Informace o programu
Témata disertačních prací na Ústavu analytické chemie:
Analýza drog a padělků léčiv pomocí metod vibrační a chiroptické spektroskopie
Anotace
Práce se soustředí na vývoj metod strukturní analýzy drog a farmaceuticky významných látek a léčiv, včetně identifikace jejich padělků, metodami vibrační (infračervené a Ramanovy) a chiroptické (cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita) spektroskopie. Předmětem analýz budou nejen standardy a originální přípravky, ale také reálné vzorky ze záchytů (tradiční drogy, NSD, stimulancia, přídavky na léčbu erektilní dysfunkce, benzodiazepiny, steroidy atp.). Ve vzorcích budou sledovány rozdíly v chemickém složení (až na úroveň molekulárních projevů optické aktivity) a v morfologii. Použití DFT kvantově chemických výpočtů a simulací umožní nejen interpretaci spekter, ale i detailní popis struktury studovaných molekul. Práce bude realizována za podpory grantových projektů bezpečnostního výzkumu Ministerstva vnitra ČR.
Degradace organických látek fixovaných v cementové matrici
Anotace
Cílem práce bude sledovat a charakterizovat degradační a interakční procesy vybraných organických látek fixovaných v cementové matrici v prostředí úložišť radioaktivních odpadů, kdy dominantními degradačními ději budou radiolýza a hydrolýza. Prvním typem studovaných látek jsou plastifikační přísady, které ovlivňují zpracovatelnost betonů. Jejich degradací může docházet ke změnám mechanických, strukturních a fyzikálně-chemických vlastností betonů, která jsou používány jako konstrukční prvky úložišť. Druhým typem studovaných látek jsou iontoměniče, které mohou být jedním z typů radioaktivních odpadů fixovaných do cementových matric. Jejich degradací může docházet ke změnám mechanických, strukturních a fyzikálně-chemických vlastností těchto forem odpadů a k následnému uvolňování radionuklidů z cementové matrice. V této problematice budou využity techniky kapilární elektroforézy a atomové absorpční a infračervené spektroskopie. Toto téma je součástí problematiky studované v rámci národních výzkumných projektů a evropského projektu EURAD CORI (Cement Organics Radionuclide Interaction).
Hmotnostně-spektrometrické zobrazování biologicky aktivních látek
Anotace
Práce bude zaměřena na vývoj a optimalizaci metod MALDI hmotnostně-spektrometrického zobrazování (MSI) léčiv a především lipidů v řezech živočišných tkání. Pozornost bude věnována porovnání různých metod přípravy vzorků před samotnou analýzou, měření a vyhodnocení naměřených dat. Optimalizované metody budou následně použity pro charakterizaci změn ve složení lipidů v myších modelech neurodegenerace vzhledem k příslušným kontrolám. Dále bude sledován vliv potencionálních neuroprotektivních látek na změny v lipidech vzhledem k neléčeným modelům neurodegenerace.
Identifikace a kvantifikace různých lékových forem pomocí THz spektroskopie
Anotace
Pokročilá metoda terahertzové spektroskopie, která umožňuje detekci vibračních modů, které příslušejí slabým inter- a intra-molekulovým interakcím (vodíkové, Van der Waalsovy, disperzní a jiné vazby), dovoluje rozpoznat rozdílné polymorfní stavy léků, které závisí na způsobu výroby, délce a teplotě skladování. Tímto způsobem lze rozpoznat stárnutí léků, odlišný způsob výrobního procesu (padělky) i za předpokladu, že chemické složení je identické.
dentifikace biomarkerů nádorových a degenerativnich onemocnění v tělních tekutinách pomocí molekulové spektroskopie
Anotace
V práci budou analyzovány vzorky biotekutin (především krevní plazmy) jedinců trpících vybranými závažnými onemocněními (například Alzheimerovou chorobou, karcinomem slinivky břišní, hepatocelulárním karcinomem) metodami molekulové spektroskopie (elektronový cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita, infračervená absorpční a Ramanova spektroskopie, NMR) s cílem zhodnotit potenciál těchto metod a jejich kombinací pro identifikaci nových biomarkerů. Studie bude doplněna o analýzy odpovídající vzorků kontrolních jedinců. Součástí práce bude vývoj algoritmů pro zpracování spektrálních a metabolomických dat a identifikaci biomarkerů. Studie bude prováděna ve spolupráci s klinickými pracovišti (VFN Praha, ÚVN Praha) a za podpory grantových projektů.
Individuální a skupinová identifikace osob na základě digitálně zakódované lidské pachové signatury
Anotace
Práce je zaměřena na detailní analýzu pachových vzorků dobrovolníků pomoci GCxGC-TOF, na jejich digitalizaci a rozvoj olfaktronických metod individuální a skupinové identifikace osob.
Interakce vybraných stopovačů s cementovými materiály
Anotace
Cílem práce bude studovat migrační procesy vybraných radioaktivních i neaktivních stopovačů (zejména specií uhlíku a jódu) v prostředí cementové matrice a interakční procesy cementové matrice a podzemní vody. Výsledky sorpčních a difúzních experimentů a také loužicích a kolonových interakčních experimentů vedených v laboratoři budou porovnávány s experimentem prováděným in-situ v podzemní laboratoři Grimsel. Laboratorní testy budou probíhat za běžných podmínek a také v anaerobním rukavicovém boxu v prostředí bez přítomnosti kyslíku a CO2, aby mohl být studován vliv podmínek prostředí na speciaci a migrační chování stopovačů. V této problematice budou využity techniky kapilární elektroforézy, atomové absorpční spektroskopie a radioanalytické detekce. Toto téma je součástí problematiky studované v rámci národních výzkumných projektů a mezinárodního projektu CIM (Carbon and Iodine Migration through aged cement).
solace biologicky aktivních látek z rostlin rodu Sutherlandia a identifikace jejich molekulové struktury
Anotace
U rostlin rodu Sutherlandia byla identifikována jejich využitelnost pro léčbu nejrůznějších nemocí. Cílem práce je isolovat nové biologicky aktivní látky, identifikovat jejich molekulovou strukturu využitím vysoce rozlišené NMR a MS, a ve spolupráci se screeningovými centry popsat jejich biologickou aktivitu.
Použití lanthanoidových komplexů pro spektroskopické studium struktury DNA
Anotace
Cirkulárně polarizovaná luminiscence (CPL) lanthanidů je citlivá na nejbližší okolí molekuly, čehož lze využít v biomolekulárních vědách. Nicméně použití CPL pro studium DNA popisuje pouze několik málo prací. Zaměříme se na překonání některých omezení této metodologie, např. pro měření nově použijeme spektrometr Ramanovy optické aktivity (ROA). Tento přístup umožní použití lanthanoidových iontů při nízkých koncentracích nepoškozující DNA. Očekávaným výsledkem projektu je i nalezení souvislosti mezi CPL a ROA spektry a sktrukturními rysy nukleových kyselin.
Povrchem zesílená fluorescence jako nástroj pro sledování lokalizace nanotransportérů v buňce
Anotace
Práce bude týkat vývoje metod fluorescenční analýzy pro spolehlivou detekci lokalizaci nanočásticových transportérů léčiv v živé buňce. Ačkoliv fluorescenční metody vykazují v řadě případů příznivě nízké detekční limity, vykazuje řada organických fluorescenčních látek toxicitu i při velmi nízkých koncentracích. Současné metody fluorescenční mikroskopie umožňují sledovat lokalizace prakticky jednotlivých nanočástic, které pronikly buněčnou membránou dovnitř buňky. Povrchem zesílená fluorescence, ke které dochází v blízkosti metalických nanočástic může umožnit detekci fluoreskujících látek při tak nízkých koncentracích, které umožňují aplikovat zcela netoxické (nízké) dávky preparátů a studovat tak chemické chování živých buněk v přítomnosti těchto transportérů, tj. jejich diagnostické příp. terapeutické vlastnosti.
Příprava pevných povrchů s kovalentně navázaným molekulárním receptorem a studium jejich využitelnosti pro konstrukci senzorů
Anotace
Cílem práce je modifikovat chemickou strukturu molekulárních receptorů funkčních v roztoku tak, aby je bylo možné kovalentně připojit na pevný povrch nebo z nich připravit polymer. Studovat funkčnost a využitelnost takových materiálů pro konstrukci senzorů.
Speciační analýza selenu v potravinářsky významných mikroorganismech
Anotace
Selen je důležitým stopovým prvkem, u něj se však v České republice vyskytuje subklinický deficit. Jednou z možností snížení deficitu selenu v populaci je příprava funkčních potravin s využitím mikroorganismů obohacených selenem. Práce bude zaměřena na rozvoj technik on-line spojení kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem pro stanovení specií selenu, s důrazem na identifikaci nových specií selenu. Metodika bude aplikována na stanovení schopnosti různých skupin mikroorganismů, využívaných v potravinářském průmyslu, vázat selen a zmapování metabolismu selenu v těchto mikroorganismech. Ve spolupráci s Výzkumným ústavem mlékárenským budou připraveny také reálné potraviny s využitím selenem obohacených mikroorganismů a bude sledováno chování specií selenu v těchto potravinách.
Spektroskopické studie interakcí lektinů se sacharidy
Anotace
Lektiny jsou skupinou proteinů specificky rozpoznávající sacharidy. V živých organismech mají lektiny řadu významných funkcí, zahrnující například buněčné rozpoznávání, účastní se procesu fertilizace, imunitní odezvy a podílí se na adhezi a virulenci patogenů. Zejména galektiny, jenž jsou charakteristické svou specifickou interakcí s galaktosidovými sacharidy, jsou předmětem řady studií, neboť jsou častými klíčovými body imunitní odpovědi při patogenezích, vývoji nádorů, či metastázích. Návrh účinných galektinových inhibitorů, které by blokovaly tyto negativní procesy, vyžaduje nejen detailní popis samotné struktury komplexu cukr-lektin, ale zároveň předpokládá znalost dynamického chování jak samotného nenavázaného inhibitoru, tak inhibitoru v prostředí galektinu. V práci navrhujeme připravit cukerné konjugáty, které ponesou kovovou značku, jež umožní měřit paramagnetické NMR pseudokontaktní chemické posuny a cirkulární polarizovanou luminiscenci. Tyto metody jsou citlivé na blízké okolí studovaných látek a umožní nám nejen detekovat interakci cukr-lektin, ale rovněž studovat konformaci ligandu i v přítomnosti objemného proteinu. Interpretace experimentálně zjištěných dat však není snadná, tudíž je potřeba využít nástrojů výpočetní chemie. Vývoj vhodných teoretických postupů pro interpretaci experimentu bude rovněž nedílnou součástí práce.
Spektroskopické studie proteinových fibril
Anotace
Mnoho biologických procesů zahrnuje agregaci proteinů to nerozpustných agregátů, fibril. Jejich vlastnosti jsou např. studovány ve snaze bojovat proti neurodegenerativnícm chorobám. V práci použijeme metody optické spektroskopie a výpočetní chemie k charakterizaci tvorby a struktury modelových fibril. Zaměříme se na měření pomocí moderní spektroskopie Ramanovy optické aktivity, práce bude zahrnovat spektroskopické experimenty i výpočetní modelování.
Studium nových forem vibrační optické aktivity
Anotace
Analytické metody využívající molekulární optickou aktivitu poskytují unikátní informaci o molekulách v roztoku. Interpretace některých experimentů je však často složitá a založená na kombinovaném modelování pomocí molekulové dynamiky a kvantové chemie. V práci se zaměříme na experimentální i teoretické studium nových jevů, jako je zesílený vibrační cirkulární dichroismus, rezonanční Ramanova optická aktivita a anharmonické vibrace molekul.
Studium porfyrinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází umožňujících rozpoznání rakovinných buněk a léčbu fotodynamickou terapií
Anotace
Zásadním problémem při léčbě rakovinných onemocnění je rozpoznání zdravých buněk od rakovinných a selektivní odstranění či usmrcení rakovinných buněk. Několik látek, které se využívají k visuální diagnostice a fotodynamické léčbě, je ze skupiny derivátů porhyrinu a chlorinu. Cílem této práce je příprava porfyrinových, chlorinových a bakteriochlorinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází a studium jejich využitelnosti k selektivnímu rozpoznání rakovinných buněk a následné fotodynamické terapii.
Studium změn jílových materiálů na rozhraní s cementovými materiály
Anotace
Rozhraní zhutnělého bentonitu a cementových materiálů získává značnou pozornost v oblasti hlubinného ukládání vysoce aktivních odpadů. Práce bude spočívat v přípravě alterovaného bentonitu a jeho charakterizaci pomocí infračervené spektrometrie a sorpčních experimentů s radioizotopem cesia, příp. jiných vhodných technik.
Určení etnického původu a dalších skupinových atributů člověka z chemického rozboru jeho pachu
Anotace
Na základě rozborů molekulového složení kožních pachů dobrovolníků budou hledány zákonitosti, které charakterizují základní lidské etnické skupiny (Indoevropané, černoši, Asiaté, Arabové atp.), přibližný věk, základní civilizační choroby a jiné atributy tak, aby mohly být určeny z neznámého pachového vzorku. Doktorská práce bude finančně podporována projektem bezpečnostního výzkumu a bude probíhat v mezinárodní spolupráci.
Vysoce rozlišená mikrovlnná spektroskopie složitých organických molekul
Anotace
Práce je zaměřena na měření unikátních vysoce rozlišených rotačních spekter relativně velkých organických molekul a na následnou kvantově mechanickou interpretaci naměřených dat v termínech maticových elementů efektivního rotačního hamiltoniánu. Bude diskutována možnost výskytu a pozorování těchto organických molekul v mimozemských atmosférách.