Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Pavel Topka, Ph.D.

Anotace

Těkavé organické látky (VOC) jsou jedním z hlavních přispěvatelů ke znečištění ovzduší. Jsou prekurzory fotochemického smogu (přízemní ozon) a velmi účinné skleníkové plyny (až 11krát účinnější ve srovnání s CO2). Kromě toho jsou škodlivé nejen pro životní prostředí, ale i pro lidské zdraví (toxické, zapáchající, mutagenní a karcinogenní). Proto jsou celosvětově zaváděny stále přísnější předpisy s cílem snížit emise VOC do atmosféry. VOC jsou emitovány z tisíců různých zdrojů, jako jsou chemické závody, ropné rafinerie, elektrárny, průmysl nátěrových hmot, čerpací stanice, čistírny atd. V průmyslu jsou staré spalovací jednotky vybavovány technologií katalytické oxidace, což je ekologická a nákladově efektivní metoda pro snížení emisí VOC. Cílem práce je vývoj nových katalyzátorů pro oxidaci VOC. Aktivita a selektivita připravených katalyzátorů v oxidaci modelových VOC bude korelována s jejich fyzikálně-chemickými vlastnostmi a budou identifikovány faktory klíčové pro jejich účinnost. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii, chemické fyzice nebo podobném oboru; • ochota experimentovat a učit se nové věci, schopnost týmové práce.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Karel Soukup, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem navrhovaného projektu je vyhodnocení významu specifických vlastností nových polymerních nanovlákenných útvarů připravených technikou elektrostatického zvlákňování pro jejich využití jako účinných nosičů katalyticky aktivních složek. 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 hodnocení vlivu mikrostruktury nosičů na fenomenologickou kinetiku modelových reakcí. Modelové reakce budou zahrnovat jak reakce v plynné fázi (úplná oxidace těkavých organických látek), tak reakce v kapalné fázi (selektivní hydrogenace nenasycených karbonylových sloučenin). Kromě toho bude také zkoumán vliv možných rozdílů mezi povrchem polymerní hmoty nanovláken a konvenčních katalyzátorových nosičů na katalytické vlastnosti. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v oboru chemické technologie, chemické inženýrství nebo chemie materiálů; • systematický a kreativní přístup k práci; • ochota experimentovat a učit se nové věci.

Ústav organické technologie

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	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 přípravu hybridů typu 2D nosič – kovová nanočástice různými postupy, které se budou lišit v tom, zda-li se kovová složka zavádí na již exfoliovaný materiál, či zda syntéza a exfoliace probíhat současně. Nedílnou součástí bude pokročilová korelativní spektroskopická a mikroskopická charakterizace připravených materiálů a jejich vztah k pozorované katalytické activity modelových chemických reakcí jako jsou selektivní hydrogenace, oxidace či C-C coupling.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Jan Patera, Ph.D.

Anotace

Volná povrchová energie je jedním z důležitých parametrů v průmyslové aplikaci a procesech práškových a vláknitých materiálů. Rozdíly v povrchové energii mají vliv na mezifázové interakce, jako je například smáčení, koheze či adheze. Jelikož široká škála použití práškových látek je řízena povrchovými reakcemi či interakcemi, charakterizace povrchových energií může být důležitými informacemi pro zlepšení povrchových vlastností (např. povrchovou modifikací). Obecné teorie lze aplikovat pouze na hladkých, molekulárně plochých pevných površích nebo částicích. Většina rozhraní u partikulárních látek však nemá ideálně hladký povrch anebo ideálně homogenizovaný povrch, proto se bude práce věnovat určení heterogenity povrchových vlastností; heterogenity povrchové energie a jejím vztahem k dalším vlastnostem těchto látek.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D.

Anotace

Kvartérní amoniové sole mohou sloužit jako katalyzátory pro řadu významných reakcí z nichž významnou roli zastává cykloadice oxidu uhličitého na epoxidy nebo alkeny vedoucí k cyklickým karbonátům. Další z důležitých reakcí, které mohou být katalyzovány amoniovými solemi, je Knoevenagelova kondenzace aldehydů s nitrily. Tato reakce je významná z hlediska využití v oblasti chemických specialit jako jsou vonné látky nebo intermediáty farmaceutik. Nevýhodou amoniových solí je jejich použití v homogenním reakčním uspořádání, a tedy komplikovaná separace z reakční směsi a nemožnost opakovaného použití. Cílem práce bude příprava heterogenních analog kvartérních amoniových solí, jejich detailní charakterizace a testování jako katalyzátorů ve vybraných reakcích. Bude sledován vliv strukturních vlastností připravených materiálů na jejich katalytickou aktivitu a v neposlední řadě možnost opakovaného použití.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	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.

Garantující pracoviště:	Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i. Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Kamila Syslová, Ph.D.

Anotace

V posledních několika desetiletích rychlý rozvoj zemědělství a průmyslu vede celosvětově ke kontaminaci životního prostředí různými znečišťujícími látkami, včetně těžkých kovů, polychlorovaných bifenylů, plastů a biologicky aktivních farmaceutických látek (FAL). Právě posledně zmiňovaná skupina FAL tvoří druhou nejčastější skupinu polutantů, distribuovaných do prostředí člověkem, vyskytujících se v půdě a povrchových vodách, což má za následek znehodnocování zdrojů pitné vody a celkové znečištění životního prostředí. Přítomnost těchto látek v životním prostředí vyvolává velké obavy kvůli jejich vzájemné interakci, toxicitě, biologické stabilitě a nedostatečnému odbourávání v současných systémech čistíren odpadních vod (ČOV). Pro hlavní zdroje kontaminace prostředí farmaky se tak stávají společným uzlovým bodem odpadní vody, jejichž prostřednictvím jsou dominantně přes povrchové vody FAL distribuovány zpět do prostředí. K zabránění celkové dysbalanci ekosystémů je proto nutné postupně vyvíjet a zavádět stále nové technologické procesy využitelné v odbourávání těchto polutantů z půdních a vodních ekosystémů, a případně směřovat tyto procesy i k recyklaci opětovného využití přírodních dekontaminovaných odpadních materiálů. Cílem výzkumného záměru bude detailní studium degradačního potenciálu specifických mikroorganismů nebo jejich konsorcií, které díky své bohaté funkční rozmanitosti řadíme mezi unikátní skupinu organismů se schopností odbourávat polutanty z prostředí. Síla a jedinečnost jejich mechanismů budeme sledovat kombinací různých přístupů, od mikrobiálního screeningu mikroorganismů s biodegradačním potenciálem, jejich následnou kultivaci v definovaných podmínkách v laboratorním bioreaktoru pro přípravu syntetického celobuněčného katalyzátoru, přes analytické nástroje využívající metody LC-MS a NMR k identifikaci cílových nemetabolizovaných molekul FAL a jejich metabolických forem. Vedle metabolomiky využijeme proteomickou analýzu k charakterizaci klíčového enzymového aparátu a ke konstrukci potenciálních biodegradačních buněčných procesů. Podpora biotechnologických a „omics“ přístupů umožní detailně charakterizovat funkční aktivitu unikátního směsného celobuněčného katalyzátoru nebo specifických katalyzátorů tvořených mikrobiálním konsorciem nebo unikátním kmenem. Následná integrace tohoto syntetického katalyzátoru do in situ modelových klíčových environmentálních procesů povede k modifikaci původních mikrobiálních konsorcií s cílem efektivně a ekologicky šetrně bioremediovat zatížené lokality různých ekosystémů.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D.

Anotace

Esenciální oleje a extrakty z rostlin známých pro své léčivé účinky obsahují široké spektrum různých látek, ne všechny však mají biologickou aktivitu. Pro izolaci jednotlivých biologicky aktivních látek z rostlinných extraktů či esenciálních olejů lze použít několik postupů. Jedním z nich je extrakce na pevné fázi, při které lze volbou optimální kombinace stacionární a mobilní fáze docílit velmi účinné selektivní separace. Molekulárně otištěné polymery (MIP) by mohly být vhodnou alternativou konvenčně používaných stacionárních fází. Výhodou MIP je i jejich stabilita, a to jak fyzikální, tak chemická. Proces přípravy MIP, při kterém jsou v polymeru utvářeny kavity komplementární k žádané separované molekule je zodpovědný za jejich vysokou selektivitu. Vždy je nezbytné optimalizovat jak přípravu samotného polymeru (metoda, použité monomery, síťovací činidla, poměr reaktantů, teplota, čas), tak proces extrakce templátové molekuly z polymeru a v neposlední řadě také postup extrakce na pevné fázi (kondicionace stacionární fáze, eluční medium). Pro disertační práci budou vybrány terpenické molekuly, budou připraveny vhodné MIP a bude testována možnost separace zvolených molekul z vybraných extraktů rostlin.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	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.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Martin Veselý, Ph.D.

Anotace

Nízko-dimenzionální vrstevnaté materiály, jejichž vlastnosti závisí na rozsahu exfoliace a chemické modifikaci povrchu, představují slibné možnosti využití v různých oblastech nanotechnologií či v katalýze, kde byl pozorován pozitivní vliv dvou-dimenzionálního (2D) nosiče kovového katalyzátoru na jeho katalytickou aktivitu díky specifickým interakcím mezi kovem a 2D nosičem. Projekt je zaměřen na přípravu a chemické modifikace vrstevnatých materiálů založených na germaniu, křemíku a jejich směsí SixGe(1-x), s cílem připravit chemicky i opticky uniformní 2D sheety s charakteristickými rozměry v řádu desítek µm a 0D kvantové tečky s rozměry v řádu jednotek nm. Cílená modifikace a uniformita připravených nízko-dimenzionálních materiálů umožní nové způsoby studia heterogenních katalytických systémů a charakterizaci jevů jako je I) stanovení mechanismu specifických interakcí mezi 2D nosičem a kovem u litograficky nanesených platinových nanočástic či II) hodnocení propojenosti a dostupnosti porézního systému konvenčních katalyzátoru 0D kvantových teček s proměnou velikostí.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat.

Anotace

Molekulární mechanismy tvorby mezibuněčné lipidové matrix, která je klíčová pro kvalitní bariérové funkce kůže, nejsou stále dostatečně popsány. Tato práce bude cílit na odhalení těchto pochodů pomocí biofyzikálních technik na modelových membránách (SAXS, FTIR, Ramanova spektroskopie, AFM a další), v této souvislosti bude studována též permeabilita membrán. Na základě těchto poznatků budou definovány podmínky designu topických lipidových formulací schopných obnovy narušené (nemocné) kožní lipidové bariéry.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	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.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Tereza Školáková, Ph.D.

Anotace

Farmaceutické produkty jsou sofistikované směsi celé řady látek, které mohou být kapalné nebo pevné. Existuje však stále otázka, jak je efektivně vybrat bez nákladných a časově náročných testů, které jsou spojeny se složitostí vývoje léku. Povrchová energie by mohla být použita jako mocný predikční nástroj pro provádění takových výběrů. Cílem této práce je poskytnout nový pohled na predikci kompatibility složek (API a excipient) pro návrh formulace pro výrobu pevných lékových forem na základě povrchových vlastností jejich složek.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Léčiva a biomateriály ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Mgr. Jarmila Zbytovská, Dr. rer. nat.

Anotace

Nově vyvíjená léčiva jeví často problematický fyzikálně-chemický profil s následkem velmi nízké biologické dostupnosti. Nanočásticové formulace nabízí možnost řešení. Tato práce se bude zabývat formulací vybraných účinných látek do různých typů nanočástic a studiem jejich účinnosti na biologickou dostupnout do živé tkáně.

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Eliška Vyskočilová, Ph.D.

Anotace

Práce se bude zabývat přípravou chemických specialit, jako jsou vonné látky, pesticidy nebo látky pro farmaceutický průmysl. Výchozími látkami pro přípravu budou materiály vycházející z biomasy, například pineny nebo furfural. Bude sledována možnost využití těchto látek, bude prováděna optimalizace reakčních podmínek a bude studován vliv reakčního uspořádání na průběh reakce

Garantující pracoviště:	Ústav organické technologie
Studijní program/specializace:	Chemie a chemické technologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Ing. Martina Pitínová, Ph.D.

Anotace

2D materiály jsou definovány jako vrstevnaté materiály jež tvoří krystaly o minimální tloušťce jednoho až několika málo atomů. Prvním a nejznámějším zástupcem 2D materiálů je grafen, který byl v roce 2004 izolován z přírodního grafitu. Kromě grafenu byla od té doby popsána celá řada 2D materiálů. Vrstevnaté 2D materiály jsou charakteristické vysokým specifickým povrchem, schopností tvorby povrchových defektů, možností funkcionalizace jejich povrchu a řadou dalších vlastností. Pro tyto vlastnosti je jedním z možných oblastí použití těchto materiálů katalýza, kde mohou sloužit jako vhodné nosiče pro ukotvení katalyticky aktivních kovů. Významným benefitem užití 2D nosičů je možnost snížení množství aktivních kovů nezbytného pro katalyzovaní chemické reakce. Náplní práce bude hledání vhodných heterogenních katalyzátorů využívajících právě 2D nosiče pro základní organické syntézy jako jsou hydrogenace, oxidace či hydroformylace. Experimentální práce bude tedy zahrnovat přípravu nosičových katalyzátorů, kdy jako nosiče budou sloužit vybrané 2D materiály, které budou modifikovány různými vzácnými kovy, jako jsou Pt, Pd, Rh, Ru, Ag, Cu, Ni či další. Připravené katalyzátory budou podrobně charakterizovány pomocí dostupných analytických metod (SEM/EDS, TEM, XRD, N2-fyzisorpce, Ramanova spektroskopie atd.) a konečně testovány ve vybraných modelových reakcí.