Skupina molekulárního rozpoznávání VŠCHT Praha

Výzkum

Jakožto vysokoškolská výzkumná skupina molekulárního rozpoznávání se zabýváme nejmodernějšími trendy současné vědy, přičemž nedílnou součástí naší skupiny jsou studenti se zájmem o výzkumnou činnost. Náš výzkum využívá všech standardních motod i moderních poznatků vědy a je bez vyjímky multidisciplinární povahy. Výzkum zahrnuje aplikace a rozvoj současných poznatků analytické, organické, bioorganické a fyzikální chemie, molekulárního modelování, molekulárního inženýrství, nanotechnologií a dalších oborů. Stejně tak se snaží o zavedení a vývoj nových method a principů.

Chcete-li se s námi vydat za dobrodružstvím vědy, pak vězte, že míra zastoupení a hloubka porozumění jednotlivých disciplín je přizpůsobena projektu a zájmu studenta. Všechny výsledky jsou obratem patentovány či publikovány v odborných časopisech světového významu a prezentovány na mezinárodních konferencích. Projekty jsou podporovány jak řadou grantů, tak partnery z průmyslu (Zentiva a.s.). Všechny projekty mají nadstandardní přístrojové a finanční zázemí. Vyžadujeme pracovitost a zodpovědnost, samostatnost a zároveň schopnost týmové práce, zájem učit se novým dovednostem a znalostem. Studenti se účastní mezinárodních konferencí a za dobré výsledky jsou odměňováni.

Náš výzkum je zaměřen především na

  • Vývoj optických a elektrochemických senzorů - chemické nosy a jazyky
  • Chirální rozpoznávání a chirální stacionární fáze pro HPLC
  • Fotosensitizéry pro fotodynamickou léčbu rakovinného onemocnění
  • Příprava, vlastnosti a využití molekulárních pinzet
  • Nanočástice pro diagnostiku i léčbu
  • Selektory pro stanovení cukrů ve vodném prostředí
  • Elektrody schopné detekovat úseky DNA

Témata diplomových a doktorkých prací pro rok 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013, 2013/2014

Obsahy diplomových i doktorských prací jsou vždy součástí našich výzkumných projektů, které jsou finančně zajištěny. Přesná náplň prací je vždy též částečně přizpůsobena specifickým zájmům studenta, včetně možnosti pracovat v laboratořích našich zahraničních partnerů. Představu si lze udělat z následujících témat a z našich publikací z posledního období. Nejlepší cestou je však příjít se podívat a detailně se informovat o všech možnostech.

Studium systémů obsahující nanočástice stříbra a chirální analyty
Info: RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.
V rámci diplomové práce budou připraveny nanočástice stříbra různých tvarů a velikostí. Tyto nanočástice budou charakterizovány zejména spektroskopickými a mikroskopickými technikami za účelem zjištění jejich rozměrů a tvarů. Ke koloidním roztoků nanočástic pak budou přidány různé chirální látky (například aminokyseliny, jejich deriváty, peptidy a deriváty steroidů) a bude sledována interakce těchto látek s povrchem nanočástic spektroskopickými metodami v závislosti na čase, teplotě, koncentraci přidaných látek, pH a způsobu imobilizace (vytvoření kovalentní, koordinační a iontové vazby). Analýzou naměřených dat bude získán celkový přehled a chování výše zmíněných systémů.

Využití g-cyklodextrinu a jeho karboxymethyl derivátů pro chirální separace v kapilární elektroforéze
Info: RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.
V rámci diplomové práce budou chirálně separovány biologicky zajímavé racemické směsi kapilární elektroforézou. Jako chirální selektor bude použit g-cyklodextrin a jeho karboxymethyl deriváty. Podmínky separace budou optimalizovány z hlediska koncentrace chirálního selektoru, složení elektrolytu a jeho pH. U vybraných analytů budou vypočteny podmíněné konstanty stability s chirálním selektorem.

Využití afinitní kapilární elektroforézy pro selektivní analýzu biomolekul
Info: RNDr. Ing. Pavel Řezanka, Ph.D.
V rámci diplomové práce bude vyvíjena nová metodika afinitní elektroforézy v otevřených kapilárách s cílem využít tuto techniku jak pro vysoce citlivou a vysoce selektivní analýzu biologicky aktivních látek (například léčiv a biomarkerů), tak i pro kvantitativní charakterizaci interakcí těchto biomolekul. Jako selektory budou použity nové typy afinitních ligandů na bázi oligopyrolových makrocyklů specificky interagujících s určitou skupinou látek nebo funkčních skupin. Tyto nové typy ligandů budou přidávány jako selektivní modifikátory do základního elektrolytu pro afinitní elektroforézu. Z elektromigračních dat budou stanovovány asociační konstanty biomolekulárních komplexů ligand-analyt.

Analýza interakcí vybraných aktivní farmaceutických substranci API s přírodními a syntetickými polymery
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.
Cílem je modulace kinetiky disoluce API (Active Pharmaceutical Ingredience, účinná látka), analýza stability API diky interakcím s excipenty, porovnání rotoku a tuhé fáze.

Rozpoznávání nádorovách buněk pomocí fluorescenčních receptorů tumorových markerů: aplikace pro cílenou terapii léčiv a PDT (fotodynamická terapie)
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Metody cíleného a řízeného uvolňování léčiv: použítí kolagenů a proteinů
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Analýza polymorfie aktivních farmaceutických látek
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Analýza kokrystalů a solí aktivních farmaceutických substancí
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Analýza tuhé fáze lékových forem
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Polymethiniové soli jako nová generace aniontových receptorů: bioanalytické využití
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. a Ing. Tomáš Bříza, Ph.D.

Molekulární pinzety – komplexační studie a strukturní modifikace pro jejich uplatnění v analytické chemii.
Info: Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.
Molekulární pinzety již v současné době nacházejí první uplatnění v analytické chemii (receptory analytů) či biochemii (inhibitory). Originální typ molekulárních pinzet je založený na bis-Trögerových bazích. Výzkum jejich vazebných schopností rozšíří poznání supramolekulární chemie, a spolu s cílenou modifikací umožní jejich aplikace. Cílem je nalezení vhodných receptorů pro vývoj senzorů detekujících elektrondeficitní látky (např.: výbušniny či polychlorované bifenyly), inhibitorů biologických procesů či transportních systémů léčiv.
(English: Molecular tweezers – complexation studies and structure modification for their usage in analytical chemistry. Molecular tweezers have found the first applications in analytical chemistry (receptors) and biochemistry (inhibitors), already. The original type of molecular tweezers is based on bis-Tröger’s bases. The studies of their binding abilities enlarge knowledge of supramolecular chemistry, and together with targeted modifications enable their applications. The aim is to find suitable receptors to develop sensors for detection of electron-deficient compounds (e.g., explosives or polychlorinated biphenyls), inhibitors of biological processes or drug delivery systems.)
The key article: Org. Lett. 2008, 10(21), 4767-4769. DOI: 10.1021/ol8018067

Chirální kavitandy – studium komplexačního chování a strukturní modifikace pro jejich uplatnění v analytické chemii.
Info: Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.
Chirální kavitandy nalezly uplatnění v analytické chemii (receptory analytů), biochemii (inhibitory), medicíně (regulované uvolňování léčiv), separačních metodách (chirální separace), molekulárním inženýrství (molekulární reaktory), atd. Zcela nový typ inherentně chirálních kavitandů je založený na tris-Trögerových bazích. Výzkum jejich vazebných schopností rozšíří poznání supramolekulární chemie a spolu s cílenou modifikací umožní jejich aplikace. Cílem je nalezení vhodných selektorů pro přípravu HPLC kolon umožňujících chirální separace, inhibitorů biologických procesů či systémů regulovaného uvolňování léčiv.
(English: Chiral cavitands – complexation studies and structure modification for their usage in analytical chemistry. Chiral cavitands have found applications in analytical chemistry (receptors), biochemistry (inhibitors), medicine (drug dosing systems), separation methods (chiral separation), molecular engineering (molecular reactors), etc. An unprecedented type of inherently chiral cavitands is based on tris-Tröger’s bases. The studies of their binding abilities enlarge knowledge of supramolecular chemistry, and together with goal-directed modifications enable their applications. The aim is to find suitable selectors and their using to prepare of HPLC column for chiral separations, inhibitors of biological processes or drug dosing systems.)
The key article: Chem. Comm. 2007, 37, 3835-2837. DOI: 10.1039/b706791g

Hydrofilní receptory sacharidů – detailní analýza mezimolekulárních interakcí.
Info: Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.
Rozpoznání sacharidů je v hydrofilním prostředí jedním z nejdůležitějších procesů v živých organismech. Porozumění tomuto procesu povede k pokroku všech oblastí molekulární medicíny a molekulárního inženýrství. Odhalení mechanismu rozpoznání a 3D nekovalentní struktury vzniklých komplexů na atomární úrovni vyžaduje detailní studie pomocí kombinace všech moderních analytických metod (např. NMR, FT-IR, AFM) a kvantově chemickým molekulárním modelováním.
(English: Hydrophilic receptors of saccharides – detail study of intermolecular interactions. Saccharide recognition in hydrophilic medium is one of the crucial processes of living body. The understanding of this process will advance every branch of molecular medicine and engineering. To uncover the recognition mechanism and 3D non-covalent structure of formed species at atomic level needs careful studies by combination of all modern analytical methods (e.g., NMR, FT-IR, AFM) and quantum-chemical molecular modeling.)

Analýza interakcí karboranů s biologicky významnými sloučeninami.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.
Deriváty karboranu byly studovány jako farmaceuticky perspektivní prostředky pro boronovou neutronovou terapii (BNCT), jako modulátory enzymové aktivity (HIV-1 proteázy nebo protein kinázy C) nebo jako kontrastní látky pro zobrazování v lékařství (magnetická rezonance, radiofarmaka). Potenciální farmaceutické využití karboranů komplikují jejich spontánní agregace a nízká rozpustnost ve vodě. Cílem disertační práce je studium interakcí farmaceuticky zajímavých derivátů karboranu s biokompatibilními sloučeninami za účelem jejich solubilizace a umožnění transportu karboranů do buňky.
(English: Analysis of carboranes interactions with biologically important compounds. In the field of medicinal chemistry, carborane derivatives were studied as promising therapeutic agents for the boron neutron capture therapy (BNCT), as modulators of an enzyme activity (HIV-1 protease or protein kinase C) or as medical imaging agents (magnetic resonance imaging, radioimaging). The potential pharmaceutical utilization of carboranes is complicated due to their low solubility and spontaneous self-assembling in water. The aim is to study interactions of pharmaceutically interesting derivatives of carboranes with biological compounds to increase their solubility and to allow their transport into the cell.)

Detekce nádorových buněk pomocí porfyrinových derivátů.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. / Ing. Bohumil Dolenský, Ph.D.
Včasná detekce nádorových buněk rozhoduje o životě a smrti organismů. Několik porfyriných derivátů již našlo uplatnění při léčbě rakoviny pomocí fotodynamické terapie (PDT). Primárním cílem je modifikací porfyrinů zvýšit selektivitu rozpoznání rakovinných buněk, a využít jich pro diagnostiku i případnou léčbu zhoubných nádorů.
(English: Detection of cancer cells by porphyrin derivatives. Early detection of tumor cells decides between dead and alive of organisms. A few of porphyrin derivatives have found already usage in cancer treatment via photodynamic therapy (PDT). Primary aim is to increase their of cancer-cells recognition selectivity via their modifications, and to use them for diagnosis and potential treatment of tumors.)
The key article: J. Med. Chem. 2008, 51(19), 5964-5973. DOI: 10.1021/jm8002119

Využití povrchově modifikovaných membrán a křemenných kapilár pro stanovení aktivních forem léčiv.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. / Mgr. Tatiana Šiškanová, CSc.
Cílem projektu bude nalezení vhodných postupů vedoucích k imobilizaci vybraných selektorů na površích především polyvinylchloridových membrán a křemenných kapilár. Takto modifikované povrchy budou využity pro detekci a separaci léčiv. Charakterizace modifikovaných povrchů bude prováděna pomocí spektroskopických, elektrochemických a separačních metod. Práce bude směřována na vývoj potenciometrických senzorů, ale současně se předpokládá, že tento výzkum přispěje také k vývoji separačních technik.
(English: Modification of membrane and silica capillaries for the determination active ingredient in pharmaceuticals. The aim is to find the conditions for the modification of the surface of poly(vinyl chloride) membranes and silica capillaries. The modified surfaces will be applied to detect and separate active ingredient in pharmaceuticals. The characterization of modified surface will be carried using spectroscopic, electrochemical and separation techniques.)

Polyanionické makrocyklické sloučeniny jako receptory pro biologicky významné anionty a oligosaccharidy
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Vývoj kolorimetrických sensorů pro tumorové markery
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Vývoj fluorescenčních sensorů pro tumorové markery
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Vývoj elektrochemických sensorů pro tumorové markery
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Modifikace nanočástic Au a Ag receptory pro nukleotidy.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. a Ing. Kamil Záruba, Ph.D.

Příprava modifikovaných nanočástic silikagelu pro transport hydrofobních léčiv
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. a Ing. Kamil Záruba, Ph.D.

Modifikace nanočástic Au a Ag receptory pro biologicky významné oligosaccharidy.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc. a Ing. Kamil Záruba, Ph.D.

Modifikace stacionárních fází chromatografických kolon a kapilár EC pro analýzu a vyhodnocení mezimolekulárních interakcí receptorů pro biologicky významné analyty.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Metody modifikace polysaccharidů a proteinů pro cílený a řízený transport léčiv
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.

Polyanionické makrocyklické sloučeniny jako receptory pro biologicky významné anionty a oligosaccharidy, analýza kinetiky a termodynamiky interakcí s vybranými analyty.
Info: Prof. RNDr. Vladimír Král, CSc.


Pracujte s námi

Přijďte pojďte se podílet na dobrodružství odhalování podstaty komunikace mezi jednotlivými molekulami, na odhalování mechanismu života. Během výzkumu se budete pod odborným vedením seznamovat s nástroji analytické, organické i fyzikální chemie, biochemie... supramolekulární chemie. Budeme společně odhalovat řeč molekul a využívat jí v prospěch lidstva. V případě zájmu o práci v naší skupině nás odepište na kontaktní email.