zdravotních nebo náboženských důvodů. Tyto kvasinky zpravidla postrádají schopnost metabolizovat maltózu, hlavní zkvasitelný cukr mladiny, proto výsledná piva mají nízký obsah alkoholu. Navíc při kvašení může docházet k tvorbě vedlejších produktů se zdravotně pozitivním vlivem na lidský organismus. Fermentované nealkoholické a nízkoalkoholické nápoje kvašené alternativními druhy mají významný tržní potenciál. Tato práce se zabývá zkoumáním vinařské kvasinky Saccharomyces cerevisiae 19K19K2 a Diutina rugosa VP16C1. Byla sledována jejich schopnost růstu při různých teplotách, vliv různých koncentrací ethanolu a iso-α-hořkých kyselin. Zkoumání těchto parametrů je součástí procesu posuzování, je-li kvasinka vhodná pro průmyslovou produkci nealkoholických piv. Nejvyšších hodnot specifické růstové rychlosti bylo pro D.rugosa dosaženo při 15 °C,  μ = 0,17 h-1 a pro S.cerevisiaepři 25 °C, μ = 0,41 h-1. Přítomnost ethanolu (5 % v/v) snížila růstovou rychlost S.cerevisiae o 19 % a nejvyšší koncentraceiso-α-hořkých kyselin (50 IBU) o 9 %.
15 Bc Andrii Vasylytchuk M2 Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D. Charakteristika produktů Maillardovy reakce sladu detail

Charakteristika produktů Maillardovy reakce sladu

Melanoidiny jsou vysokomolekulární, senzoricky aktivní produkty Maillardovy reakce se složitou, dosud přesně neznámou strukturou. Je všeobecně známo, že melanoidiny přímo ovlivňují barvu, chuť a aroma řady potravin jako káva, pečivo nebo kakao. Svou roli hrají i v pivovarství, zejména během rmutovaní a chmelovaru, kde dokonce malé množství těchto látek vážně ovlivňuje senzorické vlastnosti konečného produktu. Hlavním zdrojem produktů Maillardove reakce v pivovarství je slad, především speciálně připravené pražené typy.  Bylo zjištěno, že melanoidiny mohou interagovat s řadou biologicky aktivních látek chmele, např. xanthohumolem, a zvyšovat tak jejich rozpustnost ve vodě. Tato práce byla zaměřena na  studium  struktury  melanoidinů a jejich interakcí s xantohumolem. Pro řešení této práce byly použity postupy zahrnující v sobě tlakovou ultrafiltraci, lyofilizaci, SPE isolaci s následnou UHPLC – DAD analýzou a FTIR analýzu.  
16 Bc. Markéta Verešová M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Účinky subtoxických koncentrací chlorovaných parafínů na oxidační stres a zánětlivou signalizaci detail

Účinky subtoxických koncentrací chlorovaných parafínů na oxidační stres a zánětlivou signalizaci

Chlorované parafíny (CPs) představují velmi významné kontaminanty životního prostředí, které jsou v současné době intenzivně studovány z hlediska možných závažných nežádoucích účinků na zdraví člověka. Publikované studie dokazují přítomnost CPs v mnohých potravinách, dokonce i ve vzorcích krevního séra obyvatel České republiky. Chlorované parafíny s krátkým uhlíkovým řetězcem (SCCPs), které byly roku 2017 zařazeny na seznam perzistentních organických polutantů, též podléhají klasifikaci 2B dle IARC. Jejich použití je nyní regulováno příslušnými orgány, ovšem pouze SCCPs, ostatní chlorované parafíny, tedy dle klasifikace ty se středně dlouhým uhlíkovým skeletem (MCCPs) a s dlouhým (LCCPs) jsou stále hojně používány bez jakýchkoliv omezení. Přitom mechanismus účinku ani vliv CPs na lidský organismus není v současné době dostatečně popsán. Předmětem naší práce bylo in vitro studium CPs s důrazem na ovlivnění oxidačního stresu a signalizaci imunitních i tukových buněk. Působení CPs bylo studováno též na poli mírného zánětu jako simulace prostředí těla pacienta trpícího chronickým zánětlivým onemocněním (např. diabetes mellitus, aterosklerózou či metabolickým syndromem), pro možné výraznější ovlivnění oxidační stresu i zánětlivé signalizace.
17 Bc. Lucie Zvonařová M2 Ing. Barbora Branská, Ph.D. Produkce, separace a biologická aktivita sekundárních metabolitů houby Monascus detail

Produkce, separace a biologická aktivita sekundárních metabolitů houby Monascus

Monascus purpureus je vláknitá houba, která je již po staletí využívána především v asijské kuchyni při přípravě fermentovaných pokrmů. Nejznámějším z nich je červená fermentovaná rýže, která je synonymem pro přírodní léčivo a vyrábí se z ní hojné množství doplňků stravy. Tyto doplňky stravy jsou doporučovány především pro udržování a snižování hladiny cholesterolu v krvi, což se vysvětluje přítomností monakolinů, které produkuje do rýže právě houba M. purpureus.  Monakoliny však nejsou jedinými produkovanými sekundárními metabolity této houby, mezi další potvrzené patří například žluté, červené a oranžové pigmenty, kyselina γ-aminomáselná, kyselina dimerumová a mykotoxin citrinin. V současnosti je velkou snahou z biotechnologického hlediska optimalizovat proces pro zisk těchto čistých metabolitů a jejich následné uplatnění ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Naše laboratorní experimenty jsou zaměřeny na 6 majoritně produkovaných pigmentů z celkového počtu doposud popsaných 90 pigmentů, které houba M. purpureus produkuje.  Naším cílem je stanovit podmínky kultivace houby M. purpureus při kterých tato houba produkuje zkoumané pigmenty v co největším množství. Následně tyto pigmenty separovat v čisté podobě a otestovat jejich biologickou aktivitu.  
18 Bc. Lucie Černá M2 prof. Ing. Zdeněk Wimmer, DrSc. Syntéza derivátů oximů vybraných triterpenoidů a jejich biologická aktivita detail

Syntéza derivátů oximů vybraných triterpenoidů a jejich biologická aktivita

Předmětem této práce je strukturní modifikace vybraných triterpenoidů. Práce je konkrétně zaměřena na syntézu několika vhodných derivátů oximů betulonové a platanové kyseliny. Připravené látky jsou následně izolovány, purifikovány a charakterizovány příslušnými analytickými metodami. Samotným výsledkem je pak testování vzniklých sloučenin a meziproduktů na antimikrobiální aktivitu pomocí diluční destičkové a diskové metody a resazurinového testu za využití čtyř druhů bakterií (Staphyloccocus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli a Pseudomonas aeruginosa) a současně zjištění cytotoxicity.  
19 Bc. Larisa Šinkovec M2 doc. Dr. Ing. Michaela Rumlová The role of G-patch domain in the activity of reverse transcriptase of Mason-Pfizer monkey virus   detail

The role of G-patch domain in the activity of reverse transcriptase of Mason-Pfizer monkey virus  

This work is focused on the role of G-patch domain (GPD) in the activity on reverse transcriptase (RT) of Mason-Pfizer monkey virus (M-PMV).  GPD is a conserved glycine-rich domain localized at the 3` end of the pro gene of M-PMV. Preliminary results of our laboratory gained by qPCR showed that virus-derived RT activity differs in the presence and absence of the GPD. In order to further investigate the effect of GPD on RT activity, we firstly produced both proteins: M-PMV RT and M-PMV GPD-RT. Initial attempts of production proteins using E.coli BL21 cells were however not successful, as no RT expression was detected. Upon further inspection of M-PMV genome, codon bias was identified as the most likely problem. In an attempt to remedy the situation, two RT arginine codons were modified by the introduction of two silent mutations, replacing the rare CGA for a more common CGG arginine codon. The vectors carrying codon-optimized RT and GPD RT genes were then expressed E.coli BL21 Rosetta cells.  This modification resulted in a moderate expression of both RT and GPD RT proteins, which were however, highly degraded. Subsequent experiments were focused on optimizing of the production protocol in order to obtain less degraded and enzymatically active proteins.   
20 Martin Šivel M2 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Antibakteriální aktivita stříbrných a zlatých nanočástic vytvořených pomocí extraktů z Vitis vinifera a Cannabis sativa detail

Antibakteriální aktivita stříbrných a zlatých nanočástic vytvořených pomocí extraktů z Vitis vinifera a Cannabis sativa

Nanočástice kovů jsou často diskutovaným tématem díky jejich jedinečným vlastnostem. Z hlediska využití mají potenciál být uplatněny v elektrotechnice, textilním průmyslu nebo v medicíně. Výskyt multirezistentních patogenních mikroorganismů je v dnešní době akutním globálním problémem; pro výzkumníky celého světa je proto cílem najít uspokojivé řešení. Možnou odpovědí by mohly v budoucnu být nanočástice kovů nebo jejich kombinace s dalšími biologicky aktivními látkami. Tato práce se zabývá antibakteriálními vlastnostmi nanočástic stříbra a zlata, které byly připraveny pomocí rostlinných extraktů. Inhibiční účinky byly testovány na kmenech podmíněně patogenní gramnegativní bakterie Pseudomonas aeruginosa (ATCC 10145, ATCC 15442, DBM 3777, DBM 3081, PAO1). Ve studii byly použity ethanolové extrakty z Cannabis sativaVitis vinifera. Jako zdroj stříbrných iontů byl při syntéze nanočátic stříbra zvolen AgNO3 a pro tvorbu zlatých nanočástic byla použita HAuCl4. Přítomnost nanočástic byla dokázána pomocí UV-Vis spektroskopie a transmisní elektronové mikroskopie (TEM). Při testování antibakteriálních vlastností kovových nanočástic byla testována inhibice metabolické aktivity a tvorby biomasy a ke zhodnocení inhibice planktonních buněk bylo použito mikrokultivační zařízení Bioscreen C.    

320 - Ústav biochemie a mikrobiologie

Jméno Ročník Školitel Název příspěvku Anotace
1 Bc. Svetlana Baiandina M2 Ing. Tereza Leonhardt, Ph.D. Identifikace metabolitu vázajícího hliník v houbě Oidiodendron sp. Čeká na schválení
2 Bc. Kateřina Bašusová M1 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Fluorescenční deriváty Taxolu pro využití v teranostice: Jejich antiproliferační účinky a zobrazování v nádorových buňkách detail

Fluorescenční deriváty Taxolu pro využití v teranostice: Jejich antiproliferační účinky a zobrazování v nádorových buňkách

Taxol je látka přírodního původu stabilizující mikrotubuly dělícího vřeténka, čímž zastavuje mitotického dělení. I přesto, že se Taxol běžně využívá v klinické praxi pro léčbu nádorových onemocnění, je spojen s řadou nežádoucích účinků způsobených především nízkou selektivitou k nádorovým buňkám. Proto v současné době probíhá vývoj selektivnějších derivátů Taxolu. V této práci byly studovány tři konjugáty Taxolu s fluorofory BODIPY lišící se v poloze a typu substituentu na BODIPY. Byla stanovena jejich cytotoxicita v nádorových (U-2 OS) a nenádorových (MRC-5) buňkách. Fluorescenční mikroskopií byl studován vstup látek do buněk, lokalizace a vliv na stabilizaci mikrotubul. Konjugát Taxolu s BODIPY substituovaném v poloze C-8 dosáhl v buňkách U-2 OS po 48 a 72 h IC50mmol·L-1 koncentracích, Taxol v nmol·L-1 koncentracích. Konjugát Taxolu s BODIPY nepůsobil toxicky na buňky MRC-5 a vykazoval tak selektivitu pro nádorové buňky. Pro mateřskou látku, Taxol, se toto nepotvrdilo. Všechny studované látky vstupovaly do buněk U-2 OS a MCF-7 a akumulovaly se v nich již od 0,2 mmol·L-1 koncentrace po 10 min. inkubaci. Mikrotubuly stabilizoval pouze konjugát Taxolu s BODIPY substituovaném v poloze C-8 a Taxol. Výsledky poukazují na vysoký potenciál tohoto derivátu, a proto bude dále zkoumán.  
3 Bc. Martin Beles M2 Ing. Hana Michova, Ph.D. Faktory ovlivňující dynamiku tvorby signálních molekul Campylobacter jejuni detail

Faktory ovlivňující dynamiku tvorby signálních molekul Campylobacter jejuni

Campylobacter jejuni patří mezi nejrozšířenější potravinové patogeny. Pro rozmnožování a aktivaci faktorů virulence využívá quorum sensing založený na produkci signálních molekul. Cíle této práce jsou optimalizace metodiky pro kvantifikaci autoinduktoru AI-2, určení dynamiky jeho produkce v prostředí hostitele a mimo něj, porovnání produkce s úrovní exprese genu luxS a následné vyhodnocení faktorů ovlivňujících produkci AI-2. K měření je využita bioluminiscenční esej využívající reportérový kmen Vibrio campbelii. Pro určení dynamiky tvorby AI-2 budou v pravidelných intervalech odebírány vzorky narostlé suspenze C. jejuni, ze které bude získán supernatant pro stanovení AI-2, a zároveň bude z buněk izolována mRNA pro analýzu transkripce luxS. Vrámci optimalizace byly vyzkoušeny tři ředění výchozí suspenze reportéra v kombinaci se dvěma poměry supernatantů. Dále byl vyhodnocen vliv přítomnosti médií pro kultivaci C. jejuni na produkci AI-2 pozitivní kontrolou V. campbelii a na bioluminiscenci reportérového kmene. Také byla vyhodnocena teplotní a časová stabilita AI-2 v izolovaných supernatantech. Nejlepší výsledky byly dosaženy při použití 500x ředěné výchozí suspenze reportéra v poměru 9:1 k supernatantům, které je možné uchovávat při -80 °C po dobu minimálně jednoho týdne.  
4 Bc. Jan Beránek M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Tvorba komplexu HEV32 s oligosacharidy studovaná pomocí simulačních metod zlepšujících vzorkování detail

Tvorba komplexu HEV32 s oligosacharidy studovaná pomocí simulačních metod zlepšujících vzorkování

HEV32 je doména heveinu složená ze 32 aminokyselinových reziduí, schopná vytvářet komplex s chitinem. Je vhodná pro studium interakce protein-sacharid. V rámci této práce byla simulována interakce HEV32 s mono-, di- a trisacharidem odvozenými od chitinu; jako simulační metoda byla použita „nálevková“ metadynamika. Jako kolektivní proměnné, jejichž vzorkování bylo urychlováno pomocí metadynamiky, byly použity vzdálenost sacharidového ligandu od vazebného místa ve směru nálevky a proměnná vystihující konformační změny HEV32. Tato kolektivní proměnná byla získána pomocí analýzy hlavních komponent trajektorie simulace molekulové dynamiky systémů HEV32 s těmito sacharidy z práce publikované v článku Solanke et al (2019), Sci. Rep. 9, 18918. Byla provedena simulace každého ze tří popsaných systémů o délce 2 μs. Pomocí získaných ploch volné energie byly předpovězeny vazebné Gibbsovy energie ligandů, přičemž hodnota získaná pro trisacharid, -24 kJ/mol, odpovídala reálné hodnotě. V současnosti v práci pokračuji a snažím se získat lepší kolektivní proměnné vystihující konformační změny v HEV32.  
5 Bc. Jana Bláhová M2 Ing. Petr Svoboda, Ph.D. Vliv derivátů tetrahydropyridinu na funkční odpověď muskarinových receptorů detail

Vliv derivátů tetrahydropyridinu na funkční odpověď muskarinových receptorů

Muskarinové receptory spřažené s G-proteiny se nachází v centrální i periferní nervové soustavě. Jejich zvýšená aktivace je spojena s neurologickými a psychiatrickými onemocněními. Terapeutický význam má proto vývoj nových selektivních dlouhodobě působících látek, které by snížily množství vedlejších účinků léčiva. Deriváty tetrahydropyridinu KH-5 a OT-231 jsou bitopičtí dlouhodobě působící antagonisté muskarinových receptorů, za jejichž dlouhodobé působení je zodpovědná O-hexylová skupina. Pro zvýšení potence inhibice funkční odpovědi byly syntetizovány deriváty s různou polohou O-hexylové skupiny a s vnesenou chinuklidinylovou skupinou. Cílem práce bylo sledování vlivu derivátů na funkční odpověď receptorů. Stanovení na podtypech muskarinových receptorů M1, M3 a M5 bylo provedeno na buněčné linii CHO metodou akumulace inositolfosfátů. Metoda GTPgammaS byla využita na stanovení akutního působení na podtypech M2 a M4 produkovaných rekombinantně. Výsledky naznačují, že poloha O-hexylové skupiny nemá vliv na funkční odpověď, naopak vnesení chinuklidinylové skupiny vede ke stonásobné inhibici funkční odpovědi. Inhibice odpovědi je vyšší než vazebná afinita těchto látek, což ukazuje na allosterickou nebo nekompetitivní inhibici.  
6 Bc. Monika Charvátová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Fluorescenční deriváty digitoxinu: indukce buněčné smrti, cytotoxicita a působení na buněčný cyklus plicních buněk detail

Fluorescenční deriváty digitoxinu: indukce buněčné smrti, cytotoxicita a působení na buněčný cyklus plicních buněk

Digitoxin izolovaný z náprstníku červeného patří mezi kardioglykosidy uplatňující se především v léčbě srdečních selhání. Podstatou biologické aktivity digitoxinu je schopnost inhibovat sodno-draselnou ATPasu (NKA), což vede k pozitivně inotropnímu účinku a zesílení svalové kontrakce. Díky interakci s NKA digitoxin zároveň indukuje zastavení buněčné proliferace a apoptózu nádorových buněk, díky čemuž by mohl být uplatněn v protinádorové terapii. Nevýhodou je jeho úzké terapeutické okno, proto je třeba derivatizace jeho struktury. V této práci byla studována biologická aktivita osmi fluorescenčních konjugátů digitoxinu. Metodou WST-1 byla stanovena cytotoxicita těchto konjugátů po 24 h na buňkách A549 (adenokarcinom plic) a plicních fibroblastech (MRC-5). Dále bylo pomocí průtokové cytometrie studováno působení digitoxinu na buněčný cyklus linie A549 po 24 h při 5-100 nM koncentracích a mechanismus buněčné smrti způsobený studovanými konjugáty. Při zvolených koncentracích však nebyl cyklus ovlivněn. Dále bylo zjištěno, že všechny testované konjugáty vykazovaly 8-540x nižší cytotoxicitu než digitoxin, což je pozitivní výsledek vzhledem k jeho nadměrně vysoké toxicitě. Z výsledků vykazuje digitoxin derivatizovaný zeleně emitujícím BODIPY nejvyšší potenciál k podrobnějšímu zkoumání.  
7 Bc. Barbora Chylíková M2 Ing. Michal Strejček, Ph.D. Chemotaxonomická charakterizace nově izolovaných bakteriálních druhů z jáchymovských pramenů detail

Chemotaxonomická charakterizace nově izolovaných bakteriálních druhů z jáchymovských pramenů

V Jáchymově se setkáváme s podzemními prameny bohatými na obsah radonu. Toto extrémní prostředí nabízí možnost výskytu unikátních mikroorganismů, které doposud nebyly taxonomicky zařazeny. Cílem této práce je chemotaxonomická charakterizace tří dříve nepopsaných bakteriálních druhů rodu Phenylobacterium. Konkrétně se jedná o izoláty 367 a 424, jejichž nejbližším typovým zástupcem na základě podobnosti sekvence genu pro 16S rRNA je P. immobile kmen E a izolát 420, který má za nejbližšího typového zástupce P. muchangponense kmen A8T. V rámci chemotaxonomické analýzy bylo stanoveno optimální růstové medium a optimální růstová teplota na 28 °C pro všechny tři izoláty. Biochemickými testy bylo zjištěno, že se jedná o gramnegativní, kataláza pozitivní a cytochrom c negativní kmeny. Za použití komerční soupravy API®ZYM byl stanoven enzymatický profil izolátů, který se skládal především z enzymů katalyzujících hydrolýzu peptidů a proteinů. Následně byl proveden test utilizace široké škály substrátů pomocí soupravy API®50CH, který prokázal sníženou schopnost izolátů utilizovat sacharidy. Výsledkem kompletní charakterizace izolátů bude podrobný popis všech třech kmenů a bude diskutována rozdílnost fylogeneticky podobných izolátů 367 a 424 pocházejících z odlišného zdroje.
8 Bc. Veronika Ferinová M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Interakce signálního peptidu a částice rozpoznávající signál studovaná prostřednictvím simulace molekulové dynamiky detail

Interakce signálního peptidu a částice rozpoznávající signál studovaná prostřednictvím simulace molekulové dynamiky

Interakce signálního peptidu s částicí rozpoznávající signál (SRP) hraje velmi důležitou roli v cílení membránových a sekretovaných proteinů na membránu endoplazmatického retikula. Signální peptid lze rozlišit na tři oblasti, kdy jedna oblast je hydrofobní. V této oblasti byly nalezeny repetice hydrofobních aminokyselin u člověka a savců. Tato práce má za úkol charakterizovat interakci signálního peptidu a SRP simulacemi molekulové dynamiky a metadymiky. Pro studium byl vybrán receptor proteinu SRP54, a signální peptid interleukinu 17A obsahující leucinové repetice. Dalšími studovanými signálními peptidy byly dvě modifikace interleukinu 17A, kdy byl leucin nahrazen isoleucinem nebo valinem, a také ortolog s leucinovými a valinovými repeticemi. Nejdříve byly provedeny simulace molekulové dynamiky o délce 1 µs na strukturách receptoru SRP se signálním peptidem získaných pomocí molekulového dockingu. V průběhu simulací nedošlo k rozpadu struktur. Pouze signální peptid interleukinu 17A obohacen repeticemi leucinu vytvořil strukturu α-helix. Lze tedy říci, že signální peptidy obohacené repeticemi leucinu mohou tvořit funkční signální peptid. Výsledky získané simulacemi molekulové dynamiky jsou nadále v procesu ověřování jinou metodou, konkrétně metadynamikou.  



9 Bc. Simona Galádová M2 doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D. Characterization of novel mutations in an RNA-cleaving deoxyribozyme detail

Characterization of novel mutations in an RNA-cleaving deoxyribozyme

Deoxyribozymes are deoxyribonucleic acids with catalytic activity. One example is DVANACTKA, which was discovered using artificial evolution. DVANACTKA can cleave itself when a specific deoxyribonucleotide in the primary sequence is replaced   by   ribonucleotide. The secondary structure of DVANACTKA is similar to that of a deoxyribozyme called 8-17. One way to characterize DVANACTKA is based on its catalytic activity. This can be done by determining the percentage of cleaved deoxyribozyme. Divalent ions of lead, or magnesium are typically used as activators. Lead was used in these experiments since it is known to be important for both DVANACTKA and 8-17. Our results confirm that both deoxyribozymes are activated   by   lead. After 80 minutes 8-17 cleaved up to 72 % of present molecules and DVANACKA reached an even higher percentage – over 80 %. In a second approach, the 3D structure of DVANACTKA was modelled by SimRNA. The program is designed to create models of potential 3D structures of nucleic acids. The modelling was performed twice. One run was performed using only the primary sequence while the second used the known secondary structure of DVANACTKA as an input. The result predictions differ from one another depending on initial data.
10 Bc. Mária Goliašová M2 Ing. Eva Jablonská, Ph.D. In vitro testování steroidních látek - interakce s estrogenovým a androgenovým receptorem detail

In vitro testování steroidních látek - interakce s estrogenovým a androgenovým receptorem

Před samotným testováním léčiv na zvířatech je potřeba provést řadu testů z hlediska bezpečnosti pro lidský organismus. Námi zkoumaných 21 steroidů má potenciál příznivě ovlivnit lékovou rezistenci. V této práci jsme se v rámci testování in vitro zaměřily na jejich možnou nežádoucí interakci s receptory pohlavních hormonů. Pomocí savčích buněčných linií hERα-HeLa-9903, resp. MDA-kb2 byly provedeny testy pro zjištění možného vyvolání nežádoucí estrogenní, resp.  androgenní aktivity. Pro stanovení této aktivity byl použitý test aktivace transkripce, kde po navázání ligandu (v našem případě jeden z 21 steroidů) na estrogenní/ androgenní receptor dochází ke vzniku komplexu receptor-ligand. Tento komplex je translokován do jádra buněk, kde se váže ke specifickým prvkům DNA odpovědi a transaktivuje reporterový gen, což vede ke zvýšené buněčné expresi reporterového proteinu, stanoveného bioluminiscencí.  Pomocí tohoto testu se podařilo prokázat, že námi sledované steroidy nemají schopnost vázat se na estrogenní/ androgenní receptor, a tedy z tohoto hlediska nevykazují negativní vliv na správné působení pohlavních hormonů. V budoucnu bude tento test proveden i na metabolitech těchto steroidů, které budou získány testem metabolické aktivace jaterním homogenátem S9.
11 Bc. Kateřina Hanáková M2 Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D. Validace qPCR protokolů pro kvantifikaci genů kódujících rezistenci k antibiotikům detail

Validace qPCR protokolů pro kvantifikaci genů kódujících rezistenci k antibiotikům

Validace qPCR protokolů pro kvantifikaci genů kódujících rezistenci k antibiotikům Bc. Kateřina Hanáková Školitel: Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D. Antibiotika jsou zásadními látkami pro léčbu bakteriálních infekcí. Bakterie jsou však schopny si vůči nim vyvinout obranné mechanismy rezistence, což následně způsobuje zhoršení léčby i banálních bakteriálních infekcí. Geny rezistence k antibiotikům (ARG), kódující tyto mechanismy, jsou součástí nejen chromozomů, ale zvláště mobilních genetických elementů. Cílem této práce je zavedení a validace qPCR protokolů pro absolutní i relativní kvantifikaci vybraných ARG. V rámci testování jsou použity vzorky DNA izolované z různých částí ČOV (anaerobní a aktivovaný kal, odpadní voda) v rámci kruhového testu v projektu REPARES (H2020-EU.4.b. ID 857552). Cílem práce je zjistit vliv jednotlivých faktorů (vliv přístroje, teploty nasedání, metody měření koncentrací atd.) qPCR protokolů na absolutní qPCR kvantifikaci počtu kopií vybraných ARG pomocí gBlockTM (až 3000 párů bazí dlouhé fragmenty dsDNA externě dodávané) s cílem zavést spolehlivý a validovaný protokol. Byly testovány qPCR protokoly pro absolutní kvantifikaci ARG tetO (rezistence k tetracyklinu), sul1 (rezistence k sulfonamidům), genu pro integrázu (int1) a referenčního genu pro 16S rRNA.
12 Bc. Blanka Husťáková M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Molekulární charakteristiky S1-P1 nukleas z lidských patogenů detail

Molekulární charakteristiky S1-P1 nukleas z lidských patogenů

S1-P1 nukleasy jsou metaloenzymy se třemi ionty kovů v aktivním místě. Katalyzují štěpení nukleových kyselin, RNA i DNA, a většina z nich vykazuje preferenci pro jednořetězcové nukleové kyseliny (RNA, ssDNA) oproti dvouřetězcovým nukleovým kyselinám (dsDNA). Díky této vlastnosti našly některé z nich využití v biotechnologiích, či jsou studovány pro své protinádorové účinky. Některé lidské patogeny, jako jsou bakterie Stenotrophomonas maltophilia, Legionella pneumophila nebo zástupci patogenních trypanosomatid, produkují S1-P1 nukleasy, zatímco u savců se tyto nukleasy nevyskytují. Studium těchto nukleas proto může přispět k novým terapeutickým postupům při léčbě infekcí způsobených multirezistentními kmeny. Práce je zaměřena na S1-P1 nukleasu ze Stenotrophomonas maltophilia (SmNuc1), která je připravována rekombinantně v E. coli, s cílem charakterizovat její ezymatické vlastnosti a získat struktury komplexů SmNuc1 s ligandy podobnými nukleotidům. Pomocí rentgenové krystalografie byly vyřešeny struktury SmNuc1 s ligandy aciklovirem a favipiravirem v aktivním místě, které jsou potenciálními inhibitory SmNuc1. Zároveň dosavadní výsledky studie enzymatické aktivity naznačují, že SmNuc1 má vlastnosti vhodné pro některé biotechnologické aplikace.  
13 Bc. Martina Jeřábková M2 Ing. Michal Strejček, Ph.D. Zpracování genomu environmentálního bakteriálního izolátu 17/6 sekvenovaného pomocí nanopórové technologie detail

Zpracování genomu environmentálního bakteriálního izolátu 17/6 sekvenovaného pomocí nanopórové technologie

Nanopórová technologie sekvenace DNA je řazena mezi metody dlouhého čtení, což představuje výhodu zejména z hlediska jednoduššího skládání fragmentů DNA do delších celků. Ve srovnání s metodami krátkého čtení jsou totiž u této sekvenační technologie fragmenty obvykle 100krát delší. To se ovšem děje na úkor nižší přesnosti v detekci jednotlivých bází. Chyby jsou zde zejména v podobě inzercí a delecí (indelů) vznikajících v místech homopolymerních sekvencí. Ty pak ve výsledném genomu způsobují posun čtecího rámce, inserci stop-kodonu do kódující sekvence, nebo naopak jeho zrušení, což dává vzniknou tzv. pseudogenům. Počet těchto pseudogenů je možné snížit díky polishingu za využití softwarů umožňujících najít a opravit sekvenační chyby.  Cílem této práce je nalézt takovou kombinaci bioinformatických nástrojů umožňujících assembly (Canu, Flye) a polishing (Medaka, Racon), aby se počet pseudogenů co nejvíce snížil, tedy aby se zvýšila kvalita výsledného genomu. K monitoringu počtu pseudogenů (před i po průběhu polishingu) byl používán PGAP – anotační software od NCBI.  
14 Bc. Monika Jiráčková M2 Ing. Barbora Svobodová Tvorba identifikačního systému pro rod Cronobacter v programu BioNumerics detail

Tvorba identifikačního systému pro rod Cronobacter v programu BioNumerics

Bakterie rodu Cronobacter jsou gram-negativní bakterie z čeledi Enterobacteriaceae. Jedná se o oportunní patogeny ohrožující převážně kojence a jedince s oslabenou imunitou. Rod v sobě zahrnuje sedm druhů, z nichž jsou s klinickými případy spojeny hlavně dva druhy, a to C. sakazakiiC. malonaticus. Cílem této práce je vytvořit identifikační systém v programu BioNumerics, jenž by byl schopen rozlišit druhy rodu Cronobacter na základě spekter naměřených metodou hmotnostní spektrometrie MALDI‑TOF. Pro vytvoření databáze bylo použito 31 kmenů Cronobacter spp. zastupující všechny druhy. BioNumerics nabízí několik možností identifikačních klasifikátorů: podle seznamů píků, na základě podobnosti za použití vhodného korelačního koeficientu a pomocí spektrálních dat. Možnosti klasifikace byly otestovány s původním nastavením nabízeným programem a s vlastním nastavením přizpůsobeným pro použitá data. Jako nejvhodnější se ukázal klasifikátor využívající spektrální data. Pomocí tohoto klasifikátoru bylo při identifikaci 33 kmenů nepoužitých pro tvorbu databáze správně určeno 84 % spekter. BioNumerics nabízí řadu přizpůsobení, jež slibuje vylepšení úspěšnosti identifikace. Vytvořená databáze by se dala využít pro identifikaci bakterií z klinických vzorků či vzorků potravin.
15 Bc. Irena Jochovičová M2 Ing. Jan Sácký, Ph.D. Charakterizace biochemických aspektů hyperakumulace Cd v Agaricus crocodilinus detail

Charakterizace biochemických aspektů hyperakumulace Cd v Agaricus crocodilinus

Agaricus crocodilinus je vzácná saprotrofní houba, u níž byla prokázána schopnost akumulovat těžké kovy, jako jsou Cd, Zn, Cu a Ag, ve velmi vysokých koncentracích. Koncentrace akumulovaného Cd dosahují až stovek mg kg-1 suché váhy plodnice, čímž lze tento druh řadit mezi hyperakumulátory tohoto kovu. Pilotní pokusy ukázaly, že největší část Cd a Zn je v plodnicích vázána na intracelulární peptidy o velikosti 6-10 kD, či je přítomna v komplexech o velikosti 0,3 kDa. V případě peptidů by se mohlo jednat o metalothioneiny, které jsou u vyšších hub nejčastějšími ligandy těžkých kovů peptidové povahy, nebo o domnělý mykofosfatin: již dříve popsaný glykoprotein, u kterého však doposud není známa jeho přesná sekvence. Byl učiněn pokus o izolaci a identifikaci tohoto glykoproteinu za využití speciálního barviva, ale jeho přítomnost zatím nebyla prokázána. Dalším přístupem, jak identifikovat Cd a Zn vazebné peptidy/proteiny je konstrukce expresní cDNA knihovny. Následně se práce bude zabývat identifikací genu proteinového transportéru PCR1, který by se mohl podílet na detoxifikaci iontů kovů Cd a Zn v A.crocodilinus.
16 Bc. Kristýna Kliková M2 Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D. Vliv antimikrobiálních látek na transkripční profil Escherichia coli detail

Vliv antimikrobiálních látek na transkripční profil Escherichia coli

Escherichia coli je významná gramnegativní bakterie z čeledi Enterobacteriaceae. Je běžnou součástí střevního mikrobiomu teplokrevných zvířat včetně člověka, avšak může být i oportunním patogenem. E. coli je schopná tvořit silnou a odolnou vrstvu biofilmu (konsorcium buněk přichycených k sobě navzájem a k povrchu pomocí extracelulární matrice rezistentní k vnějším podmínkám) na abiotických i biotických površích. Tvorba biofilmu E. coli je tak velmi nežádoucím dějem především v nemocnicích (nozokomiální infekce), ale i v potravinářství (křížové kontaminace ve výrobě). Cílem této práce je přispět k objasnění mechanismu působení antimikrobiálních látek na transkripci genů regulujících stresovou odpověď včetně tvorby biofilmu. Testování je prováděno u tří kmenů E. coli a zlatých nanočástic v subletální koncentraci. V první části práce byl testován vliv těchto AuNPs na životaschopnost a tvorbu biofilmu u planktonních buněk. Ve druhé části práce byla provedena izolace mRNA z kultur E. coli rostoucích v přítomnosti a nepřítomnosti AuNPs. Pro stanovení míry transkripce byly vybrány cílové geny rpoS a oxyR, jako referenční geny byly vybrány 16S rRNA a gapA. Pro amplifikaci těchto genů byla zavedena metoda qPCR, která bude dále využita pro relativní kvantifikaci počtu jejich kopií v cDNA.  
17 Bc. Jana Krejčíková M2 Ing. Jáchym Šuman, Ph.D. Vliv rozkladu kořenové biomasy Helianthus annuus L. na složení mikrobiomu půdy detail

Vliv rozkladu kořenové biomasy Helianthus annuus L. na složení mikrobiomu půdy

Rhizosféra je domovem obrovského množství mikroorganismů, které mají významný podíl na růstu, výživě a zdraví rostlin. Kompozice rhizosférních mikrobiálních komunit je ovlivňována přímo rostlinami, jelikož ty svými kořeny vylučují do okolní půdy látky sloužící jako zdroje uhlíku či energie pro půdní mikroogranismy a sloučeniny působící jako chemoatraktanty nebo naopak antibiotika. Tato práce se zabývá studiem struktury mikrobiálních komunit v půdě vystavené rozkladu kořenové biomasy různých kultivarů Helianthus annuus L. (slunečnice roční), které se od sebe liší metabolomickým složením svých kořenů. Cílem práce je poté blíže zjistit, jak se mění složení komunit prokaryot a hub v půdě s rozkládajícími se kořeny v čase, a zároveň identifikovat metabolity, které jsou v procesu utváření půdních komunit po úhynu slunečnic nejdůležitější. Tohoto cíle bude dosaženo pomocí molekulárně-biologické a následně bioinformatické analýzy sekvencí prokaryotních a fungálních taxonomických markerů (gen pro 16S rRNA a úsek ITS2) v souvislosti s výsledky z necílené metabolomické analýzy vzorků půdy pomocí HPLC/MS.
18 Bc. Michaela Kubáňová M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Antibiofilmové účinky molybdenových klastrů detail

Antibiofilmové účinky molybdenových klastrů

Vplyvom neustále rastúcej antibiotickej rezistencie je potrebné prichádzať s novými možnosťami likvidácie bakterií a bakteriálneho biofilmu. Práve bakteriálny biofilm disponuje zvýšenou mechanickou i biochemickou odolnosťou oproti samotným planktonickým bunkám a často stojí za šírením nozokomiálnych infekcií v nemocničnom prostredí. Cieľom tejto práce bolo testovanie efektu klastrov na bázi molybdenu (Na2[Mo6I8(N3)6]) na rast bakteriálneho biofilmu. Princíp tejto metódy sa opiera o základy fotodynamickej terapie, kde vplyvom žiarenia s určitou vlnovou dĺžkou (400-460 nm) dochádza k excitácií klastru a k následnej tvorbe singletového kyslíka, ktorý je pre baktérie toxický. Zároveň voči týmto látkam nebola doposiaľ preukázaná tvorba rezistencie, vďaka čomu je tento spôsob inaktivácie baktérii veľmi atraktívny.  Vykonaných bolo niekoľko typov experimentov, ktoré poukazujú na antimikrobiálne účinky těchto látok, a to ako voči samotným planktonickým bunkám, tak i voči tvorbe biofilmu. Preukázaná bola fototoxicita v rádových rozdieloch, obzvlášť u zástupcov gram pozitívnych bakterí.  Následne bol skúmaný vplyv zloženia média na výsledný účinok týchto klastrov.  Ukázalo sa, že účinnost fotodynamickej terapie je ovplyvnená koncentráciou nutrientov a metabolických produktov v médiu.  



19 Bc. Kateřina Kuglerová M2 doc. Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D. Úloha laktátu v prevenci a patogenezi obezity detail

Úloha laktátu v prevenci a patogenezi obezity

Obezita je civilizační onemocnění, které je celosvětové rozšířené. Během tohoto stavu dochází nejen k nadměrnému ukládání tukové tkáně v organismu, ale i ke změnám v buněčné signalizaci. Pacienti trpící obezitou mají sníženou antioxidační obranu a zvýšenou hladinu reaktivních kyslíkových sloučenin (ROS). Výzkumy posledních let ukazují, že významnou signalizační molekulou tukové tkáně je i metabolit laktát. Kromě signalizace přes receptor GPR81 ovlivňuje též hladiny ROS a antioxidační odpověď. Tato práce se zaměřuje na studium účinku perorálního podávání laktátu na tukovou tkáň obézních zvířat. Laktát byl myším podáván ve formě oligolaktidu s převahou heptameru (LA7), jelikož v této formě méně zatěžuje trávicí trakt. LA7 slouží jako dopravní molekula, která se v organismu vlivem pankreatických enzymů štěpí na jednotlivé molekuly laktátu. Měření bylo provedeno pomocí qRT-PCR na myší tukové a jaterní tkáni, kde bylo zkoumáno ovlivnění exprese genů důležitých pro lipogenezi a antioxidační odpověď. Přestože v samotném zvířecím experimentu bylo nalezeno příznivé ovlivnění obézního fenotypu, naše práce zatím neposkytla informace o mechanismu účinku LA7. V současné době probíhá další kolo experimentů a budou navrženy primery umožňující kvantifikaci exprese dalších genů.
20 Bc. Michal Kuhn M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Vliv teplotního stresu na proteom anammox bakterie Brocadia fulgida detail

Vliv teplotního stresu na proteom anammox bakterie Brocadia fulgida

Anammoxní bakterie disponují velice specifickou vnitřní strukturou zvanou anammoxosom, jež je tvořena fosfolipidovou dvojvrstvou tvořenou estrery a etery ladderanů. Doposud nebylo zjištěno, jakým exaktním mechanismem jsou tyto vyšší mastné a cyklické kyseliny bakteriemi syntetizovány, ale na základě jejich vysoké spalné enthalpie mají potenciál pro využití v palivářském průmyslu; přesněji by se mohlo jednat o nové palivo pro raketové motory. Vystavení bakterií teplotnímu stresu, ve formě zvýšení teploty bioreaktoru, by mělo zvýšit produkci ladderanů. Při mé práci byla několikrát prováděna dezintegrace buněčné kultury obohacené o druh Candidatus Brocadia fulgida s následnou snahou o izolaci anammoxosomu pomocí sacharózové gradientové centrifugace. Výsledky byly pozorovány pomocí světelného mikroskopu a TEM. V další fázi práce bude snaha o extrakci cytosolických a transmembránových proteinů, kdy dalším krokem bude jejich identifikace pomocí hmotnostní spektroskopie (ESI-QTOF-MS). Výsledkem mé práce by mělo být nazelení enzymů, jež jsou zodpovědné za syntézu ladderanů.  
21 Bc. Ondřej Laniak M2 Ing. Eva Jablonská, Ph.D. Využití dPCR pro kvantifikaci DNA z papírových dokumentů detail

Využití dPCR pro kvantifikaci DNA z papírových dokumentů

Práce se zabývá problematikou izolace DNA z papírových dokumentů, zejména izolace z oblasti podpisových řádků. V této oblasti se většina populace při podpisu opírá malíkovou hranou dlaně, je tedy vysoká pravděpodobnost, že na papíře zůstanou biologické stopy signatáře. Cílem práce je prokázat přítomnost těchto stop a kvantifikovat množství izolované DNA. Izolaci provádíme pomocí komerční soupravy Casework Direct System. Tato souprava minimalizuje ztráty, jelikož se vzorek nepromývá. Je proto vhodná pro vzorky s nízkou koncentrací DNA. Izolovanou DNA následně kvantifikujeme pomocí dPCR. Pro srovnání a verifikaci získaného výsledku izoláty kvantifikujeme také prostřednictvím qPCR s využitím soupravy Plexor HY System. Následně jsme se z izolátů pomocí soupravy PowerPlex Fusion 6C Systém pokusili získat STR profil. Průběžné výsledky poukazují na problémy při izolaci, jelikož se nám prozatím nepodařilo úspěšně kvantifikovat množství získané DNA, ani získat kvalitní STR profil. Z vyzkoušených metod izolace se zatím ukázalo, že při navlhčení papíru jsme schopni získat větší množství DNA. Výsledkem této práce bude sestavení postupu izolace pro dosažení nejvyššího možného výtěžku a porovnání dPCR a qPCR metod. 
22 Bc. Nikola Lisá M2 Ing. Hana Stiborová, Ph.D. Vyhodnocení mikrobiální kontaminace audiovizuálních materiálů kultivačními a molekulárně-biologickými technikami detail

Vyhodnocení mikrobiální kontaminace audiovizuálních materiálů kultivačními a molekulárně-biologickými technikami

Audiovizuální materiály (AVM) jakožto památky kulturního dědictví mají pro společnost z hlediska estetiky, historie i etnologie neocenitelný význam. Mohou však být kolonizovány bakteriemi, mikroskopickými houbami nebo dalšími organismy, které je znehodnocují. Cílem práce je proto srovnat diverzitu a strukturu zachycených mikroorganismů z různých typů AVM kultivačními technikami a amplikonovým sekvenováním. Vzorky z AVM byly odebrány pomocí polyuretanových stěrových houbiček ve Státním oblastním archivu v Třeboni a v Zámrsku. Stěrové houbičky byly vytřepány ve fyziologickém roztoku a část byla použita na kultivace a část na izolaci metagenomové DNA. Pro zvýšení kultivovatelnosti mikroorganismů byla využita média se sníženou koncentrací živin a přídavkem faktoru podporující resuscitaci buněk, který byl izolován ze supernatantu bakterie Micrococcus luteus. Získané kolonie byly identifikovány metodou MALDI-TOF MS. Z metagenomové DNA byly připraveny amplikony pro gen 16S rRNA a ITS region pomocí dvoustupňové PCR. Amplikony budou zaslány na sekvenování pomocí Illumina Miseq. Výsledky budou statisticky zpracovány a porovnány s kultivačními metodami. Identifikace přítomných mikroorganismů povede ke zvolení vhodnějších podmínek kultivace a následné ochraně AVM.
23 Bc. Veronika Liščáková M2 Ing. Jan Sácký, Ph.D. Identifikace a charakterizace genů kódující proteinové transportéry kadmia a zinku v Agaricus crocodilinus detail

Identifikace a charakterizace genů kódující proteinové transportéry kadmia a zinku v Agaricus crocodilinus

O vyšších houbách je známo, že jsou schopny akumulovat ve svých plodnicích vysoké koncentrace těžkých kovů. Hyperakumulace kadmia (Cd) však byla doposud popsána pouze u dvou druhů saprotrofních hub Cystoderma carcharias a Agaricus crocodilinus. Cílem této práce bylo zjistit genetické a biologické aspekty vedoucí u houby A. crocodilinus ke schopnosti hyperakumulace Cd. Zaměřili jsme se na identifikaci a charakterizaci genů CDF (z angl. Cation Diffusion Facilitator) proteinových transportérů, které jsou zodpovědné za transport dvoumocných iontů kovů. Byly získány nukleotidové sekvence dvou transportérů označené AcCDF1 a AcCDF2. Fylogenetická analýza umístila AcCDF1 do zinkového CDF klastru, zatímco AcCDF2 byl zařazen do zcela nové, zatím nedefinované skupiny CDF transportérů. Pomocí softwaru využívající neuronovou síť AlphaFold byly predikovány jejich trojrozměrné struktury a určeny aminokyselinové zbytky zodpovědné za transport kovu. V mutantních kmenech Saccharomyces cerevisiae byla u AcCDF1 zjištěna jeho substrátová specifita a díky fúzi se zeleným fluorescenčním proteinem určena také jeho lokalizace. Ze znalosti struktury AcCDF1 se dále pokusíme řízenou mutagenezí změnit jeho specifitu. Získané poznatky mohou být v budoucnu využity při potenciálních bioremediačních procesech.  



24 Bc. Tomáš Ludvík M2 prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc. Příprava a charakterizace vybraných nestrukturních proteinů +RNA virů detail

Příprava a charakterizace vybraných nestrukturních proteinů +RNA virů

V rámci této práce bude věnována pozornost nestrukturnímu proteinu 2A z rodiny Picornaviridae. Jedná se o rozmanitou skupinu kódujících ssRNA virů. Z této velké skupiny virů jsem se zaměřil na Aichi virus a Coxsackie virus B3. Oba viry patří mezi lidské patogeny, Aichi virus je původcem gastroenteritidy a Coxsackie virus B3 může v nejhorších případech způsobit dilatační kardiomyopatii. Kardiomyopatie vede ke špatné funkci srdce důsledkem jeho rozšíření. Protein 2Apro Coxsackie viru B3 zastává mnoho důležitých funkcí v jeho životním cyklu. Jedná se o proteasu, jež se podílí na štěpení virového polyproteinu. Pomocí 2Apro dokáže virus obejít imunitní odpověď hostitele a zastavit produkci klíčových hostitelských proteinů. Z tohoto důvodu je 2A proteasa vhodným cílem pro zásah antivirotiky. Cílem této práce je připravit a charakterizovat dva rekombinantní proteiny 2A z Aichi viru a Coxsackie viru B3. Prvním krokem je příprava expresních plasmidů. Následně bude provedena metoda rekombinantní exprese. Druhým krokem bude izolace a purifikace rekombinantních 2A proteinů. V posledním kroku této práce budeme získané rekombinantní proteiny studovat, bude se jednat o enzymatickou charakterizaci těchto proteinů či případné vyřešení struktury metodou proteinové krystalografie. 
25 Bc. Aneta Machalíková M2 Ing. Eva Benešová, Ph.D. Fukosidasa z chladově-adaptovaného bakteriálního kmene C1-1 detail

Fukosidasa z chladově-adaptovaného bakteriálního kmene C1-1

α-L-Fukosidasy patří mezi enzymy z třídy hydrolas, konkrétně se jedná o glykosidasy. Katalyzují odštěpení L-fukosy z neredukujícího konce oligosacharidů nebo fukosylovaných konjugátů. V lidském organismu jsou důležité při mezibuněčných interakcích, imunitních reakcích, degradaci fukosylovaných konjugátů v lysozomu, při oplození vajíčka anebo výživě mikrobiomu. α-L-Fukosidasa z Arthrobacter sp. C1-1 se řadí do rodiny glykosidas GH29. Některé enzymy z této rodiny jednak hydrolyzují glykosidovou vazbu, jak bylo zmíněno výše, ale za určitých laboratorních podmínek katalyzují i reakce transglykosylační. Této schopnosti lze využít například při přípravě oligosacharidů mateřského mléka anebo terapeutik pro léčbu rakoviny. Arthrobacter sp. C1-1 je organismus adaptovaný na prostředí s trvale nízkou teplotou. Je tudíž možné, že i enzymy pocházející z tohoto organismu budou nízkým teplotám vhodně přizpůsobené a díky tomu průmyslově zajímavé. V rámci této diplomové práce byla úspěšně indukována syntéza α-L-fukosidasy v původním organismu Arthrobacter sp. C1-1 během kultivace v médiu obsahujícím L-fukosu. Dále byl enzym připraven rekombinantně v bakterii E. coli BL21 (DE3) a v následující práci se předpokládá charakterizace jeho hydrolytických a transglykosylačních vlastností.  
26 Zdeněk Míchal B3 Ing. Eva Jablonská, Ph.D. Testování lysmeralu in vitro – toxicita a endokrinní disrupce detail

Testování lysmeralu in vitro – toxicita a endokrinní disrupce

S parfémy, kosmetikou nebo čisticími prostředky se setkáváme každý den. Všechny tyto přípravky jsou složeny z velkého množství různých látek, které mohou mít negativní vliv na živé organismy včetně člověka. Jednou z častých složek v těchto přípravcích je námi testovaný lysmeral, 2-(4-tert-Butylbenzyl)propionaldehyd. Jde o synteticky připravenou látku s květinovou vůní. Pro ni je lysmeral využíván v kosmetických a čisticích přípravcích, ale jeho možné nežádoucí působení na hormonální systém nebylo dosud testováno. In vitro testováním jsme určovali toxicitu této látky a zjišťovali, zda má schopnost endokrinní disrupce. V naší práci jsme použili reportérové in vitro testy, jenž využívají tkáňové kultury schopné aktivace transkripce po navázání ligandu na estrogenní nebo androgenní receptor. Estrogenní aktivitu lysmeralu jsme stanovili pomocí buněčné linie HeLa-9903 získané z lidského děložního čípku a pro určení androgenní aktivity jsme použili linii MDA-kb2 z humánní prsní žlázy. Ze zjištěných dat jsme vyhodnotili, že lysmeral nemá schopnost endokrinní disrupce. Jelikož je možné, že při metabolizaci této látky dochází ke vzniku nežádoucích metabolitů, naše práce pokračuje testy endokrinní disrupce po metabolické aktivaci. Testování bude prováděno interakcí s jaterním homogenátem.
27 Bc. Tomáš Nejedlý M2 Ing. Jitka Viktorová, Ph.D. Použití 2D a 3D buněčných modelů pro testování potenciálu kanabinoidů modulovat mnohočetnou lékovou rezistenci detail

Použití 2D a 3D buněčných modelů pro testování potenciálu kanabinoidů modulovat mnohočetnou lékovou rezistenci

Mnohočetná léková rezistence (MDR) patří mezi jednu z nejčastějších příčin selhání léčby nádorů pomocí chemoterapie. Může být způsobena nadprodukcí ABC transportních proteinů (z angl. ATP binding cassete), jež jsou zodpovědné za eflux léčiv z cytosolu buněk. Nejčastěji nadměrně exprimovaným proteinem z této rodiny spojovaným s mnohočetnou lékovou rezistencí je P-glykoprotein. Potlačením jeho funkce, ať inhibicí nebo snížením exprese, lze zvýšit účinnost chemoterapeutik. Novou potenciální skupinu modulátorů P-glykoproteinu představují rostlinné extrakty a jejich aktivní složky jako například kanabinoidy, vykazující kromě modulace lékové rezistence také mnoho dalších biologických aktivit. V rámci testování těchto látek na 2D buněčných modelech byla využita lidská buněčná linie karcinomu vaječníku (HOC) a její sublinie rezistentní na doxorubicin (HOC/ADR). Některé z měřených látek (kanabidiol, kanabicyklol, kanabichromen, kanabigerolová kyselina) vykazovaly senzitizaci rezistentní sublinie v důsledku čehož došlo ke snížení rezistence k doxorubicinu potřebného k inhibici růstu buněk. Další testování se zaměří na ověření potenciálu modulovat MDR na 3D modelech (mikrotumorech). Zároveň bude ověřen mechanismus působení látek pomocí přímé inhibice transportéru.
28 Bc. Michaela Neubergerová M2 prof. RNDr. Olga Valentová, CSc. Sekretuje Leptosphaeria maculans extracelulární váčky? detail

Sekretuje Leptosphaeria maculans extracelulární váčky?

Leptosphaeria maculans je celosvětově rozšířený houbový patogen vyvolávající u rostlin z čeledi brukvovitých (Brassicaceae) onemocnění známé jako fómové černání stonku. Škody působí zejména na řepce olejce (Brassica napus), která je v současnosti jednou z nejpěstovanějších plodin vůbec. Epidemie fómového černání stonku dokážeme dnes poměrně úspěšně eliminovat pěstováním rezistentních odrůd, aplikací fungicidů nebo střídáním pěstovaných plodin. L. maculans však dokáže nastavenou rezistenci velmi rychle překonat. Je proto klíčové dále zkoumat molekulární mechanismy, které L. maculans při kolonizaci apoplastu hostitelské rostliny využívá. Jedním z nich by mohla být sekrece extracelulárních váčků. Extracelulární váčky jsou sférické, membránou obalené útvary, sekretované z buněk do extracelulárního prostředí. Jejich obsahem jsou zejména proteiny, lipidy a nukleové kyseliny. Jsou běžnou součástí řady fyziologických i patologických procesů a jak bylo nedávno zjištěno, také interakcí rostlin s patogeny. Jelikož byl výzkum houbových extracelulárních váčků dosud zaměřen zejména na lidské patogeny, máme o váčcích produkovaných fytopatogenními druhy pouze velmi málo informací. Cílem této práce je izolovat extracelulární váčky produkované L. maculans a analyzovat jejich proteinový obsah.
29 Bc. Denisa Nováková M2 Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D. Identifikace štiky obecné (Esox lucius) pomocí LAMP detail

Identifikace štiky obecné (Esox lucius) pomocí LAMP

Alergie na ryby patří mezi nejčastěji se vyskytující potravinové alergie. Hlavní alergen rybího masa je svalový protein parvalbumin. Ten může být použit jako identifikační marker nejen pro analýzu syrových ryb, díky jeho odolnosti rovněž i pro analýzy zpracovaných a tepelně upravených rybích výrobků. Toho může být využito při průkazu falšování rybích produktů, které jsou jednou z nejčastěji falšovaných komodit díky své oblíbenosti mezi konzumenty. Aby nedocházelo ke klamání spotřebitelů, ale i ohrožování jejich zdraví, je zapotřebí navrhnout rychlé a specifické metody pro druhovou identifikaci ryb. Cílem této práce bylo navrhnout protokol pro izotermickou amplifikaci DNA štiky obecné (Esox lucius) s využitím metody LAMP (z angl. Loop-mediated isothermal amplification). Za tímto účelem byly navrženy specifické primery v oblasti intronu parvalbuminového genu. Metoda byla zkoušena za použití různých reakčních mixů a byla provedena optimalizace reakčních podmínek vhodných pro detekci štiky obecné. Po optimalizaci podmínek byla navržená metoda testována na panelu 13 druhů ryb. Práce byla finančně podpořena z grantu MZe (NAZV) QK1910231.  
30 Bc. Ľubomíra Papíková M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Nespecifická fosfolipasa C z Arabidopsis thaliana: vztah struktury a funkce detail

Nespecifická fosfolipasa C z Arabidopsis thaliana: vztah struktury a funkce

Lipidová signalizace se u rostlin stala jednou z hlavních signalizačních sítí jako adaptivní mechanismus v reakci na různé enviromentální vlivy. Fosfolipasy jsou enzymy, které zprostředkovávají přestavbu membránových lipidů, neboť katalyzují počáteční krok štěpení fosfolipidů a vytvářejí řadu druhých poslů odvozených od lipidů. Fosfolipasy C jsou důležitá skupina enzymů hydrolyzující lipidy jak u rostlin, tak i u živočichů. V genomu Arabidopsis thaliana bylo identifikováno šest isoforem fosfolipasy C, které si svou širokou substrátovou specifitou vysloužily pojmenování nespecifické fosfolipasy C – NPC. V této práci navazuji na předešlou diplomovou práci, kde za účelem objasnit vztah struktury a katalytické aktivity NPC4 v A. thaliana byly navrženy a vytvořeny mutace v okolí aktivního místa. Modifikované enzymy byly produkovány v kmenu Arctic Express E. coli nicméně jejich purifikace nebyla úspěšná. Pro lepší purifikaci byla vyzkoušena změna podmínek (pH), vliv detergentů ovšem bez významných výsledků. Možným vlivem v purifikačním procesu by mohla mít poměrně dlouhá aminokyselinová sekvence s His kotvou na N-konci proteinu, která je v blízkosti aktivního místa enzymu a proto vyštěpení této sekvence by mohlo vést k úspěšné purifikaci tohoto proteinu a následnému stanovení aktivity.  
31 Bc. Gabriela Pelešková M2 Ing. Jan Sácký, Ph.D. Identifikace genů zodpovědných za methylaci arsenu u vyšších hub detail

Identifikace genů zodpovědných za methylaci arsenu u vyšších hub

Arsen (As) je polokovový prvek, na který si organismy z důvodu jeho toxicity a toxicity jeho sloučenin musely vytvořit speciální metabolické dráhy pro jeho detoxifikaci. Jednou z takových drah je methylace As, která byla popsána napříč všemi říšemi. U vyšších hub však zůstává tento jev stále neprozkoumán, ačkoliv přítomnost methylovaných sloučenin As byla již u vyšších hub potvrzena. Doposud není stále objasněno, zda methylaci provádí houba samotná, nebo zda jí tuto funkci zajišťují symbiotické bakterie. Bylo zjištěno, že potřebné geny pro methylaci As se pravděpodobně rozšířily mezi ostatní organismy horizontálním přenosem genů z bakterií, u kterých bývají tyto geny často seskupeny v takzvaném ars operonu. Je tedy možné předpokládat, že i u vyšších hub by se mohlo jednat o podobný fenomén. Ze dvou druhů rodu Hebeloma se podařilo získat částečné sekvence arsen methyltransferasy a transportéru As ACR3 ležících na rozdílných lokusech. Následně byla zkonstruována tzv. „GenomeWalking“ knihovna, která umožnuje bez znalosti genomu daného organismu určit sekvenci DNA celého genu a jeho okolí. V následujícím postupu budou provedeny funkční studie těchto genů v Saccharomyces cerevisiae a v případě transportéru ACR3 bude ve fúzi se zeleným fluorescenčním proteinem určena jeho lokalizace.  
32 Bc. Anna Petrová M2 prof. RNDr. Milan Kodíček, CSc. Hledání metody pro stanovení vybraných adenosinfosfátů a koenzymů oxidoreduktas v plasmě leukemických pacientů detail

Hledání metody pro stanovení vybraných adenosinfosfátů a koenzymů oxidoreduktas v plasmě leukemických pacientů

Rakovinné buňky vzniklé přeprogramováním zdravých buněk získávají výhodu dlouhého přežívání, růstu a proliferace. V mikroprostředí solidních nádorů a v mikroprostředí kostní dřeně při akutní myeloidní leukemii je výrazně zvýšené množství ATP. Je otázkou, jestli je tomu tak  i v plasmě u leukemických pacientů. Rakovinné buňky mají zvýšenou aktivitu enzymů v pentosofosfátovém cyklu, která vede ke zvýšené produkci NADPH, který slouží k biosyntéze a k ochraně před oxidačním stresem. Cílem práce bylo najít vhodnou metodu pro stanovení ATP, ADP, AMP, NAD(H) a NADP(H) - potencionálních rakovinných markerů. Na kapalinové chromatografii s UV detekcí byla vyzkoušena jedna kolona, a to Kromasil Eternity-C18 s reverzní fází s přídavkem iontově párového činidla (tetrabutylamoniumhydrosulfátu) v mobilní fázi. Na LC-MS byly vyzkoušeny 4 chromatografické kolony na reverzní fázi a 3 kolony na bázi HILIC. Nejlepší rozdělení zvolených analytů poskytla kolona Luna NH2 na bázi HILIC. Dosavadní chromatogramy byly získány ze standardů rozpuštěných v pufru (LC-MS) a ve vodě (HPLC s UV detekcí). Následně budou analyty stanovovány z plasmy zdravých jedinců a leukemických pacientů.
33 Bc. Jana Psotová M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Antiproliferační aktivita fluorescenčních derivátů digitoxigeninu pro teranostiku detail

Antiproliferační aktivita fluorescenčních derivátů digitoxigeninu pro teranostiku

Digitoxigenin (DgG) je aglykonem kardioglykosidu digitoxinu, který se již po staletí využívá v léčbě srdečního selhání. Později bylo zjištěno, že digitoxin i jeho aglykon vykazují značný protinádorový účinek a jsou schopné vyvolat programovanou buněčnou smrt. Proto je tato práce zaměřena na fluorescenční deriváty DgG, které by mohly nalézt uplatnění v teranostice nádorových onemocnění. Studovali jsme sedm fluorescenčních derivátů DgG s odlišnou emisí fluorescence. Nejprve byla pomocí molekulovému dokování porovnána síla interakcí DgG a jeho derivátů se sodno-draselnou ATPasou (NKA), která hraje hlavní roli v účinku kardioglykosidů. Dále byla stanovena cytotoxicita a intracelulární lokalizace studovaných látek v nádorových a nenádorových plicních buňkách. Pro přiblížení působení těchto látek na nádor byla sledována změna velikosti a integrity 3D sféroidů vytvořených z buněk karcinomu plic. Téměř všechny deriváty se do vazebného místa NKA dokovaly podobně jako DgG. Fluorescenční mikroskopií byla zjištěna lokalizace derivátů v endoplasmatickém retikulu a lysozomech buněk karcinomu plic. Tři deriváty vykazovaly podobnou cytotoxicitu vůči nádorovým buňkám jako DgG. Dosavadní výsledky poukazují na vysoký potenciál tří ze studovaných derivátů DgG, proto budou dále podrobněji zkoumány.
34 Bc. Daniela Pírková M2 Ing. Tereza Leonhardt, Ph.D. Vazebné interakce RaZBP1 a zinku detail

Vazebné interakce RaZBP1 a zinku

Ektomykorhizní houba Russula atropurpurea je významným hyperakumulátorem zinku (plodnice obsahují až 1 067 mg Zn na kg sušiny). Bylo zjištěno, že peptidovými ligandy přebytku Zn v plodnicích jsou isomorfní peptidy RaZBP1 a RaZBP2. Tyto peptidy jsou schopné vázat téměř 80 % Zn extrahovaného z plodnic této houby, pravděpodobně ji chrání proti toxicitě Zn a vykazují pouze omezenou sekvenční podobnost se známými metalothioneiny vzhledem k absenci více motivů C-X-C (X je jakákoliv aminokyselina kromě prolinu). Přítomnost těchto peptidů byla později potvrzena i u dalších akumulátorů Zn z rodu Russula. Zdá se tedy, že druhy Russula akumulující Zn používají zcela specifickou strategii manipulace se Zn, odlišnou od ostatních studovaných hub. Cílem práce je ověřit vazbu Zn2+ na peptid RaZBP1 a určit disociační konstantu (Kd) této reakce pomocí termoforézy. Během měření bylo zjištěno, že v použitých pufrech vzniká nerozpustný Zn(OH)2. Naměřená hodnota Kd tak může být ovlivněna vysrážením Zn. Do budoucna se tedy plánuje nové měření v pufrech MOPSO a EPPS, ve kterých by podle dostupné literatury nemělo ke vzniku Zn(OH)2 docházet. Dalším cílem poté bude exprese metalothioneinů R. atropurpurea RaMT1 a RaMT2, změření jejich Kd pomocí termoforézy a srovnání jejich afinit k Zn s afinitou RaZBP1.
35 Bc. Lukáš Sainer M2 PharmDr. Jindřiška Angelini, Ph.D. Sledování působení nanočástic na orgánové i subcelulární úrovni u adf4 mutantů Arabidopsis thaliana detail

Sledování působení nanočástic na orgánové i subcelulární úrovni u adf4 mutantů Arabidopsis thaliana

Výrazný nárůst využívání nanočástic stříbra, jak při katalýze kvůli redoxním vlastnostem, tak ve farmacii a medicíně díky antibakteriálním a protirakovinným účinkům, ale i ve spotřebitelském zboží, biosenzorech, textiliích a dalších využitích, vede i k nechtěným únikům nanočástic do přírody. Nanočástice pronikají do rostlin, kde se akumulují, působí jako stresové faktory a mohou ovlivňovat nejen jejich vývoj, ale postupem v potravním řetězci mohou negativně ovlivnit i lidský organismus. Naše experimenty odhalily, že jedním z obranných mechanismů Arabidopsis thaliana je ukládání rostlinného polysacharidu kalosy v buněčných stěnách. Při mechanickém poškození nebo dalších stresových situacích se v buňkách kalosa vyskytuje ve vyšších koncentracích a její depozicí do buněčné stěny, plasmodesmat nebo sítkovic krytosemenných rostlin se tvoří neprůchodná bariéra podobná buněčné stěně. Cílem této práce bylo sledovat změny na subcelulární úrovni u divokého typu a adf4 mutantu Arabidopsis thaliana po ošetření stříbrnými nanočásticemi. Vhodnou instrumentální metodou ke sledování změn byla zvolena fluorescenční a konfokální mikroskopie.
36 Bc. Anna Shánělová M2 doc. Ing. Jan Lipov, Ph.D. DNA profilování latentních stop na papírových dokumentech detail

DNA profilování latentních stop na papírových dokumentech

Identifikace osob na základě profilování krátkých tandemových repetic (STR) se v kriminalistické praxi používá již řadu let. Při podpisu papírového dokumentu se většina osob opírá o malíkovou hranu dlaně a zanechává tak na papíru kožní buňky. Cílem této práce je ověřit hypotézu, že je možno z oblasti podpisového řádku papírového nosiče získat dostatečné množství DNA pro STR profilování. K izolaci byla použita komerční souprava Casework Direct System, která je určena pro vzorky s minimálním množstvím DNA, následná multiplex amplifikace byla provedena pomocí soupravy PowerPlex® Fusion 6C System. Fragmentační analýza byla realizována přístrojem SeqStudio, vyhodnocení pomocí software GeneMapper ID-X.  
37 Bc. Filip Souček M2 doc. Mgr. Ing. Štěpánka Kučková, Ph.D. Proteomické rozlišení různých druhů rybího masa detail

Proteomické rozlišení různých druhů rybího masa

Rybí maso je jako zdroj bílkovin a omega-3 mastných kyselin nedílnou součástí zdravé lidské výživy. Jeho vysoká cena a poměrně velká spotřeba z něj dělají vhodný cíl pro falšovatele potravin. Jedním z nejčastějších typů falšování je druhová substituce, kdy je maso dražší ryby nahrazováno masem ryby levnější. Zhruba 16–22 % z celkového složení rybího masa tvoří proteiny. Mezi nejvýznamnější patří aktin a myosin, myoglobin, kolagen a také různé enzymy. Obsah těchto proteinů je pro každý druh ryby charakteristický. Cílem práce je rozlišení jednotlivých druhů ryb, a to na základě rozdílů v proteinovém složení jejich masa pomocí hmotnostně-spektrometrických metod. Bylo zkoumáno maso šesti druhů – tří sladkovodních (kapra obecného, pstruha duhového a štiky obecné) a tří mořských (lososa obecného, tresky pestré a makrely obecné). K rozlišení jednotlivých druhů byla využita technika MALDI-TOF s následným zpracováním metodou analýzy hlavních komponent. Metoda LC-ESI-Q-TOF umožnila identifikaci konkrétních proteinů obsažených v rybím mase. Získané výsledky ukazují, že jednotlivé druhy ryb se touto metodou daří rozlišit. Dalším cílem bude pokusit se rozlišit jednotlivé druhy i v tepelně upraveném mase a také zjistit, zdali se podaří odlišit syrové a tepelně opracované maso téhož druhu.
38 Bc. David Straka M2 doc. Mgr. Ing. Štěpánka Kučková, Ph.D. Testování vhodných podmínek přípravy zvířecí srsti pro proteomickou analýzu detail

Testování vhodných podmínek přípravy zvířecí srsti pro proteomickou analýzu

Vymáhání dodržování Úmluvy o mezinárodním obchodu s ohroženými druhy volně žijících živočichů a planě rostoucích rostlin (CITES) nebo ochrana spotřebitele při koupi různých výrobků z kožešin jsou příklady situací, které si žádají možnost objektivního odborného posouzení pravosti. V současné době se v takových případech využívá tzv. morfologické identifikace zvířecích chlupů (MIAH), která se neobejde bez světelného a skenovacího elektronového mikroskopu, ale především bez zkušeností znalce. Další možností může být, vyjma analýzy mitochondriální DNA, analýza proteinového složení. Proteomický přístup s výhodou cílí především na odolné keratiny, které buňkám zvířecí srsti dominují. Protože existuje celá řada subtypů tohoto proteinu, které se navzájem liší svými aminokyselinovými sekvencemi, můžeme díky tomu srst různých zvířecích druhů vzájemně rozlišit. V této práci se zaměřujeme na vhodnou přípravu srsti vybraných druhů zvířat (rozmělnění vzorku, odstranění lipidového filmu z povrchu chlupů a extrakce proteinů) pro analýzu pomocí techniky MALDI-TOF MS s následným zpracováním analýzou hlavních komponent. Pro jednoznačnější rozlišení zvířecí srsti je využívána technika LC-ESI-Q-TOF v kombinaci s lineární diskriminační analýzou.
39 Bc. Ondřej Strnad M2 prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc. Příprava a testování liposomových nosičů cílených na nádorové buňky detail

Příprava a testování liposomových nosičů cílených na nádorové buňky

Během dlouhodobé léčby rakoviny chemoterapeutiky častokrát dochází ke vzniku rezistence, a tím snížení šance na úspěšné vyléčení. Mnohočetnou lékovou rezistenci (MDR) mohou způsobovat efluxní pumpy z rodiny ABC proteinů (z angl. ATP binding cassette). Jedním z nejčastěji nadměrně exprimovaných transportérů bývá P-glykoprotein (P-gp). Většina P-gp modulátorů se nedá podávat systémově, protože se P-gp přirozeně vyskytuje i v jiných tkáních a orgánech (např. hematoencefalitické bariéře), kde má ochranou funkci. Proto je nutné využít systém, který by modulátory cíleně dopravil k nádorovým buňkám, a tím snížil jejich vedlejší účinky. Cílem této práce je vytvoření aktivně cíleného systému obsahující modulátor P-glykoproteinu. Pro tyto účely budou využity liposomy nesoucí monoklonální protilátky proti humánnímu epidermálnímu receptoru 2 (Her2) k cílení lidské vaječníkové nádorové linie (HOC) nadprodukující tento receptor. V rámci testování byla stanovena aktivita samotného modulátoru, který vykazuje vysokou schopnost modulovat rezistenci u doxurubicin rezistentního karcinomu vaječníku (HOC/ADR) v širokém koncentračním rozsahu. Po přípravě transportního systému bude stanovena senzitizace rezistentní vaječníkové sublinie a porovnána míra modulace a selektivita vůči Her2 pozitivním buňkám.
40 Bc. Manuela Tadrosová M2 Ing. Jáchym Šuman, Ph.D. Metabolismus flavonoidů a jejich role v indukci aromatických dioxygenas v půdní bakterii Rhodococcus sp. C1 detail

Metabolismus flavonoidů a jejich role v indukci aromatických dioxygenas v půdní bakterii Rhodococcus sp. C1

Flavonoidy, sekundární metabolity rostlin plnící rozmanité ekologické funkce, představují potenciální induktory exprese genů bphA kódujících aromatické dioxygenasy, jež se podílí na degradaci aromatických polutantů, jakými jsou např. polychlorované bifenyly. Přítomnosti flavonoidů v rhizosféře v důsledku přirozené exudace kořenů tak lze využít k eliminaci těchto kontaminantů z životního prostředí. Tato práce je zaměřena na metabolismus flavonoidů v půdní bakterii Rhodococcus sp. C1 degradující spektrum organických polutantů. Z řady testovaných flavonoidů budou vybrány potenciální induktory exprese genu pro první a klíčový enzym této dráhy, tj. bifenyl‑2,3‑dioxygenasu (bphA). Míra exprese tří variant genu bphA přítomných v půdní bakterii Rhodococcus sp. C1 bude sledována na úrovni mRNA s využitím RT‑qPCR. Za tímto účelem byla navržena metoda izolace RNA, primery a podmínky qPCR. Sledování indukce exprese bifenyl‑2,3‑dioxygenasy vybranými flavonoidy je doplněno o stanovení schopnosti kmene C1 tyto flavonoidy utilizovat či transformovat. Takto bylo zjištěno, že kmen C1 je schopen utilizace flavanonu, naringeninu, katechinu a daidzeinu, a zároveň transformace flavanonu, naringeninu, katechinu, kvercetinu a luteolinu.
41 Bc. Petra Tichá M2 doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D. Chladově aktivní amylasa z kvasinky Mrakiella aquatica detail

Chladově aktivní amylasa z kvasinky Mrakiella aquatica

Biosféra Země je převážně chladná a trvale vystavena teplotám pod 5°C. Tak nízká průměrná teplota vyplývá hlavně ze skutečnosti, že většina povrchu Země je pokryta oceány. I přes silný negativní účinek nízkých teplot v těchto místech žijí organismy, které se svými vlastnostmi vyrovnávají organismům žijícím v mezofilních podmínkách. Tyto psychrofilní organismy produkují enzymy vykazující vyšší katalytickou aktivitu při nízké teplotě ve srovnání s jejich mezofilními protějšky. Jedním z potenciálně využitelných chladově aktivních enzymů je α-amylasa, která by našla uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích. Amylasy jsou enzymy ze třídy hydrolas, které štěpí α-1,4 glykosidickou vazbu makromolekul škrobu. Ve své práci se zabývám přípravou rekombinantní chladově aktivní α-amylasy pocházející z psychrofilní kvasinky Markiella aquatica. Dosud byl připraven vektor nesoucí gen pro α-amylasu, a ten byl následně transformován do kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Enzym měl být produkován intracelulárně, ale identifikace pomocí metody western blot však nepotvrdila přítomnost tohoto enzymu. Proto byla do plasmidu přidána signální sekvence směřující produkci a-amylasy do extracelulárního prostoru. Po transformaci Saccharomyces cerevisiae bude stanovena amylasová aktivita v médiu.  
42 Bc. Veronika Tomšovská M2 Ing. Tomáš Podzimek, Ph.D. Transformace dvou saprotrofních hub genem pro nukleasu TBN1 detail

Transformace dvou saprotrofních hub genem pro nukleasu TBN1

Rostlinné nespecifické nukleasy, zejména z rodiny nukleasa I, mají potenciál jako protinádorová terapeutika. Patří mezi ně i nukleasa TBN1 z rajčete jedlého, u které byl prokázán antiproliferační účinek na kožní melanom a karcinom prostaty při laboratorních testech na myších. Zároveň u ní byly zjištěny nižší nežádoucí účinky než u ostatních zkoumaných rostlinných nukleas. Problém nukleasy TBN1 je s jejím nízkým výtěžkem při produkci v rostlinách a vyšší houby, jako eukaryotické organismy, by mohly být vhodným produkčním systémem. Proto je tato práce zaměřena na transformaci saprotrofní houby Polyporus ciliatus genem pro TBN1 pomocí bakterie Agrobacterium tumefaciens. Zároveň je cílem této práce potvrdit přítomnost genu pro nukleasu TBN1 v již potenciálně transformované houbě Coprinellus bisporus. Pro optimalizaci procesu transformace houby P. ciliatus byla zjištěna vhodná koncentrace acetosyringonu a pro úspěšnou selekci pozitivních transformantů byly zjištěny vhodné koncentrace antibiotik hygromycinu, cefotaximu a carbenicillinu. Druhý z probíhajících experimentů, tedy potvrzení přítomnosti genu pro nukleasu TBN1 v již potenciálně transformované houbě C. bisporus, byl započat odstraňováním přebytečné bakterie A. tumefaciens, která po transformaci kontaminuje houbové mycelium.  
43 Bc. Natali Urbanová M2 Ing. Jan Vlček, Ph.D. Generování a detekce nízkých koncentrací toxických látek ve vzduchu detail

Generování a detekce nízkých koncentrací toxických látek ve vzduchu

Proces přípravy plynných standardních směsí je mnohem komplikovanější ve srovnání s přípravami kapalných nebo pevných standardů. Stupeň obtížnosti se zvyšuje se snižující se koncentrací analytu v připravované plynné směsi, obzvláště v řádech koncentrací ppb a ppt a níže. Dále je generování standardních směsí obsahující stopové koncentrace analytů spojeno s mnoha technickými a procedurálními komplikacemi, kde mezi nejvýznamnější patří například adsorpce a desorpce analytů na/ze stěn kontejnerů, nádob a potrubí; změna složení směsi v důsledku přítomnosti kontaminantů z nádob; problémy související se získáním a udržováním úplné homogenity směsi a tím i nebezpečí stratifikace plynné směsi a mnohé další. V rámci této práce se zaměřuji převážně na metody permeační a jejich parametry pro přípravu sub-ppm koncentrací plynných směsí obsahující organické látky (alkoholy, aldehydy aj.). Permeační technika poskytuje průtok analytu řádově v jednotkách ng/min. Plynné vzorky připravené permeací se porovnávají v rámci práce se vzorky připravenými statickými metodami – důležitým parametrem zde je jejich stabilita v plynné směsi v závislosti na čase.  
44 Bc. Jan Vaňous M2 Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D. Fluorescenční značení a zobrazování povrchových proteinů v živých buňkách detail

Fluorescenční značení a zobrazování povrchových proteinů v živých buňkách

Nedílnou součástí moderních molekulárně-biologických disciplín jsou studie povrchových proteinů a jejich interakcí v reálném čase. Základem takových studií je vhodné značení proteinu umožňující sledovat např. lokalizaci proteinu nebo děje, jakých se účastní. Jednou z možností značení proteinů je využití fluorescenčních značek, které je možné sledovat fluorescenční mikroskopií. K nejefektivnějším typům fluorescenčního značení povrchových proteinů v živých buňkách patří značení pomocí biotinylace. V této práci byly proto připraveny značky na bázi biotinu a monovalentního streptavidinu. Pro zprostředkování vazby biotinu na studovaný protein a streptavidin byla připravena rekombinantní biotin-protein ligasa BirA. Tento enzym váže jak aktivní, tak neaktivní streptavidin, z nichž se dále skládá tetramer monovalentního streptavidinu obsahující jednu aktivní biotin-vázající část a tři neaktivní části. Na monovalentní streptavidin je následně připojen fluorofor, který lze sledovat fluorescenčním mikroskopem. Pro studium značeného proteinu v savčích buňkách bude dále připravena plasmidová DNA kódující sledovaný protein s vazbou na biotin a streptavidin. Následně budou optimalizovány experimentální podmínky pro zobrazení značeného proteinu fluorescenční mikroskopií.
45 Bc. Tereza Vodičková M2 doc. Ing. Barbora Holubová, Ph.D. Vývoj multianalytového rychlotestu pro detekci nových syntetických drog detail

Vývoj multianalytového rychlotestu pro detekci nových syntetických drog

V oblasti omamných a psychotropních látek je v dnešní době velkým problémem produkce nových syntetických drog (NPS). Tyto látky, vyráběné jako strukturní analoga již známých a nelegálních drog, nejsou explicitně kontrolovány a jejich výrobci tak obcházejí stávající legislativu. Nákup NPS je snadnější z důvodu jejich nižší ceny, snazší dostupnosti a zdánlivé bezpečnosti vycházející z jejich legálního statutu. Rizikem při jejich užívání je málo známý účinek na lidský organismus. Rychlý vývoj těchto látek musí být tedy následován vývojem metod pro jejich detekci a následnou analýzu. Je třeba vyvíjet metody, které by NPS detekovaly snadno, rychle, levně, spolehlivě a byly použitelné i v terénu. Cílem této práce je sestavení multianalytového imunochromatografického testu v uzavřeném formátu pro detekci látek ze tří různých skupin NPS – syntetických kanabinoidů (zástupcem je JWH-200) fenethylaminů (2C-B) a tryptaminů (diisopropyltryptamin). Na otevřeném formátu testů byla ověřena funkčnost skupinově specifických polyklonálních králičích protilátek proti daným drogám, stanoveny vizuální detekční limity a následně sestaven multianalytový test v otevřeném formátu. Dále bude test převeden do uzavřeného formátu a ověřena specifita daných protilátek pomocí křížových interakcí.
46 Bc. Tereza Volfová M2 Ing. Eva Benešová, Ph.D. α-L-Fukosidasy mořské bakterie Microscilla sp. PRE1   detail

α-L-Fukosidasy mořské bakterie Microscilla sp. PRE1  

α-L-Fukosidasy jsou enzymy z třídy hydrolas, které katalyzují odštěpování α-L-fukosylových zbytků z neredukujících konců oligosacharidů, glykoproteinů a glykolipidů. Za vhodných podmínek jsou některé α-L-fukosidasy schopny katalyzovat reakce, během kterých dochází k připojení α-L-fukosylového zbytku na různé akceptorové molekuly. Vzhledem k významu α-L-fukosylovaných molekul pro lidský organismus (fertilizace, buněčná adheze apod.) je tato vlastnost α-L-fukosidas často využívána pro syntézu L-fukosylovaných molekul, například oligosacharidů mateřského mléka, které přirozeně poskytují kojencům ochranu před mikrobiálními patogeny. Mořské prostředí představuje velký zdroj neprobádaného biologického materiálu včetně enzymů, které by mohly být díky svým vlastnostem využity v biotechnologiích nebo potravinářském průmyslu. O mořské bakterii Microscilla sp. PRE1 je známo, že obsahuje megaplasmid pSD15 (velikost 101 kbp), na kterém jsou přítomny dva různé geny kódující α-L-fukosidasy. Cílem experimentální části je ověřit možnost indukovat produkci těchto enzymů přímo ve studovaném organismu a zároveň se pokusit o jejich rekombinantní produkci v buňkách E. coli BL21 (DE3). V případě úspěšné produkce by byly charakterizovány jejich hydrolytické a transglykosylační schopnosti.
47 Bc. Adéla Vávrová M2 prof. RNDr. Milan Kodíček, CSc. Analýza dysregulace signálních drah u dětské T-buněčné akutní lymfoblastické leukemie detail

Analýza dysregulace signálních drah u dětské T-buněčné akutní lymfoblastické leukemie

Akutní lymfoblastická leukemie (ALL) je nejčastějším nádorovým onemocněním u dětí do 19 let. Přibližně 15 % všech dětských pacientů s ALL trpí konkrétně T-buněčnou ALL. Jedná se o heterogenní onemocnění způsobené celou řadou genetických mutací, epigenetických změn a faktorů prostředí. Úspěšnost vyléčení dětských pacientů s ALL překračuje 80 %, nicméně u cca 20-30 % pacientů dochází k relapsu onemocnění, který je spojen s velmi špatnou prognózou. Rozdílná reakce na léčbu je mimo jiné způsobená rozdílnou aktivitou jednotlivých signálních drah u daného jedince, jejichž vzájemná výlučnost byla již dříve popsána (Kuzilková et al., Haematologica, 2021). Cílem této práce je prostřednictvím vhodných protilátek detailně analyzovat signálních dráhy T-lymfoblastů se zaměřením na změny produkce a/nebo aktivity proteinů těchto drah, ke kterým dochází v časné fázi léčby pacientů. V tuto chvíli je ukončeno testování panelu 41 monoklonálních protilátek na modelových vzorcích buněčných linií. Pomocí protilátek budou následně metodou hmotnostní cytometrie analyzovány vzorky dětských pacientů s T-buněčnou ALL, které budou odebrány ve třech časových bodech (den zahájení léčby, den 8, den 15).
48 Bc. Barbora Zapletalová M2 Ing. Hana Sýkorová, Ph.D. Luminometr - nástroj pro posouzení míry mikrobiální kontaminace archivních fotografických materiálů?  detail

Luminometr - nástroj pro posouzení míry mikrobiální kontaminace archivních fotografických materiálů? 

Mikrobiální kontaminace archivních fotografických materiálů je problém, který je třeba řešit kvůli jejich historické hodnotě, a také z důvodu bezpečnosti práce lidí, kteří s těmito materiály manipulují. Pokud dojde k mikrobiální kontaminaci, fotografické materiály jsou nevratně poškozeny – mechanickým tlakem prorůstajícího mycelia plísní, enzymatickou degradací složek světlocitlivé vrstvy (želatina, albumin) či produkcí pigmentů. Každý živý organismus (včetně plísní a bakterií) produkuje ve svém metabolickém cyklu molekuly ATP (adenosin-5‘-trifosfát). ATP je cyklická organická sloučenina, v jejíchž vazbách je uložena energie pro organismus. Tuto energii lze uvolnit odštěpením fosfátových skupin z molekul ATP, čehož se využívá v bioluminiscenčních metodách. V přítomnosti ATP se reakcí mezi substrátem (luciferin) a enzymem (luciferáza) uvolní určitá intenzita světla, která je úměrná množství žijících mikroorganismů (je tedy úměrná míře mikrobiální kontaminace). K měření luminiscence a její intenzity se používá luminometr, což je malý přenosný spektrometr. Tento přístroj se používá především k rychlému potvrzení či vyvrácení přítomnosti mikroorganismů v potravinářství. Cílem této práce je zhodnotit, zda by se tato metoda dala využít i pro preventivní péči o archivní materiály.  
49 Bc. Karolína Zvonařová M2 Ing. Markéta Častorálová, Ph.D. Rekombinantní produkce matrixového proteinu viru Rousova sarkomu detail

Rekombinantní produkce matrixového proteinu viru Rousova sarkomu

Virus Rousova sarkomu je retrovirus typu C, jež způsobuje sarkom u ptáků. V pozdní fázi jeho životního cyklu dochází k transportu polyproteinů Gag k vnitřní straně cytoplazmatické membrány, se kterou interagují. Tyto procesy jsou zprostředkovány matrixovým proteinem (MA), jež představuje N-terminální doménu polyproteinu Gag. Na rozdíl od většiny retrovirů není MA RSV N-terminálně myristoylován. Interakce s membránami je tedy zprostředkována pouze elektrostatickými interakcemi. Studium interakce MA s membránami, respektive pozorování vlivu dalších domén Gag na tuto interakci a také role této interakce na případné štěpení Gag virovou proteasou, by mělo přispět k bližšímu objasnění pozdní fáze životního cyklu RSV. Cílem dosavadní práce bylo rekombinantně produkovat dvě varianty proteinu: samotný MA a MA s následujícími doménami p2 a p10 (MAP). Za tímto účelem byly z vektoru obsahujícího genom RSV amplifikovány příslušné nukleotidové sekvence pomocí metody PCR a použitím restrikčního štěpení byly vloženy do vektoru pET-22b (pelB-). Takto připravenými vektory byly transformovány bakteriální buňky Escherichia coli BL21(DE3) a BL21(DE3)-RIL, se kterými byla provedena zkušební produkce proteinů MA a MAP. Produkce ovšem nebyla úspěšná a nyní analyzujeme možné příčiny.
50 Bc. Kateřina Čamrová M2 Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D. Izolace RNA viru SARS-Cov-2 z odpadních vod a kalů detail

Izolace RNA viru SARS-Cov-2 z odpadních vod a kalů

SARS-Cov-2 patří mezi obalené viry s jednovláknovou RNA s pozitivní polaritou z čeledi Coronaviridae. Je původcem onemocnění COVID-19, které způsobuje přetrvávající celosvětovou pandemii. V rámci monitorování výskytu viru v populaci je kromě testování osob také možná analýza odpadních vod. Monitoring množství koronaviru v odpadních vodách může korelovat s počtem skutečně nakažených lépe než data z klinického testování, neboť vylučování viru do odpadních vod nezávisí na podstoupení vyšetření. Na analýzu odpadních vod v rámci projektu ARGTech se používá hlavní přítok na pražskou Ústřední čistírnu odpadních vod i odpadní vody z určitých lokalit (např. VŠ koleje, sídliště, centrum města atd.). V mé práci byl mimo odpadní vodu analyzován také primární kal, který je hlavním odpadním produktem v procesu čištění odpadních vod, do kterého se koncentrují nežádoucí složky (hrubé nečistoty aj.) obsažené ve vodě. Zachycují se v něm i virové částice SARS-Cov-2. Cílem práce je porovnat účinnost různých izolačních technik virové RNA z odpadní vody; případně porovnání přítomnosti virových částic v odpadní vodě vůči primárnímu kalu. Tato práce byla finančně podpořena grantem TA ČR č. SS01020112 „Technologie pro odstraňování antibiotické rezistence z čistírenských kalů používaných v zemědělství“.
51 Bc. Michaela Čermáková M2 doc. Ing. Pavel Ulbrich, Ph.D. Virom v časných stádiích celiakie detail

Virom v časných stádiích celiakie

Celiakie je imunopatologické onemocnění s dlouhou asymptomatickou periodou (obdobím, kdy je detekovatelné zejména imunologickými markery), s jehož prvními projevy se setkáváme zejména v dětském věku. Celiakie vzniká v důsledku expozice glutenu z potravy u jedinců s genetickými predispozicemi (především jsou to geny kódující HLA-DQ2 a HLA-DQ8). Jedinců s tímto genetickým rizikem, kteří neomezeně konzumují gluten bez jakýchkoli komplikací, je řádově více než nemocných. Z toho lze usuzovat na existenci dalších, zejména negenetických spouštěčů či akcelerátorů imunopatologického procesu. Dobrými kandidáty se zdají být viry, zejména pak enteroviry, ale tato skupina virů nemusí být jediná. V rámci práce se zaměřuji na studium celkového složení DNA viromu (množiny všech virů) ve vzorcích stolice z kohorty dětí s homogenně vysokým genetickým rizikem vzniku celiakie. Pracuji s nukleovou kyselinou izolovanou ze supernatantu stolic, kterou používám pro přípravu metagenomických knihoven. Knihovny jsou následně sekvenovány metodou sekvenování nové generace na platformě Illumina. Doposud jsem se podílela na přípravě a sekvenaci 661 knihoven. Po sekvenaci a bioinformatické analýze sekvencí bude výskyt virů a jejich motivů porovnán mezi jedinci s celiakální autoimunitou a bez ní.
52 Bc. Alena Řápková M2 Ing. Zita Holík Purkrtová, Ph.D. Izolace lipidových tělísek chladově aktivních bakterií Arthrobacter GY26 a Arthrobacter CH07   detail