Doktorské studium

Laboratoř medicinální diagnostiky - hmotnostní spektrometrie

Vývoj metody pro rutinní stanovení psychotropních látek v organismu

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti vývoje rychlých diagnostických kitů pro důkaz přítomnosti/absence psychotropních látek přítomných v tělních tekutinách (moč, sliny). V první fázi práce bude nutné nalézt vhodné metabolity psychotropních látek v uvedených tělních tekutinách, které budou vhodné pro semi-kvantitativní stanovení, stejně jako vhodnou vizualizačně-detekční reakci specifickou pro vybranou látku/metabolit. Pro dané metabolity pak bude vytvořen diagnostický kit, který bude fungovat na bázi reakce antigenu a protilátky s kolorimetrickou indikací vytvoření komplexu antigen-protilátka.


Vývoj diagnostického proužku pro medicinální diagnostiku

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti přípravy diagnostického proužku pro orientační stanovení závažných civilizačních onemocnění (např. astma, různé typy karcinomu) z tělních tekutin. Diagnostický proužek by se měl skládat z imobilizovaných protilátek proti specifickým látkám charakteristické pro konkrétní onemocnění (tzv. „biomarkery“) do pórovitých polymerních nosičů. Koncentrace biomarkerů by se měla stanovit na základě barevné změny proužku, která by byla způsobena vytvořením vazby antigen a protilátka.


Vývoj metody pro diagnostiku Alzheimerovy choroby

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti vývoje metody na bázi hmotnostní spektrometrie pro diagnostiku a monitorování progrese Alzheimerovy nemoci. Práce se bude zabývat vývojem multimarkerového screeningu pro identifikaci a kvantifikaci řady významných biomarkerů Alzheimerovy choroby (markery oxidativního stresu,neuroprostany, tau-proteiny ad.). Principem vyvinutých metod by měla být kombinace vhodné separační techniky (imunoextrakci, extrakci na pevné fázi (SPE)) s vysoce selektivní a citlivou detekční metodou hmotnostní spektrometrií.

Příprava MIP pro separaci neurotransmiterů z mozku

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti vývoje MIP (Molecule Imprinting Polymer) jako rychlého a vysoce specifického nástroje pro separaci neurotransmiterů (dopamin, serotonin) a jejich metabolitů z komplexních matric (mozkové tkáně a mikrodialyzátu) před samotnou analýzou na bázi hmotnostní spektrometrie. Vyvinutý nástroj by měl sloužit separaci uvedených látek a měl by být využíván v experimentálních studiích pro monitorování mozkových funkcí.

Vývoj magnetických nanočástic pro medicinální diagnostiku

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti přípravy a charakterizace magnetických nanočástic, funkcionalizovaných specifickými molekulárními strukturami, které umožňují vysoce selektivní separaci cílových struktur (molekul produkovaných při patologických procesech v organismu tzv. markerů) z komplexních biologických matric jako jsou krevni plazma, dechový kondenzát, mozkomíšní likvor, moč ad. Práce je zaměřena jak na proces přípravy uniformních magnetických nanočástic a jejich charakterizaci, tak v neposlední řadě na jejich testování v diagnostických procesech, případně porovnání se současnými metodami používanými v klinické praxi.

Vývoj stereoselektivních katalytických systémů pro redukci C=N vazby

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti, přípravy a charakterizace nových katalytických systémů pro asymetrickou hydrogenaci C=N dvojné vazby. Cílem práce je příprava nových stereoselektivních homogenních katalyzátorů vykazujících vhodné parametry (stereoselektivitu, aktivitu, možnost regenerace) pro jejich aplikaci ve farmaceutických technologických procesech. Práce bude zahrnovat jak racionální design katalytického systému na základě metody podobnosti v oblasti molekulárního modelování, tak syntézu vybraných struktur a jejich následné kinetické testování s modelovými látkami obsahujícími ve svých strukturách C=N dvojnou vazbu. Práce bude směřována k praktické aplikaci, přičemž kterou je nalezení katalytického systému a vývoj jeho průmyslově využitelné formy pro technologický proces výroby moderního myorelaxancia na bázi kurarových alkaloidů.

Vývoj nanočástic pro cílený transport léčiv

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti, přípravy a charakterizace zlatých funkcionalizovaných nanočástic pro vysoce specifický transport cytostaticky působících léčiv. Práce bude orientována jak na přípravu zlatých nanočástic, tak na jejich potažení strukturami, jejichž cílem bude „akceptování“ imunitním systémem. V neposlední řadě bude vyvíjena a standardizována metoda zachycení dalších struktur na funkcionalizovaných částicích tj. cílem bude zakotvení struktur zodpovědných za specifickou interakci (“vychytání“) s cílovými molekulárními strukturami lokalizovanými na nádorových buňkách, stejně jako cytostaticky působícími molekulami (léčivy).

Vývoj nových bórových sloučenin pro boronovou záchytovou terapii

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Cílem tohoto projektu je syntetizovat nové potenciální látky bohaté na bór využitelné v boronové záchytové terapii (BNCT), které budou vykazovat specifitu k nádorové buňce, ale současně se bude jednat o struktury o střední molekulové hmotnosti, které nebudou podléhat významnější akumulaci v játrech. Práce bude zaměřena na:
* Návrh a konstrukci vhodných sloučenin bóru aplikovatelných pro BNCT terapii nádorů, zejména mozku.
* Využití vhodných struktur pro zvýšení selektivity potenciálního léčiva pro vybrané druhy nádorů.
* Navržení finální lékové formy pro podávání léčiva.

Personalizovaná medicína plicních onemocnění - nový směr v medicinální diagnostice

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti personalizované medicíny, jako nového směru v medicinální diagnostice, využívající k diagnostice patologických procesů a při monitorování průběhu terapie genomických a molekulárních analýz tělních tekutin a tkání. Pro její rozšíření do rutinní lékařské praxe při diagnostice řady onemocnění je nutno identifikovat specifické látky charakteristické pro konkrétní onemocnění – tzv.„biomarkery“. Pro detekci a kvantifikaci těchto látek budou vyvíjeny metody kombinující separaci biomarkerů z komplexních biologických matric (moč, krevní plasma, mozkomíšní mok, kondenzát vydechovaného vzduchu) s vysoce citlivou a přesnou metodou, hmotnostní spektrometrií.

Příprava nových platinových cytostatik 4. generace

Školitel: Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Práce je orientována do oblasti přípravy nových platinových komplexů v laboratorním měřítku. V současné době jsou ve výzkumu a vývoji platinová cytostatika tzv. 4. generace, mezi které můžeme řadit například pikoplatinu. Před vlastní prací bude detailně zpracována literární rešerše zaměřená na použití platnatých komplexů s cytostatickou aktivitou. Rešerše bude také zpracovávat téma nového směru v léčbě nádorů - použití platičitých komplexů. Při vlastní práci poté budou zkoumány reakční podmínky příprav jednotlivých komplexů s cílem připravit analoga pikoplatiny a oxaliplatiny s platinou v oxidačním stavu (IV).

Laboratoř medicinální diagnostiky - spektrální dichroismus

Využití chiroptické spektroskopie v diagnostice neurodegenerativních a nádorových onemocnění

Školitel: Prof. Ing. Miloslav Suchánek, CSc. / Doc. Ing. Vladimír Setnička, PhD.

Cílem práce je testovat potenciál metod chiroptické spektroskopie - elektronového cirkulárního dichroismu a Ramanovy optické aktivity - v diagnostice neurodegenerativních a nádorových onemocnění. Student se bude podílet na zavedení unikátní metody Ramanovy optické aktivity na našem pracovišti. Součástí práce bude vývoj této metody a optimalizace experimentálních podmínek pro měření spekter vzorků biologického původu, například krevní plazmy, s cílem nalézt spektrální markery, na jejichž základě bude možno odlišit vzorky pacientů od zdravých jedinců.


Aplikace metod molekulové spektroskopie pro diagnózu degenerativních a nádorových onemocnění

Školitel: Prof. Ing. Miloslav Suchánek, CSc. / Doc. Ing. Vladimír Setnička, PhD.

Metody molekulové spektroskopii, zejména FTJR a Ramanova spektroskopie, patři k účinným metodám strukturní analýzy, které nadějně osvědčili se jak při vyjevení anomálií ve struktuře jednotlivých biologických molekul a anormálních tkání tak i v diagnostické praxe. Diagnóza onemocnění na raných stadiích je směřovaná na objevení markérů aktivní sekrece transformovaných buněk ve vzorcích tělesných tekutin, které jsou odlišné od metabolických produktů normálních tkaní. Ramanova optická aktivita (ROA) zároveň s Ramanovou spektroskopii bude použita pro hledání spektroskopických markérů patologického stavu a pro monitoring strukturních a konformačních změn biomolekul (proteinů, glykoproteinů, glykolipidu, nukleových kyselin a polysacharidů) doprovázející onemocnění.


Laboratoř bezpečnosti/kvality potravin a výživy

Metabolomické profilování: nová strategie hodnocení kvality a autenticity potravinových surovin

Školitel: Doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D.
Školitel specialista: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.

V době svého vzniku byla metabolomika vnímána jako moderní, specializovaný nástroj analytické biochemie umožňuje inovativní výzkum rostlin a dalších organismů. Tento vědní obor, zaměřený na detekci širokého spektra malých molekul (<1500 Da) ve složitých biologických matricích, je v současné době v oblasti velkého zájmu jako nová strategie hodnocení kvality a autenticity potravinových surovin a produktů. Hlavním tématem práce bude aplikace různorodých instrumentálních technik (DART-MS, LC-MS, GC-MS) pro metabolomické profilování potravinových surovin a produktů za účelem hodnocení jejich jakosti a autenticity.


Nové analytické strategie sledování organických mikropolutantů v komplexních směsích

Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: Doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D.

Výzkum se zaměří na vývoj rychlých a efektivních analytických metod pro studium různých skupin environmentálních kontaminantů ve složkách životního prostředí a potravin se zaměřením na nové (emerging), dosud jen omezeně prostudované sloučeniny. Velká pozornost bude věnována inovativním aplikacím různých technik hmotnostní spektrometrie, jak tandemové tak ultrarozlišovací, ve spojení jak s kapalinovou tak i plynovou chromatografií, tak, aby byly dosaženy optimální hodnoty pracovních charakteristik.


Aplikace nových technik v plynově chromatografické analýze reziduí pesticidů v potravinách

Školitel: Doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D.
Školitel specialista: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.

Hlavním tématem práce bude implementace nových instrumentálních technik pro rychlou analýzu reziduí pesticidů v potravinách. Pro separaci cílových analytů budou testovány techniky rychlé plynové chromatografie (fast GC) a kompletní dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC). Pro detekci analytů bude využita technika hmotnostní spektrometrie s průletovým analyzátorem (TOF) a trojitým kvadrupólem (QqQ).


Přenos Fusariových mykotoxinů v potravních řetězcích

Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.

Výzkum se zaměří na problematiku přenosu širokého spektra toxických sekundárních metabolitů vláknitých hub řetězci zemědělská plodina – krmivo (včetně siláží) – hospodářská zvířata – potraviny živočišného původu. Pro vyšetřování živočišných matric bude vyvinuta a validována multidetekční metoda, ultraúčinná vysokotlaká chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií. Pozornost se zaměří zejména na (i) osud konjugátů mykotoxinů a dalších maskovaných forem a (ii) dosud jen málo studované (emerging) mykotoxiny, pro které Evropský úřad pro potraviny (EFSA) požaduje data.


Xenobiotika a jejich biologicky aktivní metabolity v prostředí člověka

Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: Doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D.

Výzkum bude reflektovat současné trendy a požadavky na analýzu xenobiotik s akcentem na vývoj nových, rychlých a ekonomicky nenáročných postupů pro jejich stanovení. Vedle mateřských sloučenin se pozornost zaměří na jejich biologicky aktivní metabolity potenciálně interferující s endokrinním systémem. Budou implementovány a kriticky zhodnoceny postupy využívající ultraúčinnou kapalinovou chromatografii ve spojení s různými typy hmotnostní spektrometrie umožňující jak cílový tak i necílový screening. V rámci případové studie budou sledovány hladiny výše uvedených škodlivin v různých položkách potravního koše s cílem shromáždit údaje pro hodnocení zdravotních rizik pro konzumenty.


Procesní kontaminanty v tepelně zpracovaných potravinách: kritické zhodnocení vlivu různých faktorů

Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: Doc. Dr. Ing. Kateřina Riddellová

Výzkum bude realizován v rámci EU projektu PROMETHEUS (PROcess contaminants: Mitigation and Elimination Techniques for High food quality and their Evaluation Using Sensors & Simulation), který je zaměřen na problematiku procesních kontaminantů, k jejichž tvorbě dochází při tepelném zpracování různých potravinových surovin. Jedním z významných úkolů bude zavedení a validace inovativních analytických postupů pro efektivní sledování akrylamidu, 3-monochloropropanediol esterů, glycidol esterů, furanu, hydroxymethylfurfuralu a carboxymethyllysinu, tak, aby bylo možné detailně charakterizovat vliv různých potravinářských technologií na hladiny uvedených škodlivin.


Metody pro sledování těkavých složek potravin jako významných ukazatelů jakosti a autenticit

Školitel: Doc. Dr. Ing. Kateřina Riddellová

Plánovaná disertační práce se zaměří na vývoj metod pro sledování těkavých sloučenin potravin, využívajících moderní instrumentální techniky. Metody budou založené hlavně na mikroextrakci tuhou fází v kombinaci s plynovou chromatografií a hmotnostně spektrometrickou detekcí. Tyto metody budou využity nejen pro sledování profilů těkavých látek, ale také pro cílené kvantitativní stanovení vybraných analytů.


Studium forem reziduí pesticidů v zemědělských plodinách a produktech jejich zpracování

Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: Prof. Ing. Vladimír Kocourek, CSc.

Výzkum se zaměří na vývoj a validaci moderních analytických postupů, které umožní nejen identifikaci a kvantifikaci širokého spektra reziduí účinných složek prostředků aplikovaných k ochraně zemědělských plodin, ale i sledování produktů jejich biotransformace či degradace působením fyzikálně – chemických faktorů. Studovány budou též změny reziduí při různých podmínkách technologického / kulinárního zpracování. Pro analýzu reziduí bude využita technika hmotnostní spektrometrie, tandemová i s ultravysokým rozlišením.


Laboratoř pro biometrologii a metrologii v chemii

Biologické aplikace kvantitativní NMR spektroskopie

Školitel: Prof. Ing. Miloslav Suchánek, CSc. / Ing. Marek Kuzma, Ph.D.

Budou vyvinuty a validovány metody NMR pro metabolomická studia tělních tekutin plasma, moč, dechový kondensát). Budou studovány parametry odpovědné za chemický posun sloučenin, které jsou zásadní pro identifikaci metabolitů.


Vývoj metod pro monitorování envirotoxických bioaktivních sloučenin

Školitel: Prof. Ing. Miloslav Suchánek, CSc. / Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Vývoj metod a jejich validace pro stanovení významných množství vylučovaných cytostatik, immunosupresivních látek, hormonů a dalších bioaktivních sloučenin použitelných při monitorování v léčebných zařízeních a domácnostech.


Vývoj a klinické testování metody pro kvantifikaci lipoproteinů

Školitel: Prof. Ing. Miloslav Suchánek, CSc. / Doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.

Cílem práce bude vyvinout metodiku měření medicínsky významných lipoproteinů metodami hmotnostní spektrometrie (MS) případně nukleární magnetické resonance (NMR). Metoda bude zahrnovat jak vhodnou přípravu klinických vzorků, tak vývoj a validaci metod výše uvedenými metodami strukturní analýzy. Lipoproteiny, které budou kvantifikovány (11 podtříd lipoproteinů VLDL1, VLDL2, IDL, LDLL LDL2, LDL3, HDL2b, HDL2a, HDL3a. HDL3b a HDL3) tvoří diagnosticky významný prostředek pro celou řadu onemocnění, případně jejich prevence (Ischemická choroba srdeční, Hypertenze, Diabettes mellitus atd.).