|
Chemistry (FCE)
Doktorský program,
Fakulta chemicko-inženýrská
The aim of the doctoral study programme Chemistry is to educate highly qualified specialists with theoretical knowledge and practical skills in analytical and physical chemistry. Graduates of this programme will be prepared for independent research career at academic institutions, universities or in practice in the field of drug analytical chemistry, forensic analytical chemistry, quality assurance and quality control in analytical chemistry, analytical data management, technical physical chemistry, thermodynamics, quantum chemistry, chemical physics, membrane engineering, etc. UplatněníA graduate of the programme will have theoretically and practically mastered experimental techniques and instrumentations of analytical and physical chemistry corresponding to his/her specialization and qualified knowledge of principles and possibilities of its use. Furthermore, the mastered methodology of interdisciplinary scientific work, modern laboratory and computational techniques, advanced methods of applied mathematics and statistics together with language- and soft-skills will ensure to the graduate the appropriate personnel growth, increased society prestige and better position on the labour market. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2025/26Bioaerosoly a mrznoucí oblaka
AnotaceBioaerosoly jsou aerosolové částice biologického původu, jako například pylová zrna, viry, bakterie a podobně. Přestože početní zastoupení těchto částic v atmosféře je marginální, mohou mít klíčový vliv nejen na naše zdraví (alergie), ale také na vznik oblačného ledu. V navržené práci budou zkoumány početní koncentrace různých typů bioaerosolů v atmosféře a jejich schopnost tvořit ledová jádra. K tomu bude použit jak nový senzor bioaerosolů, tak nová přenosná expanzní ledová komora, která je navržena ke studiu koncentrací ledových jader v atmosféře za různých teplot pod bodem mrazu. Požadavky na uchazeče • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru environmentální vědy, meteorologie, chemické inženýrství, fyzikální chemie, chemická fyzika, apod. • ochota dělat experimentální práci a učit se novým věcem; • schopnost týmové práce. Biodegradovatelné polymerní systémy na bázi termoplastifikovaného škrobu
AnotaceBiodegradable polymer systems show numerous applications in both human and veterinary medicine. We have recently developed and patented multiphase polymer systems based on thermoplasticized starch (TPS), polycaprolactone (PCL), and antibiotics (ATB). Morphology and properties of these systems can be adjusted by their composition and processing conditions. The basic TPS/PCL systems can be employed in technical applications, while the TPS/PCL/ATB systems can be used for the treatment of strong local infections such as osteomyelitis. The project comprises preparation of the above systems (by melt mixing), optimization of their phase structure (targeted modification of processing conditions), characterization of their morphology (electron microscopy), properties (macro- and micromechanical properties), and participation in biodegradability testing (for technical applications) and microbial susceptibility testing (medical applications, collaboration with Motol Hospital in Prague). Cílená radioterapie pro léćbu hypoxických nádorů
AnotaceTreatment of hypoxic tumors is complicated due to higher radio/chemo resistance resulting in the subsequently lower clinical outcome of the treatment. We propose to explore a new concept of self-assembled polymer radiosensitizers to overcome the problem low hypoxic tumor radiosensitivity. The proposed approach is based on restoration of radiosensitivity of hypoxic cancer tissue by actively hypoxia-targeted delivery of reactive oxygen species (ROS)- precursors as well as on selective decomposition of hydrogen peroxide in hypoxic tissue influencing the HIF-1 alpha system. The proposed concept utilizes hydrophilic biocompatible polymer-based carriers with hypoxia-targeting nitroaromatics systems. The doctoral thesis will be based on synthesis, chemical and/or physicochemical characterization and study of self-assembly properties of such multi-stimuli-responsive nanoparticles with external environment; the exact topic will take into account the student´s interests. The studied nanoparticles and injectable depot systems will be designed for diagnostics and personalized immunoradiotherapy and immunochemotherapy of cancer and autoimmune diseases. Optimized nanoparticles will be then provided to collaborating biological workplaces for in vivo testing. Deformované a chirální nanouhlíkové systémy
AnotaceCílem projektu je vyvinout přípravu nových deformovaných a chirálních nanouhlíkových systémů, jakými jsou helikální pi-konjugované makrocykly, cirkuleny a cykloareny. Chirální látky budou připraveny v opticky čisté formě skrze resoluci racemátů či pomocí asymetrické syntézy. Budou studovány jejich (chir)optické vlastnosti, samoskladba v 2D/3D prostoru, aromatický charakter a jejich konformační či redoxní chování s cílem identifikovat jejich možné aplikace v chemii či nanovědě. Dělení enantiomerů chirálními membránami a vliv experimentálních podmínek na separaci
AnotaceCílem doktorské práce bude dělení racemických směsí membránovými separačními procesy. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirální prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Doktorská práce bude zaměřena na vývoj nových chirálních membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí a vliv koncentrace enantiomerů, typu rozpouštědla, pH, teploty a elektrického pole na jejich separaci s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U doktoranda/ky bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce. Fixace CO2 – cesta k udržitelným polymerům
AnotaceThe increasing production of greenhouse gas carbon dioxide (CO2) by human activities reached in 2021 more than 36 Gt and thus CO2 is generally considered as the biggest waste contributed to climate change. Current research is trying to address this challenge by capturing CO2 and using it as sustainable feedstock for polymer synthesis. The aim of this work is to investigate the possibilities of converting CO2 into polymer materials. The first route will be the CO2- oxirane (epoxy) coupling reaction, which leads to production of various cyclic carbonates, which are monomers for innovative polymer materials, e.g. non-isocyanate polyurethanes (NIPUs) and epoxides. The second approach will be the direct CO2 transformation into polycarbonates (PC). The third way will involve the ring-opening copolymerization of epoxide with CO2 leading to linear carbonate-ether copolymers. All the above-mentioned strategies will preferable utilize bio-based monomers to obtain fully renewable polymer materials. The important part of this PhD topic will be finding a suitable catalytic system for each synthetic path. Our preliminary experiments showed the successful CO2-epoxy cycloaddition in the presence imidazolium and metal-based ionic liquids (ILs). Due to ILs’ countless possible anion/cation combinations and their exceptional set of properties (low vapor pressure, negligible flammability, high thermal and chemical stability), they can seem to be suitable candidates to catalyze the cycloaddition reaction of epoxide and CO2 with tunable selectivity towards linear / cyclic carbonate and ether formation. As part of the doctoral project, a student's several-month internship at foreign collaborating workplace (INSA Lyon, France) is assumed. The candidates should have good communication skills in English (both in speaking and writing), should be able to work both in a team and independently. Active participation on foreign internships, trainings and scientific conferences is expected. Helikálně chirální ligandy pro asymetrickou katalýzu pomocí tranzitních kovů
AnotaceCílem Ph.D. projektu je příprava nových helikálně chirálních komplexů kovů pro využití v enantioselektivní katalýze. Pozornost bude soustředěna na syntézu metallacyklů odvozených od helicenů a helikálních cyklopentadienylových komplexů. Tyto látky budou využity ve vybraných enantioselektivních reakcích katalyzovaných tranzitními kovy jako například cykloisomerizaci alkynů, metathesi olefinů a hydrogenaci. Hybridní polymerní nanomateriály pro multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění
AnotaceThe main aim of this work will be the development of new multi-component biocompatible and non-immunogenic polymer-based nanotherapeutics and nanodiagnostics adapted for multimodal advanced therapy of neoplastic diseases. The dissertation will be based on the preparation of hybrid polymeric nanomaterials combining synthetic and natural macromolecules. Those nanosystems will allow the controlled delivery of active therapeutic agents or tumor visualization for fluorescently navigated surgery. The work will focus on tailor-made solutions using covalent binding of active molecules with several functions: targeted transport of active molecules, their protection during transport against degradation and controlled release based on site-specific stimuli. The thesis will consist in the design, synthesis and study of physico-chemical and biological properties of polymeric materials. The applicant's knowledge and experience in organic or macromolecular chemistry is an advantage, along with the desire to learn new things in other fields, such as biochemistry. The work assumes close cooperation with cooperating biological teams in the Czech Republic and abroad, including an internship abroad at a selected workplace. Chemie indukovaná elektronama v studených molekulách
AnotaceDoktorand bude zkoumat chemické změny v molekulách a klastrech probíhající při teplotě 0,4 Kelvina. Této teploty bude dosaženo záchytem molekul do supratekutých héliových nanokapek a následným odpařováním kapek na malé komplexy. Spouštěčem chemických změn bude interakce s elektrony s kontrolovanou energií. Získané výsledky budou mít význam v kvantové optice, konkrétně při přípravě cílových iontů pro experimenty spektroskopie pomocí kvantové logiky. Experimenty budou probíhat v úzké spolupráci se skupinou kvantové optiky z Univerzity Palackého v Olomouci. Interakce aerosolu se vzdušnou vlhkostí
AnotaceHygroskopicita aerosolových částic je jejich schopnost na sebe vázat vzdušnou vlhkost. Tím se mění jejich tvar, rozměr a fázové chování. Tato vlastnost má vliv na schopnost částic stát se kondenzačními jádry oblačných kapek, na jejich optické vlastnosti, na globální změny klimatu i na lidské zdraví. Cílem projektu je studovat interakce aerosolových částic se vzdušnou vlhkostí v laboratoři. Budou generovány aerosolové částice složené z látek běžně se vyskytujících v atmosférickém aerosolu a jejich hygroskopicita bude studována pomocí nově zkonstruované zvlhčovací komory. Velikost připravených suchých částic bude změřena aerodynamickým spektrometrem částic APS a tyto pak budou vedeny do zvlhčovací komory simulující podmínky v dýchacím ústrojí člověka. Velikost zvlhčených částic za podmínek odpovídajících prvním rozvětvením průdušek bude opět změřena spektrometrem APS. Výsledky experimentů budou porovnány s modelovými předpověďmi. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii, chemické fyzice, meteorologii, environmentálních vědách; • ochota experimentovat, učit se nové věci, a pracovat v týmu. Interakce buněčně penetrujících peptidů s biologickými membránami
AnotaceInterakce iontů a peptidů s biologickými membránami je jedním z nejdůležitějších biologických procesů v živých organismech. Biologické membrány, které obklopují cytoplazmu a udržují buněčné organely oddělené od vnějšího vlivu, se typicky skládají z různých fosfolipidových dvojvrstev a jsou nepropustné pro peptidy a ionty, což je klíčové pro normální fungování buněk. Některé druhy, jako jsou peptidy bohaté na arginin, jsou však schopné translokace přes dvojvrstvu do nitra buňky a často se používají při řízeném dodávání léčiv. Mechanismus translokace je však velmi nejasný a na molekulární úrovni není plně objasněn. Adsorpce iontů a peptidů na fosfolipidové dvojvrstvy je první a podstatnou součástí translokačního mechanismu, ale příslušné fyzikální vlastnosti těchto interakcí, jako jsou vazebné konstanty iontů a peptidů na různých fosfolipidových dvojvrstvách, je rovněž obtížné experimentálně určit. Pro studium fyzikálních vlastností interakcí peptid/dvojvrstva na molekulární úrovni se často používají teoretické simulace molekulární dynamiky, protože jsou bez experimentálního zkreslení. V této dizertační práci bude student studovat adsorpci a translokaci vybraných iontů (např. Na+, Ca2+, K+, NH4+, Gdm+, Cl-) a peptidů (např. Arg, Lys, poly-Arg, poly-Lys) na různých fosfolipidech. monovrstvy a dvojvrstvy (PC, PS, PG, PE, PC, BMP) s využitím teoretického modelování s nejmodernějšími simulacemi molekulární dynamiky. Cílem práce je pochopit, jak ionty a peptidy interagují s membránami a jak se přes ně přemisťují. Konkrétně je cílem určit různé fyzikální parametry, jako jsou iontové/peptidové vazebné konstanty, difúzní koeficienty, Gibbsovy volné energetické bariéry translokace a další fyzikálně-chemické vlastnosti objasňující mechanické detaily membránové adsorpce a translokace. Důležité je, že různé parametry získané ze simulací molekulární dynamiky budou průběžně porovnávány s dostupnými experimentálními daty s cílem porozumět membránovým interakcím, což je klíčové pro pochopení a zlepšení řízeného dodávání léčiv. Kovalentní modifikace pevných povrchů chemickými selektory a studium jejich využitelnosti pro separaci látek a konstrukci selektivních chemických senzorů
AnotaceCílem práce je připravit chemické selektory (např. deriváty Trögerových bází či kalix[n]fyrinů) a studovat jejich funkčnost v roztoku. Nalezené funkční selektory následně kovalentně připojit k různým pevným povrchům (např. silikagel, SiC, nanodiamanty, grafen, kopolymery) a studovat funkčnost a využitelnost připravených materiálů pro separaci látek a/nebo pro konstrukci chemických senzorů. Mapování galectin-gangliosidových sítí na komplexních modelových membránových systémech
AnotaceGalektiny, rodina proteinů vázajících glykany, hrají klíčovou roli v různých fyziologických a patologických procesech, včetně progrese nádorů a rezistence na protinádorovou léčbu. V tomto výzkumném programu se snažíme objasnit existenci a základní charakteristiky galektinových mřížek v modelových biologických membránách se zvláštním zaměřením na interakce mezi proto-typem galektin-1 a chimérickým typem galectin-3 s gangliosidem GM1. Projekt se snaží překlenout kritické mezery ve znalostech a vytvořit přímou vazbu mezi strukturou galektinových oligomerů a nanoskopickou architekturou vzniklé galektinové mřížky, a tím odhalit řídící principy vazby galektinů na membrány. S využitím sofistikovaných modelových systémů, jako jsou mikroaspirované obří lipidové vezikuly a fluorescenční techniky s nanometrovým rozlišením se studie snaží poskytnout přesvědčivé důkazy o existence galektinových mřížek v biologických membránách. Mikročásticové kontrastní látky transformující budící signál pro biomedicinální aplikace
AnotaceThe project is focused on synthesis and characterisation of polymer particles for biomedical application, which can generate a contrast signal via a transformation of excitation pulse. Particles will be synthesised by heterogeneous polymerisation techniques, especially by dispersion and emulsion polymerisation, and by coacervation. Effects of a morphology and matrix composition of hybrid particles on contrast signal parameters will be studied. Effects of a type, amount and a distribution of transforming dye in polymer particles on contrast properties will be studied as well. The main aim of the project is to find conditions of synergy between properties of polymer matrix and converting dye. Testing on animal models will be done in cooperation with 1. Faculty of medicine, Charles University in Prague. " Optimalizace vlastnostní pro transport hmoty v porézních materiálech: Aplikace v adsorpci a katalýze
AnotaceTato práce si klade za cíl prohloubit naše pochopení toho, jak dynamické chování systémů "host-guest" v porézních materiálech ovlivňuje transport hmoty, který je klíčový pro jejich aplikační potenciál. Práce se zaměřuje na tři hlavní problémy: (i) vliv chemického složení a adsorbovaných molekul na transportní vlastnosti flexibilních materiálů jako jsou zeolity a ZIFy, (ii) “gating” efekty v zeolitech s nízkým obsahem křemíku, a (iii) vliv vnitřních defektů (silanolů) v materiálech s vrstevnatým prekurzorem na separaci plynů. Pokročilé polymerní nosiče léčiv pro léčbu nádorových onemocnění
AnotacePolymer drug carriers are non-toxic, non-immunogenic, and biocompatible polymer materials that target and control the release of biologically active compounds in the treated tissue, thus minimizing the side effects of carried drugs. The doctoral project theme will consist of synthesizing and studying the properties of tailor-made hydrophilic or amphiphilic polymers that are efficient as anti-cancer drug carriers. The theme is suitable for graduates of chemistry and, eventually, pharmacy. The student will learn new skills in the synthesis and characterization methods and can participate in biological characterization in internal or international cooperating laboratories. We offer exciting and varied work in a well-established team of Biomedical polymers, affording hi-tech equipment and material background. Polymerní koloidy jako speciální nosiče pro transport biologicky aktivních látek nosní dutinou
AnotaceThe project is focused on the development, synthesis and characterization of novel polymer particles in colloidal form for therapeutic and diagnostic purposes via intranasal administration. The particles will be prepared by heterogeneous polymerisation techniques (dispersion or precipitation) and the main polymerisation reaction will be based on an aromatic substitution mechanism. Bioanalogic substances derived from aromatic structures of plant and animal origin will be used as monomers. The influence of reaction conditions on the morphology and composition of polymer particles and other physicochemical parameters determining the behaviour of polymer particles in biological environments will be studied. Subsequently, the particles will be derivatized for their detection using preclinical imaging methods so that their biodistribution and pharmacokinetics can be monitored after intranasal administration. Biological testing of the particles will be performed at the collaborating departments of the UEM CAS and the 1st Faculty of Medicine of the Charles University. The aim of this collaboration is to describe how the composition and morphology of the particles from the new polymer types affects the mechanism of each type of intranasal delivery further into the body. The researcher will be based in the laboratories of the Institute of Macromolecular Chemistry at the BIOCEV Biotechnology Centre. Polymerní nosiče antigenů pro veterinární vakcíny
AnotacePreparing effective and safe vaccines is still a significant challenge for human and veterinary medicine. Using biocompatible, non-toxic, and non-immunogenic polymeric materials as antigen carriers or adjuvants can lead to the development of highly potent polymer vaccines while minimizing side effects. The topic of the doctoral thesis will be the preparation and study of the properties of new tailor-made hydrophilic and amphiphilic polymers that can be used as antigen carriers or adjuvants. The theme is suitable for graduates of chemistry and, eventually, pharmacy. The student will learn new skills in the synthesis and characterization methods and can participate in biological characterization in internal or international cooperating laboratories. We offer exciting and varied work in a wellestablished team of Biomedical polymers, affording hi-tech equipment and material background. Potenciometrický senzor na bázi polymerních vrstev pro detekci markerů zánětů a toxických mikropolutantů
AnotaceThe goal of the dissertation is the development of a new concept of a potentiometric sensor based on polymer detection layers, usable for the detection of markers of bacterial and sterile inflammation, the presence of endotoxins, or polyvalent toxic metal ions. The student will develop knowledge of polymer synthesis, master the technology of applying polymer sensing layers and their characterization by instrumental methods, such as potentiometry and cyclic voltammetry, spectrofluorometry (steady-state, time-resolved), confocal microscopy, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and others. Part of the work will be testing the functionality of the prepared detection layers first on synthetic analytes. The obtained results will be used to optimize the polymer electrodes, which will subsequently be tested on real biological or environmental samples. The student will use the new knowledge to design a multisensor electrode concept. The topic of the thesis is highly interdisciplinary, includes a number of methodologies and can be further adjusted according to the individual interests of the student. The application potential of the achieved results will be verified within the framework of cooperation with the workplaces of university hospitals. Příprava a charakterizace nanokompozitů na bázi biomasy pro odstranění vznikajících organických kontaminantů: od syntézy polymerů k environmentálním aplikacím
AnotacePhD Topic: "Preparation of Biomass-Based Nanocomposites for the Removal of Emerging Contaminants: From Polymer Synthesis to Environmental Applications" Emerging contaminants (ECs) are potential health hazards in the world nowadays. This research aims to develop novel nanocomposites derived from biomass-based monomers and biopolymers to remove ECs. The structure-property relationship of materials for the adsorption of emerging contaminants has not been clearly understood, seriously limiting their effectiveness. Therefore, a complete structural characterization of the prepared nanocomposites will be performed including porosity, stability, mechanical and thermal properties to explain the effectivity in terms of macromolecular structure and characterization of active sites. The nanocomposites will be evaluated for their efficiency in adsorbing or degrading ECs.The adsorption kinetics will be studied to identify the mechanism and speed of the adsorption process. Degradation products will be identified by combining several analytical techniques to investigate the mechanism of depolymerization. This project offers an alternative to conventional methods with lower environmental impacts. Radioaktivní a fluorescenční značení polymerů a nanočástic pro medicínu a preklinické testování.
AnotaceThis doctoral thesis focuses on the development and optimization of labeling techniques for polymers and nanoparticles in the field of medicine. The labeling allows for tracking and provides valuable information for therapy and next biological testing. The main objective of this work is to develop methods for radioactive and fluorescent labeling of polymers and nanoparticles. Rozvoj spektroskopie Ramanova rozptylu a Ramanovy optické aktivity za vysokých tlaků
AnotaceMěření vibračních spekter např. biologicky relevantních molekul za zvýšeného tlaku odkrývá jejich strukturu a vzájemné interakce. Náplní práce bude měření Ramanových spekter modelových systémů v diamantové tlakové cele, molekulově-dynamické simulace zohledňující vysoký tlak, a interpretace spekter na základě simulací. Pokusíme se také techniku dále zdokonalit pro měření rozdílného rozptylu levo a pravotočivě polarizovaného světla (Ramanovy optické aktivity), což poskytne nové informace o studovaných systémech. Sekvenčně definované polymery určené jako mimetika proteinů pro diagnostické účely
AnotaceThe growing societal pressure to limit the utilization of animal-derived products, particularly those employed in diagnostic procedures, has created a novel avenue for the exploration of synthetic macromolecules. The replacement of proteins' intricate structure with synthetic material represents a significant challenge, yet it is one that can be overcome through the application of cutting-edge polymer synthesis techniques, including Photo-RAFT or CuRDRP. The objective of this dissertation is to synthesize sequentially defined polymers based on methacrylamides or methacrylates with varying polymer chain architectures. The principal focus of this thesis will be on the organic synthesis of new monomers and the development and optimization of their polymerizations. Furthermore, the candidate will gain expertise in instrumental techniques for polymer characterization, including SEC, A4F, LC-MS, and NMR. The evaluation of the prepared materials in biochemical applications will be conducted in collaboration with domestic and foreign research institutes. During the course of the study, the opportunity to undertake a collaborative internship abroad will be made available. The candidate will be expected to possess a certain level of knowledge and experience in organic and/or macromolecular chemistry, as well as a willingness to learn new things in other fields, such as biochemistry or biology. The role will entail engaging and diverse work within a young, dynamic team in a well-equipped academic department. Simulace a experimentální studie transportu peptidů pronikajících do buněk přes biologické membrány
AnotaceŘízený transport materiálu do buněk je životně důležitý pro udržení života. Vedle aktivního procesu endocytózy řízeného ATP, který hraje klíčovou roli při transportu chemických látek přes membrány, existuje další slibná metoda známá jako přímá pasivní translokace nezávislá na energii, která je zvláště důležitá pro řízené podávání léčiv. Krátké, kladně nabité peptidy pronikající do buněk (CPP) jsou pro tento účel běžně využívanými vektory. Tento multidisciplinární projekt se snaží prozkoumat mechanismus pasivní translokace CPP na molekulární úrovni prostřednictvím pokročilých molekulárních simulací a doplňkových experimentů s fluorescencí jedné molekuly. Hlavní pozornost tohoto projektu bude zaměřena na pochopení klíčových kroků tohoto procesu, včetně adsorpce, agregace a translokace přes pokročilé modelové membránové systémy. Poznatky získané z tohoto výzkumu položí základy pro navrhování inteligentnějších systémů pro doručování léčiv tím, že identifikují klíčové molekulární interakce během transportu látek přes biologické membrány. Struktura a stabilita evolučních předchůdců ribozomu
AnotaceRibozom je klíčová součást všech živých buněk. Tento biomolekulový komplex ribozomální RNA a několika desítek ribozomálních proteinů je zodpovědný za proteosyntézu a regulaci dalších metabolických pochodů. Prvotní ribozomy se objevily přibližně před 4 miliardami ještě před vznikem života na Zemi. Tzv. protoribozomy byly menší a jednodušší než moderní ribozom. Tato dizertační práce se zaměří na studium mechanizmů tzv. abiogeneze ribozomu, tedy vzniku částic schopných katalyzovat vznik peptidových vazeb. Pomocí aparátu teoretické biofyziky a počítačových simulací budou studovány interakce peptidů a krátkých úseků ribozomální RNA a jejich závislost na okolních podmínkách. Supramolekulární polymerní systémy citlivé na vnější podněty pro biomedicínské aplikace
AnotaceSelf-assembly of (macro)molecules is of crucial importance in the architecture of living organisms. Supramolecular systems have their key properties critically dependent on self-assembly and find use in the area of biomedical applications especially if they are able to reversibly react to external stimuli (changes in pH, light, redox potential, ultrasound, temperature, concentration of certain substances). The doctoral thesis will be based on chemical and/or physicochemical preparation and study of self-assembly of such multi-stimuli-responsive nanoparticles with external environment (pH, redox potential and temperature responsiveness); the exact topic will take into account the student´s interests. The studied nanoparticles and injectable depot systems will be designed for diagnostics and personalized immunoradiotherapy and immunochemotherapy of cancer and autoimmune diseases. Optimized nanoparticles will be then provided to collaborating biological workplaces for in vivo testing. Syntéza a aplikace kvantových teček na zakládě potaženého oxidu křemičitého v bioinženýrství.
AnotaceQuantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles with outstanding optoelectronic properties. More specifically, QDs are highly bright and exhibit wide absorption spectra, narrow light bands, and excellent photovoltaic stability, which make them useful in bioscience and medicine, particularly for sensing, optical imaging, cell separation, and diagnosis. In general, QDs are stabilized using a hydrophobic ligand during synthesis, and thus their hydrophobic surfaces must undergo hydrophilic modification if the QDs are to be used in bioapplications. Silica-coating is one of the most effective methods for overcoming the disadvantages of QDs, owing to silica’s physicochemical stability, nontoxicity, and excellent bioavailability. Micro and nano-particles of SiO2 will be covered by polydopamine, or by mixture of citric acid and urea, or by melamine. The covered layer will be carbonized in the presence of conducting metal ionically connected to the covered layer. The entire SiO2 can be dissolved. Rest hollow charged particles will be examined by electrochemical, fluorescent methods and other techniques needed for characterization of quantum dots. Syntéza a aplikace polymerních lapačů interagujících s kationtovými amfifilními peptidy kompenzací náboje.
AnotaceBiocompatible polymer ions have been intensively studied as promising materials in the therapeutical and diagnostical fields of nanomedicine. Recently, it was demonstrated that polyanions with a high charge density are able to suppress the biological effects of the cationic amphiphilic peptide (CAMP) melittin from bee venom by binding it to the polyplex complex. In the future bio-inspirited nanostructures loaded by toxic drug inside release the drug in the needed place. Drug will be honey bee poison melittin. Needed place will be cancer. The cathelicidin is an element of innate immunity, that plays an important role in the development of the pathogenic process in psoriasis. Both cathelicidin and defensins are CAMPs are expected to behave similar to mellitin from the point of view of interaction with polyanions such as polyacrylic acid. Thus, scavenging these peptides by locally administered polyanions should break the cytokine storm cycle, leading to the induction of psoriasis, and thus suppress it. The series of nanogels acids will be prepared using microemulsion polymerization technique. In vitro testing (hemolysis on mouse erythrocytes) of obtained materials will be performed. Chemical, physical and biomedical investigation will be performed. Syntéza a chiroptické vlastnosti luminoforů odvozených od helicenů
AnotaceCílem projektu je příprava nových helikálních TADF a excimerových luminoforů odvozených od helicenů a studovat jejich chiroptické vlastnosti v roztoku a tenkých vrstvách (zejména cirkulárně polarizovanou luminiscenci) za účelem identifikace vhodných materiálů pro budoucí konstrukci CP-OLED. Syntéza funkcionalizovaných polymerů a polymerních membrán pro elektrochemická zařízení
AnotaceIon-exchange polymer membranes are widely used in laboratory and industrial applications. Major applications include electrochemical desalination of seawater and brackish water, wastewater treatment, separation of mixtures in the production of industrial chemicals and pharmaceuticals, separation of electrolytes from non-electrolytes in electrochemical devices such as electrolyzers, fuel cells and batteries. Recently, their use in hydrogen management and storage of excess electricity from renewable sources has become increasingly important. The use of so-called green hydrogen produced in electrolyzers is one of the ways in the transition to carbon-free energy. The topic includes the synthesis of polymers and polymer membranes bearing functional groups for a specific purpose. For example, sulfo and phosphono groups for cation-exchange or quaternary ammonium groups for anione-exchange materials. In addition, these polymers are useful for electrode design, as catalyst supports and for other applications. Preparative organic chemistry and polymerization reaction methods are commonly applied. Our department is flexible enough to give the potential candidate enough room to apply his or her ingenuity. Syntéza polymerních materiálů a polymerních membrán pro separační procesy
AnotacePolymer membranes are widely used in separation processes due to their versatility, efficiency, and cost-effectiveness. These membranes are designed to selectively allow certain molecules or ions to pass through while blocking others, making them ideal for applications like water filtration, gas separation, and dialysis. Polymer membranes can be tailored for specific separation tasks by adjusting factors such as pore size, chemical composition, and surface properties. Their applications range from purifying drinking water through reverse osmosis to separating gases in industrial processes. With ongoing advancements, polymer membranes continue to play a crucial role in improving the sustainability and performance of various separation technologies. The subject matter encompasses the synthesis of novel polymers and the functionalization of commercially available materials, with a particular focus on their use in the separation of chemical mixtures, including gases and enantiomeric mixtures. Methodologically, the work will encompass polymerization reactions, the introduction of functional groups into polymers, and the utilization of reactions employed in preparative organic synthesis. Our department is sufficiently flexible to allow the prospective candidate the opportunity to exercise their inventiveness. Teorie a interpretace spekter molekulární optické aktivity
AnotaceSpektroskopie využívající optickou aktivitu molekul je nezastupitelná v analytické chemii chirálních sloučenin. Interpretace spekter je často založena na jejich simulaci metodami výpočetní chemie. Pro mnoho případů je ale třeba použít speciální teorii a postupy nedostupné v běžných programech. Zaměříme se na rezonanční jevy v molekulách a vyvineme postupy vhodné pro interpretaci vibračního cirkulárního dichroismu a resonanční Ramanovy optické aktivity. Tyto protokoly ověříme pomocí experimentálních dat. Ultrarychlé fotochemické děje monitorované pomocí rentgenového záření
AnotaceVývoj nanostrukturovaných katalyzátorových materiálů na redukci CO2
AnotaceEkonomicko-politický tlak na náhradu fosilní energetiky solárními a větrnými zdroji energie neustále sílí. Navíc přebytek okamžité energie z těchto zdrojů v elektrické síti ztěžuje její provoz a někdy přímo ohrožuje dodávky elektrické energie. V rámci naší skupiny jsme vyvinuli katalyzátory, které by v elektrochemických článcích spotřebovávaly přebytečnou elektrickou energii. Zároveň jsou schopny využívat CO2 vzniklý při spalování jako zdroje uhlíku a měnit jej na jednoduché C1-C6 uhlovodíky. Příprava takového účinného katalyzátoru je podmíněna výběrem materiálu a jeho morfologií. Cílem je proto připravit takový katalyzátor s elementárním složením a nanostrukturovaným profilem, aby konečným hlavním produktem byl vybraný uhlovodík jako např. metanol, etanol, kyselina adipová apod. Požadavky na uchazeče: • VŠ (Ing., Mgr.) chemického nebo fyzikálního směru; • zájem o experimentální práci; • schopnost osvojit si různé analytické techniky (XPS, SEM/EDX, TGA, XRD, FTIR). Zkoumání fázového přechodu elektrolytu na kov v kapalinách
AnotacePřechody kov-izolátor (MIT) popisují fázový přechod, který vychází z kvantových vlastností v kovu. systému kondenzované hmoty. Při MIT se mění transportní vlastnosti, jako je elektrická vodivost nebo optická vodivost. nebo odrazivost se mění o řády mezi hodnotami typickými pro kovy nebo izolanty. MIT v pevnolátkových materiálech je dobře známá a umožňuje například uměle přizpůsobit vodivost polovodičových materiálů dopováním atomy příměsí, což se průmyslově využívá při výrobě polovodičů. mikročipů a mikroelektroniky - stavebních kamenů každé digitální technologie. Nabízené doktorandské místo je součástí projektu financovaného z prostředků Grantové agentury ČR, jehož hlavním cílem je pochopit, jak probíhá MIT v kapalinách. Hledáme kandidáta, který bude provádět experimenty s využitím kapalinové fotoelektronové spektroskopie ke zkoumání přechodů elektrolyt-kapalný-kov v roztocích těchto látek roztocích kapalného amoniaku nebo aminů a vody. Naše výsledky budou kombinovány s kvantově chemickými výpočty našich partnerů ve spolupráci, abychom získali detailní mikroskopické porozumění MIT. procesu. Širší záběr projektu spojuje velmi výkonné metody pevného stavu fyziky (nabízející atomistické popisy izolátorů, polovodičů a kovů) a koncepty fyziky pevných látek (např. elektrochemie (popisující vodivost roztoků). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž