Počkejte prosím...

Vypsané disertační práce

2D materiály pro foto-elektrochemický rozklad vody

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Práce je zaměřena na studium využití 2D nanomateriálů na bázi vrstevnatých chalkogenidů a jejich kompozitů pro foto-elektrochemický rozklad vody. Student bude řešit možnosti optimalizace vlastností těchto materiálů pomocí dopování, funkcionalizace povrchů a optimalizace složení za účelem snížení přepětí při fotokatalytickém vývoji vodíku a optimalizací odezvy materiálů na různé vlnové délky světla ve viditelné a ultrafialové oblasti.

2D nanomateriály pro detekci polutantů v životním prostředí

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce se soustředí na přípravu 2D materiálů, které budou sloužit k odstraňování škodlivin ze životního prostředí. Cílem je vyvinout účinný materiál/katalyzátor k odstranění nitroaromatických a pesticidních látek v podzemních vodách pomocí elektrochemických a fotoelektrochemických metod. Více na www.nanorobots.cz

2D nanomateriály pro energetické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Práce je zaměřena na možnosti využití nových vrstevnatých materiálů na bázi chalkogenidů přechodných kovů pro konstrukci katod Li a Na baterií. Materiály budou studovány z hlediska vztahů mezi strukturou a složením a stabilitou katodového materiálu a jeho kapacitou. Připravené materiály budou detailně studovány pomocí pokročilých analytických technik (HR-SEM a HR-TEM; AFM; XPS; Ramanova spektroskopie; elektrochemické techniky).

3D tisk biokeramiky metodou SLA

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Macháček, Ph.D.

3D tisk keramiky a biokeramiky metodou SLA

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Macháček, Ph.D.

Anotace

Práce se zabývá 3D tiskem keramiky a biokeramiky pomocí metody stereolitografie (SLA). Těžištěm práce bude příprava a charakterizace suspenzí keramických částic a fotosenzitivní pryskyřice. Pro přípravu keramických částic se plánuje využití metody koloidního mletí a metody sol-gel. Kvalita 3D výtisků bude posouzena z hlediska mikrostruktury, mechanických vlastností, případně bioaktivity.

3D-tisk pro přípravu 3D grafenových elektrod pro detekci dekontaminaci polutantů v životním prostředí

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce je soustředěna na přípravu 3D tištěných elektrod pro odstanění škodlivin ze životního prostředí. Cílem bude vyvinout účinný systém k odstranění nitroaromatických a pesticidních látek znečišťujících podzemní vody. Více na www.nanorobots.cz

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/

Acidorezistentní formy prazolů pro účinnější léčbu žaludečních vředů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Advanced formulation approaches for topical delivery

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Advanced formulation with biologically sourced microparticles

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Analytické strategie pro sledování přídatných látek v potravinách a doplňcích stravy

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Přídatné látky, ať přírodního nebo syntetického původu, se záměrně přidávají do potravin pro technologické účely jako je např. vylepšení nebo zachování jejich trvanlivosti, vzhledu, konzistence, chutě či vůně. Jedná se o různorodou skupinu látek, zejména z kategorií organických i anorganických barviv, sladidel, intenzifikátorů aroma, konzervačních látek, antioxidantů, emulgátorů, aj., lišících se chemickou strukturou i vlastnostmi a jejich použití je legislativně kontrolováno. Téma disertační práce bude zahrnovat vývoj a implementaci moderních analytických strategií, poskytujících nové možnosti v kontrole bezpečnosti a autenticity potravin. Pozornost bude soustředěna na vývoj multidetekčních metod, využívajících techniku ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií, pro stanovení co nejširšího spektra přídatných látek v různých typech potravin. Pro identifikaci, případně semikvantifikaci některých skupin látek jako např. zahušťovadel, želírujících látek a stabilizátorů v potravinách budou využity další analytické techniky.

Analýza drog a padělků léčiv pomocí metod vibrační a chiroptické spektroskopie

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

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.

Analýza procesu přeměny kmene na sklo

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Richard Pokorný, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem práce je analýza jednoho z kritických procesů při přeměně kmene, a to vývinem a kolapsem primární pěny na rozhraní kmen-tavenina. Primární pěna, která působí jako izolační vrstva zabraňující přenosu tepla do reagujícího kmene, je výsledkem mnoha různých reakcí uvolňujících plyny, které jsou zachyceny ve vrstvě primární taveniny na rozhraní kmene a skla. Bude studována morfologie pěny a chemické reakce uvolňující plyny.

Analýza transkripce genů na úrovni jednotlivých buněk

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Analýza jednotlivých buněk je atraktivním a náročným oborem moderní molekulární biologie a medicíny, jejíž hlavním cílem je studium biologických otázek s jednobuněčným rozlišením. Tento přístup pomáhá charakterizovat heterogenitu buněk a popsat komplexní odezvu organismu na různé fyziologické a patofyziologické podněty. Reverzní transkripce PCR (RT-qPCR) a RNA sekvenování (RNA-seq) jsou nejčastěji používané technologie pro analýzu jednotlivých buněk. Ačkoli obě technologie jsou již běžnými nástroji pro analýzu genové exprese, jejich aplikace na úrovni jenotlivých buněk je stále náročná. Cílem disertační práce práce bude zavést a experimentálně validovat efektivní protokol pro analýzu jednotlivých buněk pomocí techniky RT-qPCR a RNA-Seq zahrnující laboratorní část a analýzu dat. Faktory ovlivňující účinnost každého kroku budou pečlivě monitorovány a posouzen jejich vliv na výsledek experimentu. Protokol analýzy jednotlivých buněk bude aplikován v oblasti neurobiologie, zejména ke studiu vlivu různých poranění mozku a neurodegenerativních onemocnění na funkci gliových buněk. Výsledky této práce zlepší současné porozumění biologie gliových buněk a zvýší reprodukovatelnost a účinnost studií využívající analýzu jednotlivých buněk.

Anomalies of aqueous solutions of simple alcohols and their consequences for industrial applications

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anomálie vodných roztoků jednoduchých alkoholů a jejich důsledky pro průmyslové aplikace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Short-chain alcohols (C1-C3) are used as solvents, co-solvents or co-surfactants in many industrial, biotechnological and pharmaceutical applications and, at the same time, they are of great interest due to their atypical physico-chemical properties over a broad range of composition. They exhibit anomalous behaviour when mixed with water, which has been proven to be a result of the ordered formation of water and alcohol molecules. The result is a significant drop in surface tension, multiple increases in viscosity and a dramatic change in bubble surface mobility and bubble coalescence. In these systems, additional added surfactants do not behave in the common manner. At the moment there are only few studies of the overlap of the mentioned anomalies into real chemical or biological processes. The aim of this project is study the behaviour of ethanol-water and propanol-water mixtures in aerated systems. The basis will be the visualization of processes (high-speed camera) and measurement of surface tension, coalescence and interphase viscosity. In three-phase systems, bubble adhesion and droplet spreading will be studied.

Anorganická plniva a sorbenty

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Petra Ecorchard, Ph.D.

Anotace

V rámci projektů jsme studovali různé typy plniv pro polymerní matrici, a to na bázi grafenu a jeho derivátů a dále na bázi podvojných vrstevnatých hydroxidů v kombinaci s iontovými kapalinami. V rámci disertační práce by byl dán zřetel na vývoj jednotlivých druhů 2D materiálů se specifickými vlastnostmi, např. vodivostními, mechanickými, katalytickými, fotokatalytickými. Anorganická plniva budou modifikována vhodnými iontovými kapalinami, které mohou mít více funkcí a budou zvolena podle způsobu následného využití. Modifikace bude možná s komerčně dostupnými iontovými kapalinami, či nově připravenými. Tyto materiály jsou často dobrými sorbenty. Z tohoto důvodu budou tyto vlastnosti též využity, např. pro sorpci těžkých kovů, případně organických kontaminantů.

Anorganické analogy grafenu - silicen, germanen a jejich deriváty

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj nových metod syntézy anorganických analogů grafenu, studium jejich reaktivity a možnosti syntézy jejich derivátů. Metody syntézy budou zaměřeny na studium nových postupů chemické exfoliace Zintlových fází s vrstevnatou strukturou. U studovaných materiálů bude posuzována možnost jejech aplikačního potenciálu v katalýze (fotokatalýza, elektrokatalýza) a mikroelektronice (luminiscenční struktury).

Anorganické nosiče aktivních farmaceutických substancí

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce je zaměřena do oblasti vývoje nových pevných lékových forem. Zabudováním léčiva do nosiče lze významně ovlivnit rychlost jeho uvolnění po aplikaci, zlepšena může být i jeho stabilita vůči degradaci. V práci budou studovány metody vhodné pro zabudování léčiv špatně rozpustných a nerozpustných ve vodě do vrstevnatých anorganických a hybridních anorganicko-organických nosičových materiálů. Sledováno bude rovněž zpětné uvolnění účinných látek v simulovaných tělních tekutinách.

Antioxidační soustavy pro lipidické kosmetické přípravky

Garantující pracoviště: Ústav mléka, tuků a kosmetiky, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

V posledních letech ve vývoji kosmetických přípravků dochází k odklonu od syntetických emolientů na bázi neobnovitelných surovin a také od tradičních syntetických konzervantů. Tím významně rostou nároky na antioxidační systém. Cílem práce bude navržení antioxidačního systému pro emolienty na bázi obnovitelných surovin, zjištění vzájemného efektu jednotlivých antioxidantů a v optimálním případě využití synergismu antioxidantů pro ochranu lipidů. Následně sledování penetrace antioxidantů do jednotlivých vrstev pokožky in vitro.

Aplikace mikrobicidních vlastností koronového výboje

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Nízkoteplotní plazma, vhledem ke svým mikrobicidním vlastnostem, může být vhodnou náhradou konvenčních dezinfekčních a sterilizačních metod. Práce je zaměřena především na korónové výboje a jejich možné praktické aplikace pro dekontaminaci až sterilizaci povrchů nebo kapalin a jako terapeutická metoda v medicíně. Zároveň je tady prostor pro výzkum vlivu baktericidního agens korónových výbojů na různé typy bakterií, jejich spór, kvasinek, hub a jiných mikroorganismů.

Aplikace pokročilých chemometrických postupů pro zpracování dat generovaných při metabolomických studiích

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie ve spojení s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (UHPLC-HRMS) nachází široké využití pro necílový screening / profilování v rámci metabolomických studií zabývajících se především biologickými vzorky. Disertační práce se zaměří na implementaci komplexní strategie pro zpracování primárních datových souborů ještě před vlastní statistickou analýzou a interpretací. Pracovní postup zpracování dat s vysokou průsazností, určený pro rutinní používání, by měl zahrnovat detekci a alokaci ´features´, úpravu a redukci dat a zároveň obsahovat algoritmus umožňující korigovat časově závislé trendy v datech. Vyvinutá strategie by měla být aplikovatelná pro formáty datových souborů generovaných pomocí instrumentace a software od různých výrobců. Součásti interdisciplinární doktorské práce bude vyšetření souborů vzorků řady matric v různých případových studiích.

Aplikace pokročilých nanostrukturovaných katalyzátorů v environmentálních technologiích

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

Téma dizertační práce se týká vývoje inovativních katalytických postupů při čištění odpadních vod, vzdušin nebo odpadů. V rámci nového projektu 3deCAT bude ve spolupráci s partnery projektu připraveno mnoho sad pokročilých nanostrukturovaných katalyzátorů na bázi levných oxidů kovů, které budou posléze studovány v laboratorních modelových podmínkách z hlediska odstraňování aktuálních rizikových polutantů z odpadních proudů. Tyto modelové simulace se zaměří na aplikaci moderních technik v kombinaci s principy heterogenní katalýzy, jako jsou fotochemické, elektrochemické, mikrovlnné a další pokročilé postupy. Pro perspektivní katalyzátory a techniky budou v další fázi výzkumu vyvíjeny speciální reaktory pro jejich aplikaci v průmyslovém měřítku.

Atomární modelování struktury křemičitého skla

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Skelnou strukturu lze popisovat pomocí různých strukturních kvantifikátorů (radiální distribuční funkce, časovo-prostorové korelační funkce, kooordinace, Q-motivy, cykly atd.). Uvedené kvantifikátory lze získat pomocí atomárních simulací, např. molekulovou dynamikou. Cílem práce bude teoretický popis struktury skla s důrazem na středně-dosahové uspořádání a srovnání objemové a povrchové struktury.

Autenticita medu a dalších včelích produktů

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Mezi nejvýznamnější a nejdůležitější včelí produkt patří včelí med. Vzhledem k vysoké ceně bývá běžně porušována jeho kvalita a autenticita. Nejčastěji se jedná o pochybení výrobce (přídavek dalších složek do medu) nebo klamavé označení botanického či geografického původu. Práce bude zaměřena na ověření autenticity medu podle jeho charakteristických znaků (analýza pylových zrn, sacharidový profil, zastoupení těkavých látek a základní fyzikálně-chemická analýza). Na základě zjištěných hodnot bude posuzován botanický druh medu (květový, medovicový, jednodruhový) a jeho zeměpisná lokalita. Součástí této práce bude také hodnocení včelího vosku, který může být snadno falšován parafiny, kyselinou stearovou nebo palmitovou. Tento jev může mít negativní dopad na zdravotní stav včelstev a na chemické složení medu.

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.

Benefiční systémové účinky metabolizmu tukové tkáně

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: MUDr. Jan Kopecký, DrSc.

Anotace

U savců včetně člověka rozlišujeme dva typy tukové tkáně: bílou (WAT) a hnědou tukovou tkáň (BAT), které plní dvě hlavní, protichůdné funkce - ukládání energie ve formě triacylglycerolů (zejména ve WAT) a uvolňování energie (v BAT). Naše práce je zaměřena na studium konceptu "zdravých adipocytů" ve WAT, což jsou poměrně drobné tukové buňky, které mají vysokou kapacitu pro mitochondriální oxidativní fosforylaci, cyklování triacylglycerolů a mastných kyselin a de novo lipogenezi. Tyto "zdravé adipocyty" mohou být ve WAT indukovány různými faktory, které si žádají bližší charakterizaci. "Zdravé adipocyty" vykazují benefiční lokální i systémové účinky, které přispívají ke stavu "metabolicky zdravé obezity", a jejichž studium vyžaduje další pozornost. Cílem tohoto PhD projektu je charakterizace metabolizmu tukové tkáně ve zvířecích modelech během její stimulace a inaktivace (např. během chladové expozice nebo u myší s dietou indukovanou obezitou). Pro stanovení metabolického obratu výše zmíněných procesů bude použito značení nově vznikajících lipidů a metabolitů pomocí stabilních izotopů. Pro posouzení role jednotlivých regulačních drah bude použito ovlivňování genové exprese konkrétních proteinů prostřednictvím genového přenosu pomocí AAV (adeno-associated viruses) a to jak in vivo, tak v tkáňových kulturách. Základní stipendium bude posléze doplněno úvazkem z grantových prostředků oddělení.

Bioaktivní povlaky podporující spontánní endotelizaci cévních náhrad

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Povrch biomateriálů, které jsou v dlouhodobém kontaktu s krví (např. cévní protézy, stenty), spouští zánětlivé procesy organismu vedoucí k aktivaci koagulační kaskády, vzniku trombů a následnému selhání štěpu. Cílem práce je vývoj povlaků, které by potlačovaly aktivaci koagulační kaskády a imunitní odpověď organismu a zároveň aktivně povzbuzovaly vytvoření endotelu na povrchu cévních protéz po jejich implantaci. Jeden z postupů bude založen na potažení vnitřního povrchu syntetické a decelularizované cévy fibrinovou sítí, která bude modifikována bioaktivními molekulami jako jsou např. heparin, růstové faktory, oligosacharidy a další bioreceptory specificky podporující adhezi progenitorových endoteliálních buněk. Alternativní postup spočívá v potlačení nežádoucích interakcí organismu pomocí takzvaných polymerních kartáčů s jejich následnou funkcionalizací výše uvedenými biomolekulami. Předpokládáme, že po implantaci heparin potlačí koagulační kaskádu, zatímco další výše uvedené bioaktivní molekuly podpoří endotelizaci cévní náhrady vychytáváním progenitorových endoteliálních buněk z krve. Výzkum bude prováděn ve spolupráci s biology a lékaři z Biotechnologického a biomedicínského centra Akademie věd a Univerzity Karlovy (BIOCEV) a Univerzitní nemocnicí Tuebingen v Německu.

Biodegradabilní lehčené polyurethany z obnovitelných surovin: syntéza a charakterizace

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Hynek Beneš, Ph.D.

Anotace

V posledních letech se značná pozornost soustředí na polyurethany (PU) obsahující ve své struktuře biodegradovatelné segmenty polyesterpolyolů. Polyoly jsou tak často syntetizované na míru dle požadované aplikace, zatímco jako druhá surovina se zpravidla využívají konvenční alifatické polyisokyanáty. Takto lze úspěšně připravit biodegradovatelné lineární termoplastické PU (tzv. TPU). Avšak tento přístup selhává při přípravě zesíťovaných PU, např. z průmyslového hlediska vysoce žádoucích PU pěn, kdy komerční alifatické isokyanáty vykazují příliš nízkou reaktivitu a aromatické isokyanáty jsou nepřijatelné z ekotoxikologického hlediska. Doktorské téma se proto zabývá alternativními způsoby přípravy lehčených PU využívající obnovitelné (přírodní) zdroje pro syntézu polyolů i isokyanátů a přípravu PU pěn tzv. neisokyanátovou cestou (NIPU). V rámci práce budou syntetizovány nové typy monomerů a PU pěn, které budou dále strukturně charakterizovány. Bude zkoumána jejich degradace v závislosti na složení a struktuře materiálu. Biodegradační testy se budou provádět ve spolupráci s Ústavem životního prostředí PřF UK v Praze. Téma je vhodné pro absolventy chemických oborů zejména makromolekulární a organické chemie.

Biodegradovatelné polymerní systémy pro medicinální aplikace

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Miroslav Šlouf, Ph.D.

Anotace

Biodegradovatelné biokompatibilní polymerní systémy mají mnoho aplikací v humánní i veterinární medicíně. V našem týmu jsme nedávno vyvinuli a patentovali multifázové polymerní systémy sestávající z termoplastifikovaného škrobu (TPS), polykaprolaktonu (PCL), nanočástic na bázi TiO2 (TiX) a komerčně dostupných antibiotik (ATB). Morfologie a vlastnosti těchto systémů mohou být modifikovány změnami složení a fázové struktury během zpracování. Systémy TPS/PCL/ATB mohou být následně využity pro léčbu silných lokálních infekcí, například akutního zánětu kostí (osteomyelitida). Navržený projekt zahrnuje přípravu zmíněných systémů (mísení v tavenině), optimalizaci jejich fázové struktury (modifikací podmínek přípravy), charakterizaci výsledné struktury (pomocí elektronové mikroskopie) a mechanických vlastností (mikro- a makromechanické vlastnosti). Předpokládá se i podíl na testování biodegradovatelnosti a na mikrobiologickém testování účinnosti inkorporovaného antibiotika v rámci existujících spoluprací (FN Motol, MU Brno).

Biodostupnost antimonu v oblastech zatížených dopravou

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Antimon (Sb) - dnes poměrně neznámý a málo citovaný toxický prvek, se stává nebezpečným pro životní prostředí. Jeho sloučeniny se používají jako nehořlavé příměsi v řadě průmyslových výrob (automobilový průmysl, výroba PET lahví atd.); stále se zvyšující koncentrace tohoto prvku je výzvou pro geochemický a materiálový výzkum. Cílem disertační práce bude studovat stabilitu sloučenin Sb vstupujícího do prostředí (otěr z brzdových destiček) a jeho následné chování v systému půda - podzemní a povrchová voda. Budou porovnány geochemické vlastnosti antimonu a arsenu z hlediska stability v prostředí a dostupnosti pro lidský organismus (dýchací trakt). Další část bude věnována monitoringu vybrané zatížené lokality.

Biogeneze a degradace transportních systémů v kvasinkách

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Hana Sychrová, DrSc.

Anotace

Cílem disertační práce bude pomocí metod molekulární biologie a biochemie najít proteiny, které se v kvasinkách podílejí na biogenezi, degradaci a regulaci aktivity transportních systémů plasmatické membrány, a dále charakterizovat způsoby a podmínky interakce mezi těmito proteiny a transportéry. Získané poznání přispěje k pochopení mechanismu adaptace kvasinek na měnící se podmínky okolního prostředí.

Bioinformatické studie biochemické specificity G-kvadruplexu

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika
Vedoucí práce: Edward A. Curtis, Ph.D.

Anotace

G-kvadruplexy jsou nekanonické struktury nukleových kyselin, o nichž se předpokládá, že se účastní široké škály biologických procesů. Algoritmy, které se v současné době používají k identifikaci G-kvadruplexů v genomech, používají modely, ve kterých jsou strukturně odlišné třídy G-kvadruplexů, jako jsou ty s odlišnou polaritou vláken, seskupeny dohromady. Nicméně, objevující se nové studie naznačují, že tyto modely jsou příliš obecné, protože v některých případech nemohou rozlišit G-kvadruplexy s biochemicky odlišnými funkcemi. Abychom toto omezení vyřešili, provedeme řadu funkčních screenů využívajících knihoven G-kvadruplexů, v nichž se systematicky mění parametry, jako např. počet tetradů, délka smyčky a sekvence smyček. Data z těchto screenů budou použita při generování sekvenčních G-kvadruplex modelů specifických pro konkrétní funkce. Genomická distribuce těchto tříd G-kvadruplexů bude poté analyzována s ohledem na anotované genomické rysy, jako jsou místa začátku transkripce. Předpokládáme, že tato analýza odhalí genomická spojení, která jsou v současné době nedetekovatelná kvůli šumu z obecně používaných G-kvadruplex modelů.

Bioinženýrské a farmaceutické využití lipozomů a jejich kompozitů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Biologicky aktivní látky rostlin a jejich změny v průběhu zpracování a skladování

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Biologicky aktivní látky rostlin mohou vykazovat pozitivní ale i negativní biologické účinky. Hladiny biologicky aktivních látek v rostlinách jsou závislé na druhu rostliny či podmínkách pěstování, ale jsou také ovlivněny podmínkami skladování a zpracování. Pro sledování jejich hladin a posouzení stability jsou využívány moderní analytické metody, založené především na technice ultra-účinné kapalinové chromatografie ve spojení s detekcí pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Pro hodnocení autenticity rostlinných surovin je aplikována technika metabolomického fingerprintingu s využitím sofistikovaných statistických metod pro vyhodnocení získaných dat.

Biologicky aktivní látky v potravinách snižující oxidační a karbonylový stres organismu

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Karel Cejpek

Anotace

Tématem práce je studium těch složek potravin a nutraceutik, které významně snižují oxidačně-redukční potenciál potraviny nebo snižují množství reaktivních karbonylových sloučenin vznikajících při transformaci cukrů. Jedná se o redukční činidla a jiné antioxidanty a látky schopné reagovat s reaktivními karbonylovými sloučeninami (RCS), a to jak v potravinách, tak in vivo. RCS vznikají zejména jako produkty reakcí neenzymového hnědnutí (Maillardovy reakce) během zpracování potravin nebo produkty glykace in vivo, případně jako sekundární produkty oxidace lipidů. Cílem práce bude nalézt potraviny a nutraceutika, jejichž složky uvedené projevy významně potlačují, a tyto složky určit.

Buněčná biologie těžkých kovů v makromycetách a mikrobiomy a asociovaná mikroflora hyperakumulujících druhů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology

Anotace

Říše Fungi hraje velmi významnou roli v environmentálních cyklech prvků. I proto je v posledních letech rostoucí pozornost věnována popisu mechanismů, které některým houbám umožňují akumulovat vysoké koncentrace kovů a polokovů. Jakkoliv je poměrně dobře známo, že asociované (symbiotické) populace prokaryot přináší houbám řadu fyziologických benefitů, problematika vztahů v systému houba-kov-prokaryota zůstává prakticky nedotčena. Náplní doktorské práce je studium “metalomu“ vybraných druhů hub na molekulární úrovni a charakterizace s nimi asociovaných prokaryotních taxonů. Práce se zaměří na vybrané hyperakumulující makromycety rodů Cystoderma, Amanita a Agaricus. S využitím moderních přístupů molekulární biologie, bioinformatiky a mikrobiologie by měly být charakterizovány specifické geny makromycet podmiňující toleranci vůči těžkým kovům a dále diverzita a složení prokaryotních komunit v plodnicích a mykosférách hub, s cílem získat komplexní a nové poznatky o detoxikaci přebytků těžkých kovů v makromycetách a o vzájemné souhře mezi hyperakumulátory a jejich mikroflórou v přirozeném prostředí. Uvedené badatelské aktivity jsou podporovány GAČR (projektem 19-06759S) a pro doktoranda je k dispozici pracovní úvazek na tomto projektu.

C-H aktivace pro přípravu funkcionalizovaných pyrenů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce bude zaměřena na využití C-H aktivačních reakcí pro přípravu pyrenů substituovaných v poloze 2. Dialkyl-fosfáty a fosfordiamidáty budou využity jako řídící skupiny pro studované reakce.

Charakteristika bakterií mléčného kvašení pro fermentaci rostlinných matric

Garantující pracoviště: Ústav mléka, tuků a kosmetiky, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

V současné době se stále významněji rozvíjí trh s alternativními fermentovanými výrobky na bázi rostlinných substrátů. Celá řada konzumentů upřednostňuje vegetariánské či veganské potraviny. Je otázkou, zda rostlinné matrice mohou být stejně dobrým nosičem pro probiotické bakterie jako fermentované mléčné výrobky. V práci bude provedena izolace a charakterizace nových kmenů bakterií mléčného kvašení (BMK) vyskytujících se na různých rostlinných matricích. Budou vyvíjena kultivační média čistě na rostlinné bázi určené pro veganské výrobky. Bude sledován vliv různých kultivačních podmínek a médií a jejich složek (např. vitaminu B12) na růst a funkční vlastnosti BMK (protektivní a probiotické vlastnosti). Bude provedena analýza antimikrobiálních látek se zaměřením na fenolické látky vyskytujících se v těchto typech potravin a zjišťován jejich vliv na BMK. Cílem práce bude rovněž vývoj funkčního veganského výrobku s probiotiky, kde bude sledována jejich životaschopnost při dlouhodobém skladování.

Charakteristika struktury a optické aktivity organometalických komplexů pmocí kvantové chemie

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

Anotace

Komplexy kovů s organickými ligandy mají často unikátní optické vlastnosti, kterých se dá využít při zobrazování biologických objektů nebo k detekci různých analytů. V poslední době se objevily nové jevy při využití polarizované spektroskopie, např. cirkulárně-polarizované luminiscence nebo rezonanční Ramanovy optické aktivity, potenciálně vedoucí k dalším aplikacím. Jejich teoretický popis je ale dosud neúplný. Na modelových systémech proto prozkoumáme schopnost současných metod kvantové a výpočetní chemie popsat polarizační jevy na těchto výpočetně obtížných (relativita, vysokospinové stavy), ale zajímavých systémů.

Chemická a biochemická transformace sacharosy pro produkci dalších sacharidů a cukerných alkoholů

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Sacharosa je velmi dobrou surovinou pro chemické a biochemické reakce. Cukrovarnický průmysl jí produkuje ve velkém množství v krystalické formě o vysoké čistotě, její výroba je stabilní a tradiční, je dlouhodobě skladovatelná a stává se tak relativně levným a přesně definovaným reaktantem či substrátem pro další transformace. Práce bude zaměřena na hledání katalyzovaných chemických, enzymatických nebo biologických přeměn sacharosy na běžné (glukosa, fruktosa) či vzácné sacharidy (psikosa, tagatosa, allosa, altrosa, aj.) a cukerné alkoholy (mannitol, xylitol, erythritol, aj.). K transformacím budou použity různé anorganické katalyzátory, skupiny enzymů a kmeny mikroorganismů s cílem dosažení vysokého výtěžku a koncentrace v reakční směsi. Izolace produktu bude probíhat membránovými a chromatografickými technologiemi a krystalizací.

Chemická syntéza hypermodifikovaných oligonukleotidů a DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Bude studována a vyvíjena chemická syntéza hypermodifikovaných oligonukleotidů a DNA řetězců s využitím nových nukleosid fosforamiditů nesoucích různé modifikace na bázi. Tyto modifikace budou nahrnovat např. hydrofobní substituenty, heterocykly nebo cukry. V některých případech bude třeba vyvinout orthogonální chránění. Bude studována i hybridizace a folding těchto oligomerů, jejich interakce s proteiny a biologická aktivita.

Chemické a enzymové značení epigenetických nukleobází v DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Budou studovány nové biokompatibilní chemické či enzymové reakce pro modifikaci epigenetických bázi (např. 5hmC, 5hmU, 5fC atd.). Tyto reakce potom budou studovány pro značení, zobrazování či sekvenaci epigenetických nukleobází v DNA. Reference: 1. Vaníková, Z.; Janoušková, M.; Kambová, M.; Krásný, L.; Hocek, M. "Switching transcription with bacterial RNA polymerase through photocaging, photorelease and phosphorylation reactions in the major groove of DNA" Chem. Sci. 2019, 10, 3937-3942.

Chemie anorganických analogů grafenu – nanostruktury na bázi pniktogenů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Práce je zaměřena na studium kovalentních a nekovalentních interakcí vrstevnatých pniktogenů a možnosti zlepšení dlouhodobé stability těchto materiálů. Mono- a vícevrstvé materiály budou získávány optimalizovanými procesy mechanické exfoliace. Na těchto materiálech budou testovány vlivy nekovalentních interakcí substituovaných delokalizovaných organických systémů za účelem posouzení jejich transportních vlastností. Pomocí radikálových reakcí budou testovány možnosti kovalentních funkcionalizací povrchů. Finálně budou studovány a optimalizovány metody přípravy funkčních mikroelektronických součástek na bázi FET tranzistorů a fotodetektorů.

Chemie monoelementárních 2D materiálů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na studium reaktivity a možností chemické derivatizace 2D materiálů na bázi křemíku a germania

Chemie oxidovaných thiacalixarenů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Design a syntéza nových makrocyklických systémů na bázi oxidovaných thiacalixarenů, studium jejich chemického chování, základních chemických transformací a konformačních preferencí, využití kvazi-thiacalixarenového skeletu pro design nových receptorů schopných komplexovat ionty popř. neutrální molekuly.

Chemirezistory na bázi nanostrukturovaných oxidů: detekce plynných analytů s různými charakteristickými skupinami

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Ačkoli objev prvních chemirezistorů s oxidickými citlivými vrstvami byl publikován již v šedesátých letech a od let devadesátých jsou tyto laciné součástky určené pro detekci plynů komerčně produkované ve velkých sériích, jejich výzkum a vývoj zdaleka není ukončen. Zatímco chemické složení citlivé vrstvy je víceméně ustálené, nový impuls pro zdokonalení parametrů těchto senzorů přišel v cíleném modulování morfologie citlivé vrstvy – byla zvládnuta technologie nanostrukturování oxidů. Pro chemirezistory je podstatné, že geometrické rozměry oxidických nanostruktur mohou být srovnatelné s Debyovou délkou pro daný materiál. To nám umožňuje přiblížit se konceptu "molekulárního spínače", kdy jediná molekula analytu otvírá či uzavírá vodivý kanál v citlivé vrstvě. Student se v rámci práce bude věnovat syntéze oxidických nanostruktur (převážně hydrotermálními metodami) a proměřením jejich odezvy na "modelové analyty" (plyn s oxidačními účinky, redukčními účinky, Lewisova kyselina, Lewisova báze, různý molekulární dipólmoment). Analyty budou voleny tak, aby bylo možné získané poznatky zobecnit.

Chemoenzymová a organická syntéza C-galaktofuranosidů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Kamil Parkan, Ph.D.

Anotace

Glykokonjugáty jsou zajímavé přírodní látky, které se učásní mnoha biologických procesů; zejména při buněčné komunikaci a molekulárním rozpoznávání. Většina přírodních sacharidů se v přírodě vyskytuje v pyranosové formě s šestičlenýn kruhem. Na druhou stranu, u patogeních mikroorganismů (Mycobacteria, Leishmania nebo Aspergillus) se čast znich vyskytuje ve furanosové formě. Z důvodu většího porozumnění jejich funkce, ale i jejich možného využití jako antiparazitik, je sytéza furanosidů velice zajímavá. Již dříve byly testovány různé galaktofuranosylové deriváty proti kmenům Mycobacteria nebo Leishmania. V týmu Rennes například prokázali, že alkylfuranosid, oktyl-β-d-galaktofuranosid je schopen inhibovat proliferaci jak Mycobacteria, tak Leishmania při koncentraci 9 - 850 mmol.L-1. Nicméně kvůli chemické a enzymatické hydrolýze O-glykosidové vazby, aktivita těchto glykofuranolipidu rychle klesá. Abychom eliminovaly tento problém, bude snahou tohoto projektu připravit jejich stabilnější C-glykosidová analoga. Cílem tohoto projektu (Double degree Ph.D.) je vývoj dvou paralelních přístupů pro syntézu C-glykofuranosidů. První znich, je založen na klasické organické syntéze C-glykosidů pomocí cross-coupling reakcí, která byla vyvynuta v naší laboratoři na VŠCHT Praha. Druhý přístup bude zaměřen na biokatalyzovanou C-glykosylaci, která byla vyvinutá Dr. Laurent Legentil v ENSC Rennes. Připravené C-glykofuranosidy budou následně testovaný pro jejich bakteriostatické vlastnosti na dvou patogeních (Mycobacteria smegmatis a Leishmania torentulae) a dvou nepatogenních mikroorganismech (Mycobacteria tuberculosis a Leishmania donovani).

Chirální plazmonika a její použití

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.

Anotace

Chirální plazmonika poskytuje specifickou interakci nanostruktur ušlechtilých kovů s chirálním světlem a je v současností jednou z nejzajímavějších otázek moderní vědy o materiálech. Taro problematika může najít potenciální uplatnění v různých velmi atraktivních oblastech, od chirální detekce léčiv až po přímou přeměnu světelné energie v mechanický pohyb. Příprava chirálních plazmonových nanostruktur ve velkém měřítku je však ve skutečnosti nemožná a to kvůli komplikovaným technologickým postupům (elektronová litografie a/nebo nanotisk). Naše skupina nedávno navrhla alternativní metodu, založenou na několika teoretických předpovědích. V podstatě jsme použili běžné (nechirální) kovové nanočástice a helikální (opticky rotující) okolní médium. Tyto hybridní struktury vykazují dostatečnou plazmonovou chiralitu a mohou být připraveny velmi snadným způsobem. Navrhovaná práce bude zaměřena na další zkoumání této koncepce a její využití v různých praktických a teoretických oblastech.

Chytré antimikrobiální materiály

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

V současnosti kolem 80 % bakteriálních onemocnění pochází od biofilmů. Biofilm představuje bakteriální kolonií, která je ukotvená na povrchu a otočena specifickou “zdí”, díky čemuž je schopna se bránit běžné antimikrobiální léčbě. Další nebezpečny 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 inkorporace antimikrobiálních látek nejenže často selhávají ale i mohou vest k řadě nežádoucích efektů, jako vývoj 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 uvolňují antimikrobiální sloučeniny.

Combined dissolution and permeation platform for the screening of formulation prototypes

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Cross-coupling reakce fosfolů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Cílem práce je příprava fosfolových derivátů s π-konjugovanými substituenty. Při přípravě cílových sloučenin bude kladen důraz na využití stabilních a snadno dostupných sloučenin fosfolu, u kterých budou využity přechodnými kovy katalyzované cross-coupling reakce.

Cílená analýza metabolických drah – metabolomika a fluxomika pomocí LC-MS/MS

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D.

Anotace

Zaměření naší laboratoře je metabolismus a regulace bioaktivních lipidů, které ovlivňují metabolismus glukózy a lipidů, a patofyziologii metabolických chorob. (https://www.fgu.cas.cz/cs/departments/metabolism-of -bioaktivní-lipidy). Cílem projektu je vyvinout metodiku pro charakterizaci metabolických toků v patofyziologických podmínkách na základě biochemických znalostí a metod analytické chemie. Toto téma zahrnuje experimenty s buněčnými kulturami, biochemické analýzy metabolitů a funkční testy s využitím stabilních izotopů a radionuklidů, optimalizace metod UPLC-MS/MS pro sledování metabolitů značených 13C, 15N a 2H (glykolýza, cyklus kyseliny citronové, oxidace a syntéza lipidů). Získaná data budou modelována pomocí fluxomických softwarových řešení na metabolických mapách. Projekt bude realizován na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěn grantem GA ČR. Hledáme zvědavé, nápadité, nezávislé a vysoce motivované uchazeče se zkušenostmi z analytické chemie nebo (bio)chemie.

Degradace materiálů v plynném prostředí za vysoké teploty

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Kvůli ubývání zásob fosilních paliv je nutno hledat nové zdroje energie a dosahovat vyšší účinnosti při konverzi tepelné energie na elektrickou energii. Jednou z cest, jak nahradit část zdrojů produkujících energii spalováním fosilních paliv, je výroba tepelné a elektrické energie v jaderných štěpných reaktorech IV. generace. Je navrženo několik typů těchto zařízení lišících se druhem a fyzikálními vlastnostmi primárního chladiva, neutronovými toky v aktivní zóně, maximálním tepelným (a elektrickým) výkonem, atd. Jeden z možných typů primárního chladiva pro reaktory IV. generace je plynné helium o vysoké teplotě (až 1000°C i více) a tlacích (až 16 MPa). Toto chladivo je využíváno ve vysokoteplotních plynem chlazených reaktorech (High Temperature Reactors - HTR) a rychlých plynem chlazených reaktorech (Gas Cooled Fast Reactors - GFR). S reaktory typu HTR se v budoucnu počítá jako s náhradou menších a středních zdrojů elektrické energie (cca do 600 MW tepelných) spalujících fosilní paliva. Hélium o vysoké teplotě lze navíc využít přímo v technologických procesech, např. k přímé výrobě vodíku, výrobě vodního plynu z uhlí, aj. Reaktory typu GFR by navíc měli sloužit pro výrobu jaderného paliva pro ostatní typy reaktorů. Na druhou stranu prostředí helia za vysokých teplot a tlaků za současného působení radioaktivního záření klade značné nároky na odolnost konstrukčních materiálů. Tyto materiály lze v zásadě rozdělit na kovové (zejména různé typy ocelí) a nekovové (nukleární grafit, který slouží jako moderátor jaderné reakce a kompozitní materiály). U všech materiálů, které by měly být použity jako konstrukční materiály heliem chlazených jaderných reaktorů, je třeba popsat jejich chování a změny vlastností během expozice v prostředí helia za vysokých teplot a tlaků. Z testů, kterým by měly být materiály podrobeny, lze jmenovat např. testování vzorků kovových materiálů a grafitu za vysokých teplot a konstantního napětí při i bez vlivu radiace (creep), testování kovových materiálů při dynamickém namáhání (fatigue), vliv nečistot obsažených v heliu na změnu vlastností materiálů, oxidace grafitu v heliu obsahujícím nečistoty, vliv radioaktivity na změnu rozměrů, struktury a fyzikálních vlastností grafitu při vysokých teplotách, aj.

Degradace organických látek fixovaných v cementové matrici

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

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).

Dekontaminace povrchu parami peroxidu vodíku: modelování procesu a vyhodnocování kvantifikačních technik pro plánované řízení kvality

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Kamila Syslová, Ph.D.

Anotace

Technologie dekontaminace povrchu parami peroxidu vodíku je metodou první volby pro řízení biologické zátěže ve farmaceutických izolátorech. Komplexnost této technologie na rozdíl od sterilizace parou, nebo gama zářením neumožňuje použití vhodné harmonizované nástroje pro ověření sterility. To zabraňuje spolehlivému porovnávání a srovnávání různých sterilizačních systémů uváděných na trh po celém světě. Tato práce bude zaměřena na systematické vyhodnocení stávajících kvantifikačních strategií dekontaminace parami peroxidu vodíku a vývoji nových strategií. Ty budou porovnány s nejmodernějšími senzory pro monitorování procesu a biologickými indikátory. Dále bude vyvíjen a ověřován model matematického modelování proudění tekutin (Computational Fluid Dynamics -CFD) se sestavenými daty. Získané znalosti budou využity pro vývoj nových strategií kontroly dekontaminace podle principů plánovaného řízení kvality (QbD).

Deriváty biologicky aktivních látek pro teranostiku nádorových onemocnění

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Hlavním tématem práce je studium nových fluorescenčních a fotosensitivních derivátů antimitotických jedů pro aplikaci v teranostice. V první fázi bude použit kolchicin, což je sekundární metabolit rostlin vyskytující se v čeledi liliovité. Známý je především pro svou vysokou toxicitu a terapeutické použití při léčbě dny a familiární středomořské horečky. Budou studovány biologické účinky nově připravených derivátů kolchicinu a dalších přírodních látek s antimitotických účinkem na nádorových buněčných liniích se zaměřením na rychle proliferující typy nádorových buněk. Data budou porovnána s nenádorovými buňkami a bude studována selektivita nově připravených derivátů pro nádorové buňky. Budou stanoveny cyto- a fototoxické vlastnosti těchto látek pro možné použití při zobrazování a fotodynamické terapii nádorových onemocnění. Kromě toho bude ověřen mechanismus účinku těchto látek, určena intracelulární lokalizace, potenciál indukce zastavení buněčného cyklu a typ buněčné smrti.

Design a syntéza funkcionalizovaných kapalných krystalů pro molekulární elektroniku

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Jednu z předních pozic ve výzkumu organických, anorganických a hybridních organicko-anorganických "chytrých" materiálů zaujímají kapalně-krystalické polymery. Tyto materiály nabízí zajímavou kombinaci fyzikálně-mechanických vlastností vysokomolekulárních látek (filmotvornost, zvláknitelnost, tvorbu tenkých vrstev) a unikátních optických vlastností nízkomolekulárních kapalných krystalů. Schopnost samoskladby molekul kapalných krystalů do nejrůznějších uspořádaných nadmolekulárních struktur, jejichž uspořádání může být efektivně řízeno nejrůznějšími vnějšími podněty, nabízí značný potenciál pro vývoj inovativních foto-, termo- a elektrocitlivých materiálů, jejichž lokální struktura a optické vlastnosti mohou být selektivně měněny. Cílem této disertační práce je proto design a syntéza fotocitlivých reaktivních mesogenů. Hlavní důraz bude kladen na nové funkční reaktivní mesogeny různých struktur, které ponesou jednak fotosensitivní skupiny (převážně azoskupinu a další) spolu s reaktivními skupinami umožňujícími jejich spojení se siloxanovými či (meth)akrylátovými polymerními strukturami. Navíc budou navrženy a připraveny další typy mesogenů (např. na bázi benzothiofenu) vhodné pro elektropolymerační reakce. Získané polymery by mohly sloužit jako organické polovodiče.

Dezinfekční účinky nízkoteplotního plazmatu pro medicínské využití

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Plazmová medicína je nová a rozvýjející se oblast vědeckého bádání. Její mikrobicidní vlastnosti, můžou být vhodnou náhradou konvenčních dezinfekčních a sterilizačních metod ran a povrchových infekcí. Práce je zaměřena především na koronové výboje a jejich perspektivu pro dezinfekci ran a jejich paliativní léčbu v onkologii nebo léčbu infekcí v dermatologii a podiatrii. Zároveň je tady prostor pro výzkum vlivu baktericidního agens korónových výbojů na různé typy bakterií, jejich spór, kvasinek, hub a jiných mikroorganismů.

Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Cílem projetku je experimentální studium charakteru dvoufázového proudění (kapalina-plyn) v kanálech mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů pro různé geometrie kanálků (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření) i různé typy kapalin (Newtonské, viskoelestické, či pseudoplastické). Originální experimentální technika vyvinutá v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících špičkovou rychloběžnou kameru Redlake MotionPro X3, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou PIV (Particle Image Velocimetry).
Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o naše bohaté zkušenosti jak v oblasti automatizovaných experimentálních měření s následným zpracováním dat (LabView), tak i řešení složitých hydrodynamických úloh (MatLab, Mathematica).

Dynamika vícefázových soustav: kapalina-plyn-tuhá fáze

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Vícefázové disperzní soustavy se vyskytují všude kolem nás, jak v přírodě, tak v technologiích a průmyslových aplikacích (sedimentace, fluidace, plynokapalinové soustavy - probublávané kolony, flotační systémy, atd.). Díky své složitosti a aplikačnímu potenciálu představují seriózní výzvu pro základní výzkum v oboru vícefázové hydrodynamiky. V této disertační práci budou experimentálně i teoreticky studovány klíčové procesy probíhající v disperzích na malém měřítku (coalescence bublin, kolize bublina-částice v kapalině) a jejich důsledky pro režimy proudění disperzí ve velkém měřítku (probublávané kolony, flotační nádrže, apod.). Získané poznatky budou uplatnitelné v průmyslových aplikacích různého typu (chemický průmysl, ropný, potravinářský, metalurgický, farmaceutický, environmentální, atd.).

Dělení racemických směsí pomocí membránových procesů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Pavel Izák, Ph.D. DSc.

Anotace

Cílem doktorandské 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 achirálním 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. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U kandidáta doktorské práce 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.

Efekt dvoudimenzionálního nosiče na katalytickou aktivitu nosičových katalyzátorů

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Veselý, Ph.D.

Anotace

Dvoudimenzionální (2D) materiály, a grafen jako jejich typický zástupce, se jeví jako vhodný katalytický nosič. Takové nosičové katalyzátory vykazují zvýšení katalytické aktivity oproti katalytické aktivitě na konvenčních nosičích a to díky specifickým interakcím mezi kovovými aktivními centry a 2D nosičem. Projekt je zaměřen na porozumění těmto interakcím u 2D nosičů na bázi grafenu a jeho „pokračovatelů“ odvozených od fosforu, arsenu, antimonu a bismutu. K navržení mechanismu specifických interakcí bude využito časově a prostorově rozlišitelné sledování katalytické aktivity na cíleně litograficky a chemicky připravených kovových aktivních centech na 2D nosiči. Cílený design morfologie a prostorového rozložení aktivních center umožní identifikovat jednotlivé vlivy způsobující zvýšenou katalytickou aktivitu, a to včetně exkluzivního vlivu 2D nosiče. Navržený mechanismus specifické interakce, který bude dále ověřen standardními metodami měření aktivity katalyzátorů, přinese nový náhled na vysokou aktivitu nosičových katalyzátorů připravených na 2D nosičích.

Ekodesign a hodnocení environmentálních aspektů produktů

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Náplní disertační práce bude vývoj nástrojů zapojení environmentálních aspektů do procesy tvorby a designu nových produktů. Volba materiálů, funkčnost výrobků a řada parametrů předurčených v rámci designu produktu definuje, jaké environmentální aspekty produkt bude mít. Obsahem práce bude zapojení metody life cycle assessment do způsobu práce designera.

Ekodesign pro dosažení udržitelnosti a oběhového hospodářství

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Náplní disertační práce bude vývoj nástrojů zapojení environmentálních aspektů do procesy tvorby a designu nových produktů. Volba materiálů, funkčnost výrobků a řada parametrů předurčených v rámci designu produktu definuje, jaké environmentální aspekty produkt bude mít. Obsahem práce bude zapojení metody life cycle assessment do způsobu práce designera.

Ekodesign – nástroj začlenění environmentálních aspektů do designu

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Náplní disertační práce bude vývoj nástrojů zapojení environmentálních aspektů do procesy tvorby a designu nových produktů. Volba materiálů, funkčnost výrobků a řada parametrů předurčených v rámci designu produktu definuje, jaké environmentální aspekty produkt bude mít. Obsahem práce bude zapojení metody life cycle assessment do způsobu práce designera.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Ekofyziologická a metabolická diverzita prokaryot radonových pramenů

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Tato práce má za cíl studium ekologie a vlastností mikroorganismů izolovaných z prostředí radonových pramenů Jáchymova, jejichž obsah radonu se pohybuje v rozmezí 5 - 20 kBq/l, což vede k potřebě specifických životních strategií u přítomných mikroorganismů. Cílem je poznání biologické rozmanitosti Jáchymovských pramenů z pohledu prozkoumání biochemie mikrobiálního života, mechanismů ochrany a adaptace mikroorganismů na extrémní prostředí. Součástí bude podrobná charakterizace vlastností dosud nepopsaných, kultivovatelných mikroorganismů a zaměření na popis jejich unikátních životních strategií a metabolický potenciál, zvláště jejich biodegradačních schopností. Mezi studované charakteristiky budou patřit zjištění kultivačních podmínek umožňujících opakovanou kultivaci, odolnost vůči stresovým faktorům (UV záření, osmolarita, oxidativní stres, nedostatek živin či nízká vodní aktivita) se zaměřením na tvorbu a roli biofilmů. Součástí práce bude identifikace získaných mikroorganismů (MALDI-TOF, 16S rRNA) i zjištění jejich specifických biochemických drah se zaměřením na jejich schopnost účastnit se bioremediací řady xenobiotik.

Ekonomická analýza nákladů životního cyklu produktu

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce zkoumá hodnotu výrobku z perspektivy celého životního cyklu a v kontextu jeho začlenění do produkčních, obchodních, regulatorních a uživatelských systémů. Klade přitom zvláštní důraz na dynamiku těchto systémů a na optimalizační proces v investičním rozhodování.

Elastic, dielectric and piezoelectric properties of ceramics and composites

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Elastic, dielectric and piezoelectric properties are of fundamental importance for many types of functional ceramics and composites. Figures of merit for these materials, e.g. ceramics for hydrophone applications, are usually determined by a complex interplay of these three types of properties. This PhD topic focuses on the study of the dependence of the effective elastic, dielectric and piezoelectric properties on the microstructure, mainly porosity, pore shape and grain size (in the case of composites also volume fraction). The student is required to have a background in materials science (not necessarily specialized on ceramics) and an interest in challenging theory (full tensor formalism for second-, third- and fourth-order tensors), computer modeling and experimental work with real-world materials.

Elektrochemická syntéza hypervalentních sloučenin jódu jako vysoce selektivních organických oxidačních činidel

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Vysoce selektivní oxidace organických látek patří, zejména v případě látek s vysokou přidanou hodnotou, mezi velmi atraktivní procesy. V současné době jsou tyto reakce nejčastěji uskutečňovány pomocí oxidačních činidel obsahujících toxické ionty přechodných kovů jako je Cr(VI), Mn(VII), Ru(VI) či Os(VIII). Vhodnou ekologicky nezávadnou alternativu k těmto oxidantům představují organické látky obsahující ve své struktuře hypervalentní atom jódu. Tématem práce bude studium elektrochemického chování těchto látek a jejich prekurzorů s cílem využít elektrochemickou oxidaci při jejich produkci a umožnit tak rozšíření aplikace hypervalentních sloučenin jódu jako oxidačních činidel také do průmyslového měřítka.

Elektrochemická úložiště energie na bázi chemie kov-vzduch

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Společnost se stále více začíná přiklánět k získávání elektrické energie z obnovitelných zdrojů a k jejímu skladování do období její potřeby. Bohužel hlubší rozmach stávajících technologií pro ukládání elektrické energie, jako jsou například lithium-iontové baterie či vanadové redoxní průtočné baterie, je brzděn vysokou cenou základních surovin pro jejich výrobu. Jednou z cest, jak na trh přinést levné technologie pro akumulaci elektrické energie, je využít coby elektroaktivní materiály nejhojněji zastoupené chemické prvky či sloučeniny v zemské kůže. Těmi jsou běžně požívané kovy jako železo, zinek, hliník či hořčík, ale také překvapivě i vzdušný kyslík. Nosným tématem této práce bude výzkum v oblasti elektrochemického systému zinek-vzduch. Pozornost se bude věnovat studiu a optimalizaci jednotlivých komponent systému. Důraz bude kladen na komplexní pochopení dějů probíhajících na zinkové a kyslíkové elektrodě během nabíjení a vybíjení pomocí pečlivě navržených experimentů či matematických modelů. Zároveň bude optimalizována struktura zinko-vzduchové technologie z hlediska jejího uspořádání (sekundární baterie/regenerační palivový článek, mono-/bi-funkční elektrody), tak aby byla zajištěna dlouhodobá stabilita navrženého systému. Výstupem doktorské práce bude nejen série publikací, ale také praktické poznatky vedoucí ke zdokonalení technologií na bázi kov-vzduch a to vzhledem k energetické účinnosti, životnosti a maximálnímu měrnému výkonu. Na projektu bude doktorand spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z několika firem a univerzit. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz

Elektrochemické chování kovových biomateriálů

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Interakce kovový materiál – tělní prostředí hraje klíčovou roli v procesu integrace implantátu. Povrchové vlastnosti materiálu ovlivňují nejen primární interakci implantátu s organizmem, ale též jeho životnost z dlouhodobého hlediska. Pochopení elektrochemických dějů na fázovém rozhraní je nezbytné pro vývoj nových materiálů i pro úpravy stávajících slitin. V rámci práce budou detailně studovány interakce pasivní kov-simulované tělní prostředí pomocí elektrochemických a spektroskopických technik.

Elektrochemické metody úpravy procesních vod

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Elektrochemické metody jsou pro svou jednoduchost a vysokou účinnost vhodné pro úpravu procesních vod. Hlavní nevýhodou je zpravidla vyšší cenová náročnost. Elektrochemické metody tak nalézají uplatnění především při úpravě silně zasolených ev. jinak kontaminovaných vod, kde biochemické postupy selhávají. Aplikace jednotlivých metod je třeba optimalizovat s ohledem na konkrétní složení zpracovávaných vod.

Elektrolýza vody jako zdroj vodíku pro energetické účely

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Anotace

Elektrolýza vody představuje nedílnou součást vodíkové ekonomiky jako přístupu k budoucímu zabezpečení lidské společnosti elektrickou energií. Stávající průmyslově využívané technologie však trpí zásadními nedostatky. Zejména pak relativně nízkou energetickou účinností a omezenou flexibilitou. Proto je tomuto problému v současnosti věnována široká pozornost celé řady pracovišť. Mezi hlavní studované problémy patří kinetika elektrodových dějů, absence vhodných elektolytů a omezená korozní stabilita konstrukčních materiálů. Významný problém představuje rovněž celkové uspořádání procesu.

Enantioselektivní katalýza kontrolovaná helikální chiralitou

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Starý, Ph.D.

Anotace

Cílem Ph.D. projektu je příprava nových helikálně chirálních ligandů a komplexů kovů pro využití v enantioselektivní katalýze. Pozornost bude soustředěna na asymetrickou syntézu N-heterocyklických karbenů, cyklických (alkyl)(amino)karbenů, 2,2'-bipyridinů a metallacyklů odvozených od helicenů. Tyto chirální ligandy/komplexy kovů budou využity ve vybraných enantioselektivních reakcích katalyzovaných tranzitními kovy jako například cykloisomerizaci alkynů, metathesi olefinů a hydrogenaci.

Enzymová syntéza kovových nanočástic s aplikačním potenciálem

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Vzhledem ke svým výjimečným fyzikálně-chemických vlastnostem patří kovové nanočástice k nejčastěji vyráběným typům nanomateriálů s širokým aplikačním potenciálem. Práce bude zaměřena na využití metabolismu mikroorganismů (bakterií a hub) a rostlinných extraktů pro intracelulární a extracelulární biosyntézu nanočástic kovů, které vykazují především antimikrobiální aktivitu. V závislosti na změně vnějších podmínek, růstové fázi aplikovaného mikroorganismu a typu prekurzoru kovu se otevírají široké možnosti biosyntézy nových nanočástic, které mohou mít různou velikost, tvar a povrchovou modifikaci. Získané nanočástice budou charakterizovány dostupnými fyzikálními technikami. Antimikrobiální aktivita syntetizovaných nanočástic bude testována vůči vybraným oportunně patogenním mikroorganismům rostoucím v suspenzi a biofilmu.

Enzymy katalyzované reakce rostlinných olejů v superkritickém CO2

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Marie Sajfrtová, Ph.D.

Anotace

Výzkum enzymatických reakcí v superkritickém oxidu uhličitém (scCO2), které spojují výhody specificity enzymů, rychlé difúze v superkritických tekutinách a zdravotní nezávadnosti scCO2, je poměrně nový a perspektivní obor. V tomto projektu jsou enzymatické reakce rostlinných olejů v scCO2 využity k obohacení reakčních produktů o w-3 a w-6 polynenasycené (esenciální) mastné kyseliny, potřebné složky potravy. Budou studovány reakce olejů katalyzované regiospecifickým enzymem a metody oddělení frakce obohacené esenciálními mastnými kyselinami z reakční směsi. Cílem je navrhnout „zelený“ postup přípravy obohacených rostlinných olejů pomocí scCO2, který bude integrovat extrakci oleje ze semen, jeho reakci a frakcionaci reakční směsi.

Estery chlorpropandiolů a glycidolu v potravinách a jejich reaktivita

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Marek Doležal

Anotace

Objev esterově vázaného 3-chlorpropan-1,2-diolu (3-MCPD), 2-chlorpropan-1,3-diolu (2-MCPD) a glycidolu v rafinovaných jedlých olejích a dalších produktech inicioval jejich monitoring v mnoha státech Evropské unie. Práce bude zaměřena na studium dosud nedostatečně prozkoumaných reakčních mechanismů vedoucích ke vzniku a degradaci těchto sloučenin. Studium bude probíhat v modelových systémech i v potravinách. Znalost mechanismů, produktů a reakční kinetiky vzniku i rozkladu za různých podmínek (aktivita vody, pH, teplota) může pomoci předpovědět koncentrace těchto procesních kontaminantů v reálných matricích a pomoci nalézt vhodné detoxikační procesy.

Experimentální a modelovací studie difúzních a relaxačních procesů v polymerech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Fluidní procesy zpracování nano-suspensí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Fluidní spalování čistírenských kalů

Garantující pracoviště: Ústav energetiky, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

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.

Fotoelektrody pro odstraňování polutantů a získávání vodíku z vody slunečním světlem

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Anotace

Získávání vodíku jako alternativního zdroje/nosiče energie je v současné době velmi významným a intenzivně studovaným procesem. Jednou z možností je jeho přímá produkce z vody pomocí slunečního světla. Významným proces je také odstraňování persistentních polutantů ve vodách pomocí pokročilých oxidačních procesů mezi které patří fotoelektrochemická oxidace. Tématem této disertační práce je příprava polovodičových fotoanod a fotokatod (např. WO3, BiVO4, CuO, CuFeO2, atd.) jak pro fotoelektrochemický rozklad vody tak pro fotoelektrochemickou odstraňování persistentních polutantů. Budou použity různé metody přípravy (aerosolová pyrolýza, sprejová pyrolýza,…), řada technik charakterizace (RTG, GDS, UV-VIS, BET, SEM) a stanoveny fotoelektrochemické vlastnosti (potenciál otevřeného obvodu, fotoproud, IPCE). Pozornost bude věnována vlivu složení, krystalické struktury, tloušťky a porosity vrstvy. Nejslibnější fotoanody a fotokatody budou aplikovány v tandemovém solárním fotoelektrochemickém článku a stanovena účinnost jak rozkladu vody tak odstraňování polutantů ve vodě slunečním světlem.

Fotokatalytická degradace nových typů organických polutantů v odpadní vodě

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je stanovit celkový environmentální dopad fotokatalytické technologie při čištění vody se zaměřením na nové typy toxikologicky významných polutantů a jejich selekce pro detailní výzkum. Porovnání toxicity vstupních polutantů a konečných produktů fotokatalýzy s cílem dosáhnout co nejvyššího stupně chemické přeměny na základě optimalizace použitých fotokatalytických systémů. Pro toxikologické testy budou používány relevantní lidské buněčné kultury (spolupráce s Ústavem experimentální medicíny AV ČR).

Fylogenetická diverzita a funkční potenciál mikrobioty vybraných extrémních biotopů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Mikroorganismy, především pak prokaryota, jsou fylogeneticky i metabolicky nejdiverznější skupinou organismů naší planety. V této souvislosti je ohromující i rozmanitost biotopů, které prokaryota obývají. Řada bakterií a většina archeí se řadí mezi mikroorganismy extrémofilní – tedy žijící v biotopech definujících hranici života. Cílem předkládaného projektu je charakterizovat mikrobiální osídlení dvou typů extrémních prostředí – chronosekvence permafrostu (permafrostu různého stáří) a zemin ze solných mokřadů a bahenních průsaků CO2. Charakteristika bude probíhat dvěma základními přístupy – s využitím metagenomických a modifikovaných kultivačních technik.

Fyzikálně-chemické a biologické vlastnosti nanočástic amfifilních kopolymerů s různými architekturami

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Pánek, Ph.D.

Anotace

Cílem dizertační práce je porovnání fyzikálně-chemického a biologického chování nanočástic připravených samoorganizací různých typů amfifilních kopolymerů ve vodných roztocích. Projekt má odpovědět na otázku, zda při výběru polymerní architektury pro biomedicinální aplikace dát přednost gradientovým nebo blokovým kopolymerům. Hodnocena bude schopnost nanostruktur enkapsulovat aktivní molekuly, např. terapeutické látky, zobrazovací značky nebo anorganické značky. Hlavními charakterizačními technikami pak budou UV/VIS spektrometrie, fluorescenční spektroskopie a fluorescenční korelační spektroskopie, následně budou vlastnosti připravených systémů testovány in vitro a in vivo na biologických pracovištích. Podle předběžných experimentů jsou gradientové kopolymery aplikačně perspektivní. Téma práce je vysoce multidisciplinární, zahrnuje řadu metodik a může být dále upraveno podle individuálních zájmů studenta. Pokud má student zájem, je možné absolvovat část studia na spolupracujícím pracovišti ve Francii v rámci programu „double degrese PhD“, přihlášky do 14. 2. 2020 (viz https://studium.ifp.cz/cz/doktorandi/barrande-fellowship-program/ ). Máte-li o tuto možnost zájem, kontaktujte prosím školitele co nejdříve.

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.

Galvanické elektrokatalytické vrstvy pro alkalickou elektrolýzu vody

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Anotace

Cílem projektu je vývoj katalyzátoru pro katodický vývoj vodíku v procesu alkalické elektrolýzy vody. Katalyzátor bude připraven s využitím galvanického pokovování vhodného substrátu. Základní složkou vylučovaného katalyzátoru bude wolfram doplněný alespoň jedním dalším vhodným kovem s cílem dosažení co nejnižšího přepětí pro požadovanou reakci a vysoké stability za podmínek vylučování vodíku. Projekt se vedle vlastní přípravy vrstvy zaměří rovněž na charakterizaci připravených materiálů z fyzikálně-chemického a elektrochemického hlediska. Vhodný materiál bude použit jako katalytická vrstva na 3D elektrodě a testován za podmínek alkalické elektrolýzy vody.

Genotypová a fenotypová analýza genetických zdrojů vybraných obilnin - bioinformatický přístup

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Genetické zdroje rostlin jsou důležitým klíčem k adaptaci plodin na měnícím se klima. Základní překážkou je v současné době nedostatek informací o kolekcích uložených ex situ v genových bankách. Proto bylo vytvořeno konsorcium genových bank v rámci Evropy, které získalo projekt H2020 pro masivní fenotypování a genotypování kolekcí pšenice (Triticum aestivum L.) a ječmene (Hordeum vulgare L.). Doktorská práce bude financována z tohoto projektu a bude zaměřena na zpracování jak genotypových dat postupy bioinformatiky, tak i statistické zpracování fenotypových dat. Cílem práce je návrh tzv. core kolekce českých odrůd pšenice a ječmene s maximální diverzitou vybraných znaků a identifikací příslušných lokusů DNA metodou asociačního mapování (GWAS). Na základě výsledků GWAS bude rovněž vytipována tzv. trénovací populace pro šlechtění pšenice na rezistenci ke rzi travní (Puccinia triticina) pomocí genomic selection (GS).

Glazury s řízenou odrazivostí

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Povrchy keramických výrobků bývají upravovány nanášením různých vrstev, nejpoužívanějšími povrchovými úpravami jsou glazury - stabilní skelné povlaky. Použitím vhodných přísad/pigmentů do glazur lze upravit konečné vlastnosti keramického výrobku např. střešní krytiny. Disertační práce bude zaměřena na přípravu glazur s řízenou odrazivostí tzv. „cool roof“ systémů.

Glykokonjugáty triterpenů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Během řešení Disertační práce budou studovány rostlinné triterpeny. Tyto rostlinné látky patří mezi perspektivní přírodní produkty s vlastní, často různorodou biologickou aktivitou, které nabízejí možnosti strukturních modifikací a tím změny původních fyzikálně-chemických i dalších parametrů. V tomto projektu budou syntetizovány a studovány glykokonjugáty těchto sloučenin, které jsou schopny interagovat s některými receptory a působit buď jako aktivátory nebo jako blokátory některých enzymových drah. Tím může docházet k aktivaci některých obranných procesů v organismu, nebo naopak k blokaci jiných procesů v rámci léčby některých závažných onemocnění. Vedle medicinálních účinků mohou tyto látky vykazovat samoskladebné vlastnosti, vytvářet supramolekulární systémy a gely. Takové vlastnosti budou studovány zejména v rámci mezinárodní spolupráce.

Hluboké učení jako metoda pro de novo návrh molekul

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Bioinformatika

Anotace

Cílem de novo návrhu molekul je generovat struktury nových chemických sloučenin s žádoucími chemickými a farmakologickými vlastnostmi pomocí počítačových metod. V oblasti de novo návrhu molekul se v poslední době velmi aktivně zkoumá použití tzv. hlubokých generativních neuronových sítí. Ačkoliv tyto metody umožňují bezprecedentní pokrytí chemického prostoru, mnoho aspektů jejich použití není stále dobře pochopeno. Dizertační práce se zaměří na studium hlubokých generativních neuronových sítí pro de novo návrh molekul z hlediska použití různé molekulární reprezentace, návrhu sloučenin s požadovanými vlastnostmi nebo výhod nových architektur neuronových sítí.

Hmotnostně-spektrometrické zobrazování biologicky aktivních látek

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: doc. Dr. RNDr. David Sýkora

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.

Hodnocení environmentálních aspektů technologií záchytu a využití CO2

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na problematiku hodnocení environmentálních aspektů celého životního cyklu technologií CCU. Jedná se o technologie záchytu a využití oxidu uhličitého.

Hodnocení kvality minoritních potravinářských surovin rostlinného původu

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Minoritní suroviny rostlinného původu jsou často, vzhledem k nízkým objemům výroby, opomíjeny a jejich kvalitě není věnována dostatečná pozornost. Cílem této práce bude posuzování kvality vybraných minoritních surovin rostlinného původu. Součástí práce bude i vývoj nových analytických metod vhodných pro hodnocení kvality studovaných surovin.

Hodnocení životního cyklu bio-based produktů

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Bio-based produkty jsou perspektivními materiály a palivy, jejichž výroba a použití v budoucích letech poroste. Ačkoli mohu tyto výrobky snížit zátěž životního prostředí způsobenou tradičními fosilními materiály a palivy, mohou bio-based produkty představovat jiné formy zátěže životnímu prostředí. Cílem této disertační práce je vytvořit koncepční nástroj hodnocení environmentálních dopadů bio-based výrobků zohledňující celý jejich životní cyklus.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Hodnotová analýza externalit průmyslové inovace

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce řeší problematiku komplexních dopadů nových technických řešení v průmyslu, a to včetně zpětných vazeb cenotvorných mechanismů a pobídkových a regulačních politik a jejich neočekávaných vlivů na funkci souvisejících procesů a systémů, včetně společenských. Zvláštní důraz klade na multidisciplinaritu a na posuzování situací, kde selhávají standardní tržní korektivy.

Hydrogelové mikročástice s některými vlastnostmi červených krvinek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Červené krvinky mají diskovitý tvar zhruba 10 μm v průměru a dokáží obíhat v k revním řečišti, přestože kapiláry nejsou tlustší, než 5 μm. Tato unikátní vlastnost je dána jejich tvarem, mechanickými vlastnostmi a povrchem. Cílem tohoto projektu je připravit hydrogelové mikročástice, které napodobují tyto vlastnosti skutečných krvinek. Metoda stop-flow litografie bude použita pro syntézu hydrogelů tvaru krvinek z biodegradovatelných polymerů takového složení, že mechanické vlastnosti výsledných částic budou blízké skutečným krvinkám. V navazujícím projektu bude zkoumána schopnost hydrogelů cirkulovat v krevním řečišti. Vrcholným cílem celého projektu bude navázat do struktury hydrogleu fluorescenční senzor, sledující medicínsky relevantní parametr (pH, koncentrace glukózy...) a číst jeho signál zkrz kůži, detektorem umístěným vně pacientova těla.

Hydrogely a jejich nanokompozity

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Hydrogely jsou zesíťované polymery obsahující vysoký podíl vody. Mohou být využívány například v medicíně (kontaktní čočky, obvazový materiál, tkáňové inženýrství) a v čištění odpadních vod (mají vysokou schopnost adsorbovat organická barviva). Zakomponováním vhodných nanočástic většinou anorganického původu do struktury hydrogelů vznikají nanokompozity, které často vykazují ještě lepší fyzikálně chemické vlastnosti než původní hydrogely – typicky se zvyšuje pevnost, mění se obsah zachycené vody, adsorpční schopnost pro různé polutanty nebo naopak schopnost uvolňovat léčiva. V tomto projektu bude studována příprava nových hydrogelových nanokompozitů, jejich fyzikálně chemické vlastnosti a možnosti jejich využití, ať už v oblasti medicíny nebo životního prostředí. Projekt je vhodný pro absolventa či absolventku chemicko-inženýrského, fyzikálně-chemického nebo jiného technického oboru. Experimentální zručnost je vítána. Hlavním předpokladem je však chuť do výzkumné práce.

Hydrogenace produktů aldolové kondenzace

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Práce se bude zabývat hydrogenací produktů vzniklých aldolovou kondenzací např. furfuralu s acetonem či cyklohexanonem. Uvedené produkty jsou vysoce funkcionalizované, což činí jejich selektivní konverzi na komponenty leteckých biopaliv nebo bio-monomerů velmi náročnou. Klíčovým aspektem je vývoj stabilního a selektivního bifunkčního katalyzátoru, který umožní dosahovat vysokých výtěžků žádaných uhlovodíků nebo diolů. Hlavní pozornost proto bude zaměřena na syntézu, charakterizaci a testování katalyzátorů s cílem popsat vztah mezi složením a vlastnostmi katalyzátoru a jeho aktivitou a selektivitou a umožnit tak racionální návrh optimálního katalytického systému.

Hydrogenační zpracování pyrolyzátů z odpadních plastů a pneumatik

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

V ČR je ročně vyprodukováno více než 400 tis. tun plastových odpadů. Z tohoto množství je v rámci ČR cca 37 % hm. využito pro materiálovou recyklaci a 18 % hm. využito energeticky, tj. pro výrobu tepla a/nebo elektrické energie. Zbytek plastového odpadu (cca 45 % hm.) se energeticky nevyužívá ani nerecykluje. Jednou z možností materiálového využití odpadních plastů a pryže z pneumatik je jejich pyrolýzní zpracování na kapalný produkt, tzv. pyrolyzát, který je však nutné před jeho zpracováním v rafinérii hydrogenačně zpracovat. Náplní práce bude výzkum mírného a hlubokého hydrogenačního zpracování pyrolyzátů z odpadních plastů a pneumatik. Experimenty budou provedeny na testovací katalytické jednotce s pevným ložem katalyzátoru. Bude porovnávána aktivita různých typů katalyzátorů a dále bude studován vliv reakčních podmínek na složení plynných a kapalných produktů a jejich fyzikálně-chemické vlastnosti.

Hydrogenolýza nenasycených esterů na inovovaných katalyzátorech neobsahujících chróm

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Hydrogenolýza nenasycených esterů je důležitý průmyslový petrochemický proces, který využívá klasické ZnCr hydrogenolýzní katalyzátory. Tyto katalyzátory, zejména jejich výroba, představují významné riziko pro životní prostředí. Cílem dizertační práce je výzkum alternativních heterogenních katalyzátorů, které neobsahují chróm a zároveň vykazují aktivitu a selektivitu srovnatelnou se současnými komerčními ZnCr katalyzátory. Hlavní pozornost proto bude zaměřena na syntézu, charakterizaci a testování katalyzátorů s cílem popsat vztah mezi složením a vlastnostmi katalyzátoru a jeho aktivitou a selektivitou a umožnit tak náhradu ZnCr katalyzátorů.

Identificace zdrojů expozice člověka novým skupinám kontaminantů z potravin a prostředí

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Dizertační práce bude zaměřena na vývoj analytických postupů pro sledování nových skupin organických kontaminantů potravin a složek prostředí. Využívány budou metody založené na plynové a/nebo kapalinové chromatografii ve spojení s hmotnostní spektrometrií. Vyvinuté postupy budou následně použity ve studiích hodnotících úrovneň kontaminace vzorků potravin a životního prostředí těmito kontaminanty, budou identifikovány hlavní zdroje expozice člověka a budou sledována potenciální zdravotní rizika pro konzumanty.

Identifikace a kvantifikace různých lékových forem pomocí THz spektroskopie

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

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.

Identifikace biomarkerů nádorových a degenerativnich onemocnění v tělních tekutinách pomocí molekulové spektroskopie

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

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.

Identifikace chirality farmaceutických molekul z práškových difrakčních dat

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Michal Hušák

Anotace

Farmaceuticky významné látky často nejsou k dispozici ve formě monokrystalů, nutných pro vyřešení struktury a identifikaci chirality molekuly. Alternativou je zde řešení struktury z prášku – to ale ve standardní formě neumožňuje chiralitu určit. Námětem práce bude příprava solí a kokrystalů využívajících přidání látky se známou chiralitou. Chiralitu výsledné struktury je pak možné kalibrovat na základě známé chirality její části.

Identifikace nových psychoplastogenních sloučenin prostřednictvím studií vztahů mezi strukturou a aktivitou jako potenciálních neurochemických nástrojů pro zkoumání lidského vnímání

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Záměrem tohoto výzkumného projektu je syntetizovat látky s potenciálními psychoplastogenními vlastnostmi a využít je jako nástroj pro neuroimaging pro objasnění jejich základních neurobiologických mechanismů. Cílem projektu je pomocí zkoumání vztahů mezi strukturou a aktivitou již známých a popsaných psychoaktivních látek ze skupiny tryptaminů a fenethylaminů navrhnout syntetické cesty pro jejich nová analoga a identifikovat vhodné látky pro farmakologická a neurobiologická zkoumání. V rámci mezinárodní spolupráce bude jejich biologická aktivita testována na ovlivnění monoaminových receptorů a transportérů, na cytotoxicitu a na růst neuronálních buněk (prostřednictvím sledování faktoru BDNF). Vybrané látky budou předmětem preklinických studii v animálním modelu, především s využitím behaviorálních testů a zobrazovacích metod jako je EEG, fMRI a v případě izotopicky značených látek také pomocí PET.

Identifikace ryb prostřednictvím molekulárně-biologických a proteomických přístupů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Trh s potravinami je stále rozšiřován o nové výrobky od různých dodavatelů a producentů, což na jednu stranu zvyšuje pestrost jídelníčku spotřebitelů, ale zároveň vytváří i podmínky pro jejich falšování. Toto falšování potravin a potravinářských surovin může být spjato i s ohrožením zdraví spotřebitele. Klamání spotřebitele může být provedeno např. náhradou dražších surovin levnějšími, nedodržením deklarovaného složení, nesprávným označením výrobků či záměrným nesprávným uvedením geografického původu nebo způsobu produkce. Jednou z kategorií často falšovaných potravin jsou ryby, rybí výrobky a mořské plody, které jsou spojovány i s výskytem významných alergenů. Práce má za cíl vyvinout a experimentálně ověřit metodiky identifikace paprskoploutvých ryb pomocí analýzy DNA i proteinů. Molekulárně-biologické metody by měly umožnit druhové určení v rámci třídy paprskoploutvých ryb a budou zahrnovat moderní metody jako je polymerázová řetězová reakce (PCR, qPCR i dPCR) či sekvenace. Cílovým genem, který bude analyzován, je gen kódující hlavní alergen ryb, parvalbumin. Analýza proteinů bude zaměřena na srovnávání proteinových profilů získaných hmotnostní spektrometrií MALDI-TOF (hmotnostní spektrometrie s průletovým analyzátorem a ionizací laserovou desorpcí v přítomnosti matrice).

Imobilizace kovových nanostruktur na polymerních nosičích

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Experimentální práce zaměřená na přípravu kovových nanostruktur a vývoj metod jejich ukotvení na polymerních nosičích pro přípravu nové generace antimikrobiálních povrchů. K imobilizaci nanočástic budou využity fyzikální a chemické metody založené na interakci připravemných nanostruktur s laserovým zářením nebo chemickými činidly. Antibakteriální účinky a biokompatibilita vyvinutých povrchů budou vyhodnoceny ve spolupráci s Ústavem biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha.

Inaktivace mikroorganismů a odstraňování persistentních polutantů ve vodách pomocí pokročilých oxidačních procesů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Anotace

Budou aplikovány systémy UV/peroxid vodíku (kontinuální dávkování nebo elektrochemická generace in situ) a UV/fotokatalyzátoru. Jako mikroorganismy budou studovány (samostatně nebo v kombinaci) gram-pozitivní bakterie (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) a gram-negativní (Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus). Ty se běžně vyskytují ve vodách a navíc modelují dobře mikroorganismy (Pseudomonas.. .a Staphylococcus...), které jsou i) často ve vodách bazénů ii) jsou odolnější vůči dezinfekci nebo iii) snadno vytvářejí biofilmy. K dosažení nejvyšší efektivity budou optimalizovány podmínky obou procesů. Procesy budou sledovány i z hlediska účinnosti pro odbourávání modelových polutantů vod.

Individuální a skupinová identifikace osob na základě digitálně zakódované lidské pachové signatury

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

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.

Individuální variabilita a patofyziologie krevní plasmy a jejich vliv na interakci s umělými povrchy potlačujícími nespecifické interakce

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Raná detekce biomarkerů zvyšuje šanci úspěšné léčby, přežití a kvality života. Zejména optické biosenzory nabízejí řadu výhod pro včasnou diagnostiku: minimálně invazivní přístup (plasma, sliny), rychlou a citlivou detekci, nízkou spotřebu vzorku. Hlavním nedostatkem optických biosenzorů je neschopnost odlišit specifickou odpověď od nespecifické způsobené adsorpcí především proteinů po kontaktu umělých povrchů s biologickým médiem (fouling). Důsledkem foulingu může být např. iniciace komplementu či koagulace. To doposud bránilo rozšíření biosenzorů v klinické praxi. Fouling je z principu ovlivněn individuální biologickou variabilitou nebo patofyziologií – tyto faktory a jejich vliv jsou však až na výjimky neznámé, přestože pro klinické uplatnění hrají zásadní roli. Porozumění procesu adsorpce proteinů z biologických médií a jejich následný vliv je klíčový pro aplikaci umělých povrchů. Tento projekt si klade za cíl popsat tyto faktory, jejich vliv, a navrhnout postupy k potlačení nebo eliminaci těchto vlivů.

Inhibitory virových methyltransferas

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Radim Nencka, Ph.D.

Anotace

Virové methyltransferasy (MTasy) hrají zásadní roli v procesu instalace čepičky na nově syntetizovanou RNA v průběhu replikace. U flavivirů je čepička obvykle tvořena 7-N-methylovaným guanosin-5'-trifosfátem a 2'-O-methyladenosinem a MTasy jsou zodpovědné za methylaci jak guanosinové nukleobáze, tak adenosinového cukerného zbytku. Projekt se zaměří na syntézu nových inhibitorů těchto enzymů, jejichž struktura je značně konzervována mezi četnými flaviviry, které jsou odpovědné za důležitá lidská onemocnění, jako je klíšťová encefalitida, dengue a západonílská horečka, případně žlutá zimnice.

Injikovatelné biomimetické hydrogely pro regenerativní medicínu

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Vladimír Proks, Ph.D.

Anotace

Injikovatelné biomimetické hydrogely představují atraktivní skupinu biomateriálů využívanou v oblasti regenerativní medicíny. Doposud však neexistuje injikovatelný biomateriál, který by umožnil plnohodnotnou regeneraci tkáně, tak jako je v organismech zprostředkována mezibuněčnou hmotou. Vyvinutí takového materiálu by bylo užitečné pro různé druhy chirurgických a ortopedických zákroků. Projekt je zaměřen na vývoj nového postupu přípravy polymerních biomateriálů ve formě injikovatelného biomimetického hydrogelu. Disertační práce bude zaměřena na syntézu a charakterizaci makromonomerů na bázi syntetických polypeptidů a přírodních polysacharidů. Pro in situ formování hydrogelu, bude vytvořen síťovací protokol, který zajistí rychlé utvoření hydrogelové sítě schopné mechanicky ochránit buňky v průběhu vstřikování a podpoří jejich retenci a životaschopnost během regenerace tkáně. Hydrogely budou modifikovány peptidovými ligandy s cílem podpořit specifické interakce s buňkami. Student by měl mít zkušenosti v oboru makromolekulární nebo organické chemie a měl by být ochoten rozvíjet své znalosti i v biochemických a biologických disciplínách. Při studiu fyzikálně-chemických vlastností připravených polymerů a hydrogelů si student osvojí řadu technik a metod s využitím moderních přístrojů

Inovace potravin na bázi mléčně kysané zeleniny a ovoce

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Mléčně kysané potraviny jsou známy po staletí. Díky své dlouhé údržnosti, zvýšené nutriční hodnotě, požadovaným senzorickým vlastnostem, a také nenáročné a levné přípravě, se staly celosvětově velmi oblíbené. Tato práce je zaměřena na přípravu mléčně kysaných výrobků ze zeleniny a ovoce a na možnosti rozšíření tohoto sortimentu výrobků. Konkrétně bude zjišťována zkvasitelnost jednotlivých druhů zeleniny nebo ovoce, včetně jejich směsí, s ohledem na senzorické vlastnosti finálních výrobků. Zjišťován bude také vliv přídavku probiotických a startovacích kultur na vybrané kvalitativní vlastnosti výrobků. Během fermentačních procesů budou sledovány charakteristické změny, a to prostřednictvím chemických, mikrobiologických a senzorických parametrů.

Inovace pro ekologickou a ekonomickou udržitelnost mobility

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na oblast rozhodování o inovacích pro ekologickou a ekonomickou udržitelnost mobility. Vzhledem ke geopolitickým specifikům a nejistotě prostředí je nezbytný scénářový přístup s respektování dlouhé periody. Cílem je tvorba normativního modelu pro firmy pohybující se v tomto sektoru, který by jim měl pomoci v rozhodování o investicích do inovací v této oblastí.

Inovativní postupy při čištění vzduchu

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Martin Kubal

Anotace

V rámci disertační práce bude probíhat výzkum odstraňování nežádoucích složek vzduchu pomocí inovativních metod zahrnujících zejména fotokatalýzu a kombinaci fotokatalýzy a studeného plazmatu. Odstraňovány budou zejména organické látky produkované v rámci chemických výrob a biologického zpracování odpadů.

Inovativní strategie pro odhalování falšování a autentikaci potravin

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Doktorská práce realizovaná v rámci mezinárodního projektu se zaměří na aplikaci moderních instrumentálních metod, zejména vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie, pro analýzu potravinových surovin, potravin a doplňků stravy. Pro odhalení falšování a autentikaci vyšetřovaných vzorků bude aplikována strategie srovnání naměřených ‘otisků prstů ‘a profilů vybraných biomarkerů se záznamy v databázi, pro jejíž vytvoření budou využity plně charakterizované, autentické vzorky. V rámci projektu budou též hodnocena možná zdravotní rizika pro konzumenty související s falšováním.

Inovativní syntéza a vývoj procesů vybraných aktivních farmaceutických substancí

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Farmaceutické společnosti neustále hledají inovativní, nákladově efektivní syntetické cesty pro přípravu API. Vývoj API obecně vyžaduje multidisciplinární přístup kombinující nejmodernější znalosti organické chemie, objasnění a přípravu struktury nečistot, screeningové aktivity v pevné formě a vývoj procesů. Práce bude zaměřená na vývoj nových syntetických metod a bude provedena ve spolupráci s farmaceutickou firmou Zentiva.

Integrace fenotypizačních a funkčních genomových dat

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika

Anotace

Pozice bioinformatika začíná být nezbytná pro každou vědeckou skupinu. Generování velkých datasetů omických dat vede k nezbytnosti vyvíjet nové výpočetní algoritmy za použití nástrojů jako je strojové učení a umělé inteligence, které umožní zpracovat i různorodá nestrukturovaná data.Naše skupina je součástí výzkumné infrastruktury Centra pro českou fenogenomiku (CCP), podílející se na systematické anotaci myšího genomu v rámci International Mouse Phenotyping Consortium (IMPC). Vytváříme myší linie, kde je deaktivován vždy jeden gen. Tyto linie jsou následně charakterizovány pomocí standardizované fenotypizační pipeliny. Data set z každého takto testovaného zvířete obsahuje více než 700 parametrů z různých oblastí. Tyto parametry zahrnují číselná, kategorická i obrazová data. Pro vybrané linie sbíráme i metabolomická data.Cilem PhD projektu je integrace všech dat generovaných jak v našem centru, tak v rámci celého IMPC. Propojení jednotlivých parametrů a nalezení korelací a kauzalitou mezi nimi a jejich případná sémantická analýza pomůže k lepšímu pochopení daného fenotypu. Zároveň znalost o funkci daného genu umožní matematické modelovaní fenotypu u genů zahrnutých v podobných či překrývajících se regulačních sítí.

Integrace rizika a nejistoty do rozhodnutí o investicích ve vybraných sektorech průmyslu ve vazbě na ochranu životního prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na integrace rizika a nejistoty do rozhodnutí o investicích ve vybraných sektorech průmyslu ve vazbě na ochranu životního prostředí. Vzhledem k dlouhodobosti investic je nezbytné věnovat pozornost dlouhodobým dopadům, a to scénářově s respektování specifik daných odvětví (průmyslu). Cílem je tvorba normativního modelu, jež bude respektovat scénářové přístupy, nejistotu prostředí, multikriterialitu rozhodovacích procesů i specifika odvětví.

Inteligentní materiály a povrchy – přepínání mezi „ultra“-stavy

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.

Anotace

„Inteligentní“ povrchy a materiály, schopné reagovat na vnější nebo vnitřní podněty představují jednu z nejzajímavějších oblastí vědeckého zájmu se širokou škálou potenciálních aplikací. Navržená práce bude věnována vývoji modifikačních metod pro funkcionalizaci povrchů vybraných polymerních a kovových materiálů. Tyto povrchy budou přepínat své vlastnosti při vystavení vnějším podnětům (např. elektrickému poli nebo osvícení). Zvláštní pozornost bude věnována spínání mezi "špičkovými" stavy, např. mezi superhydrofobicitou/superhydrofilicitou nebo ultra adhezivitou (kapka kapaliny “drží“ na povrch a neklouzá) a ultra odpudivostí (kapka sklouzne při minimálním naklonění vzorku). Očekává se, že takové inteligentní povrchy a materiály naleznou široké uplatnění v mnoha oblastech, od mikrofluidiky a až po samočistící povrchy pro elektronická zařízení (např. inteligentní sklo na obrazovce mobilního telefonu). Práce se zaměří na získávání a testování inteligentních povrchů s přepínatelnými vlastnostmi a jejich potenciální uplatnění.

Interakce flavivirové genomové RNA s virovými proteiny

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Flaviviry jsou RNA viry, jejichž zástupci, například DENV, ZIKV nebo TBEV, způsobují řadu velmi závažných onemocnění. Pro úspěšnou replikaci v infikované buňce musí flavivirové proteiny rozpoznat a vázat virovou genomovou RNA za sestavení virové částice. Strukturní mechanismy vedoucí k tomuto kroku však zůstávají neznámé. Hlavními cíli disertace jsou (i) charakterizace strukturně funkčních motivů flavivirové genomové RNA nutných pro rozpoznávání, vbalení a tvorbu nukleokapsidy, a (ii) analýza flavivirových proteinů, které se na tomto procesu podílejí. Pro tento účel bude použito široké spektrum moderních experimentálních přístupů: molekulárně-genetické přístupy jako je klonování, PCR, mutageneze pro přípravu konstruktů DNA, in vitro RNA transkripce, exprese a rekombinantních proteinů v bakteriálních a savčích buňkách a jejich purifikace, imunoprecipitace spojená se sekvenováním RNA (iCLIP), fluorescenční anizotropie, metoda optické pinzety, transmisní elektronová mikroskopie a další.

Interakce nukleových kyselin s proteiny RNA virů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Specifické rozpoznání genomu je klíčovým krokem životního cyklu všech virů. U většiny RNA virů není mechanismus tohoto procesu dosud objasněn. U retrovirů nukleové kyseliny navíc ovlivňují nukleové kyseliny intracelulární transport strukturních proteinů díky neutralizaci jejich bazického náboje. Cílem práce je identifikovat a charakterizovat motivy zodpovědné za interakce nukleových kyselin a virových proteinů u vybraných zástupců retrovirů a flavivirů. Práce zahrnuje kombinaci molekulárně biologických a virologických metod se strukturní, proteomickou a bioinformatickou analýzou.

Interakce vybraných stopovačů s cementovými materiály

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

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).

Interpretace Ramanovy optické aktivity nukleových kyselin

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

Anotace

Spektroskopie vibrační Ramanovy optické aktivity je nová a dynamicky se rozvíjející analytická metoda poskytující cenné informace např. o struktuře biopolymerů a enzymů. Její použití je velmi závislé na interpretaci spekter pomocí molekulárně dynamických a kvantově chemických výpočetních metod. U nukleových kyselin, přestože experimentálně lze měřit velmi zajímavé systémy včetně virů, není vztah mezi spektrem a strukturou zcela znám. Problémem je výpočetní náročnost pro tak velké a komplexní molekuly. V práci se proto zaměříme na vývoj experimentální i výpočetní metodologie na modelových systémech, zohledňující specifické vlastnosti nukleových kyselin, jako je jejich flexibilita a polarita. Předpokládáme použití i vývoj moderních výpočetních metod, jako je kombinace klasické a kvantové mechaniky, a testování různých modelů pro rozpouštědlo eventuelně okolí molekul při jejich interakcích.

Isolace biologicky aktivních látek z rostlin rodu Sutherlandia a identifikace jejich molekulové struktury

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemie, Chemistry

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.

Jak ovlivňuje přítomnost vody vlastnosti iontových kapalin s různými funkčními skupinami

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemie, Chemistry

Anotace

Funkcionalizace iontových kapalin je již dvě desetileté předmětem intenzivního výzkumu vzhledem k jejich aplikačnímu potenciálu v mnoha chemických odvětvích. Jednoznačný vztah mezi strukturou a vlastnostmi iontových kapalin však stále nebyl nalezen, stejně tak jako nejsou zcela objasněny jejich interakce s molekulovými rozpouštědly na molekulární úrovni. Tato práce se tedy zaměří na výzkum směsí různých funkcionalizovaných iontových kapalin s vodou. Studována bude rovnováha v kapalné fázi syntetickými a dynamickými metodami. Struktura těchto směsí na molekulární úrovni pak bude studována za pokojové teploty difrakčními a spektroskopickými metodami.

Katalytická syntéza biodegradovatelných polymerů na bázi oxidů uhlíku

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Merna, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je syntetizovat katalytické systémy pro konverzi oxidu uhelnatého na biodegradabilní polymerní materiály. Hlavní pozornost bude v první fázi upřena na reakce oxidů uhlíku s epoxidy vedoucí k polyesterům podobným bakteriemi produkovaným polyhydroxyalkanoátům. U získaných polymerů bude sledována stereoregularita a porovnány jejich vlastnosti s vysoce stereoregulárními polymery přírodního původu. Práce má multidisciplinární charakter se zaměřením na organometalickou a polymerní syntézu s přesahem do studia biologické rozložitelnosti připravených materiálů.

Katalytická transformace methanu na produkty vyšší užitné hodnoty

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

V současné době je věnována značná pozornost transformaci metanu popř. nižších uhlovodíků ze zemního plynu a bioplynu na produkty vyšší užitné hodnoty. Jedná se např. o procesy neoxidativní katalytické aromatizace metanu, selektivní oxidace metanu na metanol nebo dimethyl ether, apod. V rámci této práce bude vyvíjen vhodný katalyzátor pro vybraný proces. Bude studován vliv reakčních podmínek, vliv nosiče a procedury tvorby aktivní fáze na dosaženou konverzi methanu, stabilitu katalyzátoru a výtěžky produktů.

Katalyzátory pro alkalická zařízení konverze energie

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Anotace

Alkalické technologie konverze energie představují jednu z možných cest zvýšení využití instalovaných obnovitelných zdrojů elektrické energie. Výhodou této technologie oproti konkurenčním přístupům je možnost využití neplatinových katalyzátorů. Nevýhodou je nižší dosahovaná intenzita produkce vodíku, či elektrické energie. Tato práce zahrnuje syntézu a optimalizaci nových katalyzátorů, jejich testování standardními technikami, ale také testování za komplexních podmínek v zařízení pro konverzi elektrické energie.

Katepsinové proteasy v biomedicíně

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Michael Mareš, CSc.

Anotace

Projekt je zaměřen na proteolytické enzymy katepsinového typu, které se významně podílejí na patologiích a představují cílové molekuly pro terapii. Studovány budou katepsiny člověka a jeho patogenů a parazitů. Cílem projektu je analýza struktury a funkce katepsinů a vývoj nových inhibičních molekul pro jejich regulaci. Téma na rozhraní biochemie a molekulární biologie využívá zejména následující metodické přístupy: funkční proteomiku a chemickou genomiku, rekombinantní expresi proteinů, enzymologii, proteinovou krystalografii a molekulární modelování.

Keramika s řízenými vlastnostmi v systému CaO-Al2O3-SiO2

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Keramické materiály v soustavě CaO-Al2O3-SiO2 se používají pro řadu aplikací. Vhodným složením surovin a jejich následným tepelným zpracováním lze připravit materiály s řízenou prodlevou v oblasti malých délkových změn v průběhu výpalu. Práce bude zaměřena na predikci chování směsí v oblasti MDZ a charakterizaci konečných produktů.

Kinematografické filmy na triacetátové podložce

Garantující pracoviště: Ústav chemické technologie restaurování památek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Kinematografické filmy vyrobené na podložce z triacetátu celulózy tvoří značnou část fondů filmových archivů. Filmy vyrobené v období přibližně od 50. do 80. let 20. století obsahují zvukovou stopu ve formě magnetického pásu. Podložka z triacetátu celulózy je náchylná k degradaci projevující se smrštěním, kroucením a křehnutím. Tyto rozměrové změny mohou vést k chybám při přehrávání magnetické zvukové stopy a obtížné digitalizaci. Práce se bude zabývat studiem degradačních procesů filmové podložky z triacetátu celulózy a jejich vliv na magnetickou zvukovou stopu. Jedním z cílů bude vyvinutí metod k dočasnému odstranění projevů degradace podložky a zjištění vlivu na zvukovou stopu. Zároveň bude zkoumán možný katalytický vliv přítomnosti magnetické zvukové stopy na degradaci podložky.

Kinetika katalytického rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Předmětem práce je studium kinetiky rozkladu N2O na zeolitických katalyzátorech strukturních typů MFI, FER a titanosilikátech obsahujících Fe a další přechodové kovy. Práce bude zaměřena na kinetická měření s cílem vyvinout spolehlivý kinetický model vhodný pro návrh průmyslových zařízení.

Klastrové biomateriály pro fotodynamické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Kaplan Kirakci, Ph.Dr.

Anotace

Singletový kyslík je excitovaná forma kyslíku s cytotoxickými účinky. Vzniká přenosem energie z excitovaných tripletových stavů fotosensitizátoru na molekulární kyslík. Nádorové buňky nebo bakterie nemohou vyvinout rezistenci vůči singletovému kyslíku, a proto jsou fotosensitizátory využívány pro fotodynamickou terapii rakoviny nebo fotoinaktivaci bakterií. Luminiscenční oktaedrické klastrové komplexy molybdenu s obecným vzorcem [Mo6I8L6]2- jsou účinnými fotosensitizátory singletového kyslíku při excitaci viditelným světlem nebo rentgenovým zářením. Cílem disertační práce bude připravit tyto komplexy ve formě nanočástic nebo filmů pro fotodynamickou terapii nebo antibakteriální aplikace. Důležitým aspektem této práce je popis vztahu mezi morfologickými a fotofyzikálními vlastnostmi připravených materiálů a jejich biologickou aktivitou. Práce zahrnuje: • syntéza výchozí klastrové sloučeniny Mo6I12 v pevné fázi • příprava komplexů Mo6 • charakterizace připravených Mo6 komplexů (NMR, ESI-MS, CHN analýza) • příprava nanočástic na bázi Mo6 a funkcionalizace povrchu • příprava baktericidních filmů • morfologická charakterizace připravených materiálů (SEM, TEM, XRD, DLS) • fotofyzikální charakterizace

Kombinace povrchově zesílené Ramanova spektroskopie a umělých neuronových sítí pro analýzu komplexních biologických vzorků

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.

Anotace

Povrchově zesílena Ramanova spektroskopie (Surafce enhanced raman spectroscopz – SERS) představuje fantastickou metody detekce a diskriminace organických a bioorganických molekul. Využití SERS pro analýzu biologických vzorků je však významně omezeno jejich komplexním signálem (protože biologické vzorky obsahují velké množství molekul, které produkují interferující signál). Naše výzkumná skupina nedávno implementovala kombinaci SERS s algoritmem umělé neuronové sítě (artificial neural network - ANN) pro účinnou a přesnou analýzu složitých biologických vzorků. Navrhovaná kombinace byla velmi úspěšná v rozpoznávání poškození DNA nebo detekce nádoru. Navrhovaná práce bude pokračováním tohoto přístupu. Zejména budou vytvořeny a použity různě funkční substráty nebo nanočástice se SERS-aktivitou a dále následovat jejich kombinace s ANN. Cílové oblasti detekce budou zahrnovat buňky (nádorové nebo asociované nádorové buňky vs. normální buňky), bakterie (se zvláštní pozorností na rezistivní bakterie) nebo různé biomolekuly (zejména - markéry onemocnění).

Kombinovaný in-silico a experimentální přístup k efektivnímu zvětšování měřítka procesů ve farmaceutickém průmyslu

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Obtížně rozpustná léčiva (třídy II a IV biofarmaceutického klasifikačního systému) tvoří podstatnou část léčiv uváděných na trh. Zlepšení rozpustnosti nebo alespoň kinetiky uvolňování léčiva je proto stálou výzvou, k jejímuž řešení se přistupuje mnoha způsoby a na mnoha úrovních. Procesy mletí, nano-mletí, či společného mletí léčiva s případnými dalšími látkami představují způsob, který může ovlivnit fázové složení léčiva, zvětšit specifický povrch jeho částic, modifikovat tento povrch, a také vytvořit kompozitní částice. Cílem této práce je studovat možnosti zlepšení rychlosti uvolňování léčiva všemi výše uvedenými pochody, především pak těmi, spadajícími do oblasti částicové technologie. Práce by měla zahrnovat jak přípravu daných částic, tak i jejich formulaci do vhodných lékových forem a hledat optimální postupy přinášející co nejlepší funkčnost při zachování požadavků průmyslové vyrobitelnosti dané formulace.

Kompetice odlišných druhů plísní rodu Fusarium na obilninách za měnících se environmentálních podmínek

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Plísně r. Fusarium jsou významnými fytopatogeny. Způsobují ztráty na výnosu a kvalitě zemědělské produkce. Ke zkoumaným druhům patří zejména ty, které parazitují na obilninách a výrobcích z nich. Produkují zdraví škodlivé mykotoxiny, jejichž výskyt v potravinách a krmivech je regulován a kontrolován. Odlišné druhy se liší preferencemi životních podmínek, produkcí odlišných typů mykotoxinů, které využívají pro kolonizaci hostitele a navzájem spolu soutěží o životní prostor. Za současných podmínek změny klimatu a s ním spojené šíření nových (často invazivních) druhů je třeba vyhodnotit agresivitu jednotlivých druhů k posouzení možnosti ochrany porostů a produkce. V rámci disertační práce je třeba zkoumat základní procesy, které probíhají během simultánního napadení hostitele. K práci budou (1) využity stávají znalosti o genomu, genech virulence a biosyntetických drah mykotoxinů fytopatogena z transkriptomických a genomických studií (2) navrženy efektivní postupy pro monitoring vývoje fytopatogena a kompetice druhů na bázi qPCR, ddPCR nebo NGS, (3) zjištěny prioritní poznatky o kompetici mezi odlišnými druhy plísní a (4) navržena aplikace získaných poznatků pro praktické využití.

Komplexní analytické metody a bioinformatické nástroje pro metabolomické studie

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Necílené metabolomické a lipidomické metody se zaměřují na analýzu všech detekovatelných metabolitů ve vzorku, včetně doposud neidentifikovaných metabolitů. Kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) je nejčastěji používanou technikou v metabolomice a lipidomice umožňující účinnou separaci a detekci širokého spektra metabolitů. Jednou z nejnáročnějších výzev v rámci metabolomiky je identifikace „neznámých“ metabolitů. Tyto metabolity představují až 80 % všech detekovaných signálů z necílené metabolomické a lipidomické analýzy pomocí LC-MS. Tato překážka tak brání smysluplným interpretacím v biomedicínském a biologickém výzkumu. Disertační práce bude zaměřena na (i) zvýšení pokrytí spektrálních knihoven používaných pro anotaci metabolitů, (ii) aplikaci a optimalizaci in-silico programů pro predikci „neznámých“ metabolitů a (iii) aplikaci nových bioinformatických nástrojů pro vizualizaci a interpretaci data získaných v rámci metabolomických a lipidomických analýz. Práce bude realizována na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěna projekty GAČR, MŠMT a AZV.

Komplexní analýza biologických aktivit žlutých a oranžových pigmentů, tvořených houbou Monascus

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Houby rodu Monascus patří mezi askomycety, přičemž druh Monascus purpureus je široce používaný v asijských zemích jako mikrobiální zdroj pigmentů. Polyketidy, tvořené houbou Monascus jsou proto známější jako potravinářská barviva a jejich biologická aktivita byla doposud studována pouze extenzivně. Hlavním cílem práce je podrobněji studovat různé aspekty biologické aktivity (např. antimikrobiální, antikancerogenní, antidiabetické nebo antioxidační účinky) čistých žlutých a oranžových pigmentů nebo definovaných směsí pigmentů, tvořených houbou Monascus a zaměřit se na studium aktivit, které nebyly nikdy testovány, jako je inhibiční účinek na sporotvorné bakterie. Kromě toho bude testován také synergický efekt uvedených pigmentů se standardními antimikrobiálními léčivy nebo antibiotiky. Navrhovaná práce tak může být užitečná v boji proti rezistenci vůči antibiotikům jako hlavní překážce při léčbě infekcí. Součástí práce bude také optimalizace kultivačních podmínek pro nadprodukci požadovaných, zejména žlutých pigmentů, za účelem dosažení jejich efektivní produkce bez simultánní tvorby mykotoxinu citrininu, který může být některými kmeny houby Monascus za určitých podmínek také produkován. Pozornost bude věnována také vývoji jednoduché metody izolace pigmentů.

Komplexní úprava bioplynu na biomethan zahrnující membránovou separaci a biokonverzi separovaného oxidu uhličitého s externím vodíkem

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Tématem práce je zvýšení energetického využití bioplynu z organických odpadů zpracovávaných technologií anaerobní fermentace. Úprava bioplynu na biomethan s lepší využitelností jeho energie spočívá v odstranění CO2 pomocí membránové separace. Biologická konverze separovaného odpadního CO2 také na biomethan pomocí externího vodíku zvyšuje celkový zisk energie z odpadů. Konverze probíhá v bioreaktoru, konstruovaném jako zkrápěná náplňová kolona s biofilmem hydrogenotrofních methanogenů. Bioreaktor je zařazen do plnoprovozní technologické linky úpravy bioplynu a je nutné ověřit a optimalizovat technologické parametry bioreaktoru a účinnost procesu. Hlavními sledovanými parametry provozu je tlak, teplota, vnos plynů do systému a objemové zatížení bioreaktoru plyny. Důležité je i ekonomické a společenské hodnocení přínosu úpravy bioplynu na biomethan a biokonverze CO2. na biomethan v lokalitě aplikace.

Komponenty alkalického palivového článku

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Alkalické palivové články jsou perspektivním zdrojem elektrické energie: Jejich výhodou je alkalické prostředí, kdy lze použít i nepllatinové katalyzátory. Pro jejich aplikaci je však třeba vyvinout a optimalizovat jejich komponenty, jako jsou elektrody, seprátor a rovněž najít vhodné konstrukční uspořádání.

Kompositní materiály/povlaky na bázi TiO2 pro fotokatalytické procesy v plynné fázi

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Anotace

Znečištění vzduchu představuje významný problém, k jehož řešení lze výhodně využít fotokatalytické procesy. Náplní této disertační práce je příprava nových fotokatalyticky aktivních kompositních materiálů na bázi TiO2 a stanovení jejich adsorpčních a fotokatalytických vlastností. Cílem je získat materiál mající současně dobré adsorpční vlastnosti a současně i vysokou schopnost odbourávat nežádoucí těkavé látky ve vzduchu. Součástí práce bude využití standardních ISO testů pro sledování kinetiky oxidačních reakcí (NOx, VOC) na povrchu připravených fotokatalyzátorů. Významnou částí je charakterizace materiálů/povlaků (RTG, SEM, BET, Ramanova spektroskopie) a dále vývoj/modifikace metod testování fotooxidačních vlastností připravených materiálů/povlaků pro účely čištění vzduchu.

Kontinuální příprava vícekomponentních nosičů pro doručování léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Korozní monitoring v reálném čase jako nástroj pro porozumění atmosférické korozi

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Prošek, Ph.D.

Anotace

Korozní monitoring je používán korozními inženýry v mnoha oblastech lidské činnosti i výzkumníky řešícími problematiku koroze ve vodách. Vzhledem k technickým omezením je však korozní monitoring dosud aplikován pouze omezeně v atmosférických podmínkách. Díky technickému rozvoji v posledním desetiletí jsou však dnes dostupná pokročilá zařízení, která taková měření umožňují. Cílem práce bude prohloubení základních poznatků o procesech, které ovlivňují atmosférickou korozi, na základě sběru a zpracování korozních dat v reálném čase pomocí zařízení vyvinutého naší skupinou. Práce bude zahrnovat studium podmínek venkovních expozic, koroze v tenké vrstvě elektrolytu, procesu ovlhčování a sušení, tvorby korozních produktů a popis mikro klimatických podmínek v místech s omezenou výměnou vzduchu.

Korozní praskání nízkolegovaných ocelí

Garantující pracoviště: Ústav energetiky, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva
Vedoucí práce: doc. RNDr. Petr Sajdl, CSc.

Anotace

Práce se zabývá korozním praskáním na nízkolegovaných ocelích s důrazem na podmínky potrubních systémů, zejména na případy korozního napadení pod izolací, tj. z vnější strany stěny potrubí. Bude provedena rozsáhlá rešerše problematiky, experimentálních metod a způsobů uplatnění výsledků. Provedené experimenty simulující podmínky na potrubí přinesou informace o rychlosti růstu trhlin, jejich iniciaci a vztahu těchto dat se zatížením materiálu. Konfrontace získaných výsledků s reálnými daty z praxe a jejich uplatnění v metodikách hodnocení integrity potrubí povede ke značnému zpřesnění jejich výsledků, které jsou klíčové pro bezpečnost provozovaných zařízení.

Kovalentní katalýza s flaviny

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemie, Chemistry

Anotace

Flaviny jsou přírodní sloučeniny, které působí jako kofaktory v redoxních enzymech. Mechanismy transformací zabezpečovaných flavoenzymy jsou známy již několik desetiletí. Nicméně nedávno byly popsány nové principy aktivace substrátu, které jsou převážně založeny na kovalentním navázání substrátu k flavinové skupině. Inspirováni těmito nově objevenými enzymatickými procesy budou navrženy nové umělé flavinové katalytické systémy pro použití v organické syntéze.

Kovové materiály vyrobené pokročilými technologiemi 3D tisku

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Metody 3D tisku, jako je např. SLM - selective laser melting - a další jsou perspektivní pro výrobu náročných konstrukčních součástek i lékařských implantátů, neboť umožňují zhotovení i velmi složitých tvarů. V práci budou studovány struktury, mechanické, korozní, případně biologické vlastnosti titanových slitin, korozivzdorných ocelí, vysocepevných ocelí, biodegradovatelných materiálů, případně lehkých slitin, vyrobených různými metodami 3D tisku. Rovněž budou studovány vlivy parametrů procesu 3D tisku na vlastnosti vyrobených materiálů. Studium umožní navržení technologie a procesních parametrů vhodných pro získání materiálů s požadovanými vlastnostmi.

Kovulkanizace kaučuků

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Mnoho pryžových materiálů je založeno na kombinaci dvou i více kaučuků. Výsledné vlastnosti těchto vulkanizátů jsou závislé jak na stupni vzájemného promísení jednotlivých kaučuků, tak na distribuci příčných vazeb v materiálu. Práce by hodnotila vlastnosti vulkanizátů z hlediska morfologie materiálu se zaměřením na distribuci síry, zinku a případně dalších prvků.

Kritické zhodnocení potenciálu různých systémů plynová chromatografie - hmotnostní spektrometrie v analýze potravin

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Doktorská práce se zaměří na kritické zhodnocení pracovních charakteristik analytických metod při aplikaci různých uspořádání plynově chromatografického (GC) separačního systému a při využití různých typů hmotnostně spektrometrických (MS) analyzátorů. Pro separaci komplexních směsí bude testována dvourozměrná chromatografie (GCxGC), pro detekci pak budou využity tandemové analyzátory doby letu (Q-TOF) s vysokým rozlišením a dále analyzátory typu trojitý kvadrupol (QqQ). Aplikace se budou realizovat v oblasti hodnocení kvality, bezpečnosti a autenticity potravin. Zvláštní pozornost bude věnována metodám necíleného screeningu (´fingerprinting´/ profilování).

Kvalita ovzduší dálničních tunelů

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí

Kvalita pracovního života a BOZP

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na hodnocení kvality pracovního života na regionální a firemní úrovni s využitím dlouhodobých časových řad dat o kvalitě života v ČR. Cílem je identifikovat příčiny pracovních úrazů ve vybraných regionech ČR a oborech ekonomické činnosti, dále vytvořit a testovat model zvýšení kvality pracovního života s akcentem na prevenci rizik v oblasti BOZP

Kyselá syrovátka a možnosti jejího dalšího zpracování

Garantující pracoviště: Ústav mléka, tuků a kosmetiky, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Kyselá syrovátka představuje kvůli vysokému obsahu solí a kyseliny mléčné obtížně zpracovatelný vedlejší produkt výroby tvarohů a některých jogurtů se zvýšeným obsahem bílkovin. Elektrodialýza v kombinaci s dalšími membránovými a chromatografickými procesy je potencionálně využitelná technologie pro zhodnocení kyselé syrovátky. Cílem práce je navrhnout a ověřit vhodné uspořádání a podmínky zpracování kyselé syrovátky, předpokládá se využití elektrodialýzy s bipolárními membránami. Pozornost bude věnována také využití odpadních proudů, ze kterých by mohla být izolována kyselin mléčná nebo fosforečnany.

Kyslíkové plynově difuzní elektrody

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Kyslíkem depolarizované elektrody mají zásadní význam v řadě elektrochemických aplikací. Vedle chemické výroby se stále více uplatňují i v energetických systémech, jako jsou palivové články a tzv. dýchací akumulátory. Tématem práce bude vývoj a optimalizace kyslíkových difuzních elektrod s ohledem na vlastnosti celého systému.

Large deformations of ceramic powder compacts and fracture of porous and cellular ceramics

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Large deformations play a significant role in ceramic technology, because all pressing operations rely on the quasi-plastic behavior of powder systems during consolidation. On the other hand, also porous and cellular ceramics, including those produced via additive manufacturing, e.g. 3D printing, exhibit quasi-plastic behavior during compression. This PhD topic combines theory-based analytical modeling and computer-based numerical modeling of large deformations with real-world experiments performed on ceramic materials via different mechanical tests, mainly axial and diametral compression. The student is required to have a solid background knowledge in ceramic science and technology as well as the ability to combine computer modeling with experimental work on real materials from both fine and coarse ceramics.

Logistika z pohledu celého životního cyklu

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Environmentální parametry logistikyby měly být jedním z kritérií zohledňovaných při plánování. Metoda LCA umožňuje porovnávat environmentální dopady různých antropogenních stresorů s ohledem na celý životní cyklus daného produktu, technologie či služby. Environmentální dopady mohou být hodnoceny na úrovni globální až lokální ale především buď obecně a nebo se zaměřením na danou lokalitu. Tato práce bude zaměřená na tvorbu metodiky určení a prezentace environmentálních aspektů logistiky.

Matematické modelování chemických a membránových procesů v prostředí universálních simulačních programů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Univerzální simulační programy představují vhodný nástroj pro návrh nových a optimalizaci stávajících průmyslových technologií. V rámci této práce budou vyvinuty statické a dynamické modely vybraných pokročilých membránových nebo chemických technologií popř. jejich částí v prostředí univerzálních simulátorů umožňující studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studované technologii sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů.V práci budou využívány převážně univerzální simulační programy firmy Aspen Technology.

Matematické modelování elektrochemických systémů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Roman Kodým, Ph.D.

Anotace

Matematické modelování představuje výjimečně silný nástroj k hlubšímu pochopení funkce elektrochemických zařízení a k jejich následné optimalizaci. V rámci tohoto tématu se pozornost zaměří na matematický popis distribuce lokálních hodnot potenciálu a následně přenosu hmoty v elektrickém poli. Budou navrženy a implementovány matematické modely systémů s praktickým významem.

Matematické modelování elektrochemických článků

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Rozvoj obnovitelných zdrojů energie (větrných turbín a fotovoltaiky) jakož i elektromobilů klade vysoké nároky na ukládání elektrické energie buď ve stacionárních distribuovaných úložištích energie nebo v bateriích s vysokou měrnou energií a dostatečným výkonem. Vývoj technicky, ekologicky, bezpečnostně i cenově vyhovujících řešení pro tyto aplikace probíhá primárně empiricky. Cílem tohoto projektu je vyvinutí modelů několika elektrochemických článků, které umožní lépe pochopit praktická omezení jednotlivých článků, otestovat různé hypotézy a systematicky vyvíjet lepší elektrochemické články. Jedná se o vysoce aktuální Ph.D. projekt navazující na experimentální výzkum v naší výzkumné laboratoři. Řešením modelových rovnic budou jednak koncentrační a potenciálové profily, jednak zátěžové a vybíjecí charakteristiky různých baterií. Soustředíme se na následující elektrochemické systémy: (i) redoxní průtočné baterie, (ii) klasické olověné akumulátory, (iii) zinko-vzduchové sekundární baterie či palivové články. V modelování budou využity také meso-skopické prostorově 3D modely navazující na naše předchozí aktivity. Tak bude možno například simulovat transport kyslíku a jeho redukci na vzduchové porézní elektrodě baterie zinek-vzduch či dendritický růst zinku při jeho depozici. Doktorand(ka) se kromě modelování seznámí s teoretickými pasážemi vztahujícími se k termodynamice koncentrovaných elektrolytů a transportu iontů v těchto elektrolytech, popisem porézních či pastovaných elektrod, vlivem částečné rozpustnosti některých látek na činnost elektrochemických cel, fázovými přeměnami v blízkosti povrchu elektrod atd. Současně bude úzce spolupracovat s experimentální částí laboratoře na testování různých hypotéz. Na projektu bude spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z firem a univerzit.

Matematické modelování membránových separačních procesů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Membránové separační procesy představují jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům. Matematické modelování je nejen vhodným nástrojem pomáhajícím pochopení a vyhodnocení získaných experimentálních dat, ale také nástrojem pro návrh nových a optimalizaci stávajících průmyslových technologií a přenos laboratorních výsledků do průmyslové praxe. V rámci této práce budou vyvinuty vlastní statické a dynamické modely vybraných pokročilých membránových technologií popř. jejich částí nebo aparátů. Modely budou vyvíjeny v některém z běžných programovacích jazyků a je předpokládáno jejich případné budoucí využití v prostředí univerzálních simulátorů umožňujících studovat chování těchto technologií pomocí počítačového experimentu. Součástí práce bude verifikace vyvinutých modelů na základě provozních a experimentálních dat s cílem navrhnout změny (strukturální a parametrické) ve studovaném procesu ( technologii, aparátu) sledující zlepšení ekonomických a ekologických ukazatelů. V práci budou využívány převážně univerzální simulační programy firmy Aspen Technology.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Matematické modelování mikrofluidních separátorů pro dělení racemických směsí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích chemických látek pomocí extrakce nebo membránových procesů. Separace opticky aktivních látek, často důležitých farmaceutických nebo potravinářských produktů, na membránách nebo sorbentech s ukotveným chirálním selektorem představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Na základě předběžných a dostupných experimentálních dat bude vytvořen matematicko-fyzikální popis transportu hmoty a hybnosti v mikrofluidních zařízeních s ukotveným chirálním selektorem. Budou vytvořeny matematické modely dějů v různých prostorových měřítcích, které budou zahrnovat popis transportu dělených složek difúzí, konvekcí a elektromigrací. Modely budou numericky analyzovány. V parametrickém prostoru budou hledány hodnoty parametrů, které zajistí vysokou separační účinnost a vysokou produktivitu mikrofluidního systému. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Matematické modely kompozitních materiálů připravovaných rozptýlením tuhých částic plniva v kapalné polymerní matrici

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Ing. Pavel Čapek, CSc.

Anotace

Práce je zaměřena na matematické modelování kompozitních materiálů, jejichž příprava zahrnuje vytvoření suspenze částic plniva v kapalné směsi rozpouštědla a prekursoru polymeru, objemovou kontrakci suspenze vyvolanou odpařováním rozpouštědla a formováním pevné polymerní matrice. Výchozí suspenze je modelována pomocí metody náhodného sekvenčního přidávání částic různých tvarů. Pak následuje modelování pohybu částic plniva ve smršťující se suspenzi. Každá modelová mikrostruktura a odpovídající mikrostruktura reálného vzorku kompozitního materiálu jsou charakterizovány statistickými mírami a tyto míry jsou následně porovnány, aby byla ohodnocena kvalita modelu. Reálné mikrostruktury kompozitních materiálů jsou dedukovány ze snímků jejich nábrusů, které jsou pozorovány v řádkovacím elektronovém mikroskopu.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Materiálová recyklace odpadní pryže

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Mezi různými způsoby nakládání s odpadní pryží je v současnosti velice perspektivní tzv. materiálová recyklace, spočívající v mletí pryže a aplikaci vzniklé drtě až prachu, např. jako složky kaučukových směsí na bázi nového kaučuku nebo elastické složky termoplastických elastomerů. Pro dosažení potřebných fyzikálně-mechanických vlastností produktu je důležitá řada faktorů. Práce bude studovat např. vliv způsobů mletí, tvaru a velikosti částic, chemických či fyzikálních úprav prachu před mícháním a technologických parametrů míchání na vlastnosti produktu.

Materiály pro kvantové paměti a počítače

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Požadavky na kapacitu uložení dat stále rostou a nedostatek vhodných materiálů je limitujícím bodem. Vývoj materiálů s vnější spinatelnou magnetickou odezvou (spinem) v současné době je středem pozorností při konstrukci kvantových elektronických pamětí, schopných zajistit obrovskou kapacitu (desítky až stovky tisíc větší než stávající) uložení dat. Velmi slibnou cestou je použití tzv. spin-crossover (SCO) efektu zejména v kombinací s nanostrukturami. Tento jev souvisí se současnou stabilitou singletové a tripletové elektronové konfigurace molekuly/atomu za stejných okolních podmínek. V tomto případě lze pomoci vnějšího podnětu přepínat elektronovou konfiguraci, tzn. použit vyvinutý materiál pro konstrukci kvantové pamětí. Předložená práce je zaměřena na vývoj SCO nanomateriálu se spin-magnetismem. Pozornost se bude věnovat především nové generaci 2D magnetických materiálů s možností zavedení plazmoniky jako podnětu pro singlet - tripletový přechod elektronu. Další slibnou možností je kombinace SCO materiálu a karkasových metal-organických struktur. V tomto případě lze očekávat spin-spinovou interakci přes metal-organickou strukturu a výsledné řešení další klíčové otázky v oblastí kvantové elektroniky – provádění logických operaci na atomové nebo molekulární úrovni.

Mathematical modeling of microfluidic devices for separation of racemic mixtures

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích chemických látek pomocí extrakce nebo membránových procesů. Separace opticky aktivních látek, často důležitých farmaceutických nebo potravinářských produktů, na membránách nebo sorbentech s ukotveným chirálním selektorem představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Na základě předběžných a dostupných experimentálních dat bude vytvořen matematicko-fyzikální popis transportu hmoty a hybnosti v mikrofluidních zařízeních s ukotveným chirálním selektorem. Budou vytvořeny matematické modely dějů v různých prostorových měřítcích, které budou zahrnovat popis transportu dělených složek difúzí, konvekcí a elektromigrací. Modely budou numericky analyzovány. V parametrickém prostoru budou hledány hodnoty parametrů, které zajistí vysokou separační účinnost a vysokou produktivitu mikrofluidního systému. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Mechanické vlastnosti slitiny titanu pro lékařské aplikace připravené pokročilými technikami práškové metalurgie a aditivními technologiemi

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Inovativní metody práškové metalurgie, jako je atomizace taveniny a mechanické legování pro výrobu prášků a slinování v plazmatu a izostatické lisování za tepla pro jeho zhutňování umožňují získání jemnozrnných materiálů se zvýšenou mezí kluzu a tvrdostí. Naproti tomu aditivní technologie (3D tisk) spíše cílí na snadné dosažení finálního tvaru při zachování vlastností alespoň srovnatelných s litými nebo tvářenými materiály. Díky široké škále volitelných parametrů těchto procesů neexistuje dosud systematický popis jejich vlivu na výsledné vlastnosti. Proto tato práce cílí na popis vztahů mezi mikrostrukturou, mechanickými vlastnostmi (pevnost v tahu, únavové a tribologické chování) titanových slitin pro lékařské implantáty zpracované slinováním atomizovaného prášku v plazmatu a 3D tiskem téhož prášku s využitím různých podmínek procesů.

Mechanismus fotokatalytické degradace modelových biologicky aktivních polutantů vody

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je získat detailní popis mechanismu fotokatalytické degradace nejdůležitějších biologicky aktivních polutantů vody, např. vybraného léčiva. Získaná kinetická data umožní určit mechanismy reakcí, jimiž jsou meziprodukty transformovány na stabilní finální sloučeniny. Dále je cílem stanovit vliv dalších látek přítomných v čištěné vodě na kinetiku degradace polutantů a hledání možností minimalizace potenciálního negativního vlivu. Součástí práce je izolace nejvýznamnějších meziproduktů pomocí preparativní chromatografie, identifikace jejich struktury s využitím pokročilých analytických technik a posouzení jejich potenciální toxicity.

Mechanismus nízkoteplotního korozního praskání korozivzdorných ocelí

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Prošek, Ph.D.

Anotace

Jsou-li správně vybrány a aplikovány, korozivzdorné oceli vykazují vynikající dlouhodobou odolnost. Pro výběr vhodných korozivzdorných ocelí pro vodné elektrolyty je k dispozici dostatek dat, což však neplatí pro aplikace v atmosférických podmínkách. Případy selhání zavěšených stropních konstrukcí a dalších komponent prokázaly, že austenitické korozivzdorné oceli podléhají koroznímu praskání (KP) ve specifických atmosférických podmínkách charakterizovaných tvorbou koncentrovaných chloridových roztoků pod úsadami vysoce rozpustných chloridových solí i při nízkých teplotách. Toto bylo pozorováno v plaveckých halách, pro horolezecké skoby v přímořských oblastech a v petrochemickém průmyslu. Bezpečností komise Mezinárodní horolezecké asociace (UIAA) v současnosti připravuje nový standard, který bude klasifikovat horolezecké skoby do tříd podle jejich odolnosti proti KP a dalším formám korozního napadení. Příprava standardu vyžaduje hlubší porozumění korozním mechanismům za daných podmínek. V práci budou systematicky studovány faktory ovlivňující iniciaci a šíření KP jako například depoziční mechanismus, složení a koncentrace úsad, tahové napětí, vliv štěrbin a akumulace agresivních iontů, chemické složení skal, opakované odstraňování úsad deštěm a kondenzací, složení korozivzdorných ocelí a jejich mikrostruktura a další. Důraz bude věnován in situ experimentům pomocí rentgenové mikrotomografie (μ-CT), která umožňí sledovat vznik a šíření trhlin v reálném čase. Zároveň probíhá rozsáhlý expoziční program vzorků korozivzdorných ocelí a alternativních materiálů na stanicích po celém světě, který je řízený UIAA. Tento program bude podporován formou provádění analýz poškození a dalšími doprovodnými měřeními a zkouškami.

Mechanismus působení BteA efektoru sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: RNDr. Jana Kamanová, Ph.D.

Anotace

Klasické bordetely, které zahrnují B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica jsou původci onemocnění černým kašlem u lidí (B. pertussis, B. parapertussis) a řady dalších respiračních onemocnění u ostatních savců (B. parapertussis, B. bronchiseptica). Tyto patogenní bakterie používají sekreční aparát typu III k přímé dopravě cytotoxického efektoru BteA do cytosolu savčích buněk. Nicméně, jen velmi málo se ví o tom jak efektor BteA působí a jak přispívá k rozdílné biologii infekcí klasických bordetel. Cílem dizertační práce bude identifikovat molekulární mechanismus působení efektoru BteA za použití komplementárních přístupů genetiky, biochemie, buněčné a molekulární biologie a hmotové spektroskopie. Pro studium použijeme model kvasinek a rovněž model ALI (air-liquid interface) tkáňových kultur.

Mechanismus vzniku intermetalických sloučenin při mechanickém legování

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Mechanické legování je populární technologie pro přípravu prášků slitin nebo intermediálních fází (např. intermetalik, karbidů nebo boridů) prostřednictvím vysokoenergetického mechanického mletí. Vysoká obliba metody je dána především tím, že obvykle vede k získání nanostrukturovaných materiálů a tím, že i vzájemně nemísitelné prvky mohou při ní vytvořit tuhé roztoky. Přestože je známý výsledek a existuje několik popisů procesu, přesný mechanismus vzniku intermetalik při tomto procesu není dosud plně pochopen. Důvodem pravděpodobně je široká škála možných parametrů a nemožnost přímého měření teploty prášku v mlecí nádobě. Tato práce počítá s následujícím plánem: nepřímé stanovení maximální teploty prášků v závislosti na podmínkách mletí (rychlost otáčení, poměr hmotnosti prášku a mlecích koulí, velikost koulí) prostřednictvím tepelného rozkladu solí, porovnání fázového složení mechanicky legovaných prášků se srovnávací směsí prášků vystavenou stejné teplotě v peci a pozorování časové závislosti mikrostruktury a fázového složení pomocí XRD a elektronové mikroskopie (SEM, TEM). Mechanismus bude pozorován na různých systémech obsahujících křehké a tvárné prášky (např. Ti-Al, Ti-Si, Ti-Al-Si) a budou vysloveny obecné závěry ohledně mechanismu mechanického legování.

Mechanochemické indikátory pro optickou spektroskopii

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemie, Chemistry
Vedoucí práce: Ing. Martin Krupička, Ph.D.

Anotace

Mechanochemické indikátory jsou molekuly, jež mění spektrosopické vlastnosti v závislosti na aplikované mechanické síle. Cílem práce je syntéza a studium těchto indikátorů. Vhodné molekuly využívající známé chromofory a fluorofory budou navrženy a studovány pomocí kvantově-chemických metod. Vybrané molekuly budou syntetizovány a studovány pomocí spektroskopických metod jak za přítomnosti mechanické síly, tak bez ní. Výsledkem by měly být molekuly umožňující měření mechanické síly a teoretický model jejího působení.

Membránová separace primárních produktů fermentace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

V biotechnologiích jsou často využívány vsádkové procesy, při kterých je používána živá kultura / biomasa. Biomasa často vytváří látky / produkty metabolismu, kterými je sama poškozována, viz například alkoholové kvašení. Příprava sterilního prostředí a optimálních počátečních podmínek bioprocesu bývá časovou i finanční zátěží celé výrobní technologie. Je tedy žádoucí usilovat o kontnualizaci takových procesů. Jedním z opatření pro zajištění kontinualizace technologie může být průběžné odstraňování primárního produktu bioprocesu, například výše zmíněného alkoholu. Tento záměr obnáší návrh dvoustupňového separačního zařízení, kdy je nejdříve třeba separovat kulturu / biomasu, tedy pevnou dispergovanou fázi, od kapaliny a následně z homogenní kapalné fáze separovat pro biomasu nebezpečné složky. Ve druhém stupni separace lze použít například pervaporaci. Cílem dizertační práce je experimentální vývoj separační technologie s využitím dvou stupňů membránové separace - mikrofiltrace a pervaporace. Práce bude vedena z pohledu chemicko-inženýrského vývoje, tj. budou hledány závislosti dosahovaných separačních parametrů, jako jsou selektivita, permeabilita, apod., na provozních parametrech, jako například tlak, průtok, teplota, složení nástřiku. K popisu závislostí budou využity checko-inženýrské veličiny jako polarizační modul membrány, či koeficient přestupu hmoty. Na pracovišti jsou k dispozici nové moduly pro uvedené membránové separace, které byly za účelem experimentálního vývoje technologie zakoupeny v loňském roce. Řešitel se seznámí jak se standardními membránovými moduly v průmyslových technologiích používanýmmi, tak originální sestavou vyrobenou profesionální firmou podle specifických požadavků pracoviště. Kromě toho, že se student seznámí s moderními technologiemi zaváděnými v průmyslu i s moderními zařízeními, bude pracovat v kolektivu studentů a akademických výzkumných pracovníků se zkušenostmi z průmyslové sféry. Doktorské studium s nabízeným zaměřením poskytne řešiteli dobrou průpravu buťo pro následné získání pozice kvalifikovaného pracovníka v průmyslu nebo pro systematické vedení dalšího výzkumu na vývojovém/výzkumném pracovišti s potřebným chemicko-inženýrským nadhledem. Další informace Doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, emai: tomas.moucha@vscht.cz

Membránové procesy pro odstranění organických látek z vody

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Cílem práce bude testování organických i anorganických membrán pro odstranění organického znečištění z vody. Testovány budou membrány o různé porozitě a jejich vhodnost pro odstranění různých typů znečištění. Vyhodnocována bude odstranitelnost znečištění v závislosti na velikosti molekul pro různé typy membrán. Bude sledováno i možné zanášení membrán a možnost jejich regenerace různými způsoby, včetně regenerace chemickými činidly. Výsledky by měly být uplatnitelné především v oblasti úpravy pitné vody.

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

Membrány s odolností vůči změnám pH a rozpouštědla pro přesnou separaci podle hraniční molekulové hmotnosti

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separace v současnosti nabízejí nejlepší strategii pro snižování energetické náročnosti a dopadu na životní prostředí díky nově vyvíjené nanofiltraci s odolností či tolerancí k rozpouštědlu (SRNF či STNF). Takzavaná aktivace rozpouštědlem zahrnuje působení rozpouštědla na stávající membránu díky solvataci, zvýšení ohebnosti polymerního řetězce a uspořádání do vhodných struktur. To bude ověřeno systematickým testováním membrán s různými rozpouštědly pro separaci směsí kapalin. Bude použita vysokokapacitní aparatura pro současné testování mnoha vzorků. Základní fyzikálně chemické vlastnosti vzorků před a po působení rozpouštědel poskytnou náhled do změn na molekulární úrovni. Charakterizace bude zahrnovat absorpci plynu a kapaliny (difuzivitu), ERD (rozptyl pružného zpětného rázu, poskytující prvkovou analýzu přes tloušťku membrány), NMR v pevné vázi (nukleární magnetická rezonance), TGA (termogravimetrická analýza) a DSC (diferenční kalorimetrie). .

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Membrány se smíšenou matricí pro separaci plynů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Membránová separace plynů (MGS) představuje jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům (PSA, TSA, aminová vypírka apod.) Většina průmyslově využívaných membrán je na bázi polymerních metriálů, které však mají nízkou permeabilitu nebo selektivitu. V rámci této práce budou syntetizovány a charakterizovány polymerní a hybridní membrány polymer-plnivo, které spojují výhody mikroporézních plniv a polymerních membrán. Jako plniva bude využíváno různých materiálů (např. ZIF-8, UiO-66, silikalitu-1, ETS, FAU, TS-1, AFX, MOF), popř. jejich modifikací, které budou kombinovány s polymery a to jak průmyslově vyráběnými, tak i syntetizovanými v laboratoři. Cílem této práce je příprava membrán pro různé průmyslové aplikace. Cílová aplikace bude určena po dohodě, podle aktuálně řešených témat na pracovišti (např. odstraňování CO2 z odplynů elektráren a dalších průmyslových provozů, separace CO2 z bioplynu, separace H2 z proudů obsahujících CO2, popř. uhlovodíky, separace uhlovodíků apod.) V rámci této práce bude řešen vývoj nových materiálů a problematika interakce plniva a polymerní matrice s cílem zvýšení tepelné a chemické stability, selektivity a permeability připravených membrán.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Metabolomika 2.0: Studium biologických systémů pomocí hmotnostní spektrometrie

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Během posledního desetiletí se metabolomika a lipidomika využívající hmotnostní spektrometrii staly klíčovými platformami pro profilování sloučenin s nízkou molekulovou hmotností (polární metabolity, komplexní lipidy) ve složitých biologických systémech. Kapalinová chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) je nejčastěji používanou technikou v metabolomice a lipidomice umožňující účinnou separaci a detekci širokého spektra metabolitů. Stále však chybí dostatečné informace o složení metabolomu a lipidomu kapalných materiálů (plazma, sérum, moč) a různých tkání, které mohou být snadno dostupné a použitelné pro budoucí studie. Disertační práce bude zaměřena na vývoj nových postupů pro druhou generaci metabolomických analýz (Metabolomika 2.0) jakými jsou (i) slučování cílených a necílených metabolomických metod, (ii) standardizace metabolomických metod a (iii) zvýšení rozsahu a pokrytí metabolomických metod za účelem tvorby databází se širokou škálou polárních metabolitů, komplexních lipidů a exogenních sloučenin v různých biologických matricích. Práce bude realizována na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěna projekty GAČR, MŠMT a AZV.

Metabolomika jako nástroj ilustrující interakce mezi sladovnickým ječmenem a mikromycetami rodu Fusarium po aplikaci moderních antifungálních činidel a metod

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Účinná kontrola infekce ječmene mikromycetami rodu Fusarium má vzhledem k riziku produkce mykotoxinů velký význam pro sladovnický průmysl. Pro zlepšení bezpečnosti finálního sladu a piva je velmi žádoucí zavedení přístupů, které snižují růst plísní během sladování, a to např. použitím moderních biofungicidů, či aplikací fyzikálních metod, kde se jako velmi slibná jeví technika pulsního elektrického pole. Téma disertační práce bude zahrnovat charakteristiku (bio)chemických změn probíhajících v systému ječmen/patogen pomocí metabolomiky, jakožto komplexní analýzy endogenních a exogenních metabolitů s nízkou molekulovou hmotností do přibližně 1500 Da, realizované pomocí moderních technik ultra-účinné kapalinové chromatografie a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Hodnoceny budou i kvalitativní parametry meziproduktů a finálních produktů sladařsko-pivovarské technologie s cílem posoudit aplikovatelnost metod vedoucích k eliminaci fusarií v praxi.

Metody analýzy a možnosti stanovení zušlechťujících přísad v motorových palivech

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Motorová paliva často obsahují zušlechťující přísady, které při poměrně nízké koncentraci v palivu zvyšují jeho užitné vlastnosti. Přísady se do motorových paliv přidávají jednak standardně při výrobě nebo jsou aplikovány až dodatečně v podobě tzv. multifunkčních aditivačních balíčků, které bývají součástí prémiových paliv. V maloobchodní prodejní síti jsou dostupné rovněž přísady určené pro ošetření paliva přímo v nádrži vozidla. Náplní disertační práce bude vývoj a optimalizace metod pro analýzu přísad přidávaných do motorových paliv a metod umožňujících identifikaci a stanovení obsahu těchto přísad v motorových palivech.

Metody účinného jištění zdravotní bezpečnosti, technologické nezávadnosti a jakosti nealkoholických nápojů

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

V potravinářském průmyslu představují octové bakterie, řazené do čeledi Acetobacteraceae, zdravotně i technologicky nežádoucí bakterie často kontaminující nealkoholické nápoje ochucené i neochucené na různých bázích. U kontaminovaných nápojů se snížená jakost projevuje vznikem závažných senzorických vad. Co se týká oblasti lidských zdrojů, druhy Acetobacter cibinongensis, Asaia borogensis, Asaia lannensis a Gluconobacter frauterii mají statut oportunních patogenů způsobujících vážné nozokomiální infekce u imunokompromitovaných osob. Disertační práce je zaměřena na detekci, charakterizaci a identifikaci octových bakterií izolovaných z nealkoholických nápojů a výrobního prostředí s využitím klasických a moderních mikrobiologických metod. Cílem práce je přispět k precizaci laboratorní kontroly nealkoholických nápojů při eliminaci výskytu nežádoucích bakterií ovlivňujících jejich zdravotní bezpečnost, jakost a trvanlivost.

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

Microfluidic systems for the synthesis and separation of optically active chemicals

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní reaktory a separátory jsou moderní zařízení, která představují alternativu ke klasickým vsádkovým a průtočným systémům používaným v biotechnologické praxi. Malé prostorové měřítko zajišťuje reprodukovatelné reakční podmínky a intenzivní sdílení hmoty a tepla. Mikrofluidní zařízení zpravidla postrádají pohyblivé části a dovolují snadné kombinování mnoha jednotkových operací, jako jsou mísiče, separátory, reaktory. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Studium kinetiky vybraných enzymových reakcí, které vedou k produkci opticky aktivních látek využívaných ve farmacii, potravinářství nebo při syntéze chemických specialit. Návrh a příprava mikrofluidních separatorů s vloženou membránou nebo sorbentem s uchyceným chirálním selektorem pro dělení racemických směsí. Testování vyrobených mikrofluidních zařízení pro selektivní separaci vybraných opticky aktivních sloučenin. Posouzení možnosti urychlení transportu opticky aktivních látek membránami pomocí vloženého elektrického pole. Školící pracoviště disponuje potřebnými technologiemi pro výrobu mikrofluidních systémů, moderními měřicími přístroji a kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Mikro a nanoroboti na bázi fotokatalytických materiálů pro biomedicínské aplikace

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Student bude v práci konstruovat chemicky poháněné nanoroboty pro transport léčiv a léčbu rakovinových nádorů. Využit bude především anorganický přístup. Cílem je se naučit vyrobit mikro a nanoroboty pomocí elektrochemické i fyzikální depozice par, dále ovládání a dálkové ovládání mikro a nanorobotů a jejich chemické programování. Více na www.nanorobots.cz.

Mikro a nanoroboti pro cílené doručování léčiv do rakovinových buněk

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

V práci bude uchazeč konstruovat chemické mikroroboty sloužící k dávkvání léčiv při léčbě rakoviny. Využije přitom především anorganickou chemi, kdy se zaměří na fotoaktivní systémy. Student se naučí, jak vyrobit mikro a nanoroboty pomocí depozice par, jak ovládat i dálkově ovládat mikro a nanoroboty a jak je chemicky programovat. Více na www.nanorobots.cz

Mikro a nanoroboti pro dekontaminaci polutantů v životním prostředí

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Candidate will construct microrobots powered by chemicals for environmental remediation using inorganic chemistry approach. He/she will develop efficient catalyst to remove nitroaromatic and pesticide pollutants in ground waters. More on www.nanorobots.cz

Mikrofluidní systémy pro syntézu a separaci opticky aktivních látek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní reaktory a separátory jsou moderní zařízení, která představují alternativu ke klasickým vsádkovým a průtočným systémům používaným v biotechnologické praxi. Malé prostorové měřítko zajišťuje reprodukovatelné reakční podmínky a intenzivní sdílení hmoty a tepla. Mikrofluidní zařízení zpravidla postrádají pohyblivé části a dovolují snadné kombinování mnoha jednotkových operací, jako jsou mísiče, separátory, reaktory. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Studium kinetiky vybraných enzymových reakcí, které vedou k produkci opticky aktivních látek využívaných ve farmacii, potravinářství nebo při syntéze chemických specialit. Návrh a příprava mikrofluidních separatorů s vloženou membránou nebo sorbentem s uchyceným chirálním selektorem pro dělení racemických směsí. Testování vyrobených mikrofluidních zařízení pro selektivní separaci vybraných opticky aktivních sloučenin. Posouzení možnosti urychlení transportu opticky aktivních látek membránami pomocí vloženého elektrického pole. Školící pracoviště disponuje potřebnými technologiemi pro výrobu mikrofluidních systémů, moderními měřicími přístroji a kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

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.

Mikrovlnná fotochemie a příprava polyaromatických látek

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Dr. Ing. Vladimír Církva

Anotace

Projekt spočívá v propojení dvou vědeckých oborů: tradiční fotochemie a nedávno vzniklé mikrovlnné chemie, kdy je studován vliv UV/Vis a mikrovlnného záření na chemické a fyzikální vlastnosti molekul. UV záření je generováno zcela netypicky, a to přímo mikrovlnným polem, pomocí tzv. bezelektrodových lamp. Cílem projektu je základní výzkum vlivu mikrovlnného záření na průběh cis-trans fotoizomerace a fotocyklizace stilbenů a o-terfenylů, vedoucí k derivátům fenanthrenu, trifenylenu, fenacenu, helicenu či k jejich N- a S-heteroanalogům, které mohou nalézt uplatnění v molekulární elektronice. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a prakticky obeznámený s organickou syntézou.

Misfitové kobaltity pro vysokoteplotní termoelektrickou přeměnu - úloha fázového složení a stechiometrie kyslíku

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Cílem této práce je syntéza a charakterizace směsných oxidů kobaltu, měření termodynamických dat a konstrukce fázových diagram v systémech Bi-Ca-Co-O, Ca-Co-O a Bi-Sr-Co-O. Rovněž budou studovány termoelektrických vlastnosti kobaltitu s misfitovou strukturou Bi1.8(Ca/Sr)2Co1.85Oz včetně jejich závislosti na variabilní stechiometrii kyslíku v závislosti na teplotě a aktivitě kyslíku.

Modeling of fluid permeability through porous ceramics and rocks

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Fluid permeability is of major interest not only in ceramic science and technology, but also in many fields of geoscience. This PhD topic focuses on computer modeling of fluid permeability through porous ceramics and rocks, including powder beds and unsolidified sediments, with the aim to predict fluid permeability on the basis of theoretical estimates, analytical models and mainly numerical calculations on digital model microstructures and spatial images imported from X-ray micro-computed tomography. The modeling will range from simple pore channels to cavity-throat microstructures, partially sintered microstructures to hierarchical and fractal microstructures with cracks. The student should have a background in materials science or geosciences and should be interested in computer-based modeling work.

Modelování elastických vlastností struktur nukleových kyselin

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Bioinformatika

Anotace

Elastické vlastnosti molekul určují změny volné energie při jejich mechanické deformaci. Elasticita (féž deformabilita) struktur nukleových kyselin hraje klíčoou roli v jejich rozpoznávání proteiny, ovlivňuje prostorovou organizaci genomu, v případě RNA má zásadní úlohu ve fungování ribosomu a dalších makromolekulárních komplexů. Cílem práce je vývoj modelů pro popis elasticity struktur DNA a RNA a jejich parametrizace pomocí rozsáhlých simulací molekulové dynamiky. Pro modelování budou vybrány systémy důležité biologicky i z hlediska užití v přípravě umělých nanostruktur, jako např. duplexy DNA o různých sekvencích, DNA s radiačním poškozením nebo různé strukturní motivy RNA. Práce přispěje k pochopení mechanických vlastností DNA a RNA a jejich role v kontextu biologie, biofyziky a nanotechnologie.

Modelování interakcí sacharidů s lektiny

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Ivan Raich

Anotace

Lektiny jako skupina proteinů jsou zodpovědné za specifické rozpoznávání sacharidů ať už volných, nebo vázaných v glykoproteinech nebo glykolipidech. Nejčastěji se tyto procesy odehrávají na povrchu buněk a účastní se buněčného rozpoznávání, které hraje významnou úlohu např. při bakteriálních infekcích a zánětlivých a dalších procesech. Práce se s využitím molekulárního modelování a výpočetní chemie bude zabývat studiem těchto interakcí na molekulární úrovni, jejich síly a specifity a zároveň bude hledat sacharidové substráty lektinů s možným terapeutickým využitím.

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 nových typů prostorů pro tavení skel

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Marcela Jebavá, Ph.D.

Anotace

Návrhy pokročilých tavicích technologií a příslušných tavicích prostorů skel budou zkoumány především pomocí matematického modelování. Snahou je optimalizovat podmínky tavení skel, které povedou ke snížení energetické spotřeby a k podstatnému zvýšení výkonu sklářských pecí, případně k miniaturizovaným kompaktním tavicím prostorům, u kterých je současně výhodou nižší spotřeba žárovzdorných materiálů. S politikou omezování spalování fosilních paliv je tlak k přechodu na využívání elektrické energie z klasických i alternativních zdrojů. Bude zkoumán vliv elektrického příhřevu, a s ním spojené řízené rozložení energie v prostoru, na charakter proudění skloviny. Experimentálně změřená kinetická data ze sledování homogenizačních dějů v tavenině (odstraňování bublin, rozpouštění zrn písku) budou po implementaci do matematického modelu sloužit jako kritéria kvality skloviny.

Modelování permeability tekutin porézní keramikou a horninami

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Permeabilita tekutin je významná nejen v keramické vědě a technologii, ale také v mnoha oblastech geologických věd. Toto téma disertační práce je zaměřeno na počítačové modelování permeability tekutin porézní keramikou a horninami, včetně práškových loží a nezpevněných sedimentů, s cílem předpovědět permeabilitu tekutin na základě teoretických předpokladů, analytických modelů a především numerických výpočtů na digitálních modelových mikrostrukturách a prostorových obrázcích importovaných z rentgenové počítačové mikrotomografie. Modelování se bude týkat mikrostruktur s jednoduchými pórovými kanálky, porézních struktur „dutina-hrdlo“, částečně slinutých mikrostruktur až po hierarchické a fraktální mikrostruktury s trhlinami. Student by měl mít znalosti týkající se materiálové vědy nebo geologických věd a měl by mít zájem o práci založené na počítačovém modelování.

Modelování proudění plynů v zařízeních chemické technologie.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Computational fluid dynamics (CFD) is a branch of fluid mechanics that uses numerical analysis and data structures to analyze and solve problems that involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the flow of the fluid, and the interaction of the fluid with surfaces defined by boundary conditions. Initial validation of such software is typically performed using experimental apparatus or pilot and industrial data. The work will be focused on the comparison between more and less approximated mathematical models in the form of case studies. Work will be concerned with several chosen devices, e.g. laminar boxes or electric furnaces with forced or natural convection. The results of modelling will be validated with the available experimental data.

Modelování tepelné degradace dřevěných materiálů při požáru

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Milan Jahoda

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/

Modelování vlastností solvatovaných elektronů v polárních rozpouštědlech

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

Anotace

Přidání alkalických kovů do kapalného amoniaku vede ke vzniku stabilního roztoku modré barvy, která je způsobená přítomností solvatovaných elektronů. Zvýšení koncentrace kovu v amoniaku vede ke vzniku roztoku bronzové barvy, což indikuje přechod ze stavu elektrolytu do kovového stavu. Experimentální studium elektronové struktury solvatovaných elektronů je realizován především použitím fotoelektronové spektroskopie. Kombinace ab initio molekulové dynamiky a výpočtů elektronové struktury doplňuje experimentální data a umožňuje vysvětlit vlastnosti solvatovaných elektronů na molekulární úrovni. Provedení příslušných teoretických výpočtů a porozumění vlastnostem a reaktivitě solvatovaných elektronů v polárních rozpouštědlech jak ve stavu elektrolytu, tak i v kovovém stavu představuje hlavní cíl této disertační práce.

Modifikace RNA pro regulaci translace

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Budou připravovány modifikované mRNA nesoucí různé substituenty na bázích polymerasovou inkorporací modifikovaných nukleosid trifosfátů a bude studován vliv těchto substituentů na interakce s proteiny a na translaci. Reference: 1. Milisavljevič, N.; Perlíková, P.; Pohl, R.; Hocek, M.: "Enzymatic synthesis of base-modified RNA by T7 RNA polymerase. A systematic study and comparison of 5-substituted pyrimidine and 7-substituted 7-deazapurine nucleoside triphosphates as substrates" Org. Biomol. Chem. 2018, 16, 5800-5807.

Modifikace kovových povrchů heliceny pro molekulární sensing

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Storch, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude syntéza, charakterizace a optická resoluce vhodných derivátů helicenů pro použití v hybridních plasmonických nanostrukturách se silnou optickou odezvou. Takové systémy mohou sloužit v detekci malých chirálních molekul k přímému stanovení absolutní konfigurace i enantiomerního přebytku v enantiomerně obohacených směsích.

Modifikace polymerů kovovými nanostrukturami

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce spočívá v přípravě kompozitních materiálů na bázi polymerů a kovových nanostruktur s využitím v biologických aplikacích, využívající jejich antibakteriálního účinku. Polymerní nosiče budou deponovány kovovými vrstvami, které budou nanostrukturovány působením výkonového excimerového laseru. Alternativně bude studována možnost replikace kovových nanostruktur z anorganických nosičů (sko, křemík) do biokompatibilních polymerů.

Modifikované nukleosid trifosfáty s nepřirozenýmu nukleobázemi pro enzymovou syntézu modifikované DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Bude studována a vyvíjena chemická syntéza různých modifikovaných nukleosid trifosfátů odvozených od d5SICS a dMMO2 nukleosidů, které jsou využívány v rozšíření genetické abecedy. Budou navrženy a připraveny nové deriváty nesoucí užitečné funkční skupiny pro modifikaci DNA ve velkém žlábku. Bude studována substrátová aktivita techno dNTPs s různými DNA polymerasami a budou využity pro selektivní modifikaci DNA i pro enzymovou syntézu hypermodifikovaných DNA. Reference: Seo, Y. J.; Malyshev, D. A.; Lavergne, T.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E. Site-specific Labeling of DNA and RNA Using an Efficiently Replicated and Transcribed Class of Unnatural Base Pairs. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19878–19888.

Modulace stability retrovirové kapsidy: slibný cíl pro inhibici HIV-1

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Struktury nezralých a zralých HIV-1 částic jsou tvořeny hexamerní sítí stejného kapsidového proteinu (CA), avšak vzájemné intra- a inter-hexamerní kontakty jsou pro oba typy částic odlišné. Jakákoliv změna ve stabilitě obou typů těchto proteinových sítí, potlačuje replikační schopnost viru a tím i infektivitu viru. Kritická role CA v těchto krocích replikačního cyklu HIV-1 ho činí vysoce atraktivním farmakologickým cílem. V rámci této práce budeme studovat vliv řady různých malých molekul, které svou vazbou k CA zásadně modulují stabilitu obou typů CA hexamerních sítí a tím narušují replikaci HIV-1. Kromě specifických syntetických molekul nedávno identifikovaných buď v naší laboratoři, nebo popsaných v literatuře, budeme také studovat roli malých buněčných kofaktorů, jejichž mechanismus modulace stability CA hexamerní sítě u různých retrovirových druhů není znám. Pochopení principu pozitivní i negativní modulace CA stability hexamerních sítí HIV-1 zralých či nezralých částic může otevřít nový terapeutický cíl pro inhibici HIV-1.

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.

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/

Molekulání kompozity polyamidů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na možnosti přípravy molekulárních kompozitů polyamidu 6 s jinými polyamidy a jejich charakterizace. V těchto materiálech funguje polyamid jako matrice a další polyamid je v matrici rozptýlen a může zásadně měnit některé vlastnosti daného materiálu. Tyto kompozity nabízejí značnou variabilitu vlastností a splňují požadavky na speciální polymery.

Molekulární motory vázané na površích

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Jiří Kaleta, Ph.D.

Anotace

Organizing of individual molecular machines into regular 2-D assemblies is a promising route towards a new generation of smart materials. For example, arrangement of unidirectional molecular motors into densely packed two-dimensional films may lead to amplification of their functions and such materials could be in theory used as novel propulsion systems. The aim of this strongly interdisciplinary project involves design and synthesis of a novel generation of unidirectional light-driven molecular motors that will be then used to form regular and tightly packed 2-D films on various surfaces. Such 2-D assemblies will be subsequently studied using various analytical techniques. This project spans over several fields of chemistry – from organic, through surface to physical.

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/

Molekulární stroje v supramolekulárních systémech

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Jiří Kaleta, Ph.D.

Anotace

Molecular machines, particularly their 2-D and 3-D assemblies, are unique systems with huge potential in nanoelectronics. Here we would like to investigate a new approach towards regular 2-D arrays of molecular machines that is based on formation of host-guest complexes between properly designed guest molecules and cucurbit[n]urils (CBs). These rod-like guest molecules will carry functional unit on one of its termini and anchoring unit capable of interacting with CBs on the opposite one. The distribution of such supramolecular complexes on flat metallic surfaces should be dictated by packing and interactions between CBs and corresponding substrates. The aim of this complex project is comprised of designing a new class of (ideally light-triggered) molecular machines based on various switches or motors, synthesizing such complex systems, formation of supramolecular assemblies using a host-guest approach, and their subsequent studies both in solution and on various surfaces. Not surprisingly, this research covers several areas of chemistry, from organic, supramolecular, analytical, and physical to material.

Možnosti snižování ekologické zátěže při používání materiálů pro kontakt s potravinami na jedno použití

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

S rostoucím ekologickým vnímáním veřejnosti se dopad vlivu obalových materiálů na životní prostředí stává jedním z významných témat vývoje obalové techniky. V rámci této práce bude řešena komplexní problematika používání jednorázových materiálů (sáčky na pečivo, přebaly ovoce a zeleniny) pro kontakt s potravinami. Práce bude vycházet z dostupných dat a informací, která jsou součástí tzv. Posouzení životního cyklu materiálu. Na základě těchto dat bude nalezena optimální náhrada těchto materiálů. Součástí této práce budou i zkoušky těchto nových materiálů zahrnující testování jejich funkčních parametrů (propustnost pro vlhkost a kyslík, mechanické a optické vlastnosti) a bezpečnosti (zkoušky celkové a specifické migrace).

Možnosti využití alternativních surovin v ropné rafinérii

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Možnosti zvýšení pěnivosti piva

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Mezi nejdůležitější charakteristiky českého ležáku patří jeho pěna. Pěna musí mít určitý vzhled a stabilitu. Pro charakter pěny a její stabilitu jsou důkežité látky, které pěnu vytváří a podporují ji. Cílem práce bude stanovení těchto látek a testování možností zvýšení jejich obsahu. Pozornost bude věnována i látkám, které negativně působí na pěnu, jejich charakterizaci a případně ovlivnění jejich obsahu.

Multifunkční hybridní mřížkové materiály pro aplikace v Li-iontových bateriích a spalovacích článcích: příprava, struktura a iontová dynamika.

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Brus, Ph.D.

Anotace

Vývoj hybridních a plně elektrických zařízení zvyšuje poptávku po efektivních systémech pro generování a ukládání elektrické energie. Metal-organické mřížkové materiály (MOF) díky dobře definované porézní architektuře, která umožňuje reverzibilní ukládání Li-iontů, představují ideální systémy pro konstrukci elektrod či formulaci elektrolytických systémů. Hydratované MOF materiály se zabudovanými Li+ ionty pak vykazují pozoruhodný potenciál jako membránové materiály pro použití v palivových článcích. A právě optimalizace hybridních MOF systémů je cílem navrhovaného projektu. Možným způsobem, jak modifikovat MOF systémy, je využití metallakarboránových sloučenin. Vzhledem k jejich robustnosti, delokalizaci vazby, amfifilnímu chování a schopnosti přizpůsobit se oxidačnímu stavu iontů kovu zabudovaného do dikarbolidového klastru, jsou metallakarborany perfektními kandidáty pro elektronické aplikace. Projekt je tedy zaměřen na syntézu hybridních systémů MOF modifikovaných různými Li solemi (kombinovanými s vybranými polymery). Součástí projektu je detailní fyzikálně-chemická a strukturní charakterizace vybraných systémů, mezi nimiž NMR spektroskopie pevné fáze bude zvláště užitečná pro zkoumání struktury a iontové dynamiky.

Multikomponentní silikátové a borátové struktury použitelné pro detekci termálních neutronů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Vít Jakeš, Ph.D.

Anotace

Předmětem této práce budou multikomponentní silikátové a borátové struktury se substitucí ionty aktivátorů s cílem zvýšit fázovou a chemickou odolnost materiálu a zlepšit scintilační odezvu při detekci záření neutronů.

Multiresponzivní samouspořádané polymerní systémy pro biomedicínské použití

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie

Anotace

Samouspořádání (makro)molekul je základem architektury živých organismů. Supramolekulární systémy mají klíčové vlastnosti závislé právě na samouspořádání a nalézají uplatnění především v oblasti biomedicínských aplikací, zejména pokud jsou schopné reverzibilně reagovat na vnější podněty (změny pH, světla, redoxpotenciálu, ultrazvuku, teploty, nebo přítomnost některých látek). Náplní dizertační práce je chemická syntéza, fyzikálně-chemická příprava a studium samouspořádání u multiresponzivních nanočástic citlivých na více podnětů současně (změny pH, redoxpotenciálu a teploty); konkrétní zaměření bude brát v úvahu zájmy studenta. Studované nanočástice budou určeny pro diagnostiku a cílenou personalizovanou terapii nádorových a infekčních onemocnění. Optimalizované nanočástice budou poté poskytnuty spolupracujícím biologickým pracovištím k testování pro reálné aplikace. Pokud má student zájem, je možné absolvovat část studia na spolupracujícím pracovišti ve Francii v rámci programu „double degrese PhD“, přihlášky do 14. 2. 2020 (viz https://studium.ifp.cz/cz/doktorandi/barrande-fellowship-program/ ). Máte-li o tuto možnost zájem, kontaktujte prosím školitele co nejdříve.

Multivalentní glykokonjugáty pro terapii patologií spojených s galektiny

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Galektiny jsou živočišné lektiny s afinitou k b-d-galaktosidům, které se in vivo účastní např. kancerogeneze [1], kardiopatologií [2], jsou zapojeny do modulace imunitní odpovědi i průběhu alergické reakce organismu [3]. Koncentraci konkrétních extracelulárních galektinů in vivo lze využít jako diagnostický marker u řady patologií, např. kolorektálního karcinomu. Cílená inhibice extracelulárních galektinů je perspektivním terapeutickým přístupem k léčbě patologií spojených s jejich nadprodukcí. Řada recentních strukturně-funkčních studií se věnuje definování strukturních požadavků na vysoce afinitní a selektivní sacharidové ligandy jednotlivých galektinů [4]. Aviditu specifických sacharidových inhibitorů k vybraným galektinům lze výrazně zvýšit pomocí multivalentní prezentace [5]. Cílem práce je příprava multivalentních glykokonjugátů nesoucích modifikované sacharidy s vysokou selektivitou a afinitou vůči vybraným galektinům. Inhibiční a vazebný účinek těchto glykokonjugátů vůči vybraným galektinům bude testován in vitro metodami ELISA a povrchové plazmové resonance (SPR) s rekombinantními galektiny [6] a v další fázi i s vybranými kulturami rakovinných buněk. [1] F. T. Liu, G. A. Rabinovich: Galectins as modulators of tumour progression. Nat. Rev. Cancer. 2005, 5, 29-41. [2] N. Suthahar, W. C. Meijers, H. H.W. Silljé, J. E. Ho, F.-T. Liu, R. A. de Boer: Galectin-3 Activation and Inhibition in Heart Failure and Cardiovascular Disease: An Update. Theranostics 2018, 8, 593-609. [3] X. Chen, C.‐H. Song, Z.‐Q. Liu, B.‐S. Feng, P.‐Y. Zheng, P. Li, S. H. In, S.‐G. Tang, P.‐C. Yang: Intestinal epithelial cells express galectin‐9 in patients with food allergy that plays a critical role in sustaining allergic status in mouse intestine. Allergy 2011, 66, 1038–1046. [4] D. Laaf, P. Bojarová, L. Elling, V. Křen: Galectin-carbohydrate interactions in biomedicine and biotechnology. Trends Biotechnol.2019, 37, 402-415. [5] P. Bojarová, V. Křen: Sugared biomaterial binding lectins: achievements and perspectives. Biomat. Sci. 2016, 4, 1142-1160. [6] L. Bumba, D. Laaf, V. Spiwok, L. Elling, V. Křen, P. Bojarová: Poly-N-acetyllactosamine neo-glycoproteins as nanomolar ligands of human galectin-3: binding kinetics and modeling. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 372.

NMR krystalografie farmaceuticky aktivních látek

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Brus, Ph.D.

Anotace

Je naléhavá potřeba snižovat výpočetní náročnost při současném zvyšování spolehlivosti NMR krystalografie založené na předpovědích struktur polymorfních forem pevným látek. Cílem tohoto projektu je analyzovat prvky krystalové symetrie spolu s dalšími geometrickými parametry a využít těchto poznatků pro stanovení strukturních vazných podmínek (a)nebo omezení a jejich implementace v rámci stávající postupů NMR krystalografie. Taktéž se předpokládá databázové hledání podobností strukturních motivů zkoumaných na Oddělení NMR spektroskopie ÚMCH.

Nanoobjekty jako aditiva do iontových kapalin

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Iontové kapaliny se vyznačují mnohými užitečnými vlastnostmi, mezi které patří zjéma velmi malý tlak jejich par. Proto je možnost jejich alikace poměrně vysoká, od transportu tepla až po použití jako ekologicky přijatelných rozpouštědel. Jejich vlastntosti je možné různým spůsobem vylepšovat a jením z přístupů může být přídavek nejzůznějších nanoobjektů, zejména na bázi oxidů kovů. Studium tohoto přístupu je obsahm této dizertační práce.

Nanostrukturované ferrity dopované magnetickými prvky za účelem zvýšení magnetokalorického efektu

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Magnetické chlazení je moderní a ekologická technologie založená na magnetokalorickém efektu (MCE). Tato technika může být použita k dosažení extrémně nízkých teplot, jakož i rozsahů používaných v běžných chladničkách. Hlavním cílem této práce je zvýšit magnetokalorický efekt ve feritech Fe-Co vlivem velikosti částic a dopováním magnetickými ionty, které mohou ovlivnit magnetický fázový přechod při pokojové teplotě. Studované materiály budou připraveny chemickými metodami na mokré cestě (např. sol-gel, koprecipitace) a MCE bude charakterizován v PPMS, ve kterém bude měřena tepelná kapacita v silném magnetickém poli.

Nanostrukturované polovodiče pro chemické senzory

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jan Vlček, Ph.D.

Anotace

Výzkum v oblasti morfologie materiálů pro aktivní prvky chemických senzorů se v posledních letech ubírá směrem k nanostrukturování. Nano-morfologie nabízí oproti nestrukturovaným materiálům unikátní vylepšování parametrů senzorů, především pak selektivity a citlivosti. Cílem práce je systematický výzkum vztahu morfologie polovodivých materiálů k jejich detekčním vlastnostem v chemických plynových senzorech. Nanostrukturované polovodiče budou připravovány především pomocí metod CVD (depozice z plynné fáze) a kromě jejich morfologie budou studovány i elektrotransportní vlastnosti, chemické složení a další parametry.

Nanostruktury na bázi vrstevnatých karbidů - Mxeny

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Práce je zaměřena na metodu přípravy vrstevnatých MAX fází obecného složení M1+yAXy, kde M je přechodný kov, A je kov či polokov ze skupiny p-prvků (Al,Si, Ge) a X je uhlík, případně dusík. MAX fáze mají unikátní vrstevnatou strukturu a chemickou exfoliací je možné získat tzv. MXeny - monovrstvy karbidů či nitridů obecného složení M1+yXy s povrchem stabilizovaným pomocí různých funkčních skupin. Student se bude zabývat vývojem nových metod syntézy těchto látek (SPS metody, vysokoteplotní keramické syntézy) a procesy chemické exfoliace a povrchové funkcionalizace. Připravené fáze budou studovány z hlediska energetických aplikací (vývoj vodíku, Li a Na baterie, membrány pro separaci vodíku, superkapacitátory). Bude studován vliv složení a struktury na jejich vlastnosti.

Nanoterapeutika založená na antimikrobiálních peptidech pro léčbu infekcí způsobených rezistentními bakteriemi

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie

Anotace

Práce bude zaměřena na studium biodegradovatelných polymerních nanomateriálů nesoucích antimikrobiální peptidy. Studované nanomateriály budou mít lineární, větvenou nebo hvězdicovitou strukturu složenou z hydrofilních nebo amfifilních kopolymerů, jejichž struktura bude obsahovat spojky reagující na vnější stimuly. Cílem práce bude vyvinout efektivní nanoterapeutikum pro léčbu infekcí způsobených rezistentními bakteriemi. V rámci práce bude studována biologická účinnost těchto polymerních nanomateriálů v závislosti na detailní struktuře celého systému. Student si v průběhu práce rozšíří znalosti v oblasti přípravy zmíněných nanomateriálů, v oblasti in vitro biochemického a biologického testování a navazující in vivo biologické charakterizace nanomateriálů. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii. V rámci práce se předpokládá úzká spolupráce se spolupracujícími biologickými pracovišti v Čechách i v zahraničí.

Nanočástice schopné eliminovat viry šířící se vzduchem, vodou a tělními tekutinami

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: Mgr. Jan Weber, CSc.

Anotace

Navržený PhD projekt se týká problému nebezpečí virů v životním prostředí na člověka. Vychází z předběžných výsledků, kde specificky připravené nanočástice inhibovaly a eliminovaly řadu virů jako je např. herpes simplex 1 a 2, lidský papilomavirus, respirační syncyciální virus a virus dengue. Tyto viry využívají pro prvotní přichycení a vstup do buňky heparan sulfát proteoglykan, který se vyskytuje na povrchu buněk. V projektu budeme testovat stříbrné a zlaté nanočástice s navázaným merkaptoundekan sulfátem, který mimikuje heparan sulfát. Ty budou připraveny jednak jako pevné látky a jednak budou pomocí sonochemické potahovací technologie naneseny na různé materiály. V naší laboratoři budeme zkoumat jejich antivirový a virucidní účinek na viry, které se přenášejí vzduchem (coxsackie virus, adenovirus, reovirus), vodou (norovirus a rotavirus) ale i krví a tělními tekutinami (HIV, virus hepatitidy B, zika virus). Student se během svého postgraduálního studia naučí pracovat s buněčnými kulturami v laboratoři s úrovní technického zabezpečení 3 zejména techniky stanovení replikace a inhibice různých virů, fluorescenční imunochemické metody, qRT-PCR. Reference: 1. Cagno V, et al. Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism. 2018 Nat Mater. 17(2):195-203. doi: 10.1038/nmat5053. Epub 2017 Dec 18

Nanočástice škrobu – příprava a aplikace

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Nanočástice na bázi škrobu, které jsou v současnosti široce zkoumány, mohou být použity jako plniva a výztuž v polymerních kompozitech, nosiče pro aktivní transport léčiv, bariérové potahované materiály a stabilizátory v emulsích o/v. Přídavek nanokrystalů škrobu různého botanického původu do biodegradabilních plastů zlepšil bariérové a mechanické vlastnosti rezultujících materiálů. Doktorská práce je zaměřena na přípravu nanočástic škrobu a jejich potenciální využití.

Neplanární nekonvenční pi-elektronové systémy

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Irena Stará, CSc.

Anotace

Cílem Ph.D. projektu je vývoj syntetických přístupů ke komplexním ?-elektronovým systémům, jakými jsou rozsáhlé aromáty. Pozornost bude věnována také syntéze jejich funkčních derivátů. U těchto unikátních molekul bude studováno jejich dynamické chování, chemická reaktivita, uspořádání v krystalu, 2D samoskladba, chiroptické (a jiné spektroskopické) vlastnosti stejně jako přenos náboje či spinu.

Nespecifická fosfolipasa C z Arabidopsis thaliana: vztah struktury a funkce

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Tato disertační práce má za cíl objasnit katalytický mechanismus, strukturu a vztah struktury funkce nespecifické fosfolipasy C (NPC) z Arabidopsis thaliana. Na tématu spolupracují tři pracoviště - VŠCHT, ÚEB a Biocev. V genomu Arabidopsis thaliana bylo identifikováno šest genů kódujících NPC (NPC1-NPC6). V rámci našich předchozích experimentů s NPC4 bylo zjištěno, že aktivitou tohoto enzymu in vitro vzniká kromě očekávaného produktu - diacylglycerolu, překvapivě také kyselina fosfatidová. Zdá se, že tato druhá aktivita byla doposud přehlížena. V tomto projektu se zaměříme na studium tohoto jevu pomocí mutageneze a pokusíme se objasnit strukturu a katalytický mechanismus těchto enzymů. Také bude zkoumán vliv mutací na fenotyp rostlin.

Netěsnosti přírubových spojů pro různá plynná média

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Práce je primárně zaměřena na studium netěsnosti přírubových spojů pro heliové systémy v konceptu reaktorů IV. generace. Součástí práce bude testování úniku i jiných plynných médií zejména zemního plynu nebo vodíku. Práce bude zaměřena nejen na testování úniků přes různé druhy těsnění, ale i na měření průniku plynů okolního prostředí do potrubních systémů za zvýšeného přetlaku a zvýšené teploty.

Novel drug delivery systems for steroid-based drugs

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Nová generace materiálů a přístupů pro detekci a ničení farmaceutických kontaminantů ve vodném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.

Anotace

Kvůli lidské činnosti farmaceutické sloučeniny stále více znečišťují životní prostředí a představují vážné riziko pro ekologickou bezpečnost. Zejména léčiva v přírodním vodním prostředí v koncentracích od nano- k mikrogramům se stáváji globálním světovým problémem. Mezi často detekovanými sloučeninami si zaslouží zvláštní pozornost paracetamol, karbamazepin, diklofenak a ibuprofen, protože jsou klasifikovány jako nebezpečná xenobiotika. Hlavním cílem navrhované práce je zavést inovativní metody pro identifikaci přítomnosti léčiv ve vodném prostředí a následně implementovat jejich fotodegradaci na základě heterokatalytických procesů. Zejména se bude používat povrchově zesílena Ramanova spektroskopie v kombinaci s povrchovou mikroextrakcí na pevné fázi, což umožní identifikovat léčiva až do femto-molárních koncentrací. Na druhé straně bude vyvinuta a zavedena řada pokročilých materiálů se zvýšenou povrchovou plochou, porozitou a produkcí reaktivních kyslíkových radikálů, které budou odpovědné za účinnou fotodegradaci dříve detekovaných léčiv. Předpokládáme, že zlepšíme proces čištění vody na maximální energetickou účinnost zavedením obnovitelného zdroje energie pro degradaci (produkce radikálů vlivem slunečním světlem) a inteligentních algoritmů pro detekci/degradaci léčiv.

Nové "přírodní slitiny" vyrobené z polymetalických rud

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Hlubokomořské konkrece, t.j. polymetalické rudy nacházející se na dně moře, obsahují řadu kovů, především Mn, Fe, Ni, Cu a Co. Ekonomické a ekologické aspekty dosud brání jejich využití, postupy jejich zpracování jsou však vyvíjeny pro případnou budoucí těžbu. Dosavadní navrhované postupy zpracování uvažují extrakci jednotlivých kovů. Co když však přírodní poměry mezi kovy v nich dávají smysl a mohou přinést zajímavé a využitelné vlastnosti? Tato myšlenka motivovala kompletně nový přístup ke zpracování těchto rud - redukci konkrecí metalotermickou redukcí tak, jak jsou (tedy bez extrakce jednotlivých kovů). Výsledkem budou zcela nové materiály různých typů podle toho, jaké redukční činidlo bude použito (například hliník nebo křemík) a v jakém poměru ke vsázce bude použito. Dle provedených přeběžných testů pak mohou získané materiály obsahovat tuhé roztoky, různá intermetalika a dokonce i kvazikrystalické fáze. V rámci práce bude provedena příprava nových slitin metalotermickou redukcí, tavení, odlévání a charakterizace připravených slitin. Slitiny budou studovány z pohledu mikrostruktury, fázového složení, mechanických, tribologických, korozních a vybraných fyzikálních vlastností.

Nové možnosti předpovědi koloidní stability piva

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Jeden z limitujících faktorů stability piva je jeho koloidní stabilita. Koloidní stabilita piva je dána složením koloidního systému piva a je ovlivněna ještě dalšími faktory. Cílem této práce je nalézt takové metody charakterizace koloidního systému piva, které by nám umožnily předpovědět jeho koloidní stabilitu v čase. Dalším cílem práce je i nalezení příčin zhoršené koloidní stability u různých piv.

Nové nanostrukturované kompozitní membrány pro selektivní separace plynů

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

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 odpady a jejich materiálové toky v ČR

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na analýzu nově vznikajících odpad či odpadů s nárůstem hmotnostního toku v důsledku strukturálních změn v průmyslové oblasti či změny spotřebitelského chování. Cílem je vytipovat tyto odpady, provést analýzu jejich materiálových toků a kritickou analýzu možností jejich zpracování či využití.

Nové postupy cílové analýzy a necílového screeningu kvality a authenticity potravin pomocí plynové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Analýza těkavých složek přírodních surovin a potravin je významnou součástí strategie hodnocení jejich kvality a authenticity. V rámci doktorské práce budou optimalizovány, validovány a implementovány nové postupy plynové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií využívající různé typy hmotnostních analyzátorů. Data generovaná necílovým screeningem (fingerprintingem) těkavých složek velkých souborů vzorků (např. ovocných destilátů, produktů na bázi konopí apod.) budou zpracována pomocí pokročilých metod statistické analýzy umožňujících identifikaci markerů kvality a authenticity aplikovatelné pro cílovou analýzu těchto atributů v praxi. Získané výsledky budou komunikovány s výrobci s cílem přispět k optimalizaci procesu výroby jejich produktů.

Nové postupy zpracování škváry z energetického využití odpadů

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na výzkum nových postupů využití škváry z energetického využití odpadů, a to zejména s ohledem na získávání kovů a využití minerální matrice v různých aplikacích stavebního průmyslu.

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 struktury 2D materiálů připravované PVD a CVD technikami

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj technik pro CVD depozice nanostruktur vrstevnatých materiálů a studium potenciálních aplikací v elektronice a optice.

Nové typy substitucí na atomech boru a uhlíku na karboranech a metallakarboranech s ohledem na přípravu netradičních léčiv

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Bohumír Grüner, CSc.

Anotace

Téma se týká připravy nových klastrových strukturních bloků, které budou využitelné v návrhu netradičních léčiv.

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

Nukleotidy nesoucí polární či nabité funkční skupiny pro enzymovou syntézu modifikované DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Budou navrženy a připraveny nukleosidy a nukleosid trifosfáty, nesoucí polární nebo nabité funkční skupiny, např. bazické nebo kyselé, kladně nebo záporně nabité substituenty apod.. Modifikované dNTPs budou studovány jako substráty pro DNA polymerasy a stavební bloky pro enzymovou přípravu modifikovaných či hypermodifikovaných DNA nesoucích různé kombinace funkčních skupin ve velkém žlábku. Tyto budou využity při selekci aptamerů. Reference: 1. Hocek, M.: "Enzymatic Synthesis of Base-Functionalized Nucleic Acids for Sensing, Cross-linking, and Modulation of Protein–DNA Binding and Transcription" Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1730-1737.

Návrh a příprava nových fotopřepínačů odvozených od bisazobenzenů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Zlatko Janeba, Ph.D.

Anotace

Nedávno jsme publikovali syntézu vhodně substituovaných 5-fenylazopyrimidinů (viz reference). Jejich fyzikálně-chemické vlastnosti byly studovány pomocí in situ NMR spektroskopie a optické spektroskopie. Cílem současného projektu bude syntéza nových molekulárních fotopřepínačů založených na kombinaci bisazobenzenů a pyrimidinů, zejména bis(pyrimidyldiazenyl)benzenů. Bude vyvinuta a optimalizována jejich syntéza a budou studovány jejich fyzikálně-chemické vlastnosti. Reference: Procházková E., Čechová L., Kind J., Janeba Z., Thiele C.M., Dračínský M.: Photoswitchable intramolecular hydrogen bonds in 5-phenylazopyrimidines revealed by in situ irradiation NMR spectroscopy. Chem. Eur. J. 24: 492–498, 2018. Čechová L., Kind J., Dračínský M., Filo J., Janeba Z., Thiele C. M., Cigáň M., Procházková E.: Photoswitching behaviour of 5-phenylazopyrimidines: in situ irradiation NMR and optical spectroscopy combined with theoretical methods. J. Org. Chem. 83: 5986–5998, 2018.

Návrh a příprava nových heterocyklických sloučenin a studium jejich biologických vlastností

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Zlatko Janeba, Ph.D.

Anotace

V medicinální chemii představují heterocykly ve strukturách biologicky aktivních molekul důležité farmakofory. Cílem současného projektu bude syntéza nových heterocyklických sloučenin, modifikace jejich struktury a vyhodnocení jejich biologických a farmakokinetických vlastností.

Návrh a simulace separačního procesu pro odstraňování barevných látek z roztoků sacharidů

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Barva cukerných roztoků je jednou ze základních sledovaných veličin cukrovarnické výroby. Při snižování obsahu barevných látek v cukerné šťávě se v klasické výrobě bílého cukru z řepy využívá vápenného mléka a oxidu uhličitého. Tyto metody jsou energeticky náročné a kladou vysoké nároky na životní prostředí. Proto je v současné době předmětem zájmu nahradit klasický epurační proces jinými především fyzikálními metodami, např. membránovými a chromatografickými procesy. Práce je zaměřena na testování nových membránových a chromatografických separačních metod s cílem snížit koncentraci barevných látek v cukerných roztocích. Cílem práce je navrhnout optimální postup pro snížení barvy finálního výrobku, včetně zpracování vedlejších a odpadních produktů. Součástí výsledku by měl být i matematický model celého procesu, který bude sloužit jako podklad pro vytvoření řídicího systému.

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.

Nízkodimenzionální struktury křemíku a germania pro optické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na vývoj nových metod syntézy nanostruktur na bázi křemíku a germania a studium jejich luminiscenčních a dalších optických vlastností pro potenciální aplikace v optoelektronice

Odolnost keramiky a žáromateriálů proti teplotním rázům

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Odolnost proti teplotním rázům je jednou z nejkomplexnějších vlastností keramiky a žáromateriálů. Z toho důvodu téma disertační práce zahrnuje modelování závislosti elastických vlastností (Youngův modul, Poissonovo číslo), tepelné vodivosti, koeficientů teplotní roztažnosti, objemové hustoty, specifické tepelné kapacity, pevnosti a lomové houževnatosti na fázovém složení a mikrostruktuře keramických materiálů. Po studentovi je vyžadována důkladná znalost keramické vědy a technologie, stejně jako schopnost kombinovat počítačové modelování s experimentální prací se skutečnými materiály, a to od jemnozrnných po hrubozrnné keramické materiály.

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

Odstraňování alternativních sladidel při procesech čištění odpadních vod

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Tématem práce je osud alternativních sladidel, která ve splaškových odpadních vodách vstupují na technologickou linku ČOV a v nezanedbatelném množství ČOV také opouštějí. Prostřednictvím odtoku z ČOV putují do povrchových vod a pronikají i do zdrojů pitné vody. Detekované koncentrace sladidel ve vodách svědčí o omezeném odstraňování těchto látek na ČOV, přičemž nejvíce jsou zatíženy povrchové vody. Vliv sladidel a jejich metabolitů na lidské zdraví ani na životní prostředí dosud není uspokojivě zdokumentován, avšak mnohé studie svědčí o značném zdravotním i environmentálním riziku, zejména s ohledem na obrovskou spotřebu sladidel a jejich vysokou perzistenci ve vodním prostředí. Cílem práce je vyhodnocení účinnosti odstraňování jednotlivých sladidel v biologickém stupni čištění a kvantifikace adsorpce sladidel na aktivovaný kal. V případě sladidel obtížně biologicky rozložitelných budou hledány způsoby, jak stupeň odstranění na ČOV zvýšit, a to zejména s využitím technologií terciárního čištění. Bude porovnávána účinnost ozonizace a dalších fyzikálně-chemických metod na eliminaci sladidel, dále bude zkoumán vliv změny technologických parametrů a možnosti optimalizace procesu. Výstupem bude ucelený soubor poznatků, jak zvýšit stupeň odstranění sladidel z odpadních vod a zároveň zhodnocení „bezpečnosti“ používaných sladidel z hlediska zatížení životního prostředí kontaminanty.

Odstraňování kationtů kovů z vodných roztoků speciálními sorbenty

Garantující pracoviště: Ústav energetiky, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Tato práce se bude zabývat selektivní sorpcí kationtů kovů z vodných roztoků pomocí speciálních sorbentů. Používány budou např. oligoethylenaminové sorbenty, sorbenty s iminodioctovou funkční skupinou, karboxylové katexy a katexy s thiolovou funkční skupinou.

Odstraňování mikropolutantů z odpadních vod určených pro recyklaci

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Mikropolutanty, např. farmaceutika, přípravky osobní péče nebo hormony, se staly důležitým faktorem ohrožujícím opětovné použití vyčištěných odpadních vod z různých zdrojů, např. odtoků z čistíren městských odpadních vod nebo vyčištěných šedých vod. Protože technologie recyklace vody jsou často založeny na membránových bioreaktorech (MBR), bylo by výhodné doplnit tyto reaktory tak, aby se kromě běžného znečištění odstranily také perzistentní organické polutanty. V tomto projektu si klademe za cíl vyvinout technologii, která odstraní persistentní organické látky a bude použitelná v malém měřítku, tj. pro decentralizovanou recyklaci např. šedých vod.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Odstraňování těžkých kovů ze spalin produkovaných při spalování uhlí

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Práce je zaměřena na testování adsorbentů vhodných k záchytu rtuti z modelových směsí simulujících spaliny z hnědého uhlí. Cílem práce je najít optimální adsorbenty umožňující efektivní záchyt rtuti z elektrárenských spalin produkovaných při spalování českého hnědého uhlí, zjistit adsorpční kapacity těchto adsorbentů pro rtuť za podmínek sorpce z elektrárenských spalin (vysoké teploty a vysoká vlhkost) a možnosti eventuální regenerace saturovaných adsorbentů. Práce je součástí grantového projektu TAČR.

Oleogels for drug delivery

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Optimalizace 3D-tisku polymerních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Miroslav Šlouf, Ph.D.

Anotace

3D-tisk, označovaný též jako aditivní výroba (AM, FFF, FDM, aj.), se stává rutinní technologií používanou v průmyslu, výzkumu i domácích dílnách. Ačkoli má 3D-tisk řadu výhod, výsledné výrobky zpravidla vykazují poněkud horší mechanické vlastnosti než analogické výrobky připravené klasickými postupy. Horší mechanické vlastnosti jsou typické zejména pro levnější 3D-tiskárny. Navrhované téma výzkumu je zaměřeno na optimalizaci morfologie, mikro- a makromechanických vlastností vybraných polymerů, které budou připraveny třemi způsoby: (i) pomocí standardních postupů (např. mísení v tavenině následované lisováním), (ii) pomocí komerční 3D-tiskárny a (iii) pomocí modifikované 3D-tiskárny, která by měla produkovat vzorky s lepší mikrostrukturou a vlastnostmi. Modifikace 3D-tiskárny bude založena skutečnosti, že vlastní tisk bude probíhat v prostředí atmosférické plasmy. Plasma je zdrojem vysoce reaktivních radikálů a iontů, které způsobují štěpení polymerních řetězců, po němž zpravidla následuje alespoň částečné síťování a v případě vícesložkových systémů může docházet i ke vzniku kopolymerů. Během práce by měl být vyvinut a otestován prototyp 3D-tiskárny obsahující zdroj, který bude v průběhu tisku lokálně generovat atmosférickou plasmu.

Optimalizace elektrochemické přípravy železanů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Cílem projektu je charakterizace chemických a elektrochemických dějů probíhajících na anodě na bázi železa v silně alkalickém prostředí. Hlubší pochopení mechanismu probíhajících dějů umožní zvýšit účinnost syntézy a učinit tak přípravu tohoto z hlediska životního prostředí nezávadného silného oxidačního činidla perspektivní z ekonomického hlediska.

Optimalizace vybraných procesů v přípravě chemických specialit

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Práce se bude zabývat optimalizací postupu přípravy vybraných chemické specialit. V parfumářském a farmaceutickém průmyslu je velký zájem o látky připravované vícestupňovými procesy vycházejícími z aldehydů, např. se jedná o cyklamenaldehyd, sandalor, rosaphen a norlimbanol. Cílem bude optimalizovat všechny kroky vybraných reakcí s ohledem na zisk co nejvyššího výtěžku žádané látky. Budou testovány vhodné katalyzátory, průběh reakce bude korelován s vlastnostmi katalyzátorů a strukturou látek. Bude sledován průběh reakcí jak ve vsádkovém, tak v průtočném reaktoru.

Optimalizace vybraných technologií zpracování ovoce a zeleniny

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Zpracování ovoce a zeleniny představuje velice komplexní obor čítající celou řadu různorodých postupů. Optimalizace výroby umožňuje snížit výrobní náklady, zlepšit nutriční a senzorické vlastnosti, snížit obsah procesních kontaminantů apod. Doktorská práce bude zaměřena na optimalizaci vybraných potravinářských výrob. Řešení práce bude probíhat ve spolupráci s výrobními závody a budou tak studovány aktuální problémy výroby. Cílem této práce bude optimalizace stávajících technologií zpracování ovoce a zeleniny.

Optimalizace výroby fermentovaných potravin

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Projekt bude zaměřen na vývoj a optimalizaci výroby fermentovaných potravin (masných výrobků a produktů z ovoce a zeleniny). Základní faktory ovlivňující kvalitu a bezpečnost fermentovaných výrobků jsou: startovací kultury, kvalita použitých surovin, mikrobiální kontaminace surovin, receptura, technologický postup, podmínky fermentace a podmínky balení a distribuce. V rámci projektu budou vyvíjeny nové receptury a optimalizovány postupy výroby včetně výběru a dávkování vhodných startovacích kultur, balení a distribuce fermentovaných výrobků z masa, ovoce a zeleniny. Jednotlivé technologické postupy budou v rámci projektu optimalizovány, jak v poloprovozních podmínkách, tak u výrobců fermentovaných potravin.

Optimalizace výtěžnosti sójového oleje v procesu kontinuální protiproudé extrakce

Garantující pracoviště: Ústav mléka, tuků a kosmetiky, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Zpracováním sóji luštinaté se získávají lipidy – olej a lecitin a extrakční šroty. Vzhledem k nízké olejnatosti se surovina zpracovává přímou extrakcí hexanem. Kvalita nutričně hodnotných šrotů a vysoká výtěžnost oleje závisí mj. na způsobu úpravy suroviny, vedení procesu extrakce, složení extrakčního činidla a to v závislosti na vložených nákladech jak investičních, tak provozních, a na využití dalšího produktu – glycerofosfolipidových koncentrátů. Cílem práce bude optimalizace procesů předúpravy bobů před extrakcí, jako je např. posouzení účinnosti procesů extruze vs. expanze, odslupkování, vločkování a předehřevu, dále optimalizace parametrů vlastní extrakce, včetně vlivu složení hexanové frakce na výtěžnost extrakce (zbytkový obsah tuku ve šrotech). Posoudit možnosti sledování procesu on-line na základě měření obsahu složek v surovině, šrotech a koncentrace tuku v miscele.

Opětovné získávání fosforu z odpadních vod

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Organické sloučeniny fosforu pro přípravu π-konjugovaných molekul

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Organokřemičité materiály pro heterogenní katalýzu enantioselektivních reakcí

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemie, Chemistry

Anotace

Projekt se zabývá vývojem nových heterogenních katalyzátorů enantioselektivních reakcí na bázi hybridních organicko-anorganických materiálů. Budou syntetizovány vhodné enantiomerně čisté organické sloučeniny, které budou transformovány na tzv. přemostěné bis(trialkoxysilany). Přemostěné bis(trialkoxysilany) budou podrobeny sol-gel procesu za různých experimentálních podmínek. Získané pevné organokřemičité materiály budou plně charakterizovány a bude studována jejich schopnost katalyzovat vybrané enantioselektivní reakce. Na základě získaných výsledků bude optimalizována jak struktura enantiomerně čistého organického fragmentu, tak podmínky sol-gel procesu. Projekt bude řešen ve spolupráci s Technickou univerzitou v Liberci.

Oxidy titanu a titanáty pro pokročilé aplikace

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Šubrt, CSc.

Anotace

Li-ion baterie jsou jedním z nejslibnějších elektrochemických zdrojů energie. Materiály na bázi Ti, jako Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, TiO2-B a H2Ti3O7, jsou považovány za důležité anody pro lithium-iontové baterie kvůli jejich vysoké bezpečnosti a vynikající cyklické stabilitě. Li-iontová baterie (LIB) (obvykle využívající uhlíkové materiály jako anodu) čelí výzvám, pokud jde o převzetí hybridních elektrických vozidel a stacionárních zdrojů energie. Sloučeniny na bázi Ti, zejména Li4Ti5O12, byly prokázány jako nejslibnější anodové materiály, protože vykazují vynikající cyklickou reverzibilitu a vysoké provozní napětí pro zajištění zvýšené bezpečnosti. Rychlost těchto materiálů na bázi Ti je však relativně nízká kvůli velké polarizaci při vysokých rychlostech nabíjení a vybíjení. Ke zvýšení elektrické vodivosti byly použity dopování, povrchové modifikace a iontová difuzivita vytvořením různých nanomateriálů. Bude použit nový způsob přípravy založený na extrakci síranových iontů z krystalů titanylsulfátu a jejich nahrazení hydroxylovými skupinami ve vodném alkalickém roztoku. Metoda vede k nanostrukturované kyselině metatitaničité nebo alkalickým titanátům.

Palivové články bez platiny

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Potřeba ochrany životného prostředí a udržitelnost energetických zdrojů postupně vede k významnému pokroku v oblastí palivových článků, která zaručuje ekologicky bezpečnou energetiku. Palivový článek představuje součástku pro efektivní konverzi chemické energie např. uchovanou „ve vodíku nebo metanolu“ na energií elektrickou. Výhody palivových článků hlavně souvisí s jejich vysokou účinností a dobrou stabilitou. Ovšem existuje velká řada dosud nevyřešených otázek a problémů v širokém použití palivových článků. Hlavní problémy jsou vysoká cena palivových článků (katalýza chemických proměn probíhá na strukturách drahých kovů – Pt nebo Pd) a nevhodné provozní podmínky (velká teplota, která v blízkosti vodíku muže byt velmi nebezpečná). Tato práce je zaměřena na vývoj a implementaci alternativních materiálů, katalyzátorů a principů v technologii palivových článků. V podstatě se předpokládá příprava a použití katalyzátorů na bázi Fe a Cu, navázaných na nanostruktury uhlíků nebo různé 2D materiály. Taky budou implementovány principy plazmoniky v kombinaci s výše zmíněnými katalyzátory. Očekává se, že realizace práce povede k vývoji nových materiálů pro Pt (nebo Pd)-free palivové články, schopné poskytovat dostatečnou účinnost za mírných pracovních podmínek. Práce bude probíhat ve spolupráci s komerčními partnery: Unipertrol, Škoda transportation a LISS.

Perkolační oxidické struktury s heteropřechody: využití pro detekci toxických plynů

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

V posledních několika letech se pro detekci plynů stále častěji využívají oxidické struktury, které z pohledu elektrických vlastností nemají charakter "homogenních" rezistorů, ale jedná se o heteropřechody tvořené zrny dvou různých polovodičů (oxidů) s odlišnými šířkami zakázaného pásu. Citlivá vrstva výsledného senzoru má charakter dvojrozměrné nebo trojrozměrné perkolační struktury. Kritickými požadavky na citlivou vrstvu jsou: a) odloučení obou oxidických fází; b) velikost zrn řádově jednotky mikrometrů. Pokud detekovaný plyn interaguje s výše popsanou heterostrukturou, dochází ke změnám velikosti energetické bariéry na heteropřechodech a současně se dramaticky mění vodivost obou zúčastněných polovodičů. Výsledkem pak je změna "integrální" hodnoty elektrického odporu takového senzoru o několik řádů. Disertační práce se zaměří především na přípravu popsaných oxidických heteropřechodů metodou termální oxidace a následnou charakterizaci detekčních parametrů takovýchto senzorů.

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mechanika granulárních materiálů (písek, jíl, bahno, suť) je jedním z nejcitovanějších problémů v geologii a průmyslové výrobě. Přírodní katastrofy jako jsou zemětřesení nebo sesuvy půdy jsou způsobeny mechanickou nestabilitou granulární sutě. Z pohledu stavebnictví, farmaceutické a chemické výroby je nutné zabývat se mísením a transportem granulárních materiálů, kdy je obvykle vyžadována jejich "tekutost". Cílem této práce je studovat pevnost granulárních materiálů, která charakterizuje přechod ze statického do tekoucího stavu, a porozumět mechanismům, které vedou ke snížení pevnosti. Student bude provádět a analyzovat počítačové simulace granulární vrstvy namáhané smykovými silami. Výhodou virtuálních experimentů je, že umožnují separovat vliv jednotlivých procesů, které ovlivňují pevnost materiálu. Student se zaměří především na možnost degradace pevnosti vlivem porézní tekutiny nebo vnějších oscilací.

Plasmonické biosenzory pro studium biomolekulárních interakcí

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Riedel, Ph.D.

Anotace

Život je na molekulární úrovni výsledkem obrovského množství interakcí mezi různými druhy biomolekul. Pochopení těchto interakcí a jejich rolí představuje výzkumný úkol zásadního významu. Cílem tohoto projektu je vyvinout nový biofotonický nástroj založený na pokročilých optických biosenzorech s povrchovými plasmony, který umožní studium biomolekulárních interakcí v komplexních biologických prostředích a významně tak posune hranice možností současné biomolekulární interakční analýzy. Tento projekt se zaměřuje na vývoj pokročilých technologií povrchových modifikací pro biosensory založené na plasmonických (nano)strukturách. A dále spočívá na přesné kovalentní imobilizaci biomolekul v kombinaci s potlačením nespecifických interakcí z biologických médií, pomocí moderních řízených (povrchových) polymerizačních technik a ligačních reakcí. Realizované biosenzory budou využity pro získání nových poznatků o interakcích biomolekul se vztahem k onko-hematologickým onemocněním, jako jsou myelodysplastický syndrom a akutní myeloidní leukemie.

Plasmonová katalýza – nové slovo v chemických proměnách

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Mgr. Oleksiy Lyutakov, Ph.D.

Anotace

Plasmonové spouštění chemických transformaci je ve skutečnosti považováno za inovativní a nový způsob zavádění energie, potřebné k překonání bariér aktivace chemických reakcí. Tento nový přístup se objevil teprve před několika lety a skutečně si zaslouží velkou vědeckou pozornost. Protože působení plasmonovu umožňuje provádět nemožné (nebo velmi tvrdé) organické nebo anorganické reakce lze očekávat, že tento způsob bude mít významný vliv na současný stav chemie. Ovšem hodně otázek v této oblasti však zůstává nevyřešeno a hlavní z nich je určení mechanismu působení plasmonů nebo implementace plasmonů pro relevantní chemické transformaci. Tato práce bude zaměřena na řešení výše uvedených otázek.

Platforma pro vysokokapacitní analýzu transkriptomu

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika
Vedoucí práce: RNDr. Petr Bartůněk, CSc.

Anotace

Cílem projektu je vyvinout platformu pro robustní vysokokapacitní sekvenování a bioinformatické postupy pro analýzu genové exprese v chemické biologii a při vývoji léčiv. Postupy, které jsou v současnosti používané v akademickém výzkumu a farmaceutickém vývoji, jsou limitované vysokou cenou a nízkou propustností. V rámci projektu proto vyvineme zjednodušenou a cenově dostupnou strategii přípravy a multiplexování vzorků pro vysokokapacitní transkriptomovou analýzu v 384/1536-jamkovém formátu. Vliv chemických sloučenin na transkriptom bude korelován s mechanismem jejich účinku (MoA), což umožní studium mechanismů účinku a biologických aktivit nových sloučenin. Tuto platformu bude navíc možné v kombinaci s editací genomu metodou CRISPR použít k popisu funkce genů v buňkách a organismech.

Pokroky ve výzkumu chutí

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Marek Doležal

Anotace

Práce bude realizována převážně v senzorické laboratoři, která je vybavena podle příslušné mezinárodní normy ISO 8589. Součástí práce bude sledování citlivosti hodnotitelů k vybraným chutím. Pozornost bude věnována zejména tučné chuti a působení mastných kyselin na vnímání chuti, citlivosti hodnotitelů ke kovové chuti zinečnatých solí a látkám, které maskují jednotlivé chuti.

Pokročilé materiály pro výrobu zeleného vodíku

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Potřeba ochrany životního prostředí a vývoje udržitelných zdrojů energie vede k vývoji energetiky založené na vodíku, která poskytuje ideální z ekologického hlediska, materiálový cyklus. Jedna důležitá otázka v této oblasti však dosud zůstává nevyřešená – výroba levného a „zeleného“ vodíku. Běžné metody, kdy se vodík vyrábí z ropy, nelze považovat za optimální. Proto v poslední době byla velká pozornost zaměřena na tzv. „zelen“ý vodík, vyrobený z vody elektrolýzou. Běžnou elektrolýzu však také nelze považovat za perfektní metodu z hlediska energetické náročnosti. Navrhovaná práce bude zaměřena na využití světlem řízeného štěpení vody. Bude vyvinuta a použita nová generace materiálů, schopných iniciovat fotolýzu vody při osvícení (ideálně při působení slunečním světlem). Práce bude probíhat ve spolupráci s komerčními partnery: Unipertrol, Škoda transportation a LISS.

Pokročilé metody monitorování, modelování a řízení bioprocesů

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností sledování a vyhodnocování klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení.

Pokročilé metody řízení procesů se zaměřením na systémy nelineární a vícerozměrové

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Téma práce je zaměřené na studium a vývoj nových metod analýzy procesních dat a návrh nových řídicích algoritmů pro soustavy vícerozměrové a silně nelineární. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy signálů, identifikace, řídicích strategií a kybernetiky (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro řízení a (iii) implementaci a verifikaci na reálném technologickém zařízení.

Pokročilé slitiny s vysokou entropií a modifikovatelnými vlastnostmi

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Filip Průša, Ph.D.

Anotace

Slitiny s vysokou entropií jsou poměrně novou skupinou materiálů, které jsou charakterizovány preferenčním vznikem tuhých roztoků namísto intermetalických sloučenin. Tyto materiály vykazují řadu vynikajících vlastností, především vysokou pevnost při zachování dostatečné tažnosti, dobré korozní odolnosti a dalších. Vhodným zpracováním je možné u těchto slitin dosáhnout dalšího podstatného zlepšení těchto již velmi dobrých vlastností. Práce bude zaměřena na přípravu nových, pokročilých slitin s vysokou entropií kombinujících významně vyšší pevnosti při zachování dostatečné plasticity.

Pokročilé statistické metody pro analýzu biomedicínských dat

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Analýza biomedicínských dat je v současné době velmi žádaná, zároveň však dosti obtížná úloha. Závěry ze správně provedené analýzy mohou výrazným způsobem posunout vpřed výzkum a poznání především v oblasti diagnostiky. Práce předpokládá (i) studium pokročilých statistických metod, (ii) návrh konkrétní metodiky a algoritmu pro statistické zpracování vybraných reálných biomedicínských dat (iii) implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Pokročilé struktury a materiály pro povrchově zesílenou Ramanovou spektroskopie

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Povrchově zesílená Ramanova spektroskopie (Surface Enhanced Raman Spectroscopy - SERS) aktuálně poskytuje velmi zajímavou metody detekci různých molekul s možností určit přítomnost třeba i jedné molekuly. Předchozí výsledky naší skupiny umožnily docela velký pokrok v této oblastí přes návrh a realizaci nových SERS struktur a substrátů. Aktuální otázka je posun do praktické oblasti s využitím vyvinutých struktur. Tato práce předpokládá využití SERS pro následující oblastí: enantioselektivní detekci léků a biologicky aktivních sloučenin, detekci drog (zejména tumorových a hormonů) v odpadních vodách, detekci zakázaných látek ve vzduchu takzvaný elektronický nos atd

Polyamidové nanokompozity

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Záměrem práce je příprava a charakterizace nových hybridních materiálů na bázi vrstevnatých anorganických plniv (vrstevnatých silikátů, podvojných hydroxidů a grafenu) a polyamidu 6. Tyto materiály budou připravovány in situ polymerací hexano-6-laktamu v přítomnosti dispergovaných plniv nebo metodou míšení v tavenině.

Polymerní elektrolyty v zařízeních pro konverzi energie

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jaromír Hnát, Ph.D.

Anotace

Polymerní iontově selektivní materiály nacházejí široké uplatnění v celé řadě technologií od ochrany životního prostředí, přes potravinářský průmysl až k průmyslové výrobě základních chemických látek. Zařízení pro konverzi energie představují jedno z nedávných, avšak stále významnějších odvětví, kde se polymerní iontově selektivní materiály mohou s výhodou využívat. Práce je zaměřena na fyzikálně chemickou i elektrochemickou charakterizaci vývojových typů polymerních iontově selektivních elektrolytů.

Polymerní kostní cementy

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: Ing. Lenka Malinová, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřena především na přípravu vstřebatelných polymerních kostních cementů, které se mohou uplatnit při ukotvování protéz. Část práce se bude zabývat syntézou a modifikací kostních cementů na bázi poly(propylenfumarátu), kde bude testována jejich vytvrditelnost, mechanické vlastnosti, adheze ke kovu, rychlost degradace a biokompatibilita. Další část práce se zaměří na již využívané medicinální polymerní materiály, kde jejich úpravou bude testována možnost jejich použití jako kostních cementů. Budou testovány různé způsoby vytvrditelnosti kostních cementů, které budou přihlížet na možnost jejich přípravy přímo na operačním sále.

Polymerní materiály pro pokročilé aplikace: struktura, vlastnosti a zpracování

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Starý, Ph.D.

Anotace

Na polymerní materiály jsou v dnešní době kladeny stále větší nároky, které jsou spojené s jejich novými aplikacemi a technologiemi zpracování. Jako příklad mohou sloužit materiály pro 3D tisk nebo elektricky vodivé polymerní kompozity. Ve většině případů se jedná o systémy s heterogenní fázovou strukturou, která do značné míry ovlivňuje vlastnosti výsledného materiálu. Cílem práce bude popis strukturně-vlastnostních vztahů pro vybrané aplikačně relevantní materiály. Náplní práce bude příprava polymerních materiálů a studium jejich struktury metodami elektronové mikroskopie. Dále budou připravené systémy charakterizovány z hlediska jejich mechanického a tokového chování.

Polymerní materiály s antibakteriálními účinky

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Petr Chytil, Ph.D.

Anotace

Rezistence bakterií vůči antibiotikům a bakteriální záněty sliznic jsou závažnými problémy současné medicíny. Nalezení materiálů umožňujících překonávat ochranné bariéry bakterií a jejich plaků anebo zabraňovat jejich usazování na sliznicích by mohlo zvýšit účinnost léčby onemocnění a infekcí způsobených bakteriemi. S výhodou je možné využít biokompatibilní polymerní materiály sloužící buď jako nosiče léčiv překonávající biologické bariéry při antimikrobiální léčbě, nebo jako materiály zabraňující rozsevu bakteriálních zánětů sliznic. Tématem projektu bude příprava a studium vlastností nových polymerních materiálů, vhodných jako nosičů antibiotik, cílící na bakteriální infekci a projevy s ní spojené. Polymerní materiály budou designovány jako na míru připravené polymerní nosiče antibiotik, umožňujících jejich řízenou aktivaci, nebo určené pro přímý účinek zabraňující adhezi bakterií na lidských sliznicích. Téma je vhodné zejména pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí řadu syntetických postupů a metod charakterizace a může se podílet i na biologické testování jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí.

Polymerní membrány pro vysoce selektivní odstranění CO2 z bioplynu

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Membránové separace plynů významně přispěly k vývoji energeticky úsporných systémů pro čištění zemního plynu. Také membránové odstraňování CO2 z bioplynu, který ho obsahuje i více než 40 %, zažívá v současnosti rychlý rozvoj. Hlavní výzvou pro polymerní membrány je jejich náchylnost k plastizaci při vysokých koncentracích CO2. Dochází k nabobtnání membrány a zvýšení propostnosti pro CH4, čímž se sníží selektivita. Zesíťování membrány je jedním z nejkepších způsobů, jak zabránit plastizaci. Membrány se smíšenou matricí (MMM), skládající se z plniva rovnoměrně rozmístěného v polymerní matrici, kombinují dobrou zpracovatelnost polymerů s vysokou seperační účinností plniva. Organokovové sítě (MOF) patří mezi materiály s dobře definovanou velikostí a tvarem pórů. V rámci práce budou připraveny membrány typu MMM pro separaci bioplynu se zvýšenou permeabilitu díky výběru vhodné kombinace MOF/polymer a teploty zpracování, využívající MOF materiály s velkou vnitřní porozitou a selektivní povrchovou vrstvou.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Polymerní nanomateriály pro neoadjuvantní multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie

Anotace

Hlavním cílem práce bude vyvinout nové biokompatibilní a neimunogenní nanoterapeutika a nanodiagnostika na bázi polymerů přizpůsobené pro multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění. Disertace bude založena na přípravě nových polymerních nanomateriálů, které umožní řízenou dopravu aktivních léčebných látek, nebo vizualizaci nádorů pro fluorescenčně navigovanou chirurgi. Tyto nanomateriály budou sloužit jako nástroj pro tzv. multimodální neoadjuvantní terapii založenou na postupném podávání chemoterapie a imunoterapie v kombinaci s fluorescenčně navigovanou chirurgií. Práce se zaměří na přípravu polymerních systémů navržených na míru pro kovalentní navázání aktivních molekul s několika funkcemi: cílený transport aktivních molekul, jejich ochrana během transportu proti degradaci a řízené uvolňování na základě místně specifických podnětů. Předmětem disertační práce bude návrh struktur, syntéza a studium fyzikálně-chemických a biologických vlastností polymerních materiálů. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii. V rámci práce se předpokládá úzká spolupráce se spolupracujícími biologickými pracovišti v Čechách i v zahraničí.

Polymerní nosiče léčiv pro imunoonkoterapii

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Petr Chytil, Ph.D.

Anotace

V poslední dekádě se stala imunoterapie vysoce studovaným typem léčby nádorových onemocnění, a to ať samostatně, nebo ve spojení s účinnou chemoterapií. K zvýšení synergického efektu obou terapeutických přístupů, a tedy i zvýšení účinnosti léčby nádorových onemocnění pomocí „imunoonkoterapie“ lze s výhodou využít polymerních nosičů léčiv. Polymerní nosiče léčiv jsou netoxické, neimunogenní a biokompatibilní polymerní materiály, umožňují prodloužení doby cirkulace léčiv v organizmu a minimalizaci jejich vedlejších účinků. Tématem doktorského projektu bude vývoj nových polymerních materiálů vhodných jako nosiče léčiv, umožňujících řízené uvolňování aktivních látek pouze v cílové, tedy nádorové tkáni. Polymerní materiály budou tvořeny na míru připravenými hydrofilními nebo amfifilními kopolymery. Pozornost bude věnována též výběru imunomodulačních látek a způsobu jejich připojení k polymerním nosičům. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické postupy i metody charakterizace a může se podílet i na biologické charakterizaci jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí.

Polymerní změkčovadla na bázi kaprolaktonu

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: Ing. Radka Kalousková, CSc.

Anotace

Studium bude zaměřeno na využití ekologicky přijatelných polymerních změkčovadel na bázi kaprolaktonu k měkčení PVC. Budou syntetizovány a hodnoceny nové typy změkčovadel a studovány netradiční postupy při jejich aplikaci, včetně využití polymerace nízkomolekulárních aditiv v procesu zpracování PVC.

Popis uvolňování účinné látky z pevných polymerních disperzí difuzně erozními modely

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Cílem této práce bude studium uvolňování léčivých látek z lékových forem které zahrnují pevné polymerní disperze. Takové formulace mají zpravidla dobře definovanou strukturu a uvolňování léčivé látky lze studovat jak klasickými disolučními metodami, tak i technikou zdálivé pravé disoluce. V lékové formě tohoto typu se při disoluci vytváří několik postupujících front, které odpovídají průniku kapaliny, vyluhování léčiva a erozi zbytkové matrice. Tyto pochody lze popsat pomocí difuzně erozních modelů, které umožní určit rychlost určující kroky a stanovit jejich charakteristické rychlosti, což lze dále využít pro návrh lékových forem s řízeným uvolňováním.

Porovnávání biochemických markerů u pacientů s různou progresí Alzheimerovy choroby

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Dizertační práce je orientovaná na vývoj nové biochemické metodiky zjišťování stupně progrese Alzheimerovy choroby. Metodika spočívá v charakterizaci změn peptidového profilu plasmy u několika skupin pacientů s různým stupněm rozvinutí nemoci a zdravých jedinců pomocí hmotnostní spektrometrie. U vybraných markerů bude zjišťováno jejich relativní množství a ověřováno, zdali je pro konkrétní stupeň progrese charakteristické.

Posuzování bezpečnosti obalových materiálů pro potraviny

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Zdravotní nezávadnost obalových materiálů je aktuálně jedním z nejvýznamnějších aspektů k posuzování jejich vhodnosti pro kontakt s potravinami. Práce bude zaměřena na identifikaci a kvantifikaci vybraných kontaminantů vyskytujících se v obalech potravina a na stanovení jejich migrace do potravin. Součástí práce bude i vývoj analytických metod jejich stanovení a posouzení zdravotního rizika vyplývajícího z nálezů kontaminujících látek.

Použití biodegradabilního nosiče v biofilmových reaktorech pro produkci extracelulárních enzymů

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Práce je realizována ve spolupráci s firmou Dekonta a.s. a s Ústavem makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i, Praha, který navrhuje pokročilé mikroporézní polyuretanové pěny s nastavitelnou rychlostí biodegradace. Polyuretany se syntetizují jako polyester-etherové polyoly s různým poměrem etherových/esterových segmentů aby se docílilo vhodné míry hydrofility pro zlepšení adheze mikroorganismů a hydrolytické degradovatelnosti. Polyuretanová pěna bude použita jako ekologický nosič biofilmu a zároveň jako primární nebo sekundární zdroj uhlíku, energie a dusíku pro imobilizované mikroorganismy v náplňových reaktorech pro produkci extracelulárních produktů, např. enzymů. Výzkum zahrnuje hodnocení produkce enzymů a analytické vyhodnocení čtyř základních procesů biologického působení na polyuretanovou pěnu: narušení struktury (FTIR a Ramanova spektroskopie, SEM), fragmentace (MALDI-TOF, HPLC-UV/RI, HPLC-MS a GC-MS), asimilace (Oxitop) a kolonizace povrchu (zeta potenciál, kontaktní úhel a obrazová analýza).

Použití lanthanoidových komplexů pro spektroskopické studium struktury DNA

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

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.

Použití pokročilých molekulární metod v analýze bakteriální patogeneze

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: prof. Ing. Peter Šebo, CSc.

Anotace

Nedávný pokrok v sekvenačních technologiích a bioinformatice umožnil vývoj nových strategií k odhalení mechanismů bakteriální virulence. Cílem dizertační práce bude použití CRISPR/Cas9 technologie pro analýzu virulence Bordetella pertussis a Bordetella bronchiseptica. Pomocí 123,411 unikátních gRNA inaktivujeme 19,050 lidských genů a určíme jejich roli v cytotoxicitě působené B. pertussis a B. bronchiseptica. Získané kandidátní geny budou dále validovány a analyzovány pro určení důležitých signálních drah.

Povrch křemičitých skel a jeho charakterizace

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Povrch skla je dosud nedostatečně probádaný, přičemž jeho vlastnosti přímo souvisí s řadou mechanických a chemických vlastností skleněných výrobků. Obsahem práce je připravit povrchy skel a následně je popsat pomocí dostupných mikroskopických a spektroskopických metod (SEM, IM, EPMA, Raman, TOF-SIM, XPS) s různou úrovní povrchové citlivosti.

Povrchem zesílená fluorescence jako nástroj pro sledování lokalizace nanotransportérů v buňce

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

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.

Počítačové modelování nízkoteplotního plazmatu a elektrických výbojů

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Předmětem práce je počítačové modelování nízkoteplotního plazmatu, především v souvislosti s jeho generováním v elektrických výbojích, což by mělo přispět k objasnění chemických reakcí ve výbojích a jejich prostorového rozložení. Práce předpokládá seznámení se s problematikou fyziky plazmatu, počítačovým modelováním, výběr vhodné resp. vhodných metod k modelování vybraného problému a kontrolu s experimentem. Práci je možné spojit i s výzkumem baktericidních vlastností nízkoteplotního plazmatu a případně modelovat interakci plazmatu s organickými strukturami.

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.

Precipitace fosforečnanů vápenatých při interakci biomateriálů se simulovanými tělními tekutinami

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce bude orientována na precipitaci fosforečnanů vápenatých z vybraných simulovaných tělních tekutin. Cílem je experimentálně proměřit kinetiku precipitace ze simulovaných tělních tekutin a popsat ji pomocí vhodně vybraných či nově odvozených fyzikálně-chemických modelů.

Prekurzory reaktivních forem kyslíku vázané na polymery pro terapii nádorů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Miroslav Vetrík, Ph.D.

Anotace

Radiační terapie v onkologii aplikuje ionizační záření na nádorovou tkáň k vyvolání produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a zabití nádorových buněk. Lékařské ozáření může být podpořeno použitím radiosenzibilizátorů. Cílem této práce je připravit polymerní materiál, který je schopen uvolňovat ROS v nádorových buňkách nebo dodávat prekurzory, které spouštějí tvorbu ROS v místě ozáření. Kromě toho lze specifické hypoxické markery využít pro aktivní cílení na hypoxickou nádorovou tkáň. Student navrhne a připraví tyto druhy polymerních systémů, které uvolňují ROS jako superoxid, peroxidy nebo singletový kyslík v požadovaném místě. Práce je vysoce multidisciplinární, zahrnuje polymerní a organickou syntézu, charakterizační techniky, jako jsou FTIR, 1-H 13-C NMR, SEC, DLS, MS a instrumentální techniky pro sledování samouspořádání jako SLS, DLS, SAXS a SANS. Student se navíc může účastnit biologických studií, které budou prováděny na spolupracujícím pracovišti. Pokud má student zájem, je možné absolvovat část studia na spolupracujícím pracovišti ve Francii v rámci programu „double degrese PhD“, přihlášky do 14. 2. 2020 (viz https://studium.ifp.cz/cz/doktorandi/barrande-fellowship-program/ ). Máte-li o tuto možnost zájem, kontaktujte prosím školitele co nejdříve.

Principy organické mechanochemie

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Martin Krupička, Ph.D.

Anotace

Syntetická organická mechanochemie se zabývá studiem reakcí vyvolaných mechanickou silou při mletí v kulovém mlýnu. Cílem práce je studium fundamentálních mechanistických principů organické reaktivity v pevné fázi.

Pro nové glykomateriály: Cílené manipulace vodíkových vazeb v syntetických segmentech polysacharidů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Jindřich Karban, Ph.D.

Anotace

Polysacharidy jsou dlouhé polymerní řetězce sestávající z monomerních sacharidových jednotek propojených glykosidickými vazbami. Některé polysacharidy, například celulóza nebo chitin, plní v organismech strukturní funkci. Jedinečné materiálové vlastnosti těchto polysacharidů vyplývají z husté sítě vodíkových vazeb a dalších nekovalentních interakcí. Cílené modifikace vybraných vodíkových vazeb mohou vést k novým glykomateriálům s aplikačním potenciálem v medicíně a dalších oblastech. Cílem tohoto projektu doktorského studia je syntéza a charakterizace krátkých (max. 6 jednotek) segmentů polysacharidů, ve kterých byly vybrané vodíkové vazby selektivně narušeny náhradou hydroxylu za fluor. Porovnáním konformace, rozpustnosti, agregačních a optických vlastností a krystalinity mezi přirozenými a fluorovanými segmenty můžeme odvodit jak korelují struktury segmentů s jejich vlastnostmi. Na základě těchto poznatků bude možno v budoucnu přikročit k syntéze glykomateriálů s definovanými vlastnostmi.

Procesní modelování cukrovaru s produkcí biolihu a bioplynu

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Současný provoz moderního cukrovaru je založen vedle produkce bílého cukru na dalších produktech jako je bioethanol, bioplyn, černý sirob či melasa, sušené řízky a hnojiva. Jedná se spojení jak klasické cukrovarnické výroby počínaje extrakcí, epurací, evaporací a rafinací, tak návazných procesů jako jsou fermentace, destilace či separace na ionexech a molekulových sítech. Všechny tyto procesy jsou propojeny do jednotného procesního celku směřujícího k minimální spotřebě energie, paliv a rozpouštědel. Práce bude zaměřena na vytvoření modulárního procesního schématu popisujícího celou cukrovarnickou výrobu s navazujícími procesy. Cílem je vytvoření statického či dynamického modelu založeného na hmotových a energetických bilancích s využitím stávajícího programového prostředí (AspenTech, Sugars, Matlab) nebo vlastně vytvořeného prostředí.

Produkce antibakteriálních peptidů z mořských ogranismů a hodnocení jejich biologické aktivity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Návrh bakteriálního expresního systému pro produkci existujících antibakteriálních peptidů identifikovaných v laboratoři prof. Stensvåg na Universitě v Tromso. Nejprve je nutné překonat problémy toxicity buď fúzí s proteinem nebo sekrecí dosaženou fúzí peptidů s transportní sekvencí. Dalším krokem je přechod na vyšší produkci a purifikaci pro funkční studie (pull down s lyzátem bakteriálních buněk). Izolované produkty budou použity pro analýzu biologické aktivity zaměřené proti bakteriálním a kvasinkovým buňkám, včetně biofilmů a stanovení imunomodulačních účinků. Následně je plánována studie mechanismů vedoucích k inhibici.

Produkce antibakteriálních peptidů z mořských organismů a hodnocení jejich biologické aktivity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Návrh bakteriálního expresního systému pro produkci existujících antibakteriálních peptidů identifikovaných v laboratoři prof. Stensvåg na Universitě v Tromso. Nejprve je nutné překonat problémy toxicity buď fúzí s proteinem nebo sekrecí dosaženou fúzí peptidů s transportní sekvencí. Dalším krokem je přechod na vyšší produkci a purifikaci pro funkční studie (pull down s lyzátem bakteriálních buněk). Izolované produkty budou použity pro analýzu biologické aktivity zaměřené proti bakteriálním a kvasinkovým buňkám, včetně biofilmů a stanovení imunomodulačních účinků. Následně je plánována studie mechanismů vedoucích k inhibici.

Produkce etanolu ze syntézního plynu autotrofními nebo mixotrofními bakteriemi

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Stále větší důraz na využití odpadů v rámci tzv. cirkulární ekonomiky nás nutí hledat ekologicky přívětivější varianty klasických výrob, což zahrnuje i snahu využívat oxid uhličitý, jeden z tzv. skleníkových plynů jako vhodný zdroj uhlíku nejen pro rostliny a řasy. Práce se týká produkce etanolu tzv. Wood-Ljungdahlovou metabolickou drahou ze syntézního plynu tj. směsi obsahující jako hlavní složky CO, CO2 a H2 spolu s dalšími příměsmi. Syntézní plyn se získává zplyňováním biomasy nebo jiných materiálů za vysokých teplot a jeho složení je proměnlivé v závislosti na výchozím materiálu a metodě zplyňování. Podstatou práce bude výběr vhodného kmene, schopného využívat tuto plynnou směs jako zdroj uhlíku. Předpokládá se využití vybraných druhů bakterií rodu Clostridium, jako je např. Clostridium ljungdahlii, případně dalších rodů. Dále bude testována odolnosti vybraného kmene k inhibitorům, vznikajícím při zplyňování (dehtové látky, amoniak, kyanidy apod. Součástí práce bude i návrh vhodného typu kultivace (vsádková s volnými nebo imobilizovanými buňkami nebo kontinuální) a ideálně i převod vyvinutého procesu z laboratorního do poloprovozního měřítka ve spolupráci s průmyslovým partnerem.

Profilová charakterizace a autentikace potravinářských produktů pomocí přímých spektrálních metod

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Jan Poustka

Anotace

Disertační práce je zaměřena na aplikaci vybraných přímých spektrálních metod jako je infračervená spektrometrie (ATR-FTIR) anebo hmotnostní spektrometrie (DART-MS) s cílem prohloubit možnosti rychlé charakterizace a autentikace různých potravinářských produktů. Cílem práce je pro různé materiály vypracovat analytické postupy vhodné pro jejich charakterizaci tak, aby mohly být použity k jejich autentikaci nebo rozlišování např. podle původu nebo stupně technologického zpracování. V návaznosti na aplikované analytické metody budou pro zpracování dat také aplikovány pokročilé matematicko-statistické metody včetně multivariační analýzy dat, která umožňuje třídění do charakteristických skupin.

Programmable drug release from multi-unit pellet systems

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Protektivní látky vznikající de novo během zpracování potravin

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Karel Cejpek

Anotace

Tématem práce je studium fyziologicky nebo technologicky žádoucích látek, které vznikají komplexními reakcemi neenzymového hnědnutí během zpracování potravin. Práce bude cílena zejména na ty produkty, které se významně podílejí na zvýšení redoxní stability a snižování hladin rizikových reaktivních karbonylových sloučenin v potravinách i organismu člověka. Cílem práce bude určit optimální podmínky vzniku těchto látek v potravinách a zjistit, jak lze přídavkem vhodných prekurzorů do potravin jejich množství zvyšovat a připravit tak funkční potraviny.

Průtočné milifluidní systémy pro výzkum elektromembránových separačních procesů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Elektrodialýza a elektrodeionizace jsou široce průmyslově používané separační membránové procesy, které kromě tradičního využití v oblasti odsolování vod, nalézají stále více aplikací v oblasti zpracovávání chemického odpadu, v potravinářství a při produkci chemikálií s přidanou hodnotou. Tyto procesy jsou založeny na použití tzv. iontově-výměnných membrán, jež díky své unikátní vlastnosti, tzv. iontové selektivitě, umožňují separaci vybraných iontů ze zpracovávaných roztoků. Hlavním úkolem této disertační práce bude konstrukce milifluidního elektrodialyzéru, jež bude umožňovat podrobnou experimentální studii různých odsolovacích procesů. Tento milifluidní systém by měl umožnit kromě vlastní elektrochemické charakterizace odsolování též studium koncentračních prostorových změn nastávajících podél diluátového a koncentrátového kanálu a pozorování elektrokinetických jevů odehrávajících se na rozhraní membrány a roztoku s vysokým stupněm odsolení.

Pulzní laserová depozice a modifikace povrchu vysokovýkonovým excimerním svazkem

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Příprava laserově deponovaných/exponovaných speciálních materiálů (biopolymery, kovy, speciální uhlíkové materiály) s cílem připravit homogenně nanostrukturované povrchy. Optimalizace doby depozice/expozice s cílem přípravy struktur s unikátními fyzikálně chemickými vlastnostmi či přípravy „nových typů“ struktur (grafen, Q-uhlík). V rámci práce budou též přiraveny specifické polymerní kompozity (uhlíkové nanodráty a nanotrubice v polymeru) a bude sledována jejich odezva na expozici laserovým excimerovým svazkem o vysoké energii. Budou sledovány změny povrchové vlastnosti objemově modifikovaných materiálů, zejména změna vodivosti, povrchové morfologie, drsnosti a povrchové chemie. Modifikace bude prováděna s cílem precizně kontrolovat typy připravených struktur (bodové, liniové, vrásnité). Interdisciplinární charakter práce – možné aplikace v chemii, elektronice a studiu biokompatibility (tkáňové inženýrství).

Pěstování monokrystalů a strukturní analýza vícekomponentních krystalů

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Čejka, Ph.D.

Anotace

Vícekomponentní krystaly API (např. soli, solváty nebo kokrystaly) mají velký potenciál co se týče úpravy farmakokinetického profilu, stability API atd. Způsob zabudování rozpouštědla, iontu nebo koformeru do struktury farmaceutické látky může výrazně ovlivnit její aplikační vlastnosti. Cílem práce je příprava monokrystalů solí, solvátů, kokrystalů a solvatomorfů vybraných látek, určení případných polymorfních přeměn v závislosti na teplotě, jejich charakterizace řadou analytických metod s důrazem rtg-strukturní analýzu a následné srovnání a korelace strukturních parametrů, definování prostoru, který nový komponent ve struktuře zaujímá.

Předpověď a experimentální stanovení transportních vlastností kompozitních membrán typu polymer – plnivo

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Ing. Pavel Čapek, CSc.

Anotace

Práce je zaměřena na simulaci a experimentální stanovení transportních vlastností kompozitních membrán typu polymer – plnivo, které se budou lišit použitými polymery a plnivy. Dále budou zkoumány různé poměry polymer – plnivo. Experimentální stanovení propustnosti membrán bude doprovázeno statistickým zpracováním získaných dat. Propustnost bude také modelována na základě rekonstruované mikrostruktury membrán a transportních vlastností složek tvořících membránu.

Předúprava kalu tepelnou hydrolýzou - dopad na strukturu a odvodnitelnost stabilizovaného kalu

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Termální hydrolýza je zavedená metoda předúpravy kalu zlepšující biologickou rozložitelnost kalu a produkci bioplynu v procesu anaerobní fermentace. Z praktického hlediska je velmi důležitá změna struktury kalu po hydrolýze a její vliv na odvodnění kalu. V tomto projektu bude struktura kalu a odvodnitelnost studována při různých typech a podmínkách tepelných procesů. Nakonec bude navržena optimální metoda tepelné hydrolýzy ve vztahu k různým aspektům kvality vyhnívaného kalu.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Přeměna oxidu uhličitého na cenné produkty pomocí vodíkového plazmatu

Garantující pracoviště: Ústav energetiky, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Technologie přeměny CO2 v dnešní době získávají zvýšenou pozornost také díky nové strategii EU Green Deal. V disertační práci bude prozkoumána technologie přeměny CO2 v reakci s H2 při velmi vysokých teplotách (5 000 °C) v generované termickém plazmatu s vodíkem jako stabilizačním plynem. Po komplexní technické simulaci bude rekonstruován 30 let starý plazmový hořák aby byl možný přímý nástřik CO2 do plazmového oblouku. Tato nová technologie bude testována s cílem přeměnit CO2 na alternativní paliva v rámci konceptu power2gas.

Příprava a vlastnosti jednodoménových krystalů na bázi ReBCO

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Příprava a analýza nanokrystalů křemíku získaných technologií využívající netermální plazma

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Od doby, kdy byla na křemíkových nanokrystalech (Si-NCs) pozorována efektivní fotoluminiscence (PL), požívají tyto nanostruktury významné pozornosti vědecké veřejnosti. Velké úsilí bylo věnováno především optimalizaci technik jejich přípravy a následné úpravy, tak, aby bylo možno připravovat dostatečné množství Si-NCs o vlastnostech vhodných pro specifické aplikace (solární panely, generace světla, biozobrazování, biologie a medicína). Jednou z nejvíce nadějných technik pro tento úkol se zdá být aplikace nízkoteplotního netermálního plazmatu (NTP, radiofekvenční technologie nebo využití dielektrického-bariérového výboje). Ve srovnání s jinými metodami, můžeme pomocí nízkoteplotního plazmatu vytvářet až řádově vyšší množství Si-NCs (až 1 mg/min). Takto vzniklé nanokrystaly navíc neobsahují artefakty pocházející z chemické nebo elektrochemické přípravy. V rámci práce bude student optimalizovat přípravu SI-NCs pomocí nízkoteplotního plazmatu ve skleněné trubuci a studovat vliv okolních podmínek na vlastnosti Si-NCs. Vlastnosti Si-NCs budou charakterizovány především pomocí časově integrované a rozlišené laserové spektroskopie a metodou EDS.

Příprava a charakterizace hybridních membrán pro separace plynů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Membránová separace plynů představuje jednu z perspektivních a energeticky úspornějších alternativ k některým v současnosti používaným separačním procesům (PSA, TSA apod.) V rámci této práce budou syntetizovány a charakterizovány hybridní membrány polymer-plnivo, které spojují výhody mikroporézních a polymerních membrán. Jako plniva bude využíváno mikroporézních materiálů na bázi ZIF-8, silikalitu-1, ETS, FAU, TS-1, AFX, MOF, které budou kombinovány s polymery na bázi polyimidů. Základním problémem při přípravě těchto materialů je zajištění mezifázové adheze plniva a matrice, neboť nedostatečná adheze snižuje pevnost a selektivitu membrány. Cílem práce je studium možností modifikace mirkoporézní fáze a polymeru tak, aby bylo dosaženo vysoké adheze polymer-plnivo. U připravených membrán bude studován vliv těchto modifikací na jejich separační vlastnosti v soustavách vybraných uhlovodíků, CO2 a H2.

Příprava a charakterizace nanostruktur se specifickými magnetickými vlastnostmi

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Cílem této práce bude vytvořit materiály vykazující specifické magnetické vlastnosti. Příprava bude zahrnovat buď ukotvení magnetických nanočástic, molekul anebo tvorbu magnetických nanostruktur. Studium magnetických vlastností bude studováno pomocí EPR a SQUID magnetometrie. Tento výzkum povede k rozšíření poznatků v oblasti magnetických vlastností nanomateriálů.

Příprava a charakterizace porézních materiálů pro fotokatalytickou konverzi CO2

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Příprava a přeměny fluoralkylovaných heterocyklů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Petr Beier, Ph.D.

Anotace

Heterocykly substituované fluorovými skupinami hrají významnou úlohu ve farmaceutickém výzkumu a při vývoji nových materiálů. V této souvislosit je stale nevyřešena otázka obecně použitelné a přímé zavedení fluoralkylové skupiny na uhlíkový atom heterocyklu nebo na atom dusíku v případě dusíkatých heterocyklů. V tomto projektu se budeme zabývat zavedením fluoralkylových skupin (jako např. trifluoromethyl nebo difluormethyl) radikálovými nebo ionovými reakcemi a take transformacemi primárních produktů na nové heterocyklické a acyklické fluorované sloučeniny.

Příprava a růst krystalů scintilačních materiálů na bázi alkalických halogenidů a studium nových dopačních koncepcí

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Téma práce bude zaměřena na přípravu a růst krystalů scintilačních materiálů na bázi hygroskopických alkalických halogenidů, např. jodidu sodného (NaI), jodidu cesného (CsI), dopovaného monovalentními kationty (např. Tl), vertikální Bridgmanovou metodou a metodou micro-pulling-down. Práce bude probíhat ve spolupráci s firmou NUVIA a.s. a Fyzikálním ústavem AV. Náplní práce bude optimalizace technologie růstu velkoobjemových krystalů NaI:Tl připravovaných vertikální Bridgmanovou metodou a studium nových dopačních konceptů v alkalických halogenidech kationty o vyšším mocenství, např. Sr, Ca, Eu2+. Na výše uvedených materiálech a jejich krystalech budou studovány vlastnosti týkající se jejich složení (prvkového a strukturního), tepelných, optických, luminiscenčních a scintilačních vlastností. Cílem práce je zvýšit optickou kvalitu připravovaných krystalů pro průmyslové aplikace a optimalizovat složení krystalů tak, aby byly zlepšeny parametry jako např. vysoký světelný výtěžek a rychlá scintilační odezva. Tato práce bude realizována částečně formou pracovního poměru s možností kariérního postupu ve firmě NUVIA a.s..

Příprava a studium derivátů seskviterpenových laktonů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Předmětem práce je syntéza derivátů seskviterpenových laktonů jako biologicky aktivních substrátů. Obměna terpenovéhoho skeletu a jeho konjugace s vybranými synthony povede k novým sloučeninám, které budou zkoumány jak z hlediska interakce s receptory tak z hlediska případných supramoleklárně skladebných vlastností.

Příprava blokových kopolymerů olefinů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Merna, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřena na syntézu blokových kopolymerů na bázi olefinů a dienů koordinační polymerací. Cílem bude připravit blokové kooplymery s bloky odlišných vlastností, např. s tvrdými a měkkými bloky. Budou využity principy koordinačních polymerací s přenosem řetězce (CCTP) a chain-shuttling polymerací. Cílem práce bude i zabudování koncových polárních skupin. Práce bude zahrnovat organometalickou syntézu katalyzátorů, testování vhodných přenosových činidel a detailní charakterizaci připravených polymerů.

Příprava glykomimetik pomocí fotokatalytické glykosylace a studium jejich biologické aktivity.

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Kamil Parkan, Ph.D.

Anotace

Je známo, že sacharidy plní klíčové úkoly v biologických procesech. Pokrok ve výzkumu sacharidů je však relativně pomalý kvůli problémům spojeným s jejich strukturní rozmanitostí a nedostatkem obecných syntetických metod. Nedávný rozvoj ve fotoindukované syntéze sacharidů za mírných podmínek by mohl pomoci pokroku v chemii sacharidů. Použití fotokatalýzy v přítomnosti minimálního množství fotokatalyzátoru totiž ukazuje mnohem vetší efektivitu oproti standartním metodám syntézy sacharidů a současně je šetrnější k životnímu prostředí. Tento projekt bude zaměřen na syntézu glykomimetik s potenciální biologickou aktivitou, které jsou odolnější vůči chemické a enzymové hydrolýze. Pro získání těchto glykomimetik (S- a N-glykosidů) bude využit nový syntetický přístup založeny na fotoindukované glykosylaci za přítomnosti fotokatalyzátoru. Takto připravená glykomimetika budou testovány pro jejich afinitu ke galektinům (Gal-1, Gal-3, Gal-7), které se účastní mnoha fyziologických funkcí jako je zánět, imunitní odpověď, buněčná komunikace.

Příprava hierarchických struktur a studium jejich interakce s živou buňkou

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Příprava koamorfních pevných forem léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Příprava kopolymerů pro imobilizaci biomolekul a katalyticky aktivních látek

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Soňa Hermanová, Ph.D.

Anotace

Práce je zaměřena na syntézu a charakterizaci biodegradabilních kopolymerů za kombinace polymerace za otevření kruhu a dalších polymeračních mechanismů. Kopolymery budou převedeny na částice a vesikuly a do kavity nebo dvojvrstevné membrány budou imobilizovány enzymy a látky vykazující enzymatickou aktivitu. Vzniklé systémy budu hodnoceny z hlediska účinnosti a biokompatibility pro medicinální aplikace.

Příprava krystalů organických materiálů na bázi léčiv a charakterizace jejich vlastností

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Čejka, Ph.D.

Anotace

Téma práce bude zaměřeno na přípravu a růst krystalů těkavých a sublimujících organických sloučenin, především aktivních farmaceutických látek (polymorfů, solvátů, solí a kokrystalů) z plynné fáze a z roztoku s cílem připravit jejich objemové krystaly. Těžištěm práce bude navržení aparatury a optimalizace růstu krystalů modelových organických sloučenin depozicí z plynné fáze použitím horizontální dvousekční odporové pece s oddělenou regulací teploty. Tato metoda je založena na převedení (sublimaci) výchozí suroviny do plynné fáze v zásobní části růstového systému a jeho následné krystalizaci (desublimaci) v nejchladnějším místě druhé krystalizační části systému. Nastavením vhodného teplotního režimu v obou sekcích pece je regulována rychlost růstu vznikajícího krystalu. Nedílnou součástí práce bude (i) návrh krystalizační nádoby složené ze dvou částí – zásobní a krystalizační, (ii) optimalizace růstových podmínek (teplotní gradient v peci, teplotní režimy), a (iii) charakterizace připravených krystalů z hlediska jejich fyzikálních, strukturních a optických vlastností. Další část práce bude zaměřena na přípravu krystalů modelových organických sloučenin z roztoku a studium vlivu různých rozpouštědel na průběh krystalizace a výslednou kvalitu krystalů. Výsledné charakterizace krystalů získaných různými postupy budou porovnány.

Příprava nanovlákenných nosičů pro depozici nanočástic katalyzátorů a imobilizaci živých buněk

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Karel Soukup, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem navrhované disertační práce je vyhodnocení významu specifických vlastností nových polymerních nanovlákenných materiálů připravených technikou elektrostatického zvlákňování pro jejich využití jako účinných nosičů katalyticky aktivních složek a tkáňových buněk. Další oblasti zkoumání, na které se zaměřuje tento projekt, budou zahrnovat optimalizaci procesních parametrů elektrostatického zvlákňování vzhledem k vlastnostem připravovaných nosičů, nanášení katalyticky aktivních center nebo jejich prekurzorů a imobilizaci tkáňových buněk. Dále bude provedeno posouzení vlivu mikrostruktury nosičů na fenomenologickou kinetiku modelových reakcí a adhezi a růst buněk. Studované modelové reakce budou zahrnovat jak reakci v plynné fázi (úplná oxidace těkavých organických sloučenin), tak v kapalné fázi (selektivní hydrogenace organických nenasycených sloučenin).

Příprava nosičů pro dodávání léčiv pro léčbu revmatoidní artritidy

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Příprava nosičů pro doručování léčiv pro sonoterapii

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Příprava nových typů analogů nukleotidů jako inhibitorů enzymů metabolismu nukleotidů s potenciální antiparazitickou a antibakteriální aktivitou

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Dana Hockova, CSc.

Anotace

V souvislosti se zaměřením skupiny na medicinální chemii, bude tématem projektu racionální návrh a syntéza nových typů nukleotidových analogů jako potenciálních inhibitorů klíčových enzymů podílejících se na metabolismu složek nukleových kyselin. Důraz bude kladen na selektivitu inhibice vyplývající z jemných rozdílů v aktivních místech enzymů jednotlivých organismů. K objasnění vazby inhibitorů budou použity krystalové struktury a molekulární dokování. Pro testování v buněčných kulturách budou připravena proléčiva od nejlepších inhibitorů. V rámci spolupráce bude studována biologická aktivita připravených látek, zejména antiparazitická (např. Plasmodium falciparum, Trypanosoma brucei) a antibakteriální (např. Mycobacterium tuberculosis, Helicobacter pylori). Reference: Špaček, P; Keough, D. T.; Chavchich, M.; Dračínský, M.; Janeba, Z.; Naesens, L.; Edstein, M. D.; Guddat, L. W.; Hocková, D. Synthesis and Evaluation of Asymmetric Acyclic Nucleoside Bisphosphonates as Inhibitors of Plasmodium falciparum and Human Hypoxanthine-Guanine-(Xanthine) Phosphoribosyltransferase. J. Med. Chem. 2017, 60, 7539-7554.

Příprava pevných povrchů s kovalentně navázaným molekulárním receptorem a studium jejich využitelnosti pro konstrukci senzorů

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemistry, Chemie

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.

Příprava polymerních nanoléčiv pomocí mikrofluidní nanoprecipitace - vlastnosti in vitro a in vivo za simulovaných fyziologických podmínek

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Eliezer Jager, Ph.D.

Anotace

Nanoléčiva mají mnohem větší potenciál pro biomedicínské aplikace, pokud jsou uzpůsobena tak, aby byla selektivně rozložitelná na základě určitých vnějších podnětů. Takovým podnětem může být enzymatické odstranění chránících skupin, změna pH, světlo nebo v poslední době stále více studovaná přítomnost reaktivních kyslíkových druhů (ROS) v rakovině. V projektu bude zkoumána nerovnováha v mikroprostředí buněk (změny pH, produkce ROS) jako podnět pro selektivní degradaci polymerních systémů. Mikrofluidní nanoprecipitací bude připraveno několik samouspořádaných polymerních nanoléčiv, tj. polymerních micel, nanočástic a vezikul, nastavitelně biodegradovatelných v přítomnosti fyziologicky významných změn v pH, teplotě nebo koncentrace ROS. Tato technika nám umožňuje reprodukovatelným a škálovatelným způsobem vyrábět jednotné částice s kontrolovatelnou velikostí, tvarem a chemií povrchu. Vyrobené polymerní nanosystémy budou charakterizovány pomocí standardních technik rozptylu (DSL / SLS / ELS, SAXS a SANS) a zobrazeny mikroskopicky (SEM, TEM a Cryo-TEM). Účinnost PNM bude hodnocena v modelech in vitro a in vivo simulujících fyziologicky vyvážené a nevyvážené mikroprostředí.

Příprava porézních materiálů využívající inverzi fází

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

This is PhD project for a double-degree program. Therefore annotation is provided only in English.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Příprava porézních nosičů pro imobilizaci enzymů a jejich aplikace v biokatalýze

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Příprava stabilně transfekovaných buněčných linií pro in vitro testování buněčného stresu a toxicity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Testování toxicity sloučenin je čím dál více založeno na buněčných modelových systémech, které umožňují stanovit mechanismus účinku relativně rychle a mohou být využity ve velkokapacitních přístupech. K tomuto typu testování je vhodné využít reportérové stanovení založené na bioluminiscenci, které využívá aktivace responzivního elementu (z angl. genetic response element). Tato aktivace signální dráhy zahrnuté v buněčném stresu se totiž ukazuje jako velmi cenný testovací nástroj, jehož výsledky lze potom vztáhnout na biologickou odpověď a predikci toxicity u celého organismu. V rámci řešení této práce bude využito panelu komerčních vektorů obsahujících responzivní elementy klíčových signálních drah zahrnutých v buněčné odpovědi na stres. Tyto vektory budou využity k přípravě stabilně transfekovaných buněčných linií. Linie budou následně sloužit k testování modelových sloučenin, aby se prokázala vhodnost jejich využití v reportérových stanoveních, kde budou využity buď individuálně či jako souprava, pro rozlišení schopnosti sloučenin vyvolat buněčný stres a toxicitu.

Přírodní a syntetické zeolity využitelné v rybochovných recirkulačních systémech

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. David Koloušek, CSc.

Anotace

Intenzivní chov ryb patří ke slibně rozvíjejícím se oborům nejen v České republice, ale rovněž v Evropské unii. Klíčovým parametrem efektivity produkce v recirkulačních systémech je kvalita vsádkové vody. Využití modifikovaných přírodních či syntetických zeolitů při odstraňování dusíkatých a jiných látek ze sádek povede k vyšší efektivitě chovu ryb v nízkých objemech vody.

Quorum quenching strategie umožňující potlačení virulence patogenních mikroorganismů

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie
Vedoucí práce: prof. Ing. Jan Masák, CSc.

Anotace

Mikroorganismy využívají pro řízení genové exprese a tvorbu určitého fenotypu různé regulační mechanismy. Jedním z nich je quorum sensing reagující na fluktuaci hustoty buněčné populace. V tomto typ regulace se uplatňují většinou jednoduché sloučeniny, tzv. signální molekuly. Quorum sensing je spojován s tvorbou různých virulenčních faktorů jak u prokaryotních tak u eukaryotních mikroorganismů. Termínem quorum quenching se nazývá strategie potlačující quorum sensing a tím mimo jiné i virulenci řady patogenů. Cílem tématu této disertační práce je nalezení, hlubší poznání a praktické aplikace účinných strategií quorum quenching pro omezení či eliminaci virulence zejména patogenních kmenů Pseudomonas aeruginosa a Candida albicans. Hlavní pozornost bude věnována specifickým enzymům rozkládajícím signální molekuly, látkám interferujícím s těmito molekulami a účasti různých typů nanočástic.

Radiačně odolné polymerní materiály pro dozimetrické a kosmické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Pánek, Ph.D.

Anotace

Cílem dizertační práce je příprava a testování organických polymerů s vysokou radiační odolností použitelných ve vodném prostředí nebo v kosmických podmínkách. U polymerů odolných ionizujícímu a UV záření je klíčovou vlastností schopnost eliminovat tzv. volné radikály, které vznikají při interakcích záření s chemickými substancemi. Degradační účinky vyvolávané volnými radikály se obvykle zeslabují přídavkem nízkomolekulárních antidegradantů (antioxidantů a světelných stabilizátorů), které jsou fyzikálně vmíseny do matrice. Podstatou práce je zkombinování vhodné polymerní matrice s polymerními antidegradanty, nesoucími své účinné struktury na polymerních řetězcích, což zvýší jejich schopnost setrvat v matrici a zachovat radiační odolnost polymeru po dlouhou dobu (ve vodě nebo ve vakuu). Těžištěm tématu bude příprava a testování stabilizovaných polymerních materiálů fyzikálně-chemickými metodami a ověřování jejich aplikačního potenciálu. Téma bude studováno ve spolupráci s průmyslovým partnerem s cílem uplatnění získaných poznatků v praxi, zejména v následujících oblastech: 1) výroba polymerního pouzdra pro nový typ detektoru pro klinickou dozimetrii; 2) použití polymerního materiálu pro ochranu fotovoltaických panelů satelitů.

Reakčně transportní procesy probíhajících v iontově-výměnných systémech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Iontově výměnné systémy nacházejí široké uplatnění v separačních procesech zaměřených na výměnu či oddělování iontových složek ze zpracovávaných roztoků. Typickými procesy, ve kterých se iontově-výměnné systémy využívají ať už ve formě membrán nebo iontově-výměnných loží, jsou elektrodialýza a elektrodeionizace. V současné době, kdy jsou na průmyslové technologie kladeny stále větší nároky ohledně produkce odpadu či optimalizace probíhajících procesů, nacházejí technologie založené na použití iontově-výměnných systémů nové aplikace. V těchto aplikacích se zpracovávají roztoky obsahující různé entity chemického či biologického původu, jež mohou interagovat s daným iontově-výměnným systémem a často přispívat k jeho zanášení. Tato disertační práce bude zaměřena na studium reakčně-transportních procesů probíhajících na iontově-výměnných systémech v přítomnosti vodných elektrolytů o různém složení pomocí experimentálních technik vyvinutých v Laboratoři mikrofluidních technologií na VŠCHT Praha. Kromě studia vlivu vodného elektrolytu na chování iontově výměnných systémů bude též významná část práce věnována rozdílům v tomto chování mezi homogenními a heterogenními iontově-výměnnými systémy.

Regenerace CO2 s použitím obnovitelných zdrojů energie

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

V současnosti využití a konverze CO2 lze považovat za vitální a extremně důležitou otázku. Dostupné metody zachycování a konverze CO2 (tj. příprava polymerů nebo methanolu z CO2) vyžadují velmi náročné experimentální podmínky a jsou extrémně nevhodné z hlediska energetické spotřeby. Navrhovaná práce se zaměří na vytvoření nové generace materiálů, které budou schopny zajistit konverzi CO2 s použitím světelných zdrojů energie (ideálně - slunečního světla). V podstatě budou řešeny dvě klíčové otázky: zachycení a využití CO2 ze vzduchu (na rozdíl od běžných metod předchozí separace CO2) a implementace obnovitelných zdrojů energie (sluneční světlo) pro konverzi CO2.

Regulace dynamiky fokálních adhezí proteázou kalpain 2 a proteinem paxillin

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Pavel Branny, CSc.

Anotace

Kalpainové proteázy jsou intracelulární cysteinové proteázy, které pomocí limitované proteolýzy regulují široké spektrum fyziologických pochodů, od vývoje svalů, přes dlouhodobou potenciaci neuronů až po buněčný cyklus. Tyto proteázy jsou také spjaté s regulací buněčné migrace, jelikož ovlivňují dynamiku adhezních proteinových komplexů, které během migrace zprostředkovávají uchycení buněk k extracelulární matrix. Štěpením jejich komponent kalpainové proteázy urychlují rozpad adhezí a tím i buněčnou migraci. V souladu s těmito poznatky jsme pozorovali, že integrální protein adhezí paxillin je po aktivaci kalpainu 2 štěpen na dosud necharakterizovaném místě. Téma práce se zaměřuje na studium limitované proteolýzy paxillinu kalpainem 2 a vlivu této proteolýzy na dynamiku adhezí a buněčnou migraci. Práce bude zahrnovat izolaci štěpené formy paxillinu ze savčích buněk, stanovení sekvence štěpeného místa, cílenou mutagenezi a expresi mutované formy paxillinu v epiteliálních buněčných liniích, popřípadě vložení této mutace do genomu pomocí systému CRISPR/Cas9. Vliv takto připravené neštěpitelné formy paxillinu na dynamiku fokálních adhezí a migraci bude sledován pomocí mikroskopie v reálném čase a fluorescenční mikroskopie, včetně mikroskopie s vysokou rozlišovací schopností.

Regulace oxidačně-redukční signalizace imunitních buněk přírodními sloučeninami

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D.

Anotace

Nedostatečná nebo naopak nevhodně cílená imunitní odpověď je příčinou celé řady chronických chorob, od alergií přes diabetes mellitus až po nádorová onemocnění. Lidský imunitní systém se svou složitostí blíží nervovému systému a jeho správná funkce je závislá na precizně regulované extracelulární a intracelulární signalizaci. Její významnou komponentou je oxidačně-redukční signalizace, která může být ovlivněna již malými koncentracemi molekul působících jako antioxidanty nebo prooxidanty. Mnohé běžně se vyskytující přírodní sloučeniny z řad rostlinných a mikrobiálních metabolitů mají potenciál ovlivňovat oxidačně-redukční signalizaci imunitních buněk již při koncentracích běžně se vyskytujících v našem trávicím traktu, přičemž právě střevní imunitní systém je klíčový pro imunitní odpověď celého organismu. Cílem této dizertační práce bude zhodnocení vlivu plísňových toxinů, antibiotik a organických kyselin na vybrané parametry imunitní odpovědi na modelech imunitních buněk.

Reologie suspenzí – od teoretických základů po praktické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Reologie suspenzí je tématem prvořadého zájmu v keramické technologii a mnoha dalších oborech. Toto téma disertační práce zahrnuje teoretické zpracování základních problémů reologie suspenzí, obzvláště závislost efektivní viskozity na tvaru částic, jejich velikosti a distribuci jejich velikosti, stejně jako praktickou práci s čistě viskózními nenewtonskými kapalinami a viskoelastickými systémy pomocí rotační viskozimetrie a oscilační reometrie. Po studentovi je požadována obecná znalost chemického inženýrství, nemusí se však nutně jednat o keramickou technologii.

Rezidua pesticidů a jejich degradační produkty / metabolity v potravinových surovinách a produktech

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Používání pesticidních přípravků pro ochranu rostlin v řadě případů rezultuje v přenosu reziduí do potravního řetězce člověka a může představovat tak zdravotní riziko. Doktorská práce se zaměří na zavádění moderních instrumentálních metod pro sledování reziduí pesticidů i jejich metabolitů či degradačních produktů v různých typech potravin, využity budou pro tento účel jak cílová analýza, tak i necílový screening. Pozornost se zaměří i na hodnocení expozice konzumentů reziduím pesticidů na základě analýz různých typů biologických materiálů. Realizovány budou i metabolomické studie, jejichž cílem bude posouzení vlivu pesticidů na kvalitu ošetřených plodin.

Rhizodepozity jako determinanty struktury půdních mikrobiálních komunit a jejich biodegradačního potenciálu

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Půdní mikroorganismy a rostliny se z důvodu jejich vazby na prostředí půdy vyvíjely ve vzájemné blízkosti a v důsledku toho se v procesu evoluce mezi těmito skupinami organismů vyvinuly vysoce komplexní vztahy, které jsou klíčové pro fungování celých ekosystémů. Kontinuální přísun organického uhlíku z kořenů rostlin do okolní zeminy v podobě rhizodepozitů činí rhizosféru, tedy prostor přímo ovlivněný činností kořenů, unikátní ekologickou nikou pro mikroorganismy. Navrhovaná práce má za cíl prozkoumat vliv složek rhizodepozitů na strukturu mikrobiálních komunit a jejich biodegradační potenciál.

Robotic compounding line for continuous manufacturing of personalised formulations

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Role imunitního systému v plicní hypertenzi

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Lydie Plecitá, Ph.D.

Anotace

Základním znakem plicní arteriální hypertenze je remodelace plicních cévních stěn, konkrétně jejich zbytnění. To vede ke zvýšení tlaku v plicních tepnách, hypertrofii pravé komory srdeční a k jejímu selhání, které může vyústit v smrt. Přestavba plicních cév je komplexní děj zahrnující zejména změny v energetickém metabolismu buněk všech vrstev plicních cév a rezistenci těchto buněk k apoptóze. To vede ke zvýšené proliferaci buněk navozující zbytnění plicních cévních stěn. Kromě těchto faktorů se na přestavbě cév podílí buňky imunitního systému se svou zánětlivou reakcí. Ve spolupráci se zahraničním partnerem v USA budeme studovat vnější cévní vrstvu buněk, fibroblasty, v interakci s buňkami imunitního systému. Ukázalo se, že právě fibroblasty jsou schopny změnami v jejich metabolismu produkovat cytokiny, které pak indukují zánětlivý proces a přispívají tak k cévní přestavbě. Tato studie se zacílí na definovaní změn v energetickém a redoxním metabolismu fibroblastů, které vedou k produkci cytokinů, popř. chemokinů, které následně přilákají a aktivují makrofágy, T buňky a další buňky imunitní obrany. Odhalíme, jaké konkrétní metabolity fibroblastů podnítí exkreci cytokinů, které pak navodí aktivaci buněk imunitního systému, jejíž součástí jsou metabolické změny.

Role kyseliny myristové při interakci retrovirů s membránou a maturaci virové částice

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Jedním z pozdních kroků retrovirového životního cyklu je obalení nezralé částice lipoproteinovou membránou získanou z cytoplasmatické membrány infikované buňky. Vnější vrstva proteinového obalu retrovirů je tvořena doménou matrixového proteinu, který s membránovými fosfolipidy interaguje prostřednictvím bazické domény a N-terminálně připojené kyseliny myristové. U hiv bylo prokázáno, že při této interakci dochází k zanoření myristátu do cytoplasmatické membrány mechanismem tzv. myristoylového přepínače. Cílem práce je charakterizovat podmínky vedoucí k tomuto procesu u D-typu retrovirů, které na rozdíl od ostatních retrovirů netvoří částice na cytoplasmatické membráně, ale v cytosolu. V další fázi práce by měly být charakterizovány strukturní změny indukované myristoylovým přepínačem a vliv těchto změn na zrání virové částice.

Rostlinné alkaloidy v přírodních produktech a potravinách

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Expozice toxickým pyrrolizidinovým a tropanovým alkaloidům v současné době považována za vysoké zdravotní riziko, Evropská komise budezavádět maximální limityy pro různé potravinovéh komoditáchy. Disertační práce se zaměří nejen na screening výskytu rostlinných alkaloidů v potravináchi, ale také na studium jejich změn během různých technologických postupů používaných při zpracování přírodních surovin. Pomocí pokročilých instrumentálních metod budou charakterizovány degradační produkty sledovaných alkaloidů. Pro posouzení dietární expozice budou identifikovány a monitorovány relevantní biomarkery v moči spotřebitelů s vysokým příjmem komodit obvykle kontaminovaných pyrrolizidinem nebo tropanovými alkaloidy.

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.

Rychlostní model vícesložkové rektifikace. Experimentální ověření.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Současné návrhy rektifikačních kolon jsou založeny především na zkušenosti a jsou v podstatě empirické povahy. Vývoj výpočetních technologií přinesl jistá zlepšení zavedením tzv „rate-based“ modelů využívající k popisu numerickou integraci diferenciálních bilancí hybnosti, energie a hmotnosti. Nedostupnost a nespolehlivost koeficientů úměrnosti charakterizujících rychlost procesů zahrnutých v těchto modelech je hlavní brzdou jejich širšího použití. Současné způsoby jejich získávaní přenosem z absorpce na destilaci a z analogie mezi přestupem tepla a hmoty jsou riskantní a při návrhu vyžadují použití velkých bezpečnostních koeficientů. Rovněž Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu mezifázových toků hmoty z koeficientů přestupu získaných pro příslušné binární systémy, který je používán k výpočtu koeficientů v multi-komponentních směsích, nebyl dosud experimentálně ověřen. Neexistovala totiž metoda přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci. Na našem pracovišti byla vyvinuta a úspěšně testována metodika přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci a výrazně tak posílila možnost kritického zhodnocení současných postupů jejich získávání. Cílem disertační práce je ověřit Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu koeficientů přestupu hmoty v multi-komponentních směsích z binárních koeficientů. K ověření budou použity koeficienty přestupu hmoty změřené ve třech binárních směsích tvořících ternární směs metanol/etanol/1-propanol a koncentrační profily podél výplně změřené pro tuto ternární směs. Konečným cílem tohoto výzkumu je zpřesnění návrhu kolon na základě simulačních rate-based modelů využitím transportních koeficientů přestupu hmoty změřených přímo v rektifikační koloně.

Samočistící a desinfikující povlaky na bázi TiO2 a ZnO

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Josef Krýsa

Anotace

Hlavní náplní práce je příprava fotokatalyticky aktivních povlaků/ nátěrů na bázi TiO2 a ZnO aplikací různých metod na vhodných podkladech (např. keramika, sklo, kovy, omítky, betonové stěrky). Významnou částí je charakterizace filmů (RTG, SEM, Ramanova spektroskopie) a vývoj metod umožňujících testování fotooxidačních, hydrofilních a antibakteriálních vlastností připravených vrstev. Studovanými parametry budou především metoda nanášení prekurzoru (ponoření, stříkání), dále vliv pojiva a substrátu.

Samočistící antibiofilmové polymerní povrchy

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie

Anotace

Tvorba bakteriálních biofilmů je jedním z hlavních problémů současného biomedicínského výzkumu. V těle se takové biofilmy vytvářejí na povrchu zdravotnických prostředků, například kloubních protéz nebo srdečních chlopní, kde způsobují zánět a chronické infekce. Cílem tohoto projektu je vyvinout novou třídu inteligentních samočistících antibiofilmových polymerních povrchů, založených na poly(2-alkyl-2-oxazolinech), které jsou pro proteiny neadhezivní a současně jsou schopné aktivně katalyticky zabránit tvorbě biofilmu ve velmi dlouhodobém horizontu. Práce na projektu zahrnuje syntézu polymerů, přípravu povrchů a studium jejich fyzikálně-chemických vlastností. Kromě toho budou vybrané povrchy testovány in vitro a in vivo ve spolupráci s biology.

Sekundární metabolity mikrořas a rostlinných buněk a jejich vliv na kožní mikrobiom

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Mikrořasy a rostlinné buňky vytváří intracelulární, případně i extracelulární sekundární metabolity. Ty mohou zásadním způsobem ovlivňovat skladbu a vitalitu společenstev baktérií vyskytujících se na pokožce. Ukazuje se, že tento mikrobiom má vliv mj. na zánětlivé procesy probíhající v pokožce a péče o kožní mikrobiom se stala aktuálním kosmetickým trendem, neboť vlivem stresu a moderního života se může bohatost a různorodost mikroorganismů žijících na povrchu pokožky snížit. Cílem disertační práce je pak provést screening látek produkovaných mikrořasami a rostlinnými buňkami na modelových kožních mikroorganismech a identifikovat přírodní látky, využitelné pro ovlivnění jejich růstu. V další fázi práce je poté cílem optimalizovat biotechnologickou produkci těchto metabolitů buněčnými kulturami a for

Selektivní polymerní terapeutika pro eradikaci nádorových kmenových buněk a sledování terapeutické účinnosti pomocí exosomů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie

Anotace

Polymerní nosiče léčiv umožňují směrování léčiv do cílového místa, a také minimalizují vedlejší účinky terapie. Kmenové nádorové buňky (KNB) zůstávají populací rezistentní na působení běžných i polymerních léčiv a často stojí u původu vzniku metastáz. Eradikace nádoru a cíleně pak zaměření na KNB, je jedním z dosud nevyřešených témat nádorové terapie. Pro sledování modulace odpovědi organizmu na protinádorovou léčbu a vývoj metastáz jsou široce studovány exosomy. Vesikuly odvozené z plazmatické membrány buněk jsou významnými indikátory fyziologických i patologických procesů a současně mohou transportovat léčiva. Cílem projektu bude příprava polymerních léčiv, selekce kmenových nádorových buněk a studium buněčné odpovědi na interakci s polymerními nosiči a léčivy, resp. mezibuněčná komunikace prostřednictvím mikročástic a exosomů, jejich charakterizace a modulace jejich tvorby v závislosti na typu nosiče a léčiva. Navrhované téma se dotýká přesahu oborů biochemie, makromolekulární chemie a molekulární biologie, který je v současnosti velmi aktuální s ohledem na potřebné propojení oborů směřující k efektivnějšímu vývoji léčiv a terapeutických přístupů. Student se vedle základních technik nezbytných pro přípravu makromolekul naučí základní metody buněčné a molekulární biologie.

Sledování vstupu genů antibiotické rezistence do prostředí prostřednictvím odpadních vod a čistírenských kalů

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Hygienizované čistírenské kaly mohou být cenným hnojivem pro zemědělské půdy, je však potřeba minimalizovat mikrobiální rizika spojená s jejich aplikací. Stejně tak odpadní vody vypouštěné do recipientů popř. využité pro závlahy nesou nezanedbatelná bakteriologická rizika. Současná legislativa nařizuje pouze testování vybraných indikátorových organismů kultivačními stanoveními, ale zcela pomíjí nebezpečí antibiotické rezistence, tj. šíření antibioticky rezistentních bakterií (ARB) a genů antibiotické rezistence (ARG). To je dáno i tím, že zatím nejsou k dispozici spolehlivé metody kvantifikace ARB a ARG v kalech a odpadních vodách a jejich osud v prostředí není znám. Vzhledem k tomu, že Světová zdravotnická organizace považuje antimikrobiální rezistenci za jednu z nejdůležitějších zdravotních rizik současné doby, je potřeba se touto problematikou intenzivně zabývat. V první fázi práce bude navržena a optimalizována metoda pro analýzu výskytu genů antibiotické rezistence v čistírenských kalech a odpadních vodách pomocí sekvenování nové generace a/nebo qPCR. Po té bude systematicky mapován výskyt ARB a ARG v kalech a odpadních vodách v ČR i v Evropě a dokumentován jejich vstup do životního prostředí přes čistírny odpadních vod.

Slitiny s vysokou entropií připravené práškovou metalurgií

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Filip Průša, Ph.D.

Anotace

Od roku 2004 získal vývoj materiálů nový směr zaměřením na speciální slitiny tvořené původně pěti prvky v ekviatomárních poměrech. Tato nově objevená skupina materiálů je od té doby známá jako slitiny s vysokou entropií díky vysoké směšovací entropii, způsobující vznik tuhých roztoků namísto intermetalických sloučenin. Tyto materiály vykazují řadu vynikajících vlastností, především vysokou pevnost při zachování dostatečné tažnosti, dobré korozní odolnosti a dalších.
Práce je zaměřena na popis strukturně závislých vlastností vysokoentropických slitin připravených práškovou metalurgií, kombinující mechanické legování a kompaktizaci slinováním v plazmatu.

Speciační analýza selenu v potravinářsky významných mikroorganismech

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: prof. Ing. Oto Mestek, CSc.

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.

Specifické mechanismy poškození konstrukčních materiálů v podmínkách jaderných elektráren

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Konstrukční materiály jaderně - energetických zařízení jsou v korektních prostředích odolné díky pasivitě či ochraně povrchu vysokoteplotním oxidem. Výskyt lokalizovaných poruch je vyvolán lokálním poškození ochranné bariéry, k čemuž zpravidla dojde lokálním odklonem prostředí či vytvořením specifických materiálových heterogenit, např. ve svarových spojích. Práce bude věnována hodnocení vlivu materiálových heterogenit a environmentálních podmínek zejména v sekundárním okruhu elektráren na iniciaci a rozvoj poškození.

Speciální skla

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Petr Kostka, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřena na přípravu a studium nových materiálů ze skupiny skel obsahujících sloučeniny těžkých kovů, zejm. oxidy. Skla oxidů těžkých kovů, v nichž je skelná síť namísto SiO2 tvořena oxidy jako např. TeO2, GeO2 nebo Sb2O3, jsou studována pro své význačné vlastnosti. Oproti běžným sklům vynikají zejména širokým intervalem propustnosti sahajícím do mnohem delších vlnových délek, vyšším indexem lomu, optickými nelineárními vlastnostmi, a díky vysokým rozpustnostem iontů vzácných zemin ve spojení s nižšími fononovými energiemi mají zářivé přechody v nich zabudovaných vzácných zemin vysokou kvantovou výtěžnost. Charakterizace připravených materiálů bude zahrnovat jejich základní fyzikálně-chemické vlastnosti, jako jsou hustota, molární objem, termální stabilita, chemická odolnost, tvrdost, optická propustnost, index lomu apod. Bude zkoumána korelace mezi strukturními jednotkami tvořícími skelnou síť a výslednými vlastnostmi a bude sledován i vliv technologických podmínek na tyto vlastnosti. Laboratoř na výzkumu spolupracuje se zahraničními pracovišti.

Spektroskopické studie interakcí lektinů se sacharidy

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

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

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemie, Chemistry
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

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.

Stabilita půdních ternárních komplexů s toxickým oxoaniontem (As, Sb, Se) - vliv obsahu a forem železa a organického uhlíku

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

V půdních profilech se některé toxické prvky (arsen, antimon, selen) vyskytují jako oxoanionty primárně vázáné na hydratované oxidy a oxidy hydroxidy železa (HFO) za vzniku povrchových komplexů. Tento proces probíhá rovnovážnou adsorpcí oxoaniontů z půdního roztoku na aktivní povrchová místa půdních částic za přítomnosti dalších aniontů a rozpustných organických látek. Vznikají tak binární a ternární půdní komplexy, kde se váží anorganický oxid železa, organická látka a oxoanion. Adsorpce a komplexace probíhají v koloidním prostředí, které reaguje na iontovou sílu půdních roztoků (stabilizace nebo agregace částic). Podle nejnovějších výsledků je stabilita vznikajících ternárních komplexů kritická pro dlouhodobou stabilitu vázaných aniontových fází. Cílem práce bude kvalifikovat mechanismus vzniku ternárních komplexů organická fáze – oxid železa – aniontová částice, popsat jejich strukturu, vazebné vlastnosti a vliv prostředí na stabilitu jednotlivých složek komplexů, především oxoaniontů toxických prvků.

Stabilizace a řízené uvolňování léčiv pomocí potahování částic účinné látky polymerem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Stanovení složení zemního plynu Ramanovou spektroskopií

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Zemní plyn obsahuje uhlovodíkové i neuhlovodíkové složky, které se běžně dají stanovit pomocí plynové chromatografie. Využití Ramanovy spektroskopie pro analýzu látek obsažených v zemním plynu zatím nebylo ve větší míře studováno a využití této spektrální metody má do budoucna velký potenciál v porovnání s chromatografickými metodami. Cílem práce bude studium kvalitativní i kvantitativní analýzy složek zemního plynu pomocí Ramanovy spektroskopie.

Stochastické metody analýzy obrazu v biomedicíně

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Analýza biomedicínských obrazů je v současné době velmi žádaná, neboť umožňuje částečnou automatizaci detekce patologických nálezů z CT a MR snímků. Moderním přístupem může být využití bodových procesů s hustotou, konkrétně modelů interagujících částic. Práce předpokládá (i) studium metod zaměřených na pokročilou analýzu obrazů, (ii) studium modelů interagujících částic (iii) návrh konkrétních algoritmů pro analýzu vybraných reálných obrazů (iii) porovnání, implementace a verifikace v nemocničním prostředí.

Strategie hodnocení expozice člověka různým látkám z prostředí

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Práce bude sledovat současné trendy a požadavky na analýzu organických polutantů a bude se zaměřovat na vývoj nových, rychlých postupů pro jejich stanovení včetně jejich metabolitů. Pozornost bude věnována implementaci plynové a kapalinové chromatografie ve spojení s různými typy hmotnostní spektrometrie. Optimalizovány a kriticky zhodnoceny budou postupy jak pro cílovou, tak i necílovou analýzu. Vyvinuté postupy budou následně aplikovány v rámci studií zaměřených na lidský humánní biomonitoring.

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 dynamika glutamátových receptorů, teorie a experiment.

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Černý, Ph.D.

Anotace

Navrhovaný multidisciplinární projekt kombinuje několik experimentálních a teoretických přístupů pro zpřesnění strukturních motivů ionotropního glutamátového receptoru (iGluR) v jeho funkčně významných stavech. Dostupná strukturní data doplníme za pomoci analýzy iGluR exprimovaných v savčím a hmyzím expresním systému. Farmakologicky navodíme a elektrofyziologicky charakterizujeme příslušný funkční stav receptoru (aktivační kinetika, vazebná afinita a vlastnosti iontového kanálu). Následně pomocí strukturní hmotnostní spektrometrie získáme informace o vzdálenostech mezi aminokyselinami, které dále použijeme jako vstupní data pro MD simulace zpřesňující původní krystalové struktury a pro nalezení dosud neznámých strukturních motivů a objasnění jejich role ve strukturních přechodech receptoru.

Struktura a funkce bakteriálního transkripčního systému

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Dohnálek, Ph.D.

Anotace

Bakteriální transkripční systém je v současnosti centrem pozornosti výzkumu jako cílová molekula/komplex pro působení antibiotik a současně po řadu nezodpovězených základních otázek. Soustředíme se na analýzu struktury a funkce RNA polymerasy grampozitivních bakterií, jmenovitě Mycobacterium smegmatis a Bacillus subtilis. Zkoumáme roli nedávno objevených nebo ne plně pochopených proteinů zapojených do transkripčního mechanismu. Mykobakterie jsou organismy důležité z pohledu medicíny, protože zahrnují významné patogeny. Bacillus subtilis je důležitým reprezentantem a modelovým organismem grampozitivních bakterií s odlišnostmi v transkripci ve srovnání s mykobakteriemi. Vybrané proteiny interagující s RNA polymerázou budou v tomto projektu podrobně charakterizovány z hlediska jejich struktury a funkce, a to s využitím technik molekulární biologie a integrativní strukturní biologie, včetně rentgenové krystalografie, maloúhlového rentgenového rozptylu a kryoelektronové mikroskopie.

Struktura a funkce proteinů transportujících kationty alkalických kovů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Hana Sychrová, DrSc.

Anotace

Cílem disertační práce bude pomocí metod molekulární biologie a biochemie identifikovat aminokyselinové zbytky podílející se na regulaci aktivity, substrátové specifitě a terciární struktuře transportérů kationtů alkalických kovů. Tyto transportéry plní vysoce důležité úlohy ve fyziologii buněk všech organismů a poznání jejich struktury a funkce je velmi důležité pro řadu oblastí, od medicíny a farmakologie až po biotechnologie.

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/

Strukturní charakterizace elektrodových materiálů pro lékařskou diagnostiku

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce se bude zabývat strukturní charakterizací elektrodových materiálů pro lékařskou diagnostiku, např. pro detekci klíšťové encefalitidy elektrochemickými metodami. Pod pojmem strukturní charakterizace se rozumí všechny pevnolátkové mikrostrukturní analytické metody. Předevěím však RTG strukturní a fázová analýza. Předpokládá se kooperace se staršími doktorskými studenty, kteří se této problematice věnují a kooperace s Katedrou analytické chemie PřF UK Praha.

Strukturované materiály pro heterogenní katalýzu

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Práce je zaměřena na přípravu katalyticky aktivních směsných oxidů přechodných kovů na tvarovaných kovových a keramických nosičích. Studována bude modifikace povrchu nosičových materiálů a depozice oxidových povlaků sloužících k ukotvení aktivních složek a následné nanesení katalyticky aktivních oxidů. Cílem práce je získat komplexní informaci o vlivu povrchové úpravy nosičů, způsobu depozice prekurzorů a následného tepelného zpracování na složení, fyzikálně-chemické vlastnosti a katalytickou aktivitu nosičových katalyzátorů.

Struktury mikrobiálních společenstev při změnách ve využívání půdy

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika
Vedoucí práce: Mgr. Jan Pačes, Ph.D.

Anotace

Půda je pravděpodobně nejrozmanitější mikrobiální prostředí na Zemi. Pochopení struktur, které kontrolují biologické entity v takto bohatém prostředí, je zajímavé pro mnoho oblastí biologických věd, od ekologie a mikrobiologie životního prostředí po zemědělství, biotechnologii a zdravotnictví. Důsledky lidské činnosti, jako jsou změny ve využívání půdy, vedly ke zvýšení teplot a kontaminaci půdy dusíkem s přímým dopadem na mikrobiální biomasu a její funkční profily. Současné metody studia mikrobiálních komunit vytvářejí data, která umožňují identifikovat latentní proměnné, které mohou řídit tyto změny v mikrobiálních komunitách a s přihlédnutím k síle sekvenování také popsat celé mikrobiální komunity a jejich vztah k environmentálním datům. Obor však naráží na limitace spojené se shromažďováním, zpracováním a analýzou získaných dat standardizovaným způsobem a s odbornou interpretací výsledků. Navrhovaným řešením tohoto problému by bylo vytvoření veřejné databáze, kterou by bylo možné spolu se standardními metodikami použít pro identifikaci latentních proměnných a tedy popisu druhové odezvy na změny životního prostředí.

Struktury na bázi černých kovů a jejich optimalizace pro aplikace v senzorice, optice a optoelektronice

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Michal Novotný, Ph.D.

Anotace

Tématem práce je výzkum struktur založených na černých kovech pro aplikace v senzorice, optice a optoelektronice. Pro přípravu vrstev černých kovů se zamýšlí využít PVD technik (vakuové napařování, magnetronové naprašování, pulzní laserová depozice). Budou vybrány vhodné kovy s ohledem na danou aplikaci, např. Au, Al, Ag, Pd,… Při přípravě vrstev černých kovů bude studován vliv depozičních podmínek a možnosti jejich řízení s cílem dosáhnout požadovaných vlastností. Mezi ovlivňované parametry vrstev patří zejména tloušťka, drsnost, mikro a nanostruktura, které významně ovlivňují poměr plochy a objemu, chování plasmonu, a následně optické a elektrické vlastnosti. Optické vlastnosti budou studovány pomocí spektrofotometrie s využitím integrační koule, FTIR a spektrální elipsometrie (UV-IČ). Elektrické vlastnosti budou charakterizovány pomocí měření vodivosti, Hallova měření a impedanční spektroskopie. Pro aplikaci v senzorice se předpokládá využití v křemenných krystalových rezonátorech s citlivými vrstvami obsahujícími černé kovy dekorované organickými receptory (ftalocyaniny a porfyriny). Tyto senzory budou využívány pro detekci plynných analytů obsahujících v molekule dusík, a to včetně taggantů výbušnin. Hodnoty jejich mechanických parametrů (střižného modulu pružnosti a akustické impedance) jsou blízké hodnotám pro křemen – v synergii s malým množstvím organických látek, které splní roli receptorů specifických pro daný analyt. Tento přístup sníží mez detekce a zdokonalí selektivitu křemenného krystalového rezonátoru při zachování vysoké hodnoty činitele jakosti. Pro aplikaci v optice a optoelektronice bude cílem zajistit maximální absorpci elektromagnetického záření v daném rozsahu vlnových délek, kdy difuzní reflektivita nepřekračuje 5%. Předpokládá se využití struktur jako absorbéry pro detektory, solární panely a displeje. Pro modifikaci vlastností struktur s černými kovy bude též zkoumána interakce s intenzivním laserovým zářením. Práce bude realizována spolu s Fyzikálním ústavem AVČR.

Strukturální, magnetické a termoelektrické vlastnosti TM v ZnO / ZnS: Vliv velikosti částic

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

V uplynulých deseti letech se významně oživil zájem o výzkum oxidu zinečnatého v oblasti magnetických polovodičů. Podle Zenerova modelu je ZnO dopovaný manganem jeden ze systému, ve kterém je dosáhnout feromagnetického chování i při pokojové teplotě. Jelikož rozpustnost Mn ve struktuře objemového ZnO je velmi omezená, přistupuje se k přípravě tenkých vrstev nebo nanočástic, ve kterých lze docílit vyšší koncentrace dopantu. Cílem této dizertační práce je příprava nanoprášků na bázi ZnO s co nejvyšší koncentrací Mn. Připravené prášky budou charakterizovány metodami XRD, TEM, DSC, DLS, PPMS a bude popsán vliv velikosti nanočástic na rozpustnost manganu v ZnO nebo ZnS.

Studie degradačních dějů ve středněteplotním palivovém článku typu PEM

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Pozornost celé řady světových pracovišť zabývajících se problematikou palivových článků typu PEM se snaží vyřešit problém zvýšení jejich provozní teploty na hodnotu vyšší než 100 °C. Veškeré dosud prakticky používané systémy jsou založeny na bazickém polymerním elektrolytu impregnovaném přebytkem kyseliny fosforečné. Jako katalytická vrstva pak slouží struktury založené na polymerem vázaných Pt částicích fixovaných na uhlíkovém nosiči. Zásadní nevýhodu tohoto uspořádání představuje vysoká korozní agresivita kyseliny fosforečné za používaných provozních teplot. Bližší pochopení a popis těchto dějů tak představuje klíčový problém pro další optimalizaci a budoucí aplikaci těchto systémů.

Studie elektrolýzy vody s protonově vodivou membránou

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Elektrolýza vody představuje nedílnou součást vodíkové ekonomiky jako přístupu k budoucímu zabezpečení lidské společnosti elektrickou energií. Stávající průmyslově využívané technologie však trpí zásadními nedostatky. Zejména pak relativně nízkou energetickou účinností a omezenou flexibilitou. Proto je tomuto problému v současnosti věnována široká pozornost celé řady pracovišť. Mezi hlavní studované problémy patří kinetika elektrodových dějů, absence vhodných elektolytů a omezená korozní stabilita konstrukčních materiálů. Významný problém představuje rovněž celkové uspořádání procesu.

Studium binárních efektů při kompaktaci směsí partikulárních látek

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Téma je zaměřeno na studium vlivu struktury směsi dvou a více partikulárních látek na její chování při kompaktaci a lisování tablet. Předmětem studia budou dvojice partikulárních materiálů relevantní pro jednotkové operace výroby pevných lékových forem, jako například plnivo-kluzná látka, plnivo-lubrikant, plnivo-pojivo, nebo interaktivní směs nosič-API. U těchto směsí budou studovány jejich lisovací charakteristiky v kompaktačním analyzátoru, jako funkce struktury připravené směsi. Získané poznatky mohou být následně využity pro vývoj koprocesovaných směsí excipientů pro univerzální využití při formulaci směsí pro přímé lisování tablet.

Studium biologicky aktivních látek a metabolismu entomopatogenních hub rodu Beauveria a Cordyceps

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Petr Šimek, CSc.

Anotace

Houby rodu Cordyceps a Beauveria patří mezi patogeny významných hmyzích škůdců, např. lýkožrouta smrkového, Ips typographus. Tyto houby současně produkují řadu velice zajímavých biologicky aktivních látek, zejména cyklické peptidy, nukleosidy, beta-glukany a další, které posilují imunitu lidského organismu, jeho revitalizaci a působí preventivně proti procesům stárnutí a rozvoji neurodegenerativních onemocnění. Houby rodu Cordyceps se proto využívají ve formě potravinových doplňků jako léčivé houby, zejména v asijské medicíně. Znalosti o zastoupení přírodních látek a metabolismu uvedených druhů je však stále velmi málo poznatků. Cílem dizertační práce je zmapovat a porovnat zastoupení přírodních látek, zejména sekundárních metabolitů u známých i nově izolovaných druhů obou rodů hub, určit jejich struktury a získat základní poznatky o jejich metabolismu během entomopatogenního procesu na hmyzím hostiteli. Finanční podpora: projekt TP01010022 (2020-2022).

Studium exprese endogenních retrovirů v lidském a myším thymu

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Bioinformatika
Vedoucí práce: Mgr. Jan Pačes, Ph.D.

Anotace

Endogenní retroviry (ERV) tvoří miliony jednotlivých integrací přítomných v genomech všech obratlovců. Tyto integrace představují historii retrovirových infekcí, které díky schopnosti integrovat se i do chromozomální DNA pohlavních buněk získaly schopnost fixovat se v populaci během evoluce. Přesto, že během doby ztratily endogenní retroviry schopnost infekce, přítomnost silných promotorů v jejich sekvencích jim zřejmě umožňuje exprimovat některé své geny v hostitelských buňkách.

V této práci je studována genová exprese lidských a myších ERV v thymu v kontextu autoimunitních onemocnění. Data ze sekvenování RNA jsou použita k porovnání exprese ERV v thymu s expresí v jiných tkáních. Analýza dat získaných sekvenací medulárních epiteliálních buňek thymu (mTEC) technologií single cell RNAseq přináší detailní pohled na expresi. Cílem je objasnit, do jaké míry jsou ERV zahrnuty do procesu prezentace self-antigenů během negativní selekce T lymfocytů, a zvážit možné důsledky v autoimunitních onemocněních.

Studium hydrrometalurgických způsobů pro separaci K a Rb z roztoků

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Nguyen Hong Vu, Ph.D.

Anotace

Draslík a rubidium se často vyskytují společně v roztocích po zpracování lithných slíd za účelem získávání lithia pomocí pyro- nebo hydrometalurgických method nebo po zpracování cementářských odprašků. Kvůli podobným chemickým a fyzikálním vlastnostem je jejich selektvní separace velmi obtížná. Dizertační práce zaměřuje na vývoj a ověření nových hydrometalurgických postupů pro jejich efektivní separaci vhodnou kombinací metody kapalinové extrakce, iontovou výměny nebo srážecí metody.

Studium intenzifikace netermálních výbojů a jejich použitelnosti pro účely dekontaminace povrchů a kapalin

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem práce je intenzifikace stávajících netermálních výbojů s ohledem na možnost jejich použití pro účely dekontaminace povrchů a kapalin. Intenzifikací se rozumí dosažení vyšších výkonů výbojů, popřípadě dosažení kvalitativní změny v jejich režimu bez nežádoucích jevů, jakými jsou přechod do jiskry nebo do oblouku, nadměrný ohřev v oblasti výboje atd. Modifikace (intenzifikace) může být obecně provedena například zařazením vhodného prvku do elektrického obvodu výboje, změnou geometrie elektrod, změnou charakteru napájecího napětí výboje nebo ovlivňováním již vytvořeného plazmatu mezi elektrodami výboje. Poslední možnost zahrnuje například dodatečné přivádění proudícího plynu do prostoru mezi elektrodami, působení elektromagnetického pole či ultrazvuku na plazma, atd. Intenzifikovaný výboj bude poté testován pro účely dekontaminace povrchů nebo kapalin. Bude zjišťována zejména jeho dekontaminační účinnost (procentuální úbytek bakterií po expozici výbojem) a energetická výtěžnost dekontaminace (počet umrtvených bakterií na jednotku energie přivedené do výboje).

Studium interakcí bublin a kapek s turbulentním vírem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Disperze kapalina-plyn nebo kapalina-kapalina jsou součástí řady technologických i biotechnologických procesů. Částice tekutiny (bubliny nebo kapky) se v turbulentním proudění kapaliny rozpadají a vytvářejí komplexní vícefázový systém. Pochopení mechanizmu rozpadu částic v turbulentním proudění je důležité, protože teoretické modely popisující tento mechanizmus jsou nezbytné pro numerické modelování složitých vícefázových systémů. Doktorská práce bude zaměřena na experimentální studium dynamického chování bubliny nebo kapky při interakci s toroidním vírem s cílem určit rychlost rozpadu původní částice a distribuci velikostí nově vzniklých částic. Mechanizmus rozpadu bude studován v závislosti na různě zvolených hydrodynamických a fyzikálně-chemických podmínkách systému. Pracoviště je dostatečně vybavené pro studium rozpadu bubliny/kapky v turbulentním proudění. Má k dispozici aparáty pro řízenou tvorbu bublin, toroidního víru i pro tvorbu intenzivní turbulence. Dále disponuje potřebnými řídícími a vyhodnocovacími programy. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství nebo strojního inženýrství; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.

Studium materiálů na bázi celulózy a modifikované celulózy pro bioaplikace

Garantující pracoviště: Ústav inženýrství pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Ondřej Kvítek, Ph.D.

Anotace

Celulóza je nejrozšířenějším polymerem na Zemi a jako biopolymer je vhodným kandidátem pro využití v tkáňovém inženýrství. V rostlinách a bakteriích je celulóza vytvářena na rozhraní prostředí a buněčné stěny a slouží tak pro buňky jako extracelulární matrice. Struktury celulózy tak může být výhodně využito pro pěstování buněk v prostředí podobném přirozenému tělnímu systému. Nevýhodou celulózy je však její nedegradovatelnost v tělním prostředí. Rozpustné deriváty celulózy nebo nanocelulóza smísená s enzymy umožňujícími její řízenou hydrolýzu rozšířují možnosti využití celulózy v lidském těle, kdy by nosič implantované tkáně bylo možné řízeně rozputit poté, co je vytvořena nová tkáň. V této práci se student bude zabývat přípravou a charakterizací materiálů pro využití v tkáňovém inženýrství na bázi nanocelulózy a modifikované celulózy.

Studium mikrobiomu a metabolomu u obezity, diabetu a neurodegenerace a terapeutického potenciálu analogů peptidu uvolňujícího prolaktin pomocí metabolomiky

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Bylo prokázáno, že střevní mikrobiom významně přispívá ke zdraví a nemoci. Bohužel jsou dostupné jen omezené informace o molekulárních mechanismech interakce střevního mikrobiomu a hostitele. Nedávné studie naznačují, že střevní mikrobiota hraje zásadní roli u nemocí, jako je obezita, diabetes, kardiovaskulární a neurodegenerativní onemocnění, jako je Alzheimerova choroba. Tyto choroby jsou předními světovými příčinami nemocnosti a úmrtnosti a jsou zodpovědné za 60% všech úmrtí. Zdá se, že obezita, diabetes typu 2 (T2DM) a neurodegenerace mají společnou etiopatogenezi zahrnující subklinický zánět a inzulínovou rezistenci. Lumen střeva je největším povrchem těla směřujícím do vnějšího prostředí a slizniční imunitní systém musí být přísně regulován. Střevní mikrobiota hraje důležitou roli při vývoji a modulaci imunitního systému hostitele. Proto narušení mikrobiálního ekosystému, zvaného dysbióza, podstatně přispívá k vytvoření zánětlivého stavu. Budeme používat zvířecí modely Alzheimerovy choroby, kde hraje klíčovou roli modulace imunitního systému hostitele. Předpokládáme, že jeden z mechanismů komunikace střevního mikrobiomu spojeného s těmito podmínkami s imunitním systémem hostitele je zprostředkován nízkomolekulárními metabolity. Metabolity, které jsou obvykle identifikovány jako přítomné ve střevech a spojené s touto patologií, mohou být odvozeny ze stravy a/nebo jsou produkty mikrobiálního metabolismu. V projektu se zaměříme na souhru mezi vývojem onemocnění, mikrobiomem a změnami metabolismu, abychom prozkoumali vývoj onemocnění a účinnost nových lipidizovaných analogů peptidu uvolňujícího anorexigenní prolaktin jako komplexní terapii, která současně ovlivňuje obezitu, T2DM a neurodegeneraci na myších a krysích modelech.

Studium nových forem vibrační optické aktivity

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: prof. RNDr. Petr Bouř, CSc.

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 nových psychoaktivních látek jako potenciálních neurofarmak

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Práce je zaměřená na studium vlastností nových psychoaktivních látek s potenciálem pro léčbu duševních chorob jako je deprese, posttraumatická stresová porucha nebo úzkostné stavy vědomí. Disociativní anestetika představují unikátní farmakofor, který cílí na typ glutamátergních receptorů. Dávky řádově nižší než anestetické mají zajímavý anxiolytický a antidepresivní efekt, který je dán především inhibicí NMDAR (N-methyl-d-aspartat receptor) a podpořením neuroplastických dějů a to především zvýšením exprese BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Druhou významnou skupinou jsou ligandy serotoninových receptorů ze skupiny psychedelických tryptaminů (psilocybin, dimethyltryptamin, bufotenin). Stanovení farmakokinetiky, určení metabolického profilu a toxicity v preklinické fázi jsou základní charakteristiky nutné k zahájení klinických studií s lidskými dobrovolníky ve spolupráci s Národním ústavem duševního zdraví. S využitím techniky LC-MS (HRMS qTOF) budou identifikovány jednotlivé metabolity jak ve zvířecím modelu u potkanů kmene Wistar, tak s využitím technik in vitro. Farmakokinetický profil bude stanoven pomocí metod kvantitativní analýzy LC-MS s využitím pokročilých technik zpracování vzorků tkání.

Studium polymerně vázaných imunomodulátorů pro léčebné účely

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie

Anotace

Biokompatibilní a biodegradovatelné materiály na bázi polymerů patří dnes k zajímavým a široce studovaným materiálům. Umožňují navázání širokého spektra látek, jako jsou terapeutika, různé inhibitory či stimulanty. Vazba těchto ligandů na polymerní kostru pomáhá minimalizovat jejich možné vedlejší účinky a zacílit přesněji na potřebnou tkáň či buňku. Imunitní systém živočichů, včetně člověka, je složitý vzájemně propojený komplex buněčných struktur, jednotlivých buněk a biochemických reakcí. Je to prvotní štít v boji proti infekčním i neinfekčním onemocněním. Předkládané téma se bude týkat návrhu vhodných polymerních nosičů a výběru efektorových molekul na ně navázaných, dále přípravou těchto polymerních látek a konjugátů v laboratoři a jejich další testování in vitro na tkáňových a bakteriálních kulturách a vzorcích krve získaných od vhodných dárců/pacientů. Navrhované téma se prolíná do oborů makromolekulární chemie, biochemie, buněčné a molekulární biologie a mikrobiologie. Informace získané během studia budou použity pro další vývoj molekul a struktur schopných modulovat imunitní odpověď dle potřeb zvolené terapie.

Studium polymorfie lipofilních platičitých komplexů

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Lipofilní platičité komplexy jsou látky s velkým protinádorovým účinkem in vitro a s možností orálního podání léčiva. Dosud se však nepodařilo zaregistrovat žádný z nich. Jednou z hlavních příčin se jeví velmi špatná rozpustnost těchto komplexů ve vodě a z toho plynoucí špatná biologická dostupnost z GIT a ve výsledku i jejich snížená protinádorová účinnost. Jednou z možností řešení špatné biologické dostupnosti silně lipofilních platičitých komplexů je použití vhodného polymorfu, na jejichž studium je zaměřen návrh tohoto PhD studia.

Studium polysacharidového složení plodnic léčivých hub pomocí moderních instrumentálních metod

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Doktorská práce je zaměřena na experimentální přípravu nanokompozitních materiálů například filmů na bázi polysacharidů (chitin, chitosan, celulosa, škrob, kyselina hyaluronová) a jejich obohacování o léčiva a biologicky aktivní látky získané z netradičních potravinářských matric, jakými jsou houby, řasy a další rostliny. Takto připravené materiály a jejich komponenty budou charakterizovány pomocí moderních analytických a fyzikálních metod: FTIR a Ramanova spektroskopie, SEM, AFM, XRD, TGA, GPC, NMR. V neposlední řadě budou u takto připravených materiálů testovány jejich mechanické vlastnosti a biologické aktivity.

Studium porfyrinových derivátů Trögerových a spiro-Trögerových bází umožňujících rozpoznání rakovinných buněk a léčbu fotodynamickou terapií

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemie, Chemistry

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 různých způsobů studeného chmelení piva

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Studené chmelení piva se stává celosvětově velmi populární a také naše pivovary zkouší tuto techniku používat. Studené chmelení může být realizovano ve statickém a dynamickém provedení a jsou při ní používány speciální aromatické odrůdy chmele. Cílem této práce je vytypovat dostupné, zejména české odrůdy chmele použitelné pro studené chmelení a porovnat způsoby studeného chmelení a vybrat vhodný režim technologii a zařízení pro malé i velké pivovary.

Studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem doktorandské práce bude studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním 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. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu, rovněž bude práce zaměřena na odstranění jiných polutantů z vody. U kandidáta doktorské práce 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.

Studium sloučenin interferujících s regulačními mechanismy tvorby biofilmu jednobuněčných eukaryot

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie
Vedoucí práce: prof. Ing. Jan Masák, CSc.

Anotace

Mikrobní biofilmy jsou jednodruhová nebo v přirozeném prostředí častěji vícedruhová společenství vznikající aktivní adhezí/kolonizací buněk na nejrůnějších typech povrchů a vedoucí ke vzniku populací s odlišným fenotypem. Biofilmy populací se vyznačuje mimojiné vysokou rezistencí vůči podmínkám okolního prostředí. Rozsáhlé poznatky byly získány zejména v oblasti studia bakteriálních biofilmů, včetně regulace jeijich vzniku. V případě eukaryotních jednobuněčných mikroorganismů jsou regulační mechanismy tvorby biofilmů poznané méně a soustřeďují se zejména na pathogenní kmeny rodu Candida. Předmětem disertační práce bude nalezení přírodních či syntetických látek včetně nanočástic, které budou interferovat s regulačními mechanismy zodpovědnými za tvorbu a stabilitu biofilmu u vybraných kvasinek a mikromycet. Výsledkem by měly být nástroje a postupy umožňující cíleně ovlivnit kolonizaci povrchů uvedenými skupinami mikroorganismů ve zdravotnictví a různých oblastech průmyslu.

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 systému Fe-W-O z hlediska magnetismu a foto (elektro) chemie

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Cílem práce je fruktifikovat strukturní variabilitu oxidů na bázi wolframu včetně jejich magnetických, elektrických a fotokatalytických vlastností. Pozornost bude zaměřena na fázi Fe2WO6 krystalizující ve 3 různých modifikacích s odlišnými vlastnostmi. Zároveň budou zkoumány termodynamické vlastnosti v příslušné oblasti diagramu Fe-W-O, aby bylo možné optimalizovat podmínky přípravy a výsledné vlastnosti. Struktura a mikrostruktura bude studována pomocí difrakčních a mikroskopických metod. Materiály budou dále charakterizovány z hlediska výše zmíněných užitných vlastností. Fotokatalytický účinek bude testován na degradaci organických nečistot, rozkladu vody a fotovoltaických článcích.

Studium transportních charakteristik v různých typech bioreaktorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Výroba nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je založena na návrhu bioreaktoru. Výběr vhodného typu bioreaktoru je klíčový s ohledem na maximální výtěžek, ale také je limitován životností přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů. Výsledky práce budou sloužit k charakterizaci rozdílů a podobností jednotlivých typů bioreaktorů z hlediska distribuce plynu, přenosu hmoty a promíchávání v závislosti na celkové energii dodávané do systému. Transportní charakteristiky budou získány experimentálně pro modelové vsádky, které budou navrženy na základě fyzikálních vlastností reálných médií. Obě spolupracující pracoviště jsou dostatečně vybavené a celkem disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaný reaktor, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobené pro měření transportních charakteristik stejnými a tudíž srovnatelnými metodami. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství, strojního inženýrství, organické technologie, biotechnologie a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci. Další informace Doc. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, e-mail: tomas.moucha@vscht.cz

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

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

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 reaktivitou a strukturou látek při pyrolýze uhlovodíků

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Různé typy chemických vazeb v molekulách výchozích látek v kombinaci s reakčními podmínkami přímo ovlivňují efektivní aktivitu radikálů při pyrolýze, která má zásadní vliv na konverzi výchozích látek. Zejména přítomnost násobných vazeb, rozvětvení uhlíkatého řetězce, vazeb aromatického charakteru má zásadní vliv na tuto aktivitu. Vedle toho je tato aktivita dále ovlivňována samotným mechanismem iniciace výchozích látek, který může být u rozdílných látek různý, např. alifatické vs. cyklické uhlovodíky. Studie bude zahrnovat studium vlivu strukturních elementů na reaktivitu uhlovodíků při pyrolýze a ustavení modelové představy o tomto vztahu, a to jak z pohledu tvorby žádaných produktů, tak i z hlediska tvorby uhlíkatých úsad. Experimentální studium bude prováděno v laboratorním měřítku s čistými látkami nebo jejich připravenými směsmi. Získaná data budou podrobně studována s použitím matematického modelu, který používá automatické generování reakční sítě.

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

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

Studium změn jílových materiálů na rozhraní s cementovými materiály

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

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.

Superkritická impregnace přírodních extraktů do polymerů

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Marie Sajfrtová, Ph.D.

Anotace

Účinné látky se do polymerů zabudovávají různými impregnačními technikami. Nevýhody konvenčních metod impregnace, jako jsou nízká difuzivita, dlouhá doba kontaktu, vysoká spotřeba rozpouštědel i přísad, případně vysoká provozní teplota, mohou být překonány použitím superkritického CO2 (scCO2) jako rozpouštědla. Kromě toho, že je šetrný k životnímu prostředí, snadno proniká díky jeho vysoké difuzivitě, nízké viskozitě a téměř nulovému povrchovému napětí do různých matric. Další výhodou CO2 je, že je při pokojové teplotě a tlaku plynný, tudíž výsledná polymerní matrice neobsahuje žádné zbytky rozpouštědla. Cílem této práce je použít scCO2 jako rozpouštědlo pro impregnaci přírodních zdraví prospěšných látek do polymerní matrice a otestovat vliv provozních podmínek (tlak, teplota, hmotnostní poměr extraktu: scCO2, typ matrice a doba impregnace) na její účinnost.

Supramolekulární systémy a gely založené na helicen-polypeptidových konjugátech: syntéza a chiroptické vlastnosti

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní program: Chemie (double degree)

Anotace

Tématem práce bude příprava a charakterizace nových supramolekulárních systémů založených na helicen-polypeptidových konjugátech. Polypeptidová část může být systematicky modifikována s cílem dosáhnout vzniku vysoce uspořádaných supramolekulárních agregátů stabilizovaných vodíkovými a dalšími interakcemi. K charkterizaci budou využity metody běžné strukturní analýzy, včetně vysoce citlivých metod chiroptické spektroskopie (elektronového cirkulárního dichroismu ECD, vibračního cirkulárního dichroismu VCD a Ramanovy optické aktivity ROA).

Suspension rheology – from theoretical foundations to practical applications

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

The rheology of suspensions is a topic of widespread interest that is important in ceramic technology and many other fields. This PhD topic involves the theoretical treatment of basic problems in suspension rheology, mainly the dependence of the effective viscosity on particle shape, size and size distribution, as well as practical work with purely viscous non-Newtonian fluids as well as viscoelastic systems, mainly using rotational viscometry and oscillatory rheometry. The student is required to have a general chemical engineering background, not necessarily based on (and by no means limited to) ceramic technology.

Syntetické deriváty steroidů jako biologicky aktivní substráty

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Předmětem práce je syntéza derivátů steroidů jako biologicky aktivních substrátů. Obměna steroidního skeletu a jeho konjugace s vybranými synthony povede k novým sloučeninám, které budou zkoumány jak z hlediska interakce se steroidními receptory tak z hlediska případných supramoleklárně skladebných vlastností.

Syntéza 2D nanomateriálů „bottom-up“ procesy

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemistry

Anotace

2D nanomateriály na bázi MoS2 a příbuzných látek vykazují zcela unikátní vlastnosti. Materiály budou syntetizovány z různých prekurzorů hydrotermálními metodami. Optimalizace procesu přípravy vede k materiálům s požadovanou strukturou a počtem vrstev. Charakterizace bude prováděna pokročilými technikami jako je AFM, Ramanova spektroskopie a měřením fotoluminiscenčních spekter.

Syntéza a aplikace nových fosfinátových metal-organických sítí

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Jan Demel, Ph.D.

Anotace

Metal-organické sítě (Metal-Organic Frameworks, MOFs) jsou rychle se rozvíjející obor krystalických materiálů založených na kombinaci kovových klastrů s organickými spojovacími molekulami. Díky dané geometrii jednotlivých stavebních bloků vznikají porézní struktury s povrchem často větším než 1000 m2/g. Široká škála možných kovů a spojovacích molekul dává nepřeberné kombinace, jejichž vlastnosti mohou být ‚ušity na míru‘ dané aplikaci. Cílem disertační práce bude využití syntéza a aplikace nových MOFů za použití fosfinátových spojovacích molekul (nesoucích skupiny POOH). V rámci práce bude také testována stabilita vzniklých MOFů a jejich použití pro praktické aplikace. V rámci disertační práce se student naučí syntetické postupy při přípravě nových spojujících molekul, organokovových sítí a dále jejich charakterizace (NMR, práškový XRD, sorpce N2, termická analýza apod.) až po studium jejich aplikací. Práce bude probíhat na pracovišti Ústavu anorganické chemie AV ČR v Řeži.

Syntéza a charakterizace částic s imuno-adhesivními vlastnostmi

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Syntéza a použití N-fluoroalkylovaných sloučenin

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Petr Beier, Ph.D.

Anotace

Naše nedávno publikovaná syntéza perfluoralkyl azidů a triazolů1 otevřela nové možnosti ke studiu vlastností a reaktivity těchto látek. V tomto projektu budou studovány nové syntetické přístupy k obecně málo probádaným N-perfluoralkylovaným sloučeninám1-10 jako jsou azidy, azoly, aziriny, močoviny, karbamáty a amidy. Očekává se, že tato skupina látek najde použití ve vývoji nových léčiv a materiálů. Reference: 1. Z. E. Blastik, S. Voltrová, V. Matoušek, B. Jurásek, D. W. Manley, B. Klepetářová, P. Beier Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 346. 2. S. Voltrová, M. Muselli, J. Filgas, V. Matoušek, B. Klepetářová, P. Beier, Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 4962. 3. V. Motornov, A. Markos, P. Beier Chem. Commun. 2018, 54, 3258. 4. Z. Blastik, B. Klepetářová, P. Beier Chem. Select 2018, 3, 7045. 5. S. Voltrová, I. Putovný, V. Matoušek, B. Klepetářová, P. Beier Eur. J. Org. Chem. 2018, 5087. 6. V. Motornov, P. Beier J. Org. Chem. 2018, 83, 15195. 7. A. Markos, S. Voltrová, V. Motornov, D. Tichý, B. Klepetářová, P. Beier Chem. Eur. J. 2019, 25, 7640. 8. V. Motornov, V. Košťál, A. Markos, D. Täffner, P. Beier Org. Chem. Front. 2019, 6, 3776. 9. S. Voltrová, J. Filgas, P. Slavíček, P. Beier Org. Chem. Front. DOI: 10.1039/c9qo01295h. 10. O. Bakhanovich, P. Beier Chem. Eur. J. DOI: 10.1002/chem.201903627.

Syntéza a studium vlastností receptorů aniontů a elektronově bohatých sloučenin

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Anionty hrají důležitou roli v řadě biologických procesů a porušení rovnováhy jejich koncentrací může být příčinou značných medicinálních i environmentálních problémů. Receptory aniontů a elektronově bohatých molekul představují nástroj pro detekci těchto částic či dělení jejich směsí. Tento projekt cílí na design a syntézu receptorů pro biologicky významné anionty a elektronově bohaté molekuly, jejich testování pomocí NMR, UV-vis a HRMS spektrometrie a jejich případné kotvení na nosiče. Uchazeč kromě syntetické práce získá zkušenosti v oblasti těchto spektroskopických technik.

Syntéza a studium vlastností receptorů aniontů a elektronově bohatých sloučenin

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Anionty hrají důležitou roli v řadě biologických procesů a porušení rovnováhy jejich koncentrací může být příčinou značných medicinálních i environmentálních problémů. Receptory aniontů a elektronově bohatých molekul představují nástroj pro detekci těchto částic či dělení jejich směsí. Tento projekt cílí na design a syntézu receptorů pro biologicky významné anionty a elektronově bohaté molekuly, jejich testování pomocí NMR, UV-vis a HRMS spektrometrie a jejich případné kotvení na nosiče. Uchazeč kromě syntetické práce získá zkušenosti v oblasti těchto spektroskopických technik.

Syntéza charakterizace a studium vlastností polypeptidů odvozených ze struktury elastinu

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Elastin-like polypeptidy jsou uměle připravené peptidy odvozené od tropoelastinu. Díky svým termoresponzivním vlastnostem, biokompatibilitě a biodegradabilitě jsou využívány v řadě aplikací, např. v hydrogelech, micelách nebo při transportu léčiv. Nejčastěji zmiňovanou sekvencí je (VPGXG)n, kde X je hydrofobní nepolární aminokyselina (Ala, Leu, Val, Ile) a n je nejčastěji 12. Avšak modulace vlastností změnami v sekvenci a náhradou aminokyseliny X za nabité, polární či aromatické aminokyseliny nebylo dosud podrobně studováno. Záměnou alespoň 2 aminokyselin na variabilní pozici X v sekvenci (VPGXG)n lze tedy měnit vlastnosti příslušného peptidu. V rámci práce bude připravena série elastin-like polypeptidů s obměňovanou sekvencí v závislosti na použité aminokyselině X, jejím umístění a bude zároveň definována optimální délka cílové sekvence tak, aby byly splněny požadavky na termoresponzivní chování a rozpustnost. Pro syntézu budou využity moderní metodiky syntézy peptidů na pevné fázi. Bude tedy nutné podrobně charakterizovat připravené peptidy a prokázat jejich vazebné vlastnosti dostupnými spektrálními metodami (UV, FTIR, NMR, CD, Ramanova spektroskopie a hmotová spektroskopie) a ověřit biologické vlastnosti materiálů.

Syntéza chirálních karboranů a metallakarboranů, studium jejich separace a interakcí s organickými systémy

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: RNDr. Bohumír Grüner, CSc.

Anotace

Téma se týká připravy opticky aktivních klastrových sloučenin.

Syntéza chirálních polymerů na bázi helicenů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Storch, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude syntéza, charakterizace a optická resoluce vhodných derivátů helicenů pro přípravu nových chirálních polymerních materiálů a studium jejich polymerace: chemickou cestou, elektrosyntetickou cestou či pomocí koordinace s přechodnými kovy (MOFs). Pozornost bude věnována také studiu chiroptických vlastností nově připravených materiálů.

Syntéza grafenu exfoliací uhlíkových nanotrubiček

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Experimentální práce zaměřená na exfoliaci uhlíkových nanotrubiček pomocí oxidace nebo interkalace alkalickými kovy. Uhlíkové nanotrubičky a syntetizované grafenové pásky budou studovány zejména pomocí Ramanovy spektroskopie, FTIR, STM, AFM a dalšími pokročilými sondovými metodami.

Syntéza polymerních léčiv pro chemorezistetní nádory

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Libor Kostka, Ph.D.

Anotace

Chemoterapie je jedním z hlavních přístupů k léčbě nádorových onemocnění, je však vážně limitována chemorezistencí mnoha typů nádorů. Hlavním cílem disertace bude návrh struktur, syntéza a studium fyzikálně-chemických a biologických vlastností bio-degradovatelných polymerních konjugátů protinádorových léčiv a STAT3 inhibitorů. Tyto konjugáty by měly být schopné potlačit vedlejší účinky konvenční chemoterapie a potlačit chemorezistenci nádoru. Polymerní nosiče na bázi HPMA budou připravovány novými metodami řízené polymerizace zejména RAFT nebo CuRDRP. Cílem bude příprava polymerních nosičů s lineární, diblokovou nebo různě větvenou strukturou. Těžiště práce bude spočívat v organické a polymerní syntéze nových polymerních konjugátů a jejich charakterizaci pomocí moderních instrumentálních technik (SEC, FFFF, LC-MS, NMR, atd.). Testování připravených léčiv v biologických systémech bude probíhat v rámci spolupráce s domácími i zahraničními pracovišti. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii či biologii. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v mladém dynamickém kolektivu na špičkově vybaveném akademickém pracovišti.

Syntéza rozšířených polyaromatických systémů pro optoelektroniku

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Sýkora, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude vývoj syntézy, strukturní charakterizace a studium vlastností rozšířených polyaromatických [n]helicenů a [n]fenacenů (n > 16). Syntetizované molekuly budou použity k přípravě funkčních povrchů, u helicenů s důrazem na jejich výjimečné optické vlastnosti (CPL OLED, CPL OFET). Současně budou intenzivně zkoumány elektrochemické vlastnosti a samoskladba těchto molekul na površích substrátů (kovů).

Systémy aktivního balení

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Jednou z možností jak prodloužit trvanlivost potravin je využití systémů aktivního balení založených na pozitivním působení látek, které jsou součástí obalového materiálu. Práce bude zaměřena na vývoj a přípravu nových obalových materiálů s antimikrobiálními vlastnostmi a to především inkorporací případně imobilizací antimikrobiálně působících činidel (nanočástice, bakteriociny, enzymy a extrakty z koření) do materiálu obalu. V rámci této práce budou antimikrobiální vlastnosti dlouhodobě testovány na vybraných mikroorganismech, přičemž budou provedeny i testy na samotných potravinách. U materiálů budou taktéž stanoveny jejich základní funkční parametry (propustnost pro vlhkost a kyslík, mechanické a optické vlastnosti).

Síťování biopolymerních kompozitů pro 3D tisk

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Hynek Beneš, Ph.D.

Anotace

FDM 3D tisk je v současnosti prudce se rozvíjející oblast, jejíž limitací je nedostatek termoplastických (především kompozitních) materiálů vhodných pro 3D tisk mající požadované elektrické, teplotně-vodivostní a mechanické vlastnosti. Cílem projektu je využití funkčního biopolymeru jako vytvrzovací složky kompozitu, který umožňuje tvarovou fixaci materiálu ve finálním kroku přípravy (po vytištění). Projekt se zabývá výzkumem i) reakčních a procesních podmínek síťování biopolymerů (keratinu, chitinu a chitosanu), ii) přípravy nanoplniv (např. grafenu) v přítomnosti biopolymeru a iii) reologického chování systémů biopolymer / nanoplnivo.

Tavicí procesy ve vitrifikačních technologiích

Garantující pracoviště: Laboratoř anorganických materiálů, Fakulta chemické technologie

Anotace

Analýza dějů v průběhu vitrifikačního procesu je prováděna s využitím matematického modelu, jehož vstupní data modelu jsou získávána souborem experimentálních metod zahrnujícím vysokoteplotní sledování tavicích procesů, analýzu uvolněných plynů, termickou analýzu a stanovení oxidačně redukční rovnováhy v taveninách.

Technologické postupy optimalizace obsahu a využitelnosti bioaktivních látek v primárních cereálních produktech

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

V poslední době se zvyšuje důraz na používání celozrnných mouk případně mouk se zvýšeným obsahem vlákniny pro výrobu chleba a dalších pekárenských výrobků. Jedná se nejen o snahu o snížení glykemického indexu výsledných produktů, ale současně také o využití biologicky aktivních a nutričně významných složek vlákniny, nebo látek, které ji v obalových vrstvách doprovázejí. Cílem práce bude testování a optimalizace technologických postupů používaných při primárním zpracování obilovin a to jak ve fázi přípravy zrna ke zpracování, tak během vlastního dezintegračního procesu. Jedná se zejména o různé formy hydrotermické úpravy zrna, povrchové úpravy (různá intenzita peelingu) nebo techniky dezintegrace zrna a jejich modifikace. Zkoumán bude obsah vybraných nutričně významných látek v produktech primárního zpracování pšenice, žita a dalších vybraných obilovin a pseudoobilovin při použití různých způsobů přípravy a vlastní dezintegrace a zejména jejich biologická dostupnost a fyziologická využitelnost. Cílem práce bude navrhnout několik technologických postupů vedoucích k optimalizaci obsahu a biologické dostupnosti vybraných bioaktivních látek v konečných produktech.

Technologie pro odstranění bakterií rezistentních na antibiotika a genů antibiotické resistence z čistírenských kalů

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

V tomto doktorském projektu budeme kvantifikovat množství bakterií rezistentních na antibiotika (ARB) a genů antibiotické rezistence (ARG), které vstupují do životního prostředí prostřednictvím aplikace čistírenských kalů v zemědělství. Dále budeme testovat účinnost technologií pro sanaci splaškových kalů (termofilní anaerobní stabilizace, termální hydrolýza, pasterizace, vápnění atd.) z hlediska jejich schopnosti odstranit ARB a ARG. Pro všechny technologie budou hledány podmínky procesu které zajistí odstranění ARB a ARG. Jako reprezentativní vzorky budou vybrány kaly z termofilní a mezofilní anaerobní stabilizace, kaly po aerobní stabilizaci, kaly z odlučovačů tuků a odpady vyvážené do čistíren odpadních vod. Cílem projektu je navrhnout parametry procesů dezinfekce kalu, které bezpečně zajistí odstranění ARB a ARG tak, aby byl kal použit jako hnojivo. Práce bude probíhat pod dohledem prof. Lise Apples of KU Leuven a doktorát by měly vyústit ve dvojnásobný titul z UCT Praha a KU Leuven. Doktorand bude členem týmu, který řeší projekt TAČR SS01020112.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Technologie pro odstranění bakterií rezistentních na antibiotika z čistírenských kalů

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí
Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Tenké vrstvy multiferoických hexagonálních feritů vykazujících magnetoelektrické vlastnosti

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Josef Buršík, CSc.

Anotace

Tématem disertační práce je studium tenkých vrstev a keramik multiferoických hexagonálních feritů s magnetoelektrickými vlastnostmi připravovaných metodami “měkké” chemie, a jejich komplexní chemická, mikrostrukturní, strukturní a fyzikální charakterizace. Hlavní pozornost bude zaměřena na hexagonální ferity strukturního typu Y a Z, vykazující magnetoelektrické vlastnosti. Materiály ve formě tenkých vrstev budou připravovány metodami depozice z kapalné fáze (spin- a dip-coating). Výzkum chemických vlastností bude zaměřen na stadium reálné (mikro)struktury (x-ray a neutronová difrakce, elektronová mikroskopie) a jejího vztahu k funkčním vlastnostem materiálu. Fyzikální část práce zahrnuje stadium elektrických (vodivost), dielektrických, magnetických a magnetoelektrických vlastností (ve spolupráci jak s domácími, tak i zahraničními fyzikálními laboratořemi).

Testování autenticity výrobků z ovoce a zeleniny

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Pro průkaz falšování ovocných a zeleninových výrobků existuje v současnosti řada postupů a metod. Avšak různorodost botanických druhů, odrůd, pěstitelských a výrobních postupů a geografických specifik zvyšuje požadavky na rychlost, komplexnost a spolehlivost postupů testování jejich autenticity. Cílem projektu bude 1) pro různé typy falšování shrnout dostupné konvenční i pokročilé instrumentální metody vhodné pro cílenou i necílenou analýzu, 2) kriticky zhodnotit spolehlivost používaných markerů autenticity/falšování z pohledu přirozené variability jejich obsahu v surovinách, vlivu použité receptury a podmínek zpracování, 3) doplnit a rozvíjet současné databáze. Experimentální práce bude probíhat ve spolupráci s vybranými zkušebními laboratořemi a konzervárenskými podniky a bude zaměřena na aplikaci moderních postupů analýzy potravin (chromatografické a izotopové metody, hmotnostní spektrometrie).

Thermal shock resistance of ceramics and refractories

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Thermal shock resistance is one of the most complex properties of ceramics and refractories. Therefore this PhD topic involves modeling the dependence of elastic properties (Young’s modulus, Poisson’s ratio), thermal conductivity, thermal expansion coefficients, bulk density, specific heat capacity, strength and fracture toughness on the phase composition and microstructure of ceramic materials. The student is required to have a solid background knowledge in ceramic science and technology as well as the ability to combine computer modeling with experimental work on real materials from both fine and coarse ceramics.

Toxické pracovní vztahy a BOZP (výskyt, rizika, prevence)

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na hodnocení úrovně toxicity pracovních vztahů (zejména na vztahy mezi nadřízenými a podřízenými, obsah práce a kvalitu pracovních podmínek) a vlivu psychosociálních faktorů na BOZP u oborů ekonomické činnosti s vysokým podílem automatizace, robotizace a umělé inteligence. Cílem je vytvořit a testovat modely systému řízení lidí, které motivují k prevenci rizik.

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Vladimír Ždímal, Dr.

Anotace

Aerosolové částice jsou v atmosféře všudypřítomné a ovlivňují mnoho dějů na Zemi, od globálního oteplování po lidské zdraví. Nacházejí se převážně v chemické a fuzikální rovnováze se svým okolím, ale kvůli kontinuálním změnám v atmosféře nebo během jejich transportu např. do našich plic se během své doby života mění. Proto je nutné studovat jejich chování při změnách prostředí, aby bylo možné předpovědět jejich osud a transformace, když se dostanou do atmosféry a/nebo v ní vzniknou. Studie bude provedena za použití nově vyvinutého systému laminárních reaktorů, které umožní kontrolovat vlastnosti okolního prostředí částic. Jevy budou studovány za použití pokročilých metod aerosolové instrumentace včetně on-line chemické a fyzikální charakterizace částic aerosolovým hmotnostním spektrometrem.

Transkriptomová analýza akutních a degenerativních poruch centrální nervové soustavy

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika

Anotace

V posledních desetiletích se naše znalosti o molekulárních principech života podstatně rozšířily. Technické průlomy z fyziky, chemie a biologie usnadnily vývoj nových technologií produkující značné množství dat. Zejména metoda RNA sekvenování (RNA-Seq) dramaticka ovlivnila současnou podobu mnoha vědních oborů. Ačkoli je v současné době snadné produkovat velké množství RNA-Seq dat, jejich analýza, vizualizace a interpretace představuje podstatnou překážku budoucího vývoje. Hlavním cílem této práce je vyvinout a implementovat postupy pro analýzu různých typů RNA-Seq datasetů generovaných při studiu akutních (mrtvice, poranění míchy) a degenerativních poruch (amyotrofická laterální skleróza a Alexanderova choroba) v centrálním nervovém systému. Spektrum datových setů zahrnuje standardní RNA-Seq data, analýzu malých RNA či analýzu tisíců jednotlivých buněk (tzv. single-cell RNA-Seq data analýzu). Vzhledem k tomu, že RNA-Seq je rychle se rozvíjejícím oborem, bude hlavní důraz kladen na vývoj, aplikaci a zdokonalování nových algoritmů a bioinformatických nástrojů pokrývajících různé kroky analýzy dat, včetně zpracování surových dat, kontroly kvality, normalizace, vizualizace a integrační analýzy.

Transparentní keramika na bázi perovskitu nebo granátu pro optické aplikace

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Syntetické granáty a perovskity patří k vysoce symetrickým strukturám, které se široce používají v optických aplikacích, a to díky svému izotropnímu chování. Úprava jejich vlastností (jako jsou šířka zakázaného pásu, teploty fázových přechodů atp. společně s dopací opticky aktivními ionty) může ovlivnit nejen jejich aplikovatelnost, ale také možnosti jejich syntézy. Disertační práce bude zaměřena na vývoj nových kubických materiálů, které by mohly být aplikovány v laserových nebo scintilačních technologiích.

Transparentní keramika pro optické aplikace připravená slinováním za vysokého tlaku nebo vakua

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry (double degree)

Anotace

Transparentní keramika může konkurovat monokrystalickým materiálům nejen ve fázi výzkumu a vývoje, ale i ve finálních aplikacích. Disertační práce bude zaměřena na přípravu oxidové keramiky aplikovatelné v laserové nebo LED technice, nebo použitelné při detekci ionizujícího záření. Pro přípravu těchto materiálů bude použito slinování prášků v plazmatu (SPS) nebo slinování v plazmatu. Předmětem práce bude také optimalizace krystalinity a mikrostruktury těchto prášků.

Transparentní keramika pro optické aplikace připravená slinováním za vysokého tlaku nebo vakua

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie (double degree)

Anotace

Transparentní keramika může konkurovat monokrystalickým materiálům nejen ve fázi výzkumu a vývoje, ale i ve finálních aplikacích. Disertační práce bude zaměřena na přípravu oxidové keramiky aplikovatelné v laserové nebo LED technice, nebo použitelné při detekci ionizujícího záření. Pro přípravu těchto materiálů bude použito slinování prášků v plazmatu (SPS) nebo slinování v plazmatu. Předmětem práce bude také optimalizace krystalinity a mikrostruktury těchto prášků.

Transport nosičů náboje v nanostrukturovaných a nanokompozitních materiálech

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

Tématem práce je teoretické i praktické studium mechanismů přenosu náboje v nano-strukturovaných a nano-kompozitních materiálech připravených ve formě tenkých vrstev, povlaků, aerogelů. Cílem práce je návrh modelů popisující přenos náboje v reálných materiálech používaných pro chemické senzory. Vlastnosti nanostrukturovaných vzorků budou v závislosti na teplotě a intenzitě magnetického pole měřeny v systému Quantum Design - PPMS. Práce předpokládá (i) modelování a simulaci transportu nosičů náboje pomocí metody konečných prvků, (ii) návrh a realizaci software pro řízení, sběr a zpracování dat ze systému PPMS (iii) hledání analytického modelu popisujícího reálné (naměřené) vlastnosti vzorků v závislosti na jejich nanostruktuře.

Triboelektrické cesty přispívající k separaci a recyklaci plastového odpadu

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Tvorba koloidů léčiv v gastrointestinálním traktu a jejich charakterizace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Tvorba mikrostrukturovaných materiálů metodami samoskladby

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Samoskladba je spontánní uspořádávání jednotek - stavebních bloků - do uspořádaných struktur. Uspořádaná struktura má nejnižší energii ze všech možných uspořádání stavebních bloků a snižování této energie je je hybnou silou samoskladby. Uspořádání vzniklé struktury je určeno vlastnostmi stavebních bloků, jejich tvarem, materiálovou anizotropíí, povrchovými vlastnostmi atd. Ladění těchto vlastností tak, aby byla dosažena chtěná struktura může být nazíráno jako programování a je jednou z možností jak konstruovat mikro a nanostrukturované materiály. Otázka velikosti je při samoskladbě klíčová, zatímco malé stavební bloky (pod 2 mikrony) jsou schopny minimalizovat svoji energii v průběhu samoskladby díky brownovskému pohybu, který jim umožňuje měnit vzájemnou pozici a orientaci. Větší stavební jednotky to nedokáží a mají proto tendeci v průběhu samoskladby zamrzat v nerovnovážných pozicích.
Nedávno jsme představili postupy, které umožňují uspořádávat anizotropní hydrogelové mikročástice do uspořádaných 2D struktur. Vyvinuli jsme nové mechanismy, umožňující kontrolovat orientaci stavebních bloků během samoskladby a tím překonávat lokální minima kinetické energie. Uspořádané částice mohou být posléze spojeny pomocí kovalentních vazeb jednotlivých mikročástic. Získané struuktury mají využití v mikrorobotice, v přípravě metamateriálů i v tkáňovém inženýrství. Cílem dizertační práce je dále rozvíjet metody samoskladby hydrogelových mikročástic, kombinovat je s přímým uspořádáváním pomocí mobilních mikrorobotů vyvinutých v našem týmu (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg) a používal vzniklé struktury ve výše zmíněných aplikacích.

Udržitelnost potravinové produkce

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Produkce potravin je jedním z významných odvětví, které vykazuje významné environmentální dopady. Z pohledu celého životního cyklu i z pohledu materiálových a energetických toků je vhodné zjistit, které typy stravovacích návyků v různých regionech světa představují větší environmentální zátěž. Pro potravinovou produkco je rovněž významná dostupnost fosforu. Práce bude mít z cíl komplexně posoudit environmentální dopady celého řetězce potravinové produkce, balení potravin, distribuce a odpadového hospodářství. Součástí tématu bude srovnat rozdíly v zásobování potravinami mezi městským a venkovským prostředím.

Udržitelnost různých typů stravování z pohledu LCA

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Food produsction is currently identified as key environmental burden. Agriculture, food production, food packaging and distribution together with food waste management have serious environmental impacts. Population growth and need for food in urban systems results in increasing broadscale environmental stress. The purpose of this thesis is to evaluate different nutritional habits of selected key world regions and compae their environmental impacts from life cycle perspective. Output of the thesis is to define key factors influencing environmental impacts of food chain and propose environmentally friendlier nutrition habits.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Udržitelný rozvoj v podnikové praxi

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce budou prezentovat aktuální poznatky udržitelného rozvoje směrem k podnikové praxi, s nimi spojené ekonomické přínosy a omezení, a v neposlední řadě aktuální doporučení, přístupy, techniky pro implementaci těchto poznatků do podnikové praxe.

Určení etnického původu a dalších skupinových atributů člověka z chemického rozboru jeho pachu

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

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.

Velké deformace keramických práškových výlisků a lom porézní a celulární keramiky

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

Velké deformace hrají významnou roli v keramické technologii, protože všechny kroky lisování závisí na kvazi-plastickém chování práškových systémů během konsolidace. Na druhou stranu, také porézní a celulární keramika, včetně keramiky připravené aditivními procesy, např. 3D tiskem, vykazují kvazi-plastické chování během stlačování. Toto téma disertační práce kombinuje teoreticky založené analytické modelování a počítačové numerické modelování velkých deformací se skutečnými experimenty provedenými na keramických materiálech pomocí různých mechanických testů, především axiální a diametrální komprese. Po studentovi je vyžadována znalost keramické vědy a technologie, stejně jako schopnost spojit počítačové modelování s experimentální prací na reálných materiálech, a to od jemné po hrubou keramiku.

Vinařské odpady jako zdroj biologicky aktivních látek pro biotechnologie

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Výroba vína patří mezi nejstarší biotechnologické procesy. V průběhu zelených prací na vinici, zpracování hroznů a výroby vína vznikne značné množství biologického odpadu jak v podobě rostlinné biomasy tak mikrobiální biomasy. Réva vinná je dobře prozkoumaná plodina z pohledu vinohradnického a biotechnologického, ale není dostatečně probádána z pohledu chemického, tedy z pohledu využitelnosti v ní obsažených chemických komponent pro další využití. Jednotlivé typy odpadů vznikající na vinici či ve výrobě mohou být cenným zdrojem např. biologicky aktivních látek. Předmětem disertační práce bude využití biotechnologicky využitelných látek z vinařských odpadů jak z konvenčních vinic, tak z vinic s biodynamických přístupem pěstování. Může se jednat např.o biologicky aktivní látky, proantokynidiny z rostlinného odpadu nebo o možnosti využití vinařských jemných kalů.

Virtuální návrh a testování porézních katalyzátorů a filtrů pomocí víceúrovňových matematických modelů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.

Anotace

Práce se zabývá vývojem pokročilých matematických modelů porézních katalyzátorů a filtrů pro čištění výfukových plynů, které mohou být použity pro virtuální návrh takového zařízení. Modely jsou vyvíjeny převážně v CFD prostředí OpenFOAM a zaměří se jak na procesy během přípravy katalytických filtrů (vliv parametrů při nanášení suspenze katalyzátoru do porézního substrátu a sušení), tak i na vliv výsledné struktury na provozní vlastnosti zařízení (simulace toku plynu, difúze, katalytické reakce, filtrace pro předpovězení tlakové ztráty, konverze a filtrační účinnosti). Zkoumané děje jsou modelovány podrobně na úrovni pórů stěny a jednotlivých částic a pak také na úrovni kanálků celého reaktoru. Trojrozměrná struktura porézních materiálů je počítačově rekonstruována na základě snímků z rentgenové tomografie (XRT) a elektronových mikroskopů. Výsledky modelů jsou ověřovány pomocí dostupných experimentálních dat z laboratorního reaktoru.

Vlastnosti a struktura rychle ztuhlých slitin hliníku legovaných přírodními slitinami

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie

Anotace

Rychle ztuhlé slitiny hliníku s přechodnými kovy mají vynikající mechanické vlastnosti a zvýšenou tepelnou stabilitu oproti konvenčním slitinám. V práci budou zkoumané slitiny připravené legováním hliníku různým množstvím přírodních slitin přechodných kovů, získaných redukcí polymetalických rud. Budou studovány struktury, mechanické vlastnosti a chování slitin za zvýšených teplot. Studium těchto materiálů a jejich vlastností umožní navržení technologie pro získání materiálů s požadovanými vlastnostmi z přírodních zdrojů.

Vliv fosforečnanů na koloidní stabilitu tekutých mléčných výrobků

Garantující pracoviště: Ústav mléka, tuků a kosmetiky, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Mléko představuje polydisperzní systém bílkovin a tuku, jehož dobrá koloidní stabilita je základním požadavkem při tepelném ošetření a skladování tekutých mléčných výrobků. Jednou možností jak tyto vlastnosti modifikovat je přídavek různých druhů fosforečnanů. Cílem práce bude charakterizace vlivu vybraných fosforečnanů na koloidní stabilitu a reologické vlastnosti tekutých mléčných výrobků při tepelném ošetření a během skladování.

Vliv genetických modifikací na toxicitu rostlin vystavených stresu

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Receptory spřažené s G-proteiny (GPCR) jsou klíčovými prostředníky při buněčné signalizaci a jako takové důležitými cíli nových léčiv. Stanovení aktivity nových sloučenin a/nebo určení módu jejich účinku (agonista/antagonista) je slibné jak z pohledu farmakologického, tak biochemického. Knihovna sloučenin, získaných buď isolací z přírodních zdrojů, nebo de novo syntézou bude proměřena proti panelu terapeuticky zajímavých GPCR. Bude využito stanovení, založené na připojení β-arrestinu, neboť umožňuje jak stanovit aktivaci většiny GPCR, tak potenciální paralelní stanovení v robotizovaném uspořádání.

Vliv korozních produktů na vstup vodíku do struktury vysokopevnostních oceli

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Prošek, Ph.D.

Anotace

Tento projekt je založen na zkušenostech získaných v rámci průmyslem sponzorovaných výzkumných aktivit zabývajících se vodíkovým zkřehnutím vysokopevnostních ocelí, které jsou zvláště náchylné vodíkem způsobenému poškození. Protože pokročilé vysokopevnostní oceli mají velký potenciál snížit spotřebu základních materiálů a energie v řadě oborů lidské aktivity, množství studií věnovaných nebezpečí vodíkového zkřehnutí rychle narůstá. Většina z nich je však prakticky orientovaná a studium mechanismů bývá opomíjeno, ačkoliv lepší porozumění celému procesu může umožnit vývoj materiálů s vhodnějšími aplikačními vlastnostmi. Tato studie bude proto zaměřena na porozumění základním dějům při atmosférické korozi, které mají potenciál ovlivnit vstup vodíku do železa, základního prvku ocelí, a do vybraných tříd ocelí. Hlavním cílem práce bude objasnit vliv korozních produktů na vstup atomárního vodíku do železa a ocelí při atmosférické korozi (jak chemické složení a fázová struktura korozních produktů ovlivňuje adsorpci a absorpci vodíku? Jaký je jejich vliv na pH? Jak mění poměr mezi reakcemi redukce kyslíku a vzniku vodíku? Jaké podmínky spouští tyto reakce? Jak se atomární vodík tvoří a jaký je mechanismus jeho vstupu do struktury kovu?).

Vliv magnetismu na termoelektrické vlastnosti oxidů a sulfidů

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Termosíla může být ovlivněna elektronovými spiny, jejichž příspěvek byl pozororován u NaxCoO2 nebo misfitových kobaltitů. Nedávno byl vliv magnetismu dokázán u feromagnetického kovového CuS2 vykazujícího specifický příspěvek k termosíle. U thiospinelu CuCrTiS4 jsou transportní vlastnosti podobné manganitům s kolosální magnetorezitencí, v nichž je transport na proměnlivou vzdálenost spojen s negativní magnetorezistencí a megnatotermosílou. Cílem práce je prozkoumat vliv magnetismu na termoelektrické vlastnosti těchto sulfidů a optimalizovat její navýšení tohoto příspěvku. S tím souvisí i podrobné studium tepelných vlastností.

Vliv přírodních prostředků pro výživu a vitalitu rostlin na mikrobiologickou diverzitu a biotechnologický potenciál révy vinné

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

V současné době roste v zemědělství poptávka po ochranných preparátech připravených na přírodní bázi. Tento trend souvisí jednak s rozšiřování ekologického či biodynamického hospodaření a zároveň se snahou o omezení používání chemických prostředků, které zatěžují půdu i životní prostředí. Cílem disertační práce je spolupráce na vývoji a testování rostlinných přípravků, které spadají do oblasti biodynamického hospodářství. U vybraných prostředků bude sledován jejich pozitivní vliv na vitalitu rostlin. Zároveň budou tyto preparáty charakterizovány pomocí kvantitativních a kvalitativních metod chemické analýzy. Dalším cílem je ověření ovlivnění aplikace těchto přípravků na přirozenou mikroflóru hroznů, jejíž̌ složení a aktivita je klíčová́ pro úspěšnou realizaci spontánnı́ vinifikace. S tı́mto bodem úzce souvisı́ i biotechnologická analýza fermentace (dynamika procesu, kvalitativnı́ a kvantitativnı́ změny v rámci mikrobiálnı́ho konsorcia, senzorické porovnánı́ výsledného produktu atd.).

Vliv radiolýyzy a bakteriálních extremofilů na životnost kontejneru pro ukládání radioaktivního odpadu

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Stoulil, Ph.D.

Anotace

Práce se bude zabývat vlivem radiolýzy pórového roztoku bentonitu gama zářením na oxidační schopnost prostředí a jeho vliv na stabilitu a polovodivé vlastnosti pasivní vrstvy na korozivzdorné oceli typu 316L. Dále budou studovány možnosti vzniku biofilmu sulfát-redukujících bakterií na povrchu a vliv vzniklých metabolitů na náchylnost k bodové korozi a koroznímu praskání.

Vliv rostlinných extraktů a biologicky aktivních látek v nich obsažených na biofilmy oportunně patogenních i komensálních mikroorganismů

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Biofilmy jsou společenství mikroorganismů, která hrají významnou roli v mnoha odvětvích lidské činnosti, včetně kolonizace tkání či implantovaných lékařských zařízení a nástrojů. Mikrobiální biofilmy se vyznačují významně odlišnými fenotypovými projevy obsažených buněk i širokou škálou interakcí mezi sebou i s okolním prostředím, včetně vysoké rezistence vůči nepříznivým podmínkám či antimikrobiálním činidlům. Předmětem disertační práce bude studium interakcí biologicky aktivních látek přírodního původu s mikrobiálními biofilmy i hledání potenciálního synergického efektu vycházejícího ze současného působení látek (např. v podobě komplexních extraktů). Studovanými modelovými mikroorganismy budou jak oportunně patogenní tak komensální či prospěšné kmeny související např. s lidským trávicím traktem, se zaměřením na jejich adhezi a tvorbu biofilmu. Součástí práce bude i charakterizace studovaných rostlinných extraktů, jak z hlediska zastoupení jednotlivých látek, tak z hlediska celkových vlastností (antioxidační aktivita apod.).

Vliv technologie na charakteristiky nealkoholického piva

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Spotřebitelé piva jsou zvyklí na produkt, který nabízí příjemnou a dobře definovanou chuť. U piva neobsahujících alkohol a se sníženým obsahem alkoholu se však tyto vlastnosti zcela liší od vlastností u běžného piva. Nicméně existují rozdíly ve vlastnostech piva bez alkoholu, které jsou závislé na technologii výroby. Cílem této práce bude srovnání dnes používaných technologií pro výrobu piva, zejména z pohledu těkavých sloučenin piva, a navrhnout možné strategie výroby piva bez alkoholu s optimálními vlastnostmi.

Vliv tepelných procesů na skladbu vlákniny a nutriční hodnotu sušenek

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Obsah vlákniny patří mezi důležité kvalitativní znaky obilovin. Přítomnost vlákniny ve stravě působí svým mechanickým drážděním příznivě na střevní motoriku, omezuje vstřebávání lipidů a cholesterolu a zpomaluje vstřebávání cukrů.Technologické zpracování potravin ovlivňuje obsah, biologickou dostupnost, výživovou kvalitu a fyzikálně-chemické vlastnosti vlákniny a naopak přídavek vlákniny má vliv na technologii a následně na senzorickou kvalitu potravinářského výrobku. Úlohou vlákniny jepřispětk obecnémikrostruktuře, kteráse zdá býtzásadnípři určovánífyzikálně-chemických vlastnostípotravin obohacených vlákninou.Práce je zaměřena na zhodnocení vlivu tepelných procesů užívaných při sekundárním zpracování obilovin na vlákninu, její nutričně významné složky a bioaktivní látky, které vlákninu v obalových vrstvách doprovázejí. Teoretická část práce se zaměří na definici, metody stanovení a zdravotní účinky vlákniny potravy a popisu technologických operací, zejména tepelných procesů užívaných při výrobě sušenek a snídaňových cereálních produktů (snack foods), kterým bude věnována experimentální část práce.Vedle klasických materiálů používaných v pekárenské technologii budou hodnoceny i nové speciálně mleté celozrnné mouky a mouky z netradičních zdrojů jako je ječmen nebo pohanka.

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin a kapek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Vícefázové systémy tvořené přítomností plynné fáze či kapalné fáze v kapalném prostředí, jako jsou pěny, emulze jsou všudypřítomné, jak v přírodě a živých systémech, tak i v průmyslových aplikacích s vysokou přidanou hodnotu např. ve farmacii, kosmetice. Přítomnost povrchově aktivních látek (PAL) mění chování mnoha procesů, přičemž pro systémy v pohybu je třeba mezifázová rozhraní charakterizovat i jinak než prostým povrchovým napětím – např. méně běžnou povrchovou reologií a adsorpčně/desorpčními charakteristikami. Cílem práce je experimentální stanovení vlivu PAL na dynamiku procesů u bublin a kapek (pohyb, rozpouštění, rozpad, koalescence apod.) spolu s charakterizací vybraných PAL s pomocí vhodných fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Typická práce zahrnuje měření povrchovým reometrem, pozorování jevů u bublin a kapek s pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro prováděné experimenty a interpretaci získaných výsledků.

Vliv vlastností proteinů na jejich agregační chování a stabilitu během lyofilizace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Vliv vodíku v zemním plynu na plynárenskou infrastrukturu

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Práce je zaměřena na studium problematiky vlivu různého obsahu vodíku v zemním plynu na plynárenskou infrastrukturu. V současné době se uvažuje o cíleném přidávání vodíku do zemního plynu, ať už čistého vodíku nebo jako součást plynu produkovaného například katalytickou hydrogenací oxidu uhličitého. Problematika přidávání vodíku do zemního plynu zejména zahrnuje promíchávání přidávaného vodíku v plynovodním potrubí, vliv na spalné teplo zemního plynu a spalovací vlastnosti, vliv na měřicí a analytické systémy, těsnicí systémy, vliv při kompresi zemního plynu na kompresních stanicích, snížení dopravní kapacity, snížení methanového čísla a dále problematiku při skladování vodíku v podzemních zásobnících spolu se zemním plynem.

Vliv využití moderních fyzikálních úprav na kvalitu masa a masných výrobků

Garantující pracoviště: Ústav konzervace potravin, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Variabilita v kvalitě masa a masných výrobků představuje významnou překážku v oblasti standardizace a zpracování masa a masných výrobků. Zvýšení standardů kvality může navíc tvořit klíčový rozdíl při rozhodování spotřebitelů o koupi specifických masných výrobků. S ohledem na kvalitu masa a masných výrobků se mimo jiné očekávání spotřebitelů stále zvyšuje, a to především v oblasti křehkosti a barvy výrobků. Schopnost vytvořit kvalitativně nadstandardní výrobky umožňuje uspokojit požadavky zákazníků a navíc rozvíjet potenciál masného průmyslu v České republice. Využívání nových technologií je slibnou možností a přináší alternativní metody masnému průmyslu, které mohou poskytnout konkurenční výhodu ve vývoji nových výrobků. Například vývoj nových způsobů úprav textury masa může zvýšit poptávku po dříve odmítaných partiích zvířete vzhledem k nesnadné kulinární úpravě a negativnímu požitku z pokrmu, a navíc může pozitivně přispět k ziskovosti masného průmyslu. Z tohoto pohledu bude zkoumán vliv moderních technologií, jako jsou pulsně elektrické pole (PEF), zpracování vysokým tlakem (HPP), rázové vlny (SW), ohmický ohřev (OH) na vlastnosti masa a masných výrobků.

Vrstevnaté chalkogenidy pro uchovávání energie

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na studium využití i vrstevnatých chalkogenidů a možnosti jejich využití pro elektrochemické uchovávání energie v bateriích a superkapacitorech a elektrokatalytické aplikace.

Vrstevnaté formy křemíku a germania a jejich optické vlastnosti

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry

Anotace

Rychle se rozvíjející skupina vrstevnatých materiálů na bázi křemíku a germania má optické vlastnosti silně závislé na povrchové funkcionalizaci. Práce je zaměřena na možnosti chemických modifikací povrchu vrstevnatého křemík a germania a vlivu funkčních skupin na luminiscenční vlastnosti. Optimalizované materiály budou testovány pro elektronické aplikace se zaměřením na konstrukci hybridních diod (LED) a solárních článků. Bude studována kompatibilita syntetizovaných 2D nanomateriálů s organickými polovodiči při přípravě hybridních optoelektronických heterostruktur.

Vrstevnaté karbidy, nitridy a boridy pro elektrokatalýzu

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce řeší problematiku syntézy vrstevnatých karbidů a od nich odvozených nitridů a boridů pomocí vysokoteplotní syntézy v pevné fázi. Následně bude studován proces elektrochemické exfoliace a možnosti uplatnění pro elektrochemické uchovávání energie a elektrokatalýzu

Vysoce efektivní elektrochemická redukce CO2 - nevyčerpatelný zdroj jednoduchých organických sloučenin

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Anotace

Elektrochemická redukce CO2 v "zero-gap" uspořádání představuje vysoce efektivní a ve spojení s obnovitelnými zdoji energie také nevyčerpatelný zdroj jednoduchých organických sloučenin jako jsou kyselina mravenčí, formaldehyd či methanol, které jsou základem řady zavedených chemických technologií. V rámci práce bude detailně řešena tématika redukce CO2 a optimalizace jednotlivých komponent elektrolyzéru (elektrody, katalyzátory, membrána, celková konstrukce) a jeho provozu.

Vysoce rozlišená mikrovlnná spektroskopie složitých organických molekul

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

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.

Vysokoteplotní elektrolýza vody

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Vysokoteplotní elektrolýza vody představuje moderní, vysoce perspektivní proces úzce spojený s problematikou optimalizace provozního režimu jednotek produkce elektrické energie, které jsou v současnosti využívány k regulaci zátěže distribuční sítě. Tato regulace je nezbytná vzhledem k narůstajícímu podílu nestabilních obnovitelných zdrojů připojitelných do distribuční sítě.

Vysokoteplotní koroze kovů za ultravysokých teplot v prostředí halogenidů

Garantující pracoviště: Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Stoulil, Ph.D.

Anotace

Jsou-li správně vybrány a aplikovány, korozivzdorné oceli vykazují vynikající dlouhodobou odolnost. Pro výběr vhodných korozivzdorných ocelí pro vodné elektrolyty je k dispozici dostatek dat, což však neplatí pro aplikace v atmosférických podmínkách. Případy selhání zavěšených stropních konstrukcí a dalších komponent prokázaly, že austenitické korozivzdorné oceli podléhají koroznímu praskání (KP) ve specifických atmosférických podmínkách charakterizovaných tvorbou koncentrovaných chloridových roztoků pod úsadami vysoce rozpustných chloridových solí i při nízkých teplotách. Toto bylo pozorováno v plaveckých halách, pro horolezecké skoby v přímořských oblastech a v petrochemickém průmyslu. Bezpečností komise Mezinárodní horolezecké asociace (UIAA) v současnosti připravuje nový standard, který bude klasifikovat horolezecké skoby do tříd podle jejich odolnosti proti KP a dalším formám korozního napadení. Příprava standardu vyžaduje hlubší porozumění korozním mechanismům za daných podmínek. V práci budou systematicky studovány faktory ovlivňující iniciaci a šíření KP jako například depoziční mechanismus, složení a koncentrace úsad, tahové napětí, vliv štěrbin a akumulace agresivních iontů, chemické složení skal, opakované odstraňování úsad deštěm a kondenzací, složení korozivzdorných ocelí a jejich mikrostruktura a další. Důraz bude věnován in situ experimentům pomocí rentgenové mikrotomografie (μ-CT), která umožňí sledovat vznik a šíření trhlin v reálném čase. Zároveň probíhá rozsáhlý expoziční program vzorků korozivzdorných ocelí a alternativních materiálů na stanicích po celém světě, který je řízený UIAA. Tento program bude podporován formou provádění analýz poškození a dalšími doprovodnými měřeními a zkouškami.

Vysvětlení původu magnetoelektrické vazby ve fázích Fe4M2O9

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Multiferoické materiály vykazující alespoň dva typy uspořádání jako např. feroelektrické a feromagnetické jsou aktuálně ve středu zájmu základního výzkumu. Magneto-elektrická interakce přitahuje pozornost díky možným aplikacím např. v pamětech, v nichž je magnetická informace ovládána elektrickým polem. V této práci se zaměříme na syntézu a studium strukturních, magnetických, dielektrických a feroelektrických vlastností mono- a polykrystalů Fe4M2O9, jejichž existence byla zatím prokázána pro M = Nb a Ta. Bude modelována fázová stabilita těchto materiálů ve vztahu k magnetoeleastické interakci.

Vytváření kovových nanostruktur ve skle a sklokeramice: studium sruktury, chemických a optických vlastnosti

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie

Anotace

Práce je zaměřena na cílené vytváření kovových nanočástic, zejména nanočástic mědi, stříbra a zlata, v různých skelných nebo sklo-keramických matricích. Společně s Universitou v Orléans hodláme využívat nové technologie pro přípravu nanočástic ve skle a sklo-keramice. Systematicky budou studovány vztahy mezi přítomností nanočástic s různou strukturou, velikostí, tvarem a distribucí na výsledné optické vlastnosti materiálu. Zaměřit se hodláme zejména na absorpční a luminiscenční vlastnosti.

Využití agilní metodiky v oboru aplikovaných technologií

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Disertační práce je zaměřena na oblast agilního řízení projektů v oblasti environmentálních technologií. Vzhledem k rozsáhlosti a komplexnosti tématu je doporučen kvantitativní výzkum, konkrétně provedení akčního výzkumu a případové studie. Cílem této práce je rozšířit možnosti využití agilních metodik v prostředí technologie pomocí specifikace nových praktik, které budou navrženy v rámci této práce. Cílem je prokázání přínosu zavedení agilní metodiky na reálném projektu v technologickém prostředí. Cílem je rovněž navržení environmentálních indikátorů ukazujících přínos agilních technik pro rozvoj environmentálního inženýrství. Součástí disertační práce bude i zhodnocení zvolených technologí metodou posuzování životního cyklu LCA.

Využití bakterií anammox jako zdroje specifických membránových fosfolipidů

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Tento výzkum je zaměřen na studium membránových fosfolipidů (především tzv. ladderánů), které lze nalézt v membránách bakterií anammox. Tyto fosfolipidy, které se nevyskytují u žádné jiné bakterie, mají velmi neobvyklou chemickou strukturu a tvoří mimořádně rezistentní membrány. Cílem tohoto výzkumu je detailní popis vlastností a funkcí membrán tvořených ladderany a hledání způsobů extrakce a následného využití ladderanů.

Využití heterogenních katalyzátorů na bázi polymerních sítí

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie

Anotace

Polymerní sítě s funkčními skupinami jsou využívány jako katalyzátory mnoha reakcí. Funkční skupiny jsou do materiálu vnášeny buď v podobě funkcionalizovaného monomeru, který je podroben polymeraci nebo postpolymerizační modifikací. Vhodné funkční skupiny obvykle řídí katalytickou aktivitu výsledného materiálu. Cílem práce bude testování polymerních materiálů ve vybraných katalyzovaných reakcích. Součástí práce bude i příprava materiálů, dále postpolymerační modifikace materiálů připravených ve spolupráci s PřF UK a detailní charakterizace všech katalyzátorů. Strukturní vlastnosti materiálů budou korelovány s vlastnostmi katalytickými.

Využití hydratačních a sorpčních vlastností odpadních aluminosilikátů ve vodním hospodářství

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie

Anotace

Některé aluminosilikáty, ale i práškový stavební odpad, biochar, lignin jsou schopné absorbovat a zadržovat ve srovnání s půdami a sedimenty velké množství vody. Smísení těchto materiálů s vybranými půdními profily formou řízeného přídavku mohou ovlivnit vysychání půd, které se stává vzhledem ke stále častěji se vyskytujícím "suchým obdobím", a celkově nižším srážkovým úhrnům zásadním ekologickým problémem. Metoda přídavku materiálu s vysokou nasákavostí do ekosystému může významně přispět k lepšímu hospodaření s vodou a vyrovnání vodního cyklu.

Využití hydrodynamické kavitace v pivovarství

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Hydrodynamická kavitace (HK) souvisí s jevem tvorby, růstu a kolapsu bublin vyskytujících se v extrémně malém časovém intervalu způsobujících intenzivní uvolnění energie v místě zhroucení bubliny. Kolaps mikrobublin vytváří rázové vlny a přechodné zvýšení tlaku a teploty na velkém množství míst současně. HK představuje jednoduchý a energeticky efektivní způsob zvýšení intenzity mezifázových jevů. Cílem práce bude identifikovat technologické kroky (např. rmutování, chmelovar, stabilizace) ve výrobě piva, ve kterých bude možné aplikovat HK. Následně budou technologické kroky testovány při použití HK a bude kvantifikován vliv nových postupů na analytickou a senzorickou kvalitu piva. Tyto alternativní postupy budou srovnány s tradičním pivovarským procesem a bude provedeno srovnání energetických nároků na jednotlivé varianty procesů.

Využití kapalin z termického zpracování odpadních polymerních substrátů pro výrobu motorových paliv a petrochemikálií

Garantující pracoviště: Ústav technologie ropy a alternativních paliv, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

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.

Využití nanostrukturovaných a nanoporezních materiálů pro chemické senzory

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Přemysl Fitl, Ph.D.

Anotace

Významný rozvoj technologií přípravy nanomateriálů v posledních dvou dekádách umožnil přípravu celé řady senzoricky aktivních materiálů s unikátní strukturou a vlastnostmi. Poměrně jednoduchými vakuovými technikami je dnes z materiálů používaných pro chemické senzory možno připravovat nanočástice, nanodráty, případně nanotrubice definovaných rozměrů a tvarů na celé řadě substrátů. Z hlediska chemické senzoriky vykazují takto nanostrukturované materiály v mnoha směrech unikátní vlastnosti (nízká pracovní teplota, vysoká citlivost a selektivita). Cílem práce bude návrh a realizace senzorů s různě nanostrukturovanými aktivními vrstvami, nosiči aktivních vrstev a příprava selektivních nanomembrán nad aktivní detekční vrstvou.

Využití netradičních mikroorganismů při výrobě piva

Garantující pracoviště: Ústav biotechnologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Biotechnologie

Anotace

Zvyšující se tržní konkurence vede pivovary k rozšiřování nabízeného sortimentu. Jednou z možností vývoje nových produktů je využití netradičních mikroorganismů v celém procesu fermentace. Jednou skupinou takových mikroorganismů jsou probiotika, prospěšná pro lidské zdraví, typicky v oblasti zvyšování imunity a udržování rovnováhy střevní mikroflóry. Cílem projektu bude získat soubor mikroorganismů s probiotickými vlastnostmi se schopností zkvašovat pivovarskou mladinu a/nebo snášet prostředí tradičního i nealkoholického piva bez snížení životaschopnosti. Dále bude studována fermentační kapacita vybraných mikroorganismů, tvorba senzoricky aktivních látek a vliv přítomnosti netradičních mikroorganismů na koloidní a chuťovou stabilitu produktů.

Využití nízkoteplotního plazmatu při modifikaci materiálů na bázi polysacharidů

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

Doktorská studie je zaměřena na vývoj ekologicky šetrných postupů využívajících nízkoteplotního plazmatu k úpravě vlastností polysacharidových materiálů. Polysacharidy budou izolovány, po odstranění nízkomolekulárních látek, proteinů a tuků, z vybraných rostlin nebo hub mikrovlnnou extrakcí. Extrakty s vysokým obsahem polysacharidů budou použity pro vývoj nových funkčních polysacharidových filmů, které mohou zvýšit přidanou hodnotu bioaktivních krytů ran. Tyto filmy budou impregnovány léčivy nebo extrakty bohatými na látky podporující hojení pomocí nízkoteplotního plazmatu. K charakterizaci vlastností získaných produktů bude použito široké spektrum analytických metod a přístrojů. Všechny kroky budou monitorovány FTIR spektroskopií. Struktura polysacharidů bude charakterizována stanovením složení monosacharidů, typu glykosidových vazeb a relativní molekulové hmotnosti. Budou využívány chromatografické metody, jako jsou HPLC nebo gelová chromatografie s trojitou detekcí. Stupeň modifikace polysacharidového materiálu bude monitorován spektroskopickými metodami. Budou testovány mechanické vlastnosti připravených filmů na bázi polysacharidů.

Využití podvojných vrstevnatých hydroxidů jako nosičů biologicky aktivních substancí

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie a chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Iva Paterová, Ph.D.

Anotace

Podvojné vrstevnaté hydroxidy, známé také jako sloučeniny typu hydrotalcitu nebo aniontové jíly, tvoří důležitou skupinu materiálů s širokým spektrem využití. Mohou sloužit jako katalyzátory, prekursory katalyzátorů nebo iontoměniče. Uplatnit se mohou také v sorpčních a dekontaminačních procesech, mohou být využity rovněž pro interkalaci nejrůznějších látek včetně léčiv. Cílem práce bude tyto materiály připravit, modifikovat jejich povrch sloučeninami na bázi silanolů a charakterizovat vhodnými metodami. Připravené materiály budou využity jako nosičové materiály pro imobilizaci vybraných aktivních substancí.

Využití pokročilých metod zpracování signálů při návrhu virtuálního velínu

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace

Téma práce je zaměřené na vývoj a realizaci tzv. virtuálního velínu vybraného reálného technologického procesu. Projekt je založen na analýze vybraných biomedicínských dat, 3D modelování a virtuální realitě v inženýrství. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy biomedicínských signálů a 3D modelování, (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro virtualizaci a řízení procesu (iii) implementaci a verifikaci.

Využití přírodních a syntetických zeolitů jako meliorantů

Garantující pracoviště: Ústav chemie pevných látek, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. David Koloušek, CSc.

Anotace

Navržené téma se zabývá nedostatkem vody v zemědělství. Zeolity patří mezi materiály, které jsou schopny zadržovat vodu a při poklesu humidity ji opět předávat do okolního prostředí. Záměrem práce bude hledání vztahu mezi schopností přírodních a syntetických zeolitů zadržovat a uvolňovat molekuly vody ze struktur. Součástí dizertační práce bude i praktické využití zeolitů v zemědělských aplikacích.

Využití recyklovaných odpadních vod pro závlahy v urbanizovaných uzemích

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Využití suchého reformingu při výrobě syntézního plynu

Garantující pracoviště: Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

V posledních letech je stále aktuální téma využití oxidu uhličitého v technologiích označovaných jako CCU (Carbon Capture and Utilization). Jednou z těchto technologií je využití oxidu uhličitého při reformování zemního plynu (methanu) při výrobě syntézního plynu, který je běžnou surovinou v rafinériích při zpracování ropy. Využití oxidu uhličitého při tomto procesu by umožnilo jeho využití a prodloužení jeho uhlíkové stopy. Cílem práce bude stanovit vhodné podmínky procesu (teplota, tlak), katalyzátory a kinetické podmínky. Pro možné průmyslové využití bude také vypracována energetická bilance procesu.

Využití techniky ICP-MS pro stanovení mikro- a nanočástic kovů a jejich sloučenin v potravinách

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Vzhledem k rostoucímu používání anorganických nanomateriálů v různých oblastech lidské činnosti se anorganické mikročástice a nanočástice dostávají do životního prostředí a mohou kontaminovat zemědělské produkty a potraviny. Některé anorganické materiály v práškové formě (TiO2, SiO2) jsou dosud povolenými přídatnými látkami potravin. Zdravotní rizika vyplývající z příjmu anorganických nanomateriálů potravou nejsou zatím jednoznačně zhodnocena. Abychom získali představu o výskytu těchto částic a jejich chování v potravinách, je třeba vypracovat analytické metody umožňující spolehlivou analýzu v různých potravinových matricích. Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) a zejména její varianta analýzy jednotlivých částic (sp-ICP-MS) je slibnou technikou vhodnou pro tento účel. Disertační práce bude zaměřena na vypracování analytických postupů pro detekci, kvantifikaci a analýzu velikosti anorganických nanočástic, případně mikročástic. Součástí práce bude prozkoumání matričních efektů různých potravinových vzorků při analýze technikou sp-ICP-MS a vypracování vhodných postupů přípravy vzorků. Příslušná měření budou rovněž využita ke studiu stability anorganických nanočástic v potravinách a jejich chování při simulované digesci potravin.

Využití vedlejších energetických produktů pro nízkoemisní (zelené) technologie

Garantující pracoviště: Ústav skla a keramiky, Fakulta chemické technologie

Anotace

V současné době Česká republika, resp. celá Evropa přistupuje k celé řadě ekologizačních opatření. V posledních letech se stále více dostává do popředí nutnost řešit zvyšující se emise skleníkových plynů, zvláště pak emise CO2. Velmi důležité je a bude v tomto směru zvýšit využitelnost vedlejších energetických produktů (VEP), což se týká jak různých typů popílků, tak např. sádrovců z odsiřovacích procesů. Cílem této práce bude navázat na aplikovaný výzkum ve spolupráci s ČEZ EP a ČVUT Praha a navrhnout co nejvhodnější způsob zpracování VEP z hlediska jak environmentálního, tak ekonomického. Dále bude výzkum zaměřen na přípravu nízkoemisních finálních produktů s využitím ve stavebnictví. Práce by zahrnovala studium hydratace směsných pojiv s vedlejšími energetickými produkty za použití řady metod. Jednalo by se o stanovení chemických, fyzikálních a mechanických vlastností; přesněji termickou analýzu, analýzy rtg. fluorescence a difrakce, SEM + ED analýzy bodové a plošné, porozimetrii, rozdělení velikostí částic, případně NMR v pevné fázi, stanovení vyluhovatelnosti toxických prvků.

Využití vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie pro komplexní sledování vlivu procesních parametrů na kvalitu potravin

Garantující pracoviště: Ústav analýzy potravin a výživy, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Významným trendem v moderní analýze potravin a přírodních produktů je aplikace metod necílového screeningu využívající vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrii (HRMS). V rámci doktorské práce bude tento postup využit pro komplexní charakterizaci změn složek metabolomu přírodních surovin v procesu jejich zpracování na finální potravinářské produkty či doplňky stravy, pozornost se zaměří na identifikaci markerů jejich kvality a bezpečnosti. V průběhu optimalizace analytických postupů bude též kriticky zhodnocen potenciál superkritické fluidní chromatografie (SFC), zejména pro separaci složek vzorků s vyšším obsahem lipidického podílu.

Vztah endofytní mikroflory a metabolomu rostlin

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

V poslední době je předmětem intenzivního vědeckého zájmu výzkum zaměřený na studium neobvyklých přírodních zdrojů a neprozkoumaných míst výskytu mikroorganismů. Bylo prokázáno, že vztahy endofytních bakterií a mikroskopických vláknitých hub s rostlinami mají velký potenciál vytvářet nové vzácné sekundární metabolity s jedinečnými zdraví prospěšnými, technologickými a nutričními vlastnosti. Podstatou práce bude studium vzájemných vztahů mezi mikrobiálními endofyty a rostlinami vinné révy (Vitis vinifera L)., pěstovaných za podmínek konvenčního a ekologického zemědělství. K tomu budou využity pokročilé nástroje moderní analytické chemie – metabolomický fingerprinting / profilování pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Bude posuzován i potenciál endofytů bránit růstu patogenních vláknitých hub a tvorbě mykotoxinů.

Vztah struktury a funkce u proteinů sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: prof. Ing. Peter Šebo, CSc.

Anotace

Sekreční systém typu III (T3SS) je komplikovaný molekulární aparát jehlovitého tvaru někdy označovaný jako injektozom, který umožňuje přímou dopravu efektorových molekul z cytosolu bakterií do cytosolu cílových buněk. Cílem dizertační práce bude objasnit vztah struktury a funkce proteinů sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella. Konkrétně, proteinu BopN, který je homologní k proteinům regulující aktivitu sekrečního aparátu typu III; Bsp22 proteinu, který vytváří unikátní koncovou strukturu aparátu a efektoru BteA s neznámým mechanismem fungování. Dojde k vytvoření reportérového systému pro sledování translokace substrátových proteinů T3SS, a struktura aparátu bude dále charakterizována pomocí kryo-elektronové a super-rezoluční mikroskopie. Tyto přístupy dále doplníme krystalizačními studiemi purifikovaných proteinů, případně jejich doménami či mutovanými variantami.

Vztah struktury a funkce u vybraných α-L-rhamnosyl-β-D-glukosidas

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Dr. Michael Kotík, Ph.D.

Anotace

α-L-Rhamnosyl-β-D-glukosidasy (rutinosidasy) jsou málo známé mikrobiální glykosidasy reagující nejenom s rutinosidy jako jsou například rutin a hesperidin ale často také s určitými glukosidy (např. s isokvercitrinem). Tyto sloučeniny, které obsahují kromě flavonoidního aglykonu cukernou část složenou z rutinosy nebo glukosy, mají velice zajímavé vlastnosti využitelné v potravinářství a v medicíně. V rámci tohoto projektu se zaměříme na prozkoumání a porozumění vztahů mezi strukturou, funkcí a promiskuitou u čtyř α-L-rhamnosyl-β-D-glukosidas cílenou mutagenezí ve vazebném místě pro aglykon těchto glykosidových substrátů a ve smyčce, která částečně zákrývá aktivní místo těchto enzymů. Důležitým základem našich záměrů je námi rentgenovou krystalografii nedávno získaná struktura jedné rutinosidasy. Vázání in silico různých substrátů a produktů do aktivního místa rutinosidas je dalším úkolem v projektu. Další cíle jsou: získání kvartérní a trojrozměrné struktury první rutinosidasy ze skupiny GH3, získání struktury enzym–substrátového komplexu, určení substrátových specifit a kinetických parametrů a strukturální analýza enzymových produktů hydrolýzy a syntetické reakce (transglykosylace).

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/

Výroba, charakterizace a použití biocharu

Garantující pracoviště: Ústav energetiky, Fakulta technologie ochrany prostředí
Studijní program: Energie a paliva

Anotace

Biochar je ve své podstatě dřevěné uhlí, tj. porézní látka bohatá na uhlík. Práce bude zaměřena na výrobu, charakterizaci a použití biocharu. Proces výroby bude řešen ve spolupráci s českými producenty. Vlastnosti biocharů vyrobených z různých typů biomasy budou charakterizovány ve spolupráci s ústavy AV ČR primárně dle Evropské normy EBC (European Biochar Certificate) a mezinárodní standardizace IBI (IBI Biochar Standards), připravované evropské legislativy a též dalšími speciálními, vybranými analytickými metodami (XRD, XRF, SEM-EDX, XPS, FTIR, Ramanova spektroskopie, NMR, porozimetrie a termické analytické metody apod.). Použití biocharu bude zkoumáno laboratorními testy a reálnými aplikacemi ve spolupráci s ČZU. Partnery projektu jsou kromě zmíněných výzkumných institucí také soukromí zemědělci, Botanická zahrada v Praze a výrobci substrátů.

Výskyt mikroplastů v čistírenských kalech v souvislosti s jejich termickou hydrolýzou

Garantující pracoviště: Ústav technologie vody a prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Vývoj 3D buněčných kultur pro testování nosičů léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Vývoj a optimalizace komponent svazku palivových článků typu PEM

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Karel Bouzek

Anotace

S rozvojem pokročilých katalyzátorů a konstrukčních materiálů vyvstává otázka jejich dopadu na chování palivových článků pro různá konstrukční uspořádání. Cílem této práce bude optimalizovat zejména konstrukci a konstrukční materiály bipolárních desek pro svazky palivových článků využívajících dva odlišné typy katalyzátoru a ověřit výsledky v rámci svazků laboratorních rozměrů, tj. o výkonech v řádu stovek wattů. Bude rovněž ověřena možnost využití svazku v návazné aplikaci zaměřené na malou mobilní jednotku poháněnou energií generovanou tímto palivovým článkem.

Vývoj algoritmů strojového učení pro predikci aktivity terpen-syntáz

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Bioinformatics, Bioinformatika
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Pluskal, Ph.D.

Anotace

Bioaktivní rostlinné metabolity jsou důležitým zdrojem chemických koster pro vývoj nových léčiv. Naše skupina vytváří nové, moderní postupy pro využití biosyntetického potenciálu rostlinného metabolismu za účelem zlepšení lidského zdraví. Jeden ze zajímavých problémů je predikce aktivity enzymů z jejich sekvence aminokyselin pomocí výpočetních metod. V tomto projektu budeme vyvíjet platformy strojového učení (např. hluboké neuronové sítě) pro predikci chemických struktur produkovaných jednou specifickou třídou rostlinných enzymů, terpen-syntázami. Tyto enzymy jsou zodpovědné za generování nejrozsáhlejší a nejrozmanitější třídy rostlinných metabolitů, které mají mnoho léčebných a průmyslových uplatnění. Jako vedlejší projekty bude student vyvíjet výpočetní postupy pro analýzu dat z hmotnostní spektrometrie, metabolomiky, molekulárních sítí, a de novo rekonstrukce transkriptomů. Reference: 1. Christianson, D. W. Structural and Chemical Biology of Terpenoid Cyclases. Chem. Rev. 117, 11570–11648 (2017) 2. Vattekkatte, A., Garms, S., Brandt, W. & Boland, W. Enhanced structural diversity in terpenoid biosynthesis: enzymes, substrates and cofactors. Org. Biomol. Chem. 16, 348–362 (2018)

Vývoj biosenorů pro monitorování exosomů prsního nádoru a transportovaných nukleových kyselin

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Miroslav Ledvina, CSc.

Anotace

Exosomy jsou extracelulární vezikuly vylučované buňkami, tj. včetně nádorových buněk, do vnějšího prostředí jako prostředek mezibuněčné komunikace. Vzhledem biogenezi exosomů, a tím dané podobnosti s rodičovskými buňkami a jejich přítomnosti ve většině tělesných tekutin mohou sloužit jako neinvazivní alternativa tkáňové biopsie. Cílem projektu je vývoj ultracitlivého elektrochemického a akustického biosenzoru pro stanovení nádorových exosomů a nesených nukleových kyselin jako diagnostického nástroje umožňujícího včasné odhalení nádorového onemocnění a průběžné monitorování efektivity terapeutického zásahu. Transduktorem převádějícím vazebnou událost mezi na jeho povrch ukotvenou senzorovou molekulou a cílovým analytem ve měřitelný signál bude v prvním případě borem dopovaná nanokrystalická diamantová vrstva a v druhém případě ultratenká diamantové vrstva. Kromě DNA aptamerů budou aplikovány jako senzorové molekuly peptidy ve vztahu k HER2 markéru a sacharidy zaměřující se na povrchový lektin galektin 3. Za účelem zvýšení stability rozpoznávacího prvku biosenzoru budou jako senzorové molekulu testovány karbaanaloga sacharidů vázané C-glykosidovou vazbou a PNA (peptide nucleic acid) analoga DNA aptamerů, které jsou rezistentní vůči enzymatické degradaci,

Vývoj chemických nástrojů pro studium a manipulaci biologických procesů v živých buňkách.

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Milan Vrábel, Ph.D.

Anotace

Chemické reakce kompatibilní s biologickými systémy nabízejí jedinečnou možnost manipulace a studia biologických procesů v přirozených podmínkách. Naše skupina má dlouhodobý zájem o tyto tzv. bioorthogonální reakce. Během posledních let jsme vyvinuli řadu reakcí, které nám umožňují monitorovat malé molekuly nebo biomolekuly v živých buňkách na základě fluorescenčního signálu vytvořeného během chemické reakce. Také používáme chemické a biologické přístupy k produkci peptidových nebo glykopeptidových knihoven, které zkoumáme za účelem identifikace buněčných cílů na ne se vážoucích. V rámci tohoto projektu plánujeme vývoj nových a využití stávajících chemických nástrojů ke studiu a zodpovězení různých biologicky relevantních otázek. Ideální kandidát by měl mít dobré znalosti na poli syntetické organické chemie, ale také zájem o chemickou biologii a biochemii. Tento interdisciplinární projekt vám umožní rozšířit si znalosti v těchto a příbuzných oborech a pracovat v mezinárodním prostředí skupiny a našeho institutu. Reference: 1) Vazquez, A., Dzijak R., Dracinsky M., Rampmaier R., Siegl S. J., Vrabel, M. (2017). Mechanism-Based Fluorogenic trans-Cyclooctene-Tetrazine Cycloaddition. Angew. Chem. Int. Ed., 56, 1334-1337. 2) Siegl, S. J., Dzijak, R., Vazquez, A., Pohl, R., Vrabel, M.: (2017). The Discovery of Pyridinium 1,2,4-Triazines with Enhanced Performance in Bioconjugation Reactions. Chem. Sci. 8, 3593–3598.

Vývoj fotochemických přepínačů jako stavebních kamenů pro iontové kapaliny

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Tomáš Slanina, Ph.D.

Anotace

Organické radikály a radikál ionty představují zajímavou skupinu open-shell molekul, které jsou důležité pro design molekulární elektroniky a systémy pro konverzi a uchování světelné energie. Protože většina organických molekul preferuje closed-shell konfiguraci, stabilní organické radikály jsou vzácné molekuly, jež musí být stabilizovány externími faktory (sterické bránění, atomy třetí periody, komplexace).[1] Kandidát(ka) vyvine různé metody pro stabilizaci radikálů a radikál iontů, které budou generovány fotoindukovaným přenosem elektronu a dalšími redoxními procesy. Využije kombinovaný syntetický a spektroskopický postup pro výzkum tvorby, stability a vlastností radikál iontů.[2] Vyvinuté metody budou dále použity pro systémy schopné reversibilního přenosu elektronu a manipulace s náboji a protiionty. Vysoce motivovaný(á) a schopný(á) kandidát(ka) bude mít příležitost rozšířit svoje dosavadní vzdělání ve fyzikální a organické chemii za použití elektrochemických, fotochemických a spektroskopických metod. Stane se součástí dynamické juniorské výzkumné skupiny zkoumající malé organické molekuly, podléhající redoxním procesům a reversibilním chemickým reakcím. Reference: [1] T. Fiala, L. Ludvíková, D. Heger, J. Švec, T. Slanina, L. Vetráková, M. Babiak, M. Nečas, P. Kulhánek, P. Klán, et al., J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2597–2603. [2] T. Slanina, T. Oberschmid, ChemCatChem 2018, 10, 4182–4190.

Vývoj kvasů z bezlepkových surovin a optimalizace jejich fyzikálně-chemických a nutričních parametrů

Garantující pracoviště: Ústav sacharidů a cereálií, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Chemie a technologie potravin

Anotace

V poslední době se zvyšuje zájem populace o bezlepkové výrobky všeho druhu, zejména chleba a dalších pekárenských výrobků. Bezlepkové produkty požadují nejen skupiny obyvatel trpících celiakií či jinou formou intolerance lepku, ale i mnozí další zájemci, u nichž intolerance není diagnostikována. Zároveň stoupá obecný zájem o pekárenské výrobky obsahující různé typy vitálních kvasů. Cílem práce bude testování a optimalizace technologických postupů používaných při přípravě kvasů z mouk bezlepkových obilovin a pseudoobilovin (čiroku, rýže a pohanky). Prověřovány budou zejména postupy aktivace fermentačních procesů z dostupných komerčních startovacích kultur i spontánně na základě přirozené mikroflóry mouk. Dále pak podmínky vlastního vedení kvasů (teplota, čas, konzistence). Postupy budou optimalizovány na základě vybraných fyzikálně-chemických charakteristik výsledných kvasů (zejména pH a titrační kyselosti, obsahu a vzájemných poměrů organických kyselin, profilů těkavých látek), vybraných nutričních charakteristik a dále na základě senzorických vlastností kvasů a pokusných výrobků připravených s jejich použitím. Z úspěšných spontánně aktivovaných kvasů budou připraveny stabilizované startovací kultury.

Vývoj metod pro analýzu těžkých kovů v mikroplastech

Garantující pracoviště: Ústav analytické 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 metod pro stabilizaci organických radikálů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Chemistry
Vedoucí práce: Mgr. Tomáš Slanina, Ph.D.

Anotace

Organické radikály a radikál ionty představují zajímavou skupinu open-shell molekul, které jsou důležité pro design molekulární elektroniky a systémy pro konverzi a uchování světelné energie. Protože většina organických molekul preferuje closed-shell konfiguraci, stabilní organické radikály jsou vzácné molekuly, jež musí být stabilizovány externími faktory (sterické bránění, atomy třetí periody, komplexace).[1] Kandidát(ka) vyvine různé metody pro stabilizaci radikálů a radikál iontů, které budou generovány fotoindukovaným přenosem elektronu a dalšími redoxními procesy. Využije kombinovaný syntetický a spektroskopický postup pro výzkum tvorby, stability a vlastností radikál iontů.[2] Vyvinuté metody budou dále použity pro systémy schopné reversibilního přenosu elektronu a manipulace s náboji a protiionty. Vysoce motivovaný(á) a schopný(á) kandidát(ka) bude mít příležitost rozšířit svoje dosavadní vzdělání ve fyzikální a organické chemii za použití elektrochemických, fotochemických a spektroskopických metod. Stane se součástí dynamické juniorské výzkumné skupiny zkoumající malé organické molekuly, podléhající redoxním procesům a reversibilním chemickým reakcím. Reference: [1] T. Fiala, L. Ludvíková, D. Heger, J. Švec, T. Slanina, L. Vetráková, M. Babiak, M. Nečas, P. Kulhánek, P. Klán, et al., J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2597–2603. [2] T. Slanina, T. Oberschmid, ChemCatChem 2018, 10, 4182–4190.

Vývoj metodiky vodní stopy pro vodní hospodářství

Garantující pracoviště: Ústav chemie ochrany prostředí, Fakulta technologie ochrany prostředí

Anotace

Náplní disertační práce bude vývoj koncepčního nástroje pro hodnocení vodní stopy technologií i urbanistických celků. Vodní stopa je environmentální parametr hodnotící zátěž výrobků, technologií či lidských sídel a celků vůči vodnímu stresu. Vodní stres je lokalizovaný problém, který je třeba i v rámci studilí life cycle assessment vhodným způsobem lokalizovat.

Zahraniční partnerská instituce: KU Leuven, Belgium

Vývoj metodiky zvětšování měřítka (scaling-up) průmyslových míchaných reaktorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mezi zařízení často v průmyslu používaná k intenzifikaci kontaktu plynu a kapaliny patří mechanicky míchané nádoby. Příkladem průmyslových aplikací takových zařízení mohou být kromě aerobních fermentací (kdy hovoříme o fermentoru) rovněž chlorace nebo hydrogenace (kdy hovoříme o vícefázovém míchaném reaktoru). V mnoha případech je produkční kapacita zařízení dána rychlostí absorpce či desorpce plynu do/z kapaliny (například limitace kyslíkem, či odvodem produkovaného CO2), tj. slovy chemického inženýrství dějem určujícím rychlost celého procesu je mezifázový transport hmoty mezi plynem a kapalinou. Klíčovým parametrem při návrhu takových zařízení je potom objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Cílem výzkumu je nalézt metodiku návrhu průmyslových zařízení pro procesy, ve kterých je rychlost určujícím dějem mezifázový transport hmoty. Jedná se o návrhy na základě dat měřených v zařízeních laboratorního a poloprovozního měřítka, tedy o formulaci pravidel pro scaling-up. Za tímto účelem byla v laboratorních nádobách průměru 20 a 30 cm již dříve provedena rozsáhlá měření příkonu, zádrže plynu a objemového koeficientu přestupu hmoty v různých typech vsádek (koalescentní, nekoalescentní, viskózní) a s různými typy míchadel (různé směry čerpání od radiálního k axiálnímu) včetně uspořádání s kombinací více míchadel na společné hřídeli. V posledních letech jsou vedeny experimenty na poloprovozní aparatuře s nádobou průměru 60 cm se třemi míchadly na společné hřídeli. Aparatura je vybavena moderním software řízení a sběru dat používaným v průmyslu. V poloprovozní nádobě byla provedena měření s čistou vodou a s roztokem síranu sodného, což reprezentuje koalescentní a nekoalescentní vsádku. Nyní jsou vedeny experimenty ve vsádce s vyšší viskozitou, neboť takové vsádky se vyskytují v mnoha biochemických výrobách. V mnoha aplikacích se také jedná o suspenze s mikroorganismy, jejichž kolonie tvoří významný podíl pevné fáze ve vsádce, čímž ovlivňují hodnoty transportních charakteristik. Je proto třeba proměřit transportní charakteristiky za těchto situací. Cílem doktorské práce je opatřit soubor transportních charakteristik měřením na poloprovozní nádobě, kde bude použita kapalná vsádka s vyšší viskozitou odpovídající kapalinám v biochemických výrobách, a v nádobě průměru 30 cm za přítomnosti pevných částic. Z transportních charakteristik budou proměřovány příkon míchadel, zádrž plynu a objemový koeficient přestupu hmoty, kLa. Na základě analýzy dat změřených na zařízeních různých velikostí bude hledána metodika využití dat z laboratorního zařízení k návrhu zařízení průmyslové velikosti. Doktorand se seznámí s matematickými modely mezifázového transportu hmoty, s měřícím a řídícím software používaným v průmyslu a se způsoby měření mezifázového transportu hmoty ve větší šíři, neboť bude pracovat v kolektivu zabývajícím se také návrhy destilačních a absorpčních kolon a bublaných kolon s ejektorem. Další informace: Tomáš Moucha, tel. 2044 3299, budova B, přízemí, č.dv. T02a, e-mail mouchat@vscht.cz

Vývoj nových kompozitních materiálů pro efektivní adsorpci a separaci plynů

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská
Studijní programy: Chemistry, Chemie

Anotace

Vysoká produkce skleníkových plynů má negativní vliv na životní prostředí. Proto je žádoucí vývoj nových separačních technologií se zvýšenou účinností a nízkými kapitálovými náklady. Separace, adsorpce a skladování skleníkových plynů, zejména CO2 a získávání H2 či CH4 jako zdrojů energie mají nesmírný význam pro další rozvoj společnosti. Projekt je zaměřen na přípravu, charakterizaci a využití pokročilých materiálů pro zachycování a separaci plynů, převážně oxidu uhličitého. Jednou z možností je využití dendrimerů, třídy syntetických makromolekul s pravidelnou a vysoce rozvětvenou strukturou vyznačují se velkým vnitřním prostorem a velkým počtem funkčních skupin na povrchu. Tyto vlastnosti dendrimeru mohou vést ke zvýšení adsorpční kapacity a selektivity nového materiálu. Práce zahrnuje zejména experimentální stanovení adsorpční kapacity a separační výkonnosti nově připravených materiálů pro vybrané plyny.

Vývoj počítačové interpretace spekter nukleární magnetické resonance pro stanovení molekulové struktury

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Stanovení molekulové struktury za pomoci počítačových programů zejména ze spekter NMR již v dnešní době předčí člověka nejen v rychlosti, ale i ve správnosti. Dosud nevyřešenou částí stanovení molekulové struktury zůstává interpretace experimentálních spekter. Cílem této práce je zpracovat 1D a 2D NMR spektra pomocí vlastních algoritmů umožňujících následnou automatizaci stanovení molekulové struktury studovaných látek.

Vývoj proteomických technik pro rozlišení živočišného původu recentních a historických kostí

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Mgr. Ing.