Počkejte prosím...

Ústav fyzikální chemie

Vypsané disertační práce

Ab initio fotodynamika v kondenzované fázi: Vývoj metod a aplikace

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Výpočetní fotodynamika zaznamenala v posledních letech nebývalý rozvoj, kdy je nyní možné simulovat ultrarychlé děje středně velkých molekul. Tato dizertační práce bude zaměřena na vývoj metod a apliakce metod teoretické fotodynamiky pro modelování světlem vyvolaných dějů v kondenzované fázi. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Automatizované studium mechanismů fotochemických reakcí

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Dizertační práce bude zaměřena na studium mechanismů reakcí v základním i v excitovaných stavech, s využitím ab initio technik a technik ab initio molekulové dynamiky. Očekává se vývoj nových výpočetních technik zaměřených na automatické vyhledávání klíčových aspektů reakčních mechanismů.

Fotochemické děje v astrochemii

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Práce bude zaměřena na děje vyvolané v astrochemicky významných molekulách a systémech zářením o různé vlnové délce. Pozornost bude věnována zajména ledovým částicím a roli vysoko-energetického záření. Více informaci viz http://photox.vscht.cz.

Fyzikálně-chemické vlastnosti modelových elektrolytů pro příští generaci akumulátorů energie

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

V souladu se současnými trendy v oblasti elektrochemické technologie se tento doktorský projekt bude zabývat systematickým zkoumáním směřujícím k vývoji bezpečných, udržitelných a vysoce účinných elektrolytických médií pro příští generaci nabíjecích baterií a superkondenzátorů. Projekt se zaměří na experimentální stanovení zásadních fyzikálně-chemických vlastností perspektivních vodných elektrolytů typu WiSE (Water-in-Salt Electrolyte) a objasnění jejich chování. U vybraných lithných a sodných solí budou stanoveny fázové přechody a jejich rozpustnosti ve vodě a v modelových směsích voda/kosolvent, s cílem vymezit homogenní kapalné oblasti těchto směsí. Zkoumána bude chemická, elektrochemická a tepelná stabilita těchto WiSE formulací, měřena aktivita vody, jejich hustota, viskozita, a elektrická vodivost v závislosti na složení a teplotě, přičemž tyto vlastnosti budou následně korelovány a analyzovány s využitím vhodných modelů. Pro získání vhledu do molekulárního pozadí pozorvaného chování budou též aplikovány metody výpočetní chemie.

Membrány s cílenou nanostrukturou pro selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. Pro dělení plynů se technologicky používají převážně polymerní membrány, jejichž výkon (propustnost nebo separační účinek) se může dodatečně upravovat cíleným zabudováním kapalných či pevných aditiv do polymerní matrice. Dizertační práce bude zaměřena na přípravu, charakterizaci a testování tzv. mixed matrix membranes pro separaci plynů na bázi sklovitých polymerů a funkčních nanoaditiv s cíleně připravenou strukturou. Vedle toho bude součástí práce i modelování separačního procesu. Výsledkem práce bude připravený a otestovaný membránový materiál pro efektivní odstranění CO2 z bioplynu a rozšíření znalostí v daném membránovém oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Mezifázová energie krystalů metodou molekulové dynamiky

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem je rozpracovat metodologii výpočtu mezifázové energie v klasických molekulových simulacích (metodou "rozštípnutí", angl. "cleaving") a stanovit mezifázovou energii modelů ledu a NaCl v roztoku. Dále pomocí Wulffovy konstrukce stanovit rovnovážný tvar krystalu a případně srovnat s přímou simulací

Mikroskopický popis povrchových jevů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce se bude zabývat výpočetním (tedy především numerickým) řešením povrchových jevů, a to především z mikroskopického pohledu, tedy na základě znalosti interakcí mezi částicemi systému. Základní úlohou je zkoumání podmínek, za nichž na daném pevném povrchu nukleuje kapalný film a způsob, jak šířka takového filmu roste (a případně diverguje) v závislosti na vnějších podmínkách. Jednou ze stěžejních otázek, na kterou má tato práce odpovědět, je to, jak tento uvedený fenomén ovlivňuje geometrie stěny a detaily molekulárních interakcí. Takovéto predikce by měly nejen významnou fundamentální hodnotu, ale i přesah do technologických oborů, jako je mikro- a nanofluidika.

Modelování kvantových efektů jader ve spektroskopii

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Práce bude zaměřena na vývoj metod pro modelování různých spektrálních charakteristik molekulárních systémů se zahrnutím kvantových efektů atomových jader. Tyto efekty budou také vyšetřovány z pohledu vlivu na strukturu molekul a na termodynamické vlastnosti (kvantová termodynamika). Více informaci viz http://photox.vscht.cz.

Modelování ultrarychlých dějů v radiační chemii

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Díky enormnímu experimentálnímu rozvoji se stalo v současné době možným studovat fotoemisi z vody a vodných roztoků. Taková měření vedla k objevu nových, dopsud neznámých fenomenů jako je mezimolekulární coulombovský rozpad (ICD). Pozorované jevy mají potenciál stát se základem nových spektroskopií či mohou vést k aplikacím kupříkladu v radioonkoligii. Navrhované práce bude yaměřena na hledání zajímavých dějů v této oblasti pomocí metod kvantové teorie molekul a molekulových simulací. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Molekulové modelování PETázy – jedinečného enzymu rozkládajícího plasty

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

PETáza je zajímavý enzym s jedinečnou schopností rozkládat plasty. Byla objevena teprve v roce 2016, ale od té doby bylo publikováno více než deset krystalových struktur a její možné použití za různých reakčních podmínek se intenzivně studuje. PETáza rozkládá především polyethylentereflalát (PET), účinnost tohoto procesu závisí na rozpouštědle, v němž se enzym a plastové částice nacházejí. Dále je možné efektivitu PETázy zvýšit mutacemi. Ukázalo se také, že díky mutacím získá schopnost rozkládat i jiné plasty. Pomocí klasické molekulové dynamiky bude studována struktura a flexibilita PETázy a jejích vybraných mutantů za různých reakčních podmínek. Metodami QM/MM bude podrobně popsán reakční mechanismus. Projekt bude realizován ve spolupráci s Centrem pro nanobiologii a strukturní biologii v Nových Hradech. Výsledky práce povedou k hlubšímu porozumění fungování PETázy a mohou vést k návrhu lepších reakčních podmínek nebo mutantů s vyšší katalytickou účinností.

Molekulové modelování proteinů v zaplněném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Buněčné prostředí obsahuje značné množství makromolekul, žádná z nich není přítomna ve vysoké koncentraci, ale celkově prostředí označujeme jako „přeplněné“, protože makromolekuly zaujímají asi 40 % objemu buněk. Proteiny bývají často studovány pouze ve vodných roztocích bez přítomnosti dalších makromolekul a to jak in vitro, tak i in silico. K realistickému popisu je ovšem potřeba zahrnout i tato „plnicí“ činidla, protože ovlivňují např. celkovou stabilitu proteinů, preferenci kompaktnějších konformací, asociační konstanty a rychlost difúze. Metodami klasické molekulové dynamiky bude studována citrátsyntáza, která se vyskytuje v otevřené a v uzavřené konformaci, ve vodných roztocích dextranu, polyethylenglykolu a dalších „plnicích“ činidel. Projekt bude realizován ve spolupráci s Centrem pro nanobiologii a strukturní biologii v Nových Hradech. Výsledky práce umožní pochopit jejich vliv na strukturu a stabilitu toho enzymu.

Molekulové simulace rozhraní elektrody a elektrolytu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Práce se zaměří na teoretické studium rozhranní mezi elektrodovým materiálem a elektrolyty. Součástí bude také studium extrémně koncentrovaných elektrolytů, zejména v kontextu nových zdrojů elektrické energie. Budou využity techniky kvantové chemie a statistické mechaniky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Molekulární simulace atmosférických aerosolů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Atmosféra země představuje unikátní chemický reaktor, ve kterém mimořádnou roli hrají jak fotochemické reakce, tak reakce heterogenní. Obsahem navrhované dizertační práce je teoretické modelování chemických a zejména fotochemických procesů ve stratosféře a v troposféře s použitím celého arzenálu teoretických metod. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Nové nanostrukturované kompozitní membrány pro selektivní separace plynů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Uhlíkové materiály v součastnosti patří do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého a dalších plynů. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme více než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.

Nové stabilní membrány pro nanofiltraci a pervaporaci

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separační procesy umožňují účinné čištění polárních nebo nepolárních rozpouštědel od nežádoucích složek na základě sítového mechanismu (tlakové metody) nebo chemické afinity (rozpustnostně-difuzní mechanismus). Práce bude zaměřena na testování robustních membránových materiálů stabilních v širokém intervalu pH a s cílenými separačními vlastnostmi pro specifické membránové operace. Kromě přípravy, charakterizace a testování materiálů bude práce zahrnovat i modelování separačního procesu. Výsledkem této práce bude kromě přípravy účinného separačního materiálu a popisu modelu rozšíření znalostí v daném membránovém poli.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Nové účinné separační membrány pro čištění vody a odpadních vod na bázi hybridních materiálů na bázi uhlíku

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Stávající membránové separační procesy umožňují efektivní čištění i fyzikální desinfekci vody od nežádoucích složek na základě sítového mechanismu bez nutnosti použití chemických činidel. Velikosti pórů a jejich rozložení na povrchu membrány je důležitým faktorem pro účinné odstranění kontaminantů a mikroorganismů. V práci budou studovány možnosti využití nově připravených membránových materiálů na bázi uhlíkových materiálů (uhlíkové nanotrubice, deriváty grafenu aj.) s cílenými povrchovými modifikacemi (např. dopování antimikrobiálními činidly atd.) za účelem efektivního odstranění vybraných kontaminantů z vody. Vedle přípravy, charakterizace a testování materiálů bude součástí práce i modelování separačního procesu. Výsledkem práce bude vedle přípravy efektivního separačního materiálu a popisujícího modelu i rozšíření znalostí v daném membránovém oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Návrh rozpustných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

Cyklodextriny (CD) jsou přírodní macrocyklické sloučeniny složené z glukopyranozových jednotek orientovaných do hydrofobní kavity a hydrofilního povrchu, tvořící inkluzní komplexy s rozmanitými látkami. Díky jejich nízké ceně jsou hlavními kandidáty pro zvyšování rozpustnosti málo rozpustných látek, např. farmaceuticky-aktivních přísad nebo povrchově aktivních látek s velmi dlouhým alkylovým řetězcem (surfaktanty). Cílem navrhované dizertační práce (v rámci programu MEDOK mezi VŠCHT Praha a Univerzitou v Regensburgu) je navrhnout biokompatibilní ve vodě dobře rozpustné surfaktant-cyklodextrinové formulace. Jelikož surfaktanty s dlouhým alkylovým řetězcem jsou skoro nerozpustné ve vodě, použitím fázově- a chemicky rovnovážných metod bude surfaktant/CD interakce v první řadě studována v roztocích alkyl sulfátů a v roztocích solí (ne)nasycených mastných kyselin (Praha). Pro vybrané surfaktant-CD kombinace, efekt komplexace CD se surfaktanty na chování v roztocích a na fázovém rozhraní vzduch-voda bude studován pomocí statických a dynamických metod (Regensburg). Strukturní vhled do připravených kapalných formulací bude poskytnut pomocí rozptylových, spektroskopických a mikroskopických metod (Regensburg). Použitím souboru navzájem se doplňujících rovnovážných, mezifázových a strukturních experimentálních technik a analýzou výsledků s ohledem na strukturu surfaktantu a cyklodextrinu, vliv teploty a přítomnost iontů, by mělo vést k návrhu vhodných povrchově-aktivních surfaktant-cyklodextrinových formulací.

Odstranění kationtů těžkých kovů z vody pomocí prekurzorů na bázi grafenoxidu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Přítomnost iontů těžkých kovů ve vodě představuje vážný problém pro lidské zdraví i životní prostředí. Možnost efektivního a jednoduchého odstranění nežádoucích kationtů z vody adsorpcí bez nutnosti použití neekologických činidel představuje globálně velkou výzvu pro vědce v daném oboru. V práci budou studovány možnosti využití nově připravených adsorpčních materiálů na bázi uhlíkových materiálů (dopované a modifikované deriváty grafenu). Vedle přípravy, charakterizace a testování vlastností materiálů a účinnosti adsorbentů pro účinné odstranění kontaminantů z vody bude součástí práce i vývoj metodiky pro post-procesní oddělení adsorbentu z vyčištěné vody. Výsledkem práce bude vedle přípravy efektivního adsorpčního materiálu a i rozšíření znalostí v daném materiálovém a procesním oboru.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Počítačové simulace dynamiky vzniku peptidových fibril v roztocích osmolytů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D.

Anotace

Diabates, Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba mají společné, že v průběhu jejich rozvoje dochází k tvorbě peptidových fibril. V tomto projektu se zaměříme na teoretický popis kinetiky vzniku a růstu těchto fibril a následně na vliv přítomnosti (de)stabilizujících aditiv. Na začátku této dizertační práce kandidát použije teoretický aparát na peptidovou sekvenci, GNNQQNY, jednu z nejjednodušších sekvencí tvořících fibrilové struktury. Pomocí metod jako molekulové dynamiky s paralelním temperováním budou provedeny rozsáhlé simulace peptidů v přítomnosti močoviny nebo TMAO. Detailní znalost povrchu volné energie bude využita při následném vzorkování reaktivních trajektorií speciálními metodami ‘transition path sampling’ nebo ‘forward flux sampling‘ a výpočtu dílčích rychlostních konstant. Tyto budou využity ve vyvíjeném Markovovském modelu, jehož řešením budou získány hlavní reakční kanály. Následně bude tato metodologie aplikována při studiu složitějších peptidů, např. Ab42, a komplexních biologicky aktivních aditiv, např. ATP.

Počítačové simulace kritických jevů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Tato práce se bude zabývat počítačovým simulovaním kritických jevů. Tyto jevy jsou všudypřítomné v přírodě a vyskytují se v mnoha přírodních, ale i každodenních situacích. Jejich charakteristickou vlastností je výskyt silných fluktuací, dalekodosahová korelace a samopodobnost systému, který tak vykazuje známky deterministického chaosu. Právě tyto vlastnosti činí teoretický popis kritických systémů velmi komplikovaným; počítačové simulace se tak jeví jako velmi vhodný nástroj pro jejich popis, ať už z hlediska samostatného výzkumu nebo pro roli "arbitra" pro posuzovaní prediktivních vlastností aproximativních teorií.

Rozpustnost plynů v netěkavých kapalných médiích

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Znalost rozpustnosti plynů v netěkavých kapalných médiích je důležitá v různých aplikačních sférách. Může se jednat o rozpustnosti oxidu uhličitého nebo methanu ve vodných roztocích solí, které jsou důležité pro geologické ukládání uhlíku, těžbu ropy či odsolování mořské vody. Může se také jednat o rozpustnost dusíku a vzduchu v roztocích elektrolytů, které přicházejí v úvahu při konstrukci baterií a akumulátorů. Experimentální stanovení rozpustnosti plynů obvykle nepokrývá široké rozmezí možných podmínek – teplot, tlaků a složení, takže je vhodné disponovat vhodnými výpočetními nástroji, pomocí kterých je možné s rozumnou přesností data predikovat či extrapolovat. Námětem práce je experimentální stanovení rozpustnosti plynů v netěkavých rozpouštědlech (např. v iontových kapalinách) či v roztocích elektrolytů a studium možností příslušného termodynamického popisu a predikce.

Strojové učení ve výpočetní spektroskopii

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Metody založené na technikách umělé inteligence a strojového učení si nacházejí cestu k aplikacím do rozmanitých oblastí vědy i technologie. Cílem navrhované dizertační práce bude aplikace těchto metod do oblasti elektronové spektroskopie se zaměřením na elektronové spektroskopie. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Struktura a reakce solvatovaného elektronu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Solvatovaný elektron představuje zajímavou částici v redoxní chemii. Hydratovaný elektron, tj. solvatovaný elektron ve vodě, je částice žijící velmi krátkou dobu (v řádu pikosekund). Přesto se však ukazuje, že solvatovaný a presolvatovaný elektronmůže hrát značnou roli v chemii atmosféry či v biologických procesech. Předměteme navrhované dizertační práce je studium interakce vysokoenergetických částic s vodou, výkum vzniku a reaktivity solvatovaného elektronu. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Studium stavebních jednotek vhodných pro přípravu funkčních receptorových materiálů pro senzoriku

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Tento projekt bude zaměřen především na vývoj nových receptorů aniontů a jejich stavebních jednotek. Součástí práce bude jak syntetická část, tak studium vlastností pomocí řady pokročilých technik, ať již NMR, optické molekulové spektroskopie, molekulové elektrochemie i kalorimetrie. Důkladné prozkoumání vlastností jednoltivých látek poskytne nová data, na jejichž základě bude možné porozumět nejen zákonitostem chování těchto stavebních bloků v přítomnosti aniontů, ale zároveň také predikovat komplexační chování konečných receptorů.

Studium transportu plynů v kompozitních membránách na bázi uhlíkových materiálů a grafenoxidu

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separační procesy patří k moderním technologicky významným separačním metodám, které jsou v porovnání s klasickými separačními metodami ekonomičtější i ekologičtější. V posledních letech nacházejí uplatnění v chemickém, petrochemickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu. Technologicky se membrány, převážně polymerní, používají např. pro získání helia ze zemního plynu, oddělení vodíku od uhlovodíků, oxidu uhelnatého nebo dusíku a rovněž i pro odstranění oxidu uhličitého z bioplynu nebo par organických látek ze vzduchu. Grafenoxidové materiály náleží do moderní a dynamicky rostoucí skupiny materiálů a mají mnoho zajímavých vlastností využitelných pro membránové separaceplynů, např. vodíku od oxidu uhličitého. V naší laboratoři se tématice membránových separací věnujeme déle než 15 let a v současné době se podílíme na řešení grantů GA ČR a MŠMT, zaměřených na zvýšení efektivity membránových separačních procesů, přičemž vlastní doktorská disertační práce bude tematicky souviset s těmito projekty. Dizertační práce bude zaměřena na studium teoretických i experimentálních aspektů transportu plynů a i jejich směsí v polymerních i jiných membránách.

Studium vlivu termodynamické neideality na membránové separace

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Předmětem doktorské práce je experimentální studium membránových metod dělení kapalných směsí a rozšíření základních principů. Součástí práce je vývoj optimalizovaných membránově-separačních metod a postupů. Řešitel práce (doktorand) by měl získat originální data, vyvíjet modely a rozšířit vhled do klíčových principů ve v současnosti obtížně predikovatelných membránových separacích.

Studium vztahu mezi stabilitou amorfních pevných disperzí a funkcionalitou polymeru: experimentální a teoretická predikce

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Využití mikrospektroskopických technik a technik blízkého pole při vývoji léčiv

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Tématem práce bude rozvoj technik vibrační spektroskopie a spektroskopického zobrazování včetně subdifrakčních technik blízkého pole jako nástrojů využitelných k charakterizaci mikro- a nano-struktur při vývoji potenciálně nových lékových forem zaměřených na cílený transport účinných látek.

Výpočetní elektrochemie: Vývoj metod a aplikace

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj nových přístupů pro popis dějů s přenosem náboje. Budou zkoumány děje, při kterých je náboj přenášen mezi mezi molekulami stejně jako mezi elektrodou a molekulou. Budou přitom využity moderní přístupy ab initio molekulové dynamiky. Více k nalezení na http://photox.vscht.cz/

Vývoj metod pro analýzu těžkých kovů v mikroplastech

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie

Anotace

Předmětem této dizertační práce bude studium a vývoj metodiky pro sledování sorpčních procesů mezi těžkými kovy a mikroplasty, které jsou v čím dál tím větší míře přítomny ve vodě, a to i pitné a balené. Plasty obecně obsahují těžké kovy z technologických procesů a navíc jsou i schopny sekundárně tyto kovy z prostředí vázat a sloužit jako jejich vektory. Schopnost popsat adsorpci a desorpci se proto jeví jako klíčová při studiu toxického potenciálu mikroplastů v životním prostředí a na lidské zdraví. Pro studium sorpčních procesů bude využito především následujících analytických metod: optická mikroskopie, infračervená a Ramanova spektroskopie, hrotem zesílená Ramanova spektroskopie, skenovací elektronová mikroskopie, hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů s cílem sledovat, jak organickou složku, tak ionty toxických těžkých kovů.

Vývoj statisticko-mechanického modelu pro popis velkých iontů

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Mgr. Jan Heyda, Ph.D.

Anotace

Teorie hydrofóbních interakcí umožňuje popis čistě hydrofóbních molekul nejrůznějších velikostí pomocí analytického Hamiltoniánu. Popis velkých iontů vyžaduje zahrnutí elektrostatických interakcí. Na VŠCHT Praha, ve skupině Dr. Heydy bude kandidát pracovat na vývoji a implementaci zobecněného analytického modelu. Na univerzitě v Regensburgu pak na nastavení volných parametrů modelu na přesná simulační data. Skupina prof. Horinka má bohaté zkušenosti s popisem solvatace iontů a jejich adsorpcí na funkcionalizované povrchy. Ve skupině prof. Horinka kandidát provede molekulárně dynamické simulace, resp. výpočty solvatačních energií a efektivních interakčních potenciálů (mezi ionty, mezi iontem a povrchem), které poslouží jako referenční data pro nastavení a následnou validaci analytického modelu.

„(NÁVRH)“Agregáty surfaktantů s α-cyklodextrinem tvořící viskoelastický film na rozhraní voda-vzduch

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

„(Jedná se o návrh práce, který čeká na schválení garantem programu)“ Cyklodextriny (CD) jsou přírodní makrocyklické sloučeniny, složené z glukopyranosových jednotek, a díky jejich orientaci do hydrofobní kónické kavity jsou schopny tvořit inklusní komplexy s různými molekulami. Běžná povrchově aktivní látka, dodecylsulfát sodný, tvoří s α-cyklodextrinem nejenom minoritní komplex 1:1, nýbrž i majoritní komplex 1:2, jehož větší koncentrace ve vodném roztoku má za následek zvýšenou adsorpci na fázovém rozhraní voda-vzduch a tvorbu viskoelastického filmu. Za účelem vzniku surfaktant-cyklodextrinového filmu na fázovém rozhraní byly dosud detailně studovány jenom surfaktanty s dodecylovým řetězcem. Cílem bakalářské práce je získaní nových informací o interakci přírodního α-cyklodextrinu se surfaktanty s oktylovým a decylovým řetězcem. Interakce budou zkoumány ve vodných roztocích pomocí vysoce citlivé izotermní titrační kalorimetrie, jež umožňuje současné vyhodnocení rovnovážné konstanty a reakční enthalpie procesu z jediného experimentu. Dílčím cílem je provedení kalorimetrických měření v závislosti na teplotě s možností vyhodnotit i tepelnou kapacitu komplexačního procesu. Zhodnocením výsledků z pohledu struktury surfaktantů, vlivu teploty na komplexaci a přítomnost komplexů 1:1, případně 1:2 v roztoku, by mělo vést k návrhu vhodných kation-aniontových kombinací pro syntézu surfaktantů se dvěma povrchově aktivními ionty, potenciálně vedoucích ke vzniku tenkého viskoelastického surfaktant-cyklodextrinového filmu na rozhraní voda-vzduch.

„(NÁVRH)“Stabilita lipozomů za přítomnosti cyklodextrinů v roztoku

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Fyzikální chemie
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

„(Jedná se o návrh práce, který čeká na schválení garantem programu)“Lipozomy, kulovité částice tvořené fosfolipidovou dvouvrstvou, slouží jako “dopravní prostředky” na dopravu málo rozpustných léčivých látek v organizmu, nebo jako modelové struktury pro přestup látek reálnou biologickou mebránou. Cyklodextriny (CD) jsou přírodní makrocyklické sloučeniny, složené z glukopyranozových jednotek, a díky jejich orientaci do hydrofobní kónické kavity jsou schopny tvořit inklusní komplexy s různými molekulami. Díky své struktuře a ceně jsou CD tím nejvhodnějším kandidátem používaným ve farmaceutickém průmyslu na zvýšení biodostupnosti málo rozpustné farmaceuticky aktivní látky (API). CD přítomný ve formulaci však může adsorbovat na buněčnú membránu nebo dokonce ovlivňovat jeji teplotní stabilitu. Do jakého rozsahu? Cílem práce je získaní nových informací o interakci různých cyklodextrinů s lipozomy v závislosti na teplotě. Jelikož fosfolipidy jsou málo rozpustné látky ve vodě, interakce bude studována na solích modelových mastných (ne)nasycených kyselin s vybranými přírodními a modifikovanými cyklodextriny ve vodných roztocích pomocí vysoce citlivé izotermní titrační kalorimetrie. Tato technika umožňuje současné vyhodnocení rovnovážné konstanty a reakční enthalpie procesu z jediného experimentu, provedením kalorimetrických měření v závislosti na teplotě je dále možné vyhodnotit i tepelnou kapacitu komplexačního procesu. Zhodnocením výsledků z pohledu struktury surfaktantů, vlivu teploty na komplexaci a přítomnost komplexů rozličné stechiometrie v roztoku, by mělo vést k modelování teplotní stability fosfolipidové membrány lipozomů. Projekt je realizován ve spolupráci s partnerskou laboratoří na Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM), Mexico City.

„(NÁVRH)“Stabilita lipozomů za přítomnosti cyklodextrinů v roztoku

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

„(Jedná se o návrh práce, který čeká na schválení garantem programu)“ Lipozomy, kulovité částice tvořené fosfolipidovou dvouvrstvou, slouží jako “dopravní prostředky” na dopravu málo rozpustných léčivých látek v organizmu, nebo jako modelové struktury pro přestup látek reálnou biologickou mebránou. Cyklodextriny (CD) jsou přírodní makrocyklické sloučeniny, složené z glukopyranozových jednotek, a díky jejich orientaci do hydrofobní kónické kavity jsou schopny tvořit inklusní komplexy s různými molekulami. Díky své struktuře a ceně jsou CD tím nejvhodnějším kandidátem používaným ve farmaceutickém průmyslu na zvýšení biodostupnosti málo rozpustné farmaceuticky aktivní látky (API). CD přítomný ve formulaci však může adsorbovat na buněčnú membránu nebo dokonce ovlivňovat jeji teplotní stabilitu. Do jakého rozsahu? Cílem práce je získaní nových informací o interakci různých cyklodextrinů s lipozomy v závislosti na teplotě. Jelikož fosfolipidy jsou málo rozpustné látky ve vodě, interakce bude studována na solích modelových mastných (ne)nasycených kyselin s vybranými přírodními a modifikovanými cyklodextriny ve vodných roztocích pomocí vysoce citlivé izotermní titrační kalorimetrie. Tato technika umožňuje současné vyhodnocení rovnovážné konstanty a reakční enthalpie procesu z jediného experimentu, provedením kalorimetrických měření v závislosti na teplotě je dále možné vyhodnotit i tepelnou kapacitu komplexačního procesu. Zhodnocením výsledků z pohledu struktury surfaktantů, vlivu teploty na komplexaci a přítomnost komplexů rozličné stechiometrie v roztoku, by mělo vést k modelování teplotní stability fosfolipidové membrány lipozomů. Projekt je realizován ve spolupráci s partnerskou laboratoří na Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM), Mexico City.

„(NÁVRH)“Termodynamické chování thiokyanátu guanidného ve vodě

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

„(NÁVRH)“ Thiokyanát guanidný (GdnSCN) je jeden z nejsilnějších denaturantů proteinů a z pohledu Hoffmeisterovy řady působí chaotropně na strukturu vody. Pro správné pochopení denaturačního efektu vodného roztoku GdnSCN na proteiny, je nutná znalost termodynamického chování GdnSCN v samotném rozpouštědle, vodě. Cílem práce je získání nových informací o termodynamickém chování GdnSCN ve vodě. Interakce GdnSCN-voda bude zkoumána na úrovni rovnováhy kapaliny-páry a kapaliny-tuhé látky pomocí měření aktivity vody, osmotického koeficientu, hustoty vodního roztoku, kalorimetrických měření zřeďovacích tepel, případně fázového diagramu a molekulových simulací. Zhodnocením výsledků a simultánním zpracováním nově naměřených termodynamických veličin pomocí Pitzerovy teorie pro silné elektrolyty, by mělo vést ke komplexnějšímu popisu termodynamického chování GdnSCN ve vodě v širším, biologicky relevantním rozsahu koncentrací a teplot a vnést detailnější vhled do hydratace tohoto silného denaturačního činidla.

„(NÁVRH)“Vliv cyklodextrinů a jiných aditiv na těkavost organických éterů z vodných roztoků

Garantující pracoviště: Ústav fyzikální chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Daniel Ondo, Ph.D.

Anotace

„(Jedná se o návrh práce, který čeká na schválení garantem programu)“ Cyklodextriny (CD) jsou přírodní makrocyklické sloučeniny, složené z glukopyranosových jednotek, a díky jejich orientaci do hydrofobní kónické kavity jsou schopny tvořit inklusní komplexy s různými molekulami. Díky své struktuře a ceně jsou CD tím nejvhodnějším kandidátem modelující vazebné místa proteinů, na které se vážou inhalační nebo lokální anestetika. Avšak, z důvodu vysoké těkavosti inhalačních anestetik z vodných roztoků, se jako jejich modelové látky používají organické étery. Cílem navrhované bakalářské práce je získání nových termodynamických informací o interakci cyklodextrinů s těkavými organickými étery ve vodě a ve vodných roztocích aditiv simulující prostředí lidských těkutin. Interakce budou zkoumány ve vodných roztocích pomocí plynové chromatografie parní fáze nebo rozpustnostných měření. Zhodnocením výsledků z pohledu struktury éteru, vlivu teploty a velikosti cyklodextrinové kavity na komplexaci, by mělo vést k návrhu vhodných podmínek pro uvolňování zakomplexovaných anestetik nebo ke komplexaci na vazebné místa proteinů.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi