Ústav inženýrství pevných látek

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Nikola Slepičková Kasálková, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Biomateriály představují rychle se rozvíjející oblast propojující materiálové inženýrství s medicínou a usilující o vyšší bezpečnost a funkčnost zdravotnických prostředků. Tato práce se zaměří na komplexní modifikaci a optimalizaci vlastností polymerních materiálů, zejména jejich povrchových charakteristik. Součástí výzkumu bude také snaha o řízené ovlivnění procesů usazování biologického či chemického materiálu - cílem bude zabránit nežádoucí akumulaci látek na povrchu nebo naopak umožnit specifickou a kontrolovanou adhezi tam, kde je to funkčně žádoucí. Konkrétně se práce zaměří na flexibilní polymerní biomateriály pro dlouhodobý kontakt s tělními tekutinami (jako je např. PU) a výplňové biomateriály (gelové a hydrogelové materiály).

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Chiralita je základní vlastností přírody. V oblasti medicíny je klíčovým rysem chirality různá biochemická aktivita opačných organických enantiomerů. V poslední době chiralita se promital i do světa nanomateriálů– byly syntetizovány první nanomateriály, které v sobě zahrnují chiralitu v rámci jednotlivých jednotek/nanočástic (podobně jako organické enantiomery). Biologická a biochemická aktivita těchto materiálů se teprve začíná zkoumat. V tomto světle je klíčová otázka, zda se situace s různou aktivitou a vlastnostmi jednotlivých organických molekul bude se opakovat v případě jejich větších analogů – chirálních nanomateriálů. Cílem této práce je najít odpověď na tuto velmi zajímavou otázku. Během realizaci práce bude připravena řada chirálních nanomateriálů a bude studována jejich aktivita a potenciál pro interakci s buňkami a bakteriemi.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

V současnosti kolem 80 % bakteriálních onemocnění pochází od biofilmů. Biofilm představuje bakteriální kolonii, která je ukotvená na povrchu a natočena specifickou “zdí”, díky čemuž je schopna se bránit běžné antimikrobiální léčbě. Další nebezpečné jevy probíhající v biofilmu souvisí s bakteriálním quorum-efektem a velkým rizikem vývoje rezistence vůči antibiotikům. Proto prevence tvorby a ničení biofilmů představuje jednu z klíčových otázek v oblasti materiálů pro medicínu. Tradiční způsoby jako je inkorporace antimikrobiálních látek nejenže často selhávají, ale mohou vést i k řadě nežádoucích efektů, jako je nárůst výše zmíněné resistivity vůči antibiotikům nebo dalším antimikrobiálním látkám. V této práci bude realizován nový způsob obrany medicinských povrchů proti biofilmům – použití povlaků na bázi smart materiálů. Díky svému složení tyto povrchy zaručí dvojitou obranu – prevence před bakteriální kolonizaci a současně jsou schopny uvolňovat antimikrobiální sloučeniny.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Adheze a růst lidských buněk na povrchu materiálů pro medicínské aplikace (kožní a kostní implantáty, implanty chlopní a náhrady cév) je složitý proces, který probíhá v několika postupných fázích. Z hlediska realizace jednotlivých stupňů musí mít materiál často různé a někdy i zcela odlišné vlastnosti (např. lokální mechanické nebo chemické „pnuti“ je vhodné pro adhezi buněk a absence takového pnutí je významná pro jejich proliferaci). Takové „opačné“ vlastnosti je obtížné dosáhnout v rámci jednotlivých materiálů. Lze je úspěšně implementovat v případě chytrých, přepínatelných materiálů. Hlavní myšlenkou tohoto projektu je vytvoření chytrých materiálů pro medicinské aplikace. Takové materiály mohou postupně měnit své vlastnosti v průběhu času, např. mají lokální stresová centra pro buněčnou adhezi a imobilizaci a poté mění svou strukturu, aby podporovaly buněčnou proliferaci. Realizace této práce umožní zavést nové principy a přístupy v oblasti materiálů pro medicinské použiti a regenerativní medicínu a také výrazně zlepšit úroveň zdravotnické péče.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jakub Siegel, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Vědecký úkol zaměřený na optimalizaci ukotvenín kovových nanočástic na polymerních nosičích pro přípravu nové generace antimikrobiálních povrchů. K imobilizaci nanočástic budou využity fyzikální metody založené na interakci částic s laserovým zářením. Antibakteriální účinky a biokompatibilita vyvinutých povrchů budou vyhodnoceny ve spolupráci s Ústavem biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha a Fyziologickým ústavem AV ČR.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Chirální (nano)materiály představují nové paradigma ve fotochemii a elektrochemii. Na rozdíl od konvenčních a dobře známých (nechirálních) nanomateriálů tyto materiály umožňují chemické reakce použit spinově-polarizovaný elektronový proud. Spinová polarizace zase ovlivňuje jak průběh reakce (tvorbu meziproduktů), tak i konečné produkty (například jejich poměr nebo celkový výtěžek). Použití chirálních nanomateriálů ve fotochemii nebo elektrochemii (nebo jejich kombinaci – foto-elektrochemie) umožňuje řízení selektivity i účinnosti reakce. Tento koncept se teprve začíná zkoumat a lze jej aplikovat jak v organické chemii, tak v klasických reakcích anorganické chemii (štěpení vody, redukce CO₂, produkce amoniaku atd.).

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Čpavek je nezbytnou součásti výroby hnojiv a taky je povazován za účinný prostředek přenosu energie. Ovšem současna výroba čpavku je velmi náročná z hlediska energetické spotřeby a taky je založena z velké míry na použiti fosilních paliv, tzn. neobnovitelných materiálových zdrojů. Proto se hledají alternativní moznosti přípravy čpavku z běžných materiálových zdrojů jako jsou atmosféricky dusík a voda. Ideálně tato příprava by mela byt méně energeticky náročná než konvenční. Tato práce je zaměřena na studium a inovativních hybridních materiálů schopných aktivovat dusík a zajistit jeho chemické proměny na čpavek. Jedna se o výzkum v oblasti elektrochemicky nebo foto-elektrochemicky aktivních materiálu, mezi kterými patří cela rada sloučenin na bázi boridu, sulfidu, kovových slitin a tak dále. Hlavním cílem práci bude vyvinout katalyzátor, v respektive radu katalyzátorů, které zaručí možnost dosáhnout vysoké Faradayové a kvantové účinnosti v reakci aktivaci dusíku a výroby čpavku.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj nových materiálů zaměřených na řešení klíčových problémů v oblasti štěpení vody. Zejména mluvíme o štěpení mořské vody (pomocí lokální kontroly pH v blízkostí elektrody), elektrolýze při vysokých proudových hustotách, přímém či nepřímém zapojení sluneční energie. Jako materiály bude studována celá řada nových sloučenin, jako jsou vysoko entropické kompozity, mono-atomické katalyzátory, stabilizované klastry atd.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Tato práce bude zaměřena na přípravu polymerních kompozitů s eutektickým galiem a indiem (EGaIn) a studium jejich stability a vlastností. Tyto materiály jsou obecně považovány za netoxické, a patřící do nové generace inteligentních materiálů potenciálně zajímavých pro aplikace v oblasti bioelektroniky. Hlavním cílem práce bude příprava homogenních polymerních kompozitů nebo homogenní pokrytí povrchu polymeru částicemi EGaIn. Polymery s částicemi EGaIn buď ve formě jednoduché fólie, nebo s indukovaným lineárním či hexagonálním tvarem budou testovány s ohledem na jejich využití jako speciální tepelné či tlakové senzory. Budou také stanoveny antibakteriální vlastnosti kompozitů proti vybraným kmenům bakterií.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Petr Slepička, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Tato práce bude zaměřena na přípravu polymerních kompozitů s eutektickým galiem a indiem (EGaIn) a studium jejich stability a vlastností. Tyto materiály jsou obecně považovány za netoxické, a patřící do nové generace inteligentních biomateriálů potenciálně zajímavých pro aplikace v oblasti podávání léčiv či bioelektronice. Hlavním cílem práce bude příprava homogenních polymerních kompozitů nebo homogenní pokrytí povrchu polymeru částicemi EGaIn. Polymery s částicemi EGaIn buď ve formě jednoduché fólie, nebo s indukovaným lineárním či hexagonálním tvarem budou testovány s ohledem na jejich cytokompatibilitu. Budou také stanoveny antibakteriální vlastnosti kompozitů proti vybraným kmenům bakterií.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Povrchově zesílená Ramanova spektroskopie (SERS – Surface enhanced Raman spectroscopy) je metoda s absolutním detekčním limitem, schopná identifikovat přítomnost i pouze jediné organické molekuly. Pro reálné vzorky použití SERS je však značně omezeno přítomnosti většího množství nevýznamných/vedlejších molekul. Každá molekula, přítomna v reálním vzorku, produkuje svůj vlastní signál z výsledného SERS spektra nelze ziskat žádné specifické informace týkající se pravé cílové molekuly. Jako řešení potenciální řešeni, určeno pro transfer SERS z laboratorních do reálných podmínek, jsme navrhli použití neuronových sítí (ANN – artificial neural network) schopných (po trénování) správně interpretovat spektrální informace a určit jak přítomnost, tak i koncentraci cílové molekuly. Tento přístup lze aplikovat (a již se aplikuje) k identifikaci léčiv a jejich metabolitů, markerů onemocnění, analýze DNA, detekci přítomnosti virů nebo nebezpečných bakterií a taky přítomnosti nebezpečných nebo zakázaných látek. Tato práce je zaměřena na další rozvoj a zdokonalení metod SERS a ANN. Po dohodě s vedoucím bude možné se zaměřit na přípravu a modifikaci substrátů SERS, p5ipravu spektrální databáze a trénování neuronových sítí nebo praktičtější oblast detekce relevantních biomolekul.

Místo výkonu práce:	Ústav inženýrství pevných látek, FCHT, VŠCHT Praha
Garantující pracoviště:	Ústav inženýrství pevných látek
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie materiálů ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.
Předpokládaná forma studia:	Prezenční
Předpokládaný způsob financování:	Stipendium + mzda

Anotace

Vývoj společnosti vede k odchodu od nenahraditelných zdrojů energie a přechodu k obnovitelným alternativám. Vzhledem k tomu, že obnovitelná energie obvykle prochází fází „konzervace“ ve formě elektřiny, vyvstává otázka, jak elektřinu skladovat. Tento problém lze vyřešit pomocí struktur, jako jsou superkondenzátory, které jsou schopny ukládat a uvolňovat relativně velké množství elektřiny a nevyžadují „přístupy“ na bázi lithia (na rozdíl od baterií). Použití superkondenzátorů je však omezeno jejich neřízenou rychlostí vybíjení. Tato práce je zaměřena konkrétně na tvorbu chytrých materiálů a struktur, které umožní řídit vybíjení superkondenzátorů. Jako základ pro takové materiály budou použity chytré hydrogely dopované uhlíkovými nanostruktury s velkým měrným povrchem. Uhlíkové nanostruktury budou zodpovědné za celkové množství náboje uskládaného superkondenzátorem. Přepínání stavu chytrého hydrogelu umožní regulovat rychlost vybíjení superkondenzátoru – dosáhnout pulzních hodnot výstupní energie nebo naopak konstantního vybíjení bez poklesu výstupního napětí. Jako typické aplikace takových materiálových struktur mohou být uvedeny ostrý záblesk fotoaparátu nebo nepřetržitý provoz mobilního telefonu „do posledního procenta nabití“, realizované v rámci jednoho zásobníku energie bez zavádění dalších jednotek elektroniky.