Témata diplomových prací

Vypsaná témata diplomových prací pro studenty všech chemických a spřízněných oborů. Máte-li hlubší zájem o diplomovou práci na naší katedře, neváhejte a kontaktujte garanty jednotlivých prací. Řada prací je vhodná i pro studenty oboru biochemie a vedení Katedry biochemie vyjádřilo souhlas s řešením diplomových prací biochemiků na naší Katedře. Studenti ostatních oborů mohou zpracovávat diplomové práce na naší Katedře po dohodě se školitelem a vedoucím katedry garantujících jejich obor.

Práce z oblasti modelování a spíše teoretické práce

• Excitované stavy basí nukleových kyselin a párů basí nukleových kyselin. (prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc.)
  Kvantověchemické ab initio výpočty vertikálních a 0-0 přechodů singletních a tripletních elektronicky excitovaných stavů; metody CI-S, CAS SCF, CAS PT2, SAC-CI.
• Přesné kvantově chemické výpočty stabilizačních energií párů basí nukleových kyselin a párů aminokyselin. (prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc.)
  "complete basis set limit" výpočty na CCSD(T) úrovni; metody RI-MP2, CCSD(T)
• Výpočty termodynamických charakteristik interakce interkalujících látek a látek vázajících se v malém žlábku s DNA. (prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc.)
  Molekulová dynamika komplexu v reálném fyziologickém prostředí, výpočty termodynamických charakteristik metodou "free-energy pertrubation", parametrizace empirického AMBER potenciálu na základě kvantověchemických výpočtů.
• Teoretické studium standardní a nestandardní (dvouvodíkové a nepravé) vodíkové vazby. (prof. Ing. Pavel Hobza, DrSc.)
  Kvantověchemické studium podstaty pravé a nepravé vodíkové vazby; metody RI-MP2, CCSD(T), molekulová dynamika
• Řízení šířky zakázaných pásů u derivátů grafenu. (Mgr. František Karlický, Ph.D.)
  Grafen (jedna vrstva grafitu), je jeden z nejslibnějších kandidátů pro další generaci elektronických materiálů díky vysoké mobilitě nosičů náboje v něm. Elektronická struktura grafenu s nulovou šířkou zakázaného pásu je ovšem nevýhodná, protože právě nenulová šířka zakázaného pásu definuje polovodičové materiály a je důležitá pro kontrolu vodivosti. Jedna cesta k "otevření" zakázaného pásu je chemická modifikace materiálu. Cílem práce je teoretické studium elektronické pásové struktury různě modifikovaných struktur grafenu a návrhy užitečných modifikací.
• Modelování chemisorbce atomů na grafenu. (Mgr. František Karlický, Ph.D.; ve spolupráci s Université de Toulouse)
  Hydrogenace a halogenace grafenu přinesla velice perspektivní materiály s elektronickými i mechanickými vlastnostmi naprosto odlišnými od grafenu. Cílem práce bude studium dynamických procesů vedoucí ke vzniku těchto materiálů v závislosti na teplotě.
• Modelování malých kovových klastrů. (Mgr. František Karlický, Ph.D.)
  Cílem práce bude studovat přesnými kvantově-chemickými metodami geometrickou a elektronickou strukturu nejmenších klastrů kovů (dimery, trimery, popř. tetramery) v jejich základních a nejnižších elektronicky excitovaných stavech /multireferenční metody a kvantové Monte Carlo metody/. Vzhledem k referenčním výpočtům bude testována také omezená škála méně výpočetně náročných metod.
• Mechanismy reakcí atomů železa s vybranými molekulami. (Mgr. František Karlický, Ph.D.)
  Tato práce je inspirována bezkonkurenčními možnostmi nanočástic železa v dekontaminačních technologiích, zejména v čištění podzemních a odpadních vod. Pokroky na tomto poli evokují potřebu detailního porozumění chemie elementárního železa. Protože teoretické studium reaktivity sloučenin železa a obecně termochemie přechodných prvků není v současné době ještě rutinní záležitostí, práce se zaměří na volbu metody a teoretické studium reakcí malých molekul s atomárním železem.
• Mechanismy reakcí nanočástic železa s vybranými polutanty. (Mgr. František Karlický, Ph.D.)
  Cílem práce bude nalezení vhodného teoretického modelu nanočástice železa a studium reaktivity nanočástic železa s vybranými organickými či anorganickými polutanty metodami výpočetní chemie. Tato práce je inspirována bezkonkurenčními možnostmi nanočástic železa v dekontaminačních technologiích, zejména v čištění podzemních a odpadních vod.
• Reaktivita klastrů železa. (Mgr. František Karlický, Ph.D.)
  Cílem práce bude studovat DFT metodami závislost reaktivity klastrů železa na velikosti těchto klastrů a na jejich lokální struktuře v reakčním místě. Motivace jsou podobné jako u dvou výše uvedených témat.
• Interakce kovů s grafenem. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Rozhranní kov-grafen lze nalézt v celé řadě aplikací od nano(opto)elektroniky, přes katalýzu až po ukládání energie. Naše současné znalosti o povaze vazby kov-grafen jsou nedostatečné, proto je cílem popis povahy interakce grafenu s atomy kovů, kovovými nanočásticemi a kovy.
• Interakce kovů s grafenovými deriváty a analogy. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Rozhranní kov-grafenový derivát/grafenový analog by mohlo nalézt uplatnění v řadě praktických aplikací od nano(opto)elektroniky, přes katalýzu až po ukládání energie. Nicméně naše současné znalosti o povaze vazby kov-grafenový derivát/grafenový analog jsou téměř nulové, proto je cílem popis povahy interakce grafenových derivátů a grafenových analogů s atomy kovů, kovovými nanočásticemi a kovy. Dále bude porovnána povaha interakce grafen-kov s povahou interakce grafenový derivát/grafenový analog-kov-
• Interakce organických molekul s grafenem. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Grafen lze využít jako velmi citlivý senzor. Micméně naše současné znalosti o povaze interakce mezi grafenem a adsorbovanou organickou molekulou jsou nedostatečné. Cílem práce je pochopení povahy interakce grafenu s vybranými organickými molekulami.
• Mechanické vlastnosti hybridních nanosystémů grafen-biomolekula. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Hybridní nanosystémy nabízí nepřebernou možnost aplikací, například se mohou uplatnit jako (bio)senzory, chytré materiály apod. Cílem práce je návrh nových hybridních nanosystémů na bázi grafen-biomolekula, pochopení povahy interakce mezi grafenem a biomolekulou a popis mechanických vlastností těchto hybridních nanosystémů.
• Studium struktury a dynamiky cytochromu P450. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Téma se týká studia struktury, solvatace a dynamiky lidských mikrosomálních cytochromomů P450, což jsou klíčové enzymy podílející se na metabolizmu xenobiotik (např. léčiv) v organismu. Cílem práce je pochopení substrátových preferencí různých forem cytochromu P450.
• Studium reakčního mechanismu ribozymů. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Cílem práce je popis reakčního mechanismu reakce katalyzované ribozymy (RNA enzymy) za použití kombinovaných kvantově-chemických/molekulárně mechanických (QM/MM) technik.
• Struktura a dynamika vybraných funkčních motivů RNA. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Cílem práce je teoretické studium struktury a dynamiky (metodami klasické molekulové dynamiky) vybraných funkčních RNA motivů např. kink-turnů, A-RNA stemů, GNRA-smyček apod.
• Štěpení cukr-fosfátové páteře RNA. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Cílem práce je popis štěpení cukr-fosfátové páteře RNA metodami kvantové chemie.
• Interakce inhibitorů s proteinovými kinásami (návrh potenciálních léčiv in silico). (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Návrh potenciálních protinádorových látek patří k velmi progresívním oblastem molekulového modelování. Cílem diplomové práce bude studium interakcí inhibitorů s medicinálně zajímavými proteinovými terči z oblasti proteinových kinas (např. CDK, ERK, Bcr-Abl).
• Studium sekvenční závislosti lokálních variací v DNA pomocí kvantově chemických výpočtů. (Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.)
  Cílem studia je popis stackových (patrových) a párových interakcí mezi bázemi v B-DNA duplexu pomocí vysoce přesných kvantově chemických metod a interpretace těchto dat za účelem vysvětlení sekvenční závislosti lokálních strukturních variací v B-DNA.
• Studium vlivu isosterických mutací bazí v nukleových kyselinách na stability DNA/RNA helixu. (Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.)
  Cílem studia je výpočet rozdílu Gibbsovy energie pro stabilizaci/destabilizaci kanonických RNA nebo DNA duplexů při mutaci Guanin na Inosin v GC páru popř. mutaci GU wooble páru na strukturně isosterický A+C pár (s protonovaných adeninem) metodou termodynamické integrace.
• Vývoj a implementace metod kvantové dynamiky v kombinaci s hybridní metodou QM/MM pro popis chemických reakcí v enzymech a ribozymech. (Mgr. Pavel Banáš, Ph.D.)
  Cílem práce je zdokonalit a implementovat metodu QM/MM AMD ab initio molekulovou dynamiku a zefektivnit tuto metodu tak, aby byla použitelná pro výpočty reakčních profilů Gibbsovy energie v reakcích katalyzovaných enzymy nebo ribozymy. Práce zahrnuje implementaci a testování nových algoritmů, proto je požadovánaalespoň základní znalost programování popř. snaha se naučit programovat.
• Proteiny na membránách - Brassinosteroidní receptor (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Brassinosteroidy jsou rostlinné hormony, které jsou odpovědné za regulaci růstu částí rostlin. Krystalová struktura receptoru z dílny dr. Hothorna umožňuje studium chování brassinosteroidního receptoru. Ve spolupráci s prof. Strnadem, PřF UP, Olomouc a dr. Hothornem, Tuebingen, Německo - vhodné i pro biochemiky.
• Proteiny na membránách - Cytokininový receptor (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Cytokininy jsou rostlinné hormony, které jsou odpovědné za regulaci růstu částí rostlin. Krystalová struktura cytokininového receptoru z dílny dr. Hothorna umožňuje studium chování cytokininového receptoru. Ve spolupráci s prof. Strnadem, PřF UP, Olomouc a dr. Hothornem, Tuebingen, Německo - vhodné i pro biochemiky.
• Komplex cytochromu P450 s reduktázou (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Cytochrom reduktáza dodává elektrony cytochromu P450, který je odpovědný za metabolismus cizích látek v játrech. Cílem je připravit model jejich vzájemné interakce. Ve spolupráci s prof. Anzenbacherem, PřF UP, Olomouc, doc. Šulcem, PřF UK, Praha a prof. Wade, HITS, Heidelberg, Německo - vhodné i pro biochemiky.
• Proteiny na membránách - Sodno-draselná pumpa (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Sodnodraselná pumpa je protein, který spotřebovává nejvíce energie v lidském těle na údržbu koncentrací sodných a draselných iontů. Cílem je připravit membránový model tohoto důležitého proteinu a odhalit strukturní důvody ovlivnění jeho funkce anestetiky. Ve spolupráci s dr. Kubalou, PřF UP, Olomouc - vhodné i pro biochemiky a biofyziky.
• Analýza pasivní permeace látek membránami (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Průchod malých látek membránami je klíčovým parametrem pro jejich nasazení jako léčiva, či do kožních mastí. Studie se zaměřuje na získávání permeabilitních parametrů látek. Ve spolupráci s firmou PaG, USA - vhodné i pro biochemiky a bioorganiky.
• Příprava modelu směsné membrány (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Buněčné membrány jsou tvořené směsmi lipidů a proteinů. Teoretické studie jsou ale nejčastěji prováděny na jednosložkových lipidových vrstvách. Cílem je připravit směsnou membránu a porovnat její vlastnosti s jednoduchými dvouvrstvými - vhodné i pro biochemiky.
• Predikce metabolitů cytochromu P450 (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Při tvorbě nových léčiv je zapotřebí odhadnout i jejich osud v organizmu a jejich metabolismus. Cytochromy P450 jsou pak enzymy odpovědné za metabolismus většiny léčiv. Cílem je nalézt jaké cytochromy jsou odpovědné za metabolizmus kterých látek a predikce metabolitů. Ve spolupráci s prof. Anzenbacherem, PřF UP, Olomouc.
• Průnik látek do/z cytochromů P450 (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Cytochromy P450 mají aktivní místo hluboce zanořené uvnitř struktury a vede k němu několik tunelů. Cílem studie je odhalit, které kanály jsou aktivní při vstupu látek do aktivního místa a které při výstupu z aktivního místa. Ve spolupráci s prof. Anzenbacherem, PřF UP, Olomouc - vhodné i pro biochemiky
• Příprava databáze struktur látek pro hledání léčiv (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Při hledání látek metodami in silico je zapotřebí vyhledávat v rámci databáze látek. Cílem práce je přichystat takovou databázi látek, která by se používala pro virtuální screening vhodných látek - vhodné i pro informatiky.
• Příprava virtuálního screeningu látek při procesu hledání léčiv (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Při hledání nových látek se dá s úspěchem využít automatizace procesu v rámci tzv. virtuálního screeningu databáze látek vůči struktuře proteinu. Cílem práce je vytvořit takovýto automatizovaný systém vhodný pro problémy řešené v Olomouci - vhodné i pro informatiky.
• Klasifikace ničeho - Analýza dutin v proteinech (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Dutiny a kavity v proteinech jsou často místem, kde se rozhoduje o aktivitě a specifitě proteinové reakce. Cílem tohoto projektu je analýza a rozklasifikování jednotlivých typů dutin a hledání jejich funkčních vlastností - vhodné pro bioinformatika.
• Porovnání kvality popisu interakce proteinů s membránami při použití hrubozrných (coarse-grain) modelů (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Hrubozrné modely umožňují dosáhnout delších simulačních časů a zkoumat tak delší procesy než pomocí atomární molekulární dynamiky pro větší systémy. S výhodou se nasazují při studiu membrán a velkých proteinových komplexů na nich. Cílem je zanalyzovat jejich výhody a nevýhody na modelovém proteinovém komplexu na membráně.
• Tvorba coarse-grain modelů nanočástic (RNDr. Karel Berka, Ph.D.)
  Nanočástice jsou příliš velké pro studium pomocí klasické molekulové dynamiky s atomárním rozlišením. Hrubozrné modely by mohly umožnit studium chování nanočástic v roztoku i na membránách. Cílem tohoto projektu je příprava modelů nanočástic doplňující experimenty prováděné v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů.

Experimentální práce

• Povrchové vlastnosti API látek. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D., Ing. Roman Gabriel, Ph.D., ve spolupráci s firmou TEVA)
  Povrchové vlastnosti krystalických farmaceuticky aktivních (API) látek dominantně určují jejich vlastnosti pro další použití např. v lékových formulacích. Povrchové vlastností vybraných API látek budou charakterizovány technikou inverzní plynové chromatografie a dále širokým spektrem technik (např. SEM mikroskopie, prášková rheometrie, prášková difraktometrie). Cílem práce je posoudit vliv zpracování (např. mletí, krystalizace atp.) na výsledné vlastnosti materiálů. Práce bude realizována ve spolupráci s firmou TEVA v Opavě.
• Interakce organických molekul s grafenem a jeho deriváty. (prof. RNDr. Michal Otyepka, Ph.D.)
  Grafen lze využít jako velmi citlivý senzor. Micméně naše současné znalosti o povaze interakce mezi grafenem (či jeho deriváty) a adsorbovanou organickou molekulou jsou nedostatečné. Metodou inverzní plynové chromatografie bude studována interakce grafenu a jeho derivátů s vybranými organickými molekulami. Cílem práce je pochopení povahy interakce grafenu a jeho derivátů s organickými molekulami.
• Biologická aktivita nanočástic kovů. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.) - vhodné i pro biochemika
  Nanočástice kovů vykazují mimo jiné významnou biologickou aktivitu. Nejznámější jsou v tomto směru baktericidní účinky nanočástic stříbra. Mechanismus tohoto efektu není dosud jednoznačně popsán, existují teorie vycházející jednak z fyzikálních, jednak z chemických vlastností těchto nanočástic. Vlastní práce je proto zaměřena na studium bioaktivity nanočástic stříbra i dalších kovů vůči nejjednodušším organismům - bakteriím a kvasinkám.
• Micelární katalýza přechodu částic z vodné do organické fáze. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Aplikační potenciál micel, útvarů vznikajících v roztocích povrchově aktivních látek (PAL) sahá od každodenních úkonů běžného života (mytí, praní) až po oblast základního výzkumu (modelování biologických struktur). Schopnost micel vytvářet ve vodném prostředí oblasti příznivé pro nepolární látky a naopak je využívána v tzv. micelární katalýze. Vlastní práce bude zaměřena na studium podmínek přenosu koloidních částic z vodné do organické fáze, katalyzované micelami PAL.
• Roztokové metody přípravy nanočástic kovů. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Nanočástice kovů o rozměrech jednotek až stovek nm vykazují specifické katalytické, optické a elektrické vlastnosti spojené s uplatněním povrchových jevů zvyšujících chemickou aktivitu atomů na povrchu nanočástice. Praktické aplikace těchto nanočástic požadují částice jisté velikosti a morfologie. Proto je výzkum v oblasti přípravy nanočástic kovů zaměřen na přípravu částic definovaných velikostních distribucí a tvarů, vhodných pro účely dané aplikace. Při redukci rozpustné sloučeniny kovu je k dispozici široké spektrum parametrů, s jejichž pomocí lze dosáhnout požadovaného efektu. Vlastní práce je proto zaměřena na studium vlivu podmínek redukce rozpustné sloučeniny kovu (stříbra i dalších technologicky významných kovů) na výsledné nanočástice.
• Studium "mokré" přípravy nanočástic oxidů kovů. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Oxidy kovů mají široký technologický význam v mnoha oblastech lidské činnosti. Pokud jsou připraveny v podobě nanočástic, dochází k významným změnám jejich optických, magnetických i katalytických vlastností, což dále zvyšuje jejich zajímavost v oblasti využití v nejmodernějších technologických postupech. Protože vlastnosti nanočástic obecně výrazně závisí na jejich velikosti a na stavu jejich povrchu, je tato práce zaměřena na studium roztokových metod přípravy nanočástic oxidů kovů a možnosti ovlivnění jejich chování fyzikálními a chemickými modifikacemi jejich povrchu.
• Studium povrchové energie a smáčivosti pevných látek. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Chování rozhranní tuhá látka kapalina hraje významnou roli nejen v průmyslových technologiích, ale i v běžném životě člověka. Každý se myje, pere, natírá, lepí, schovává se před deštěm a přitom využívá procesy, které napomáhají nebo naopak brání smáčení tuhých povrchů kapalinami. Studium procesů spojených s těmito ději je jistým způsobem do dnešních dob malá alchymie, ovšem vyzbrojená moderní přístrojovou technikou - např. zařízením pro metodu vyvažování destičky plně řízeném počítačem, které je k dispozici i na Katedře fyzikální chemie PřF UP. Vlastní práce je pak zaměřená na studium smáčivosti materiálů významných z hlediska technologie výroby anorganických pigmentů - oxidů Ti a Fe.
• Nanotechnologie ve výuce přírodovědných předmětů na ZŠ a SŠ. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Nanotechnologie pronikají rázně do podvědomí vědců a techniků, ovšem veřejnost má k dispozici jen kusé a mnohdy i zkreslené informace o jejich významu pro rozvoj lidstva. Proto mnohdy dochází i k dsikuzím o škodlivosti těchto technologií vůči životnímu prostředí, i když realita je přesně opačná. Navrhovaná práce je proto zaměřena na zpracování informačního materiálu o základních principech a přínosu nanotechnologií pro lidstvo, využitelného ve výuce přírodovědných předmětů na ZŠ i SŠ.
• Modelování výzkumné práce jako zájmová činnost na základní a střední škole. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Moderní doba příliš nepřeje přízeň přírodovědcům, tedy těm, kteří posunují pokrok lidstva kupředu, slávu a hlavně zájem studentů sbírají obory studijně mnohdy méně náročné - obory humanitní. Podpora zájmu mladých lidí o přírodní vědy je proto nutno aktivně realizovat na všech stupních škol jak metodami zavedenými (vědomostní soutěže, SOČ), tak i metodami zcela novými. Jednou z takových metod by se mohla stát soutěž mladých badatelů, kteří ve svém výzkumném kolektivu zkoumají vybraný problém jak z teoretického tak i z praktického hlediska a na závěr svého bádání své výsledky prezentují na konferenci, stejně jako skutečné vědecké týmy. tvorba námětů a jejich rozpracování do použitelných metodických návodů pro takovou soutěž je proto základním tématem navrhované práce.
• Jednoduché kolorimetrické metody ve školské praxi. (doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.)
  Pokusy v chemii jsou stále dražší a stále více problematičtější z hlediska své realizace v praxi, zejména díky rozsáhlým zákonným omezením práce dětí s nebezpečnými chemickými látkami. Přesto experiment musí stále zůstat základem výuky chemie i na ZŠ a tak je nutné nalézat takové metody, které při nízkých nákladech i nízké nebezpečnosti přispějí k motivaci žáků pro studium chemie či příbuzných přírodovědných oborů. Kolorimetrické metody z tohoto hlediska nabízí efektní, levné a hlavně bezpečné pokusy, na jejichž základě lze vystavět i poměrně složitá studia, jako např. sledování vývoje znečištění přírodních vody v okolí školy. Navrhovaná práce se tak zaměřuje na propracování jednoduchých kolorimetrických metod stanovení různých látek, použitelných ve výuce na nižších stupních škol.
• Studium mechanismu teplotní konverze Fe(OH)SO₄ pomocí Mössbauerovy a IR spektroskopie. (doc. RNDr. Radek Zbořil, Ph.D.)
• Studium interakce kyseliny glutamové a glutaminu s povrchem Ag nanočástic prostřednictvím metod vibrační spektroskopie. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Nanočástice stříbra jsou v dnešní době hojně vyžívány pro jejich antibakteriální a antifungální účinky. Málokdo si však uvědomuje, že jejich optické vlastnosti jsou daleko zajímavější nejen z hlediska vědeckého, ale i z hlediska jejich uplatnitelnosti coby zesilovačů Ramanova rozptylu. Již asi deset let vědci usilují o opakovatelnou detekci biologicky významných látek na úrovni jedné molekuly. V prvém kroku je však potřeba zjistit, jakým způsobem mohou interagovat studované molekuly s povrchem Ag nanočástic. Pochopitelně velmi závisí na druhu molekuly, na způsobu přípravy nanočástic a reaktivitě jejich povrchu. V této experimentální diplomové práci se zaměříme na využití vibračních spektroskopií (zejména povrchem zesíleného Ramanova rozptylu a infračervené spektroskopie) pro studium interakce dvou vybraných aminokyselin s povrchem Ag nanočástic, které budou chemicky připraveny různými redukčními procesy.
• Sledování kinetiky metalace porfyrinu na Ag nanočásticích připravených vlivem různých redukčních činidel. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Porfyriny jsou biologicky velmi významné látky obsažené například v hemoglobinu či chlorofylu. Mimo jiné jsou využívány ve fotodynamické terapii některých typů rakovinných nádorů. Spektroskopickou detekcí i velmi nízkých koncentrací porfyrinů (buď fluorescenčně, či díky povrchem zesílenému rezonančnímu Ramanovu rozptylu) se zabývaly mnohé vědecké týmy. Při detekci porfyrinu prostřednictvím povrchem zesíleného rezonančního Ramanova rozptylu může docházet k metalaci, tj. interakci porfyrinového jádra s Ag. Pochopitelně záleží na přístupnosti povrchu Ag nanočástic. My se v této diplomové práci zaměříme na vytipování vhodného Ag hydrosolu (tzn. vodného roztoku Ag nanočástic) připraveného chemickou redukcí, při jehož použití dojde k velmi rychlé nebo naopak velmi pozvolné metalaci zvoleného porfyrinu sledované díky povrchem zesílenému rezonančnímu Ramanovu rozptylu.
• Vliv pH na vznik Fe nanočástic v přítomnosti vybraných aminokyselin. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Nanočástice Fe jsou v současné době žádané zejména pro jejich účinné čištění životního prostředí (vod, půd) od halogenovaných uhlovodíků, či těžkých kovů apod. Jejich příprava v přítomnosti vhodných biologicky akceptovatelných sloučeninách, např. vybraných aminokyselin, již byla úspěšně prověřena. Cílem práce bude prověřit možnost a účinnost vzniku Fe nanočástic v přítomnosti vybraných aminokyselin při pH vyšším a nižším než 7.
• Kinetika reakce Fe nanočástic připravených v přítomnosti vybraných aminokyselin sledovaná pomocí spektroskopie Moessbauerova jevu. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Cílem této DP bude zjistit, jak probíhá reakce Fe nanočástic (připravených v přítomnosti vybraných aminokyselin) ve třech různých prostředích (deion. voda, pufr, zř. H2O2). Dále bude studován vliv přítomnosti nízkých koncentrací těžkých kovů v těchto třech různých prostředích na výsledné železo-obsahující produkty.
• Vliv karboxylových substituentů na fotoindukovaný přenos náboje v povrchovém komplexu [Ag0-bpy] studovaný pomocí SERS spektroskopie. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Povrchový komplex [Ag0-bpy] je spektrálním analogem komplexu [Ru2+(bpy)3], který je významný především v solárních článcích Graetzelova typu. Povrchový komplex [Ag0-bpy] je vytvořen v systému Ag nanočástic připravených redukcí borohydridem v přítomnosti 2,2´-bipyridinu (bpy) nebo v systému, kde je k Ag nanočásticím přidán nejen bpy, ale též HCl s koncentrací nad 5x10-4 M (ve finálním systému). Z dřívějších prací je známo, že v tomto povrchovém komplexu dochází vlivem dopadu světla o vlnové délce okolo 540 nm k přenosu náboje. Cílem této experimentální DP je prozkoumat, jaký vliv mají karboxylové substituenty v 2,2´-bipyridin-4,4´-dikarboxylové kyselině na tento fotoindukovaný přenos náboje.
• Nanočástice vzácných kovů připravené v přítomnosti vybraných aminokyselin a jejich využití v SERS spektroskopii. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Cílem této experimentální DP bude připravit nanočástice Ag a Au pomocí vybraných aminokyselin, či vlivem obvyklých redukčních činidel v přítomnosti vybraných aminokyselin. Smyslem je získat co nejlépe povrchově modifikované Ag a Au nanočástice, které budou schopné zesilovat Ramanův rozptyl zvolených adsorbátů.
• Enkapsulace nanočástic stříbra a magnetitu. (RNDr. Karolína Šišková, Ph.D.)
  Tato experimentální diplomová práce bude zaměřena na enkapsulaci vybraných typů nanočástic, především nanočástic stříbra a magnetitu. Díky cíleným syntézám a následnému kontrolovanému růstu tlousťky uhlíkaté vrstvy chránící nanočástice před vnějšími vlivy budou zachovány jedinečné vlastnosti použitých nanočástic. Současně však bude možno uhlíkatou obálku obsahující karboxylové a alkoholové skupiny snadněji dodatečně modifikovat.
• Konstrukce a testování mikroelektrod pro voltametrické stanovení oxidu dusnatého. (doc. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D.)
  V roce 1977 F. Murad a spolupracovníci poprvé identifikovali oxid dusnatý (NO) jako signální molekulu vedoucí k uvolnění hladké svaloviny a přibližně o deset let později bylo prokázáno, že NO je identický s látkou označovanou jako endothelium-derived relaxing factor. NO je nezastupitelnou signální molekulou v regulaci krevního tlaku v kardiovaskulárním systému, v modulaci přenosu nervových vzruchů a ve stimulaci antimikrobiální obrany v imunitním systému. Nejnovější důkazy rovněž svědčí o důležité úloze NO v regulaci genové exprese, v učení a paměti, v agregaci krevních destiček, ve stimulaci apoptózy apod. Nejnověji bylo prokázáno, že snížená tvorba NO vede k rozvoji aterosklerózy. O důležitosti této molekuly svědčí skutečnost, že průkopníci výzkumu NO (Murad F., Furchgott R. a Ignarro L.) v roce 1998 získali Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Oblíbenou metodou detekce a kvantifikace NO jsou elektrochemické mikrosenzory potažené různě zhotovenými vrstvami zajišťujícími selektivitu stanovení NO vůči interferentům jako je např. vitamin C, dopaminy a NO₂^-. V současné době je publikováno několik stovek prací zabývajících se různými aspekty jejich konstrukce a aplikačními možnostmi. Přímé elektrochemické měření NO pomocí mikroelektrody umožňuje měřit tvorbu NO v reálném čase (časová odezva řádově v milisekundách) a s vysokou citlivostí (< 1 nmol·dm⁻³ NO). Náplní diplomové práce je konstrukce právě takovéhoto senzoru.
• Fotosenzitizovaná chemiluminiscence. (doc. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D.)
  Emise světelného záření, která je důsledkem chemických přeměn vyvolaných reakcemi excitovaných stavů fotosenzibilizátorů s ostatními složkami reakční směsi se nazývá fotosenzitizovaná chemiluminiscence (photosensitized chemiluminescence, též optically pumped chemiluminescence či laser induced chemiluminescence).V současné době jsou známy pouze čtyři skupiny látek poskytující fotosenzitizovanou chemiluminiscenci (CL): deriváty luminolu, deriváty luciferinu Cypridiny, glycyltryptofan a indoloctová kyselina. K analytickým účelům lze využít též zhášení fotosenzitizované CL některými látkami (antioxidanty). Jsou známy i látky chemiluminiscenci stimulující (peroxidy, lineární hydrazidy aj.). Výhody fotosenzitizované chemiluminiscence jako experimentální metody spočívají zejména ve snížení počtu látek potřebných ke stanovení a záměně špatně reprodukovatelného nástřiku složky startující CL reakci při klasickém způsobu provedení CL stanovení výhodnější iniciací laserovým pulsem. Použití intenzivního laserového pulsu dovoluje snížit spotřebu vzorku na řádově desítky až jednotky mikrolitrů při zachování citlivosti stanovení.Náplní práce je objasnění mechanismů fotosenzitizované chemiluminiscence vybraných chemiluminiscenčních (CL) indikátorů (luminol, deriváty CLA), optimalizace složení reakčních směsí z hlediska dosažení maximálních kvantových účinností chemiluminiscenčních dějů v nich probíhajících a využití získaných poznatků pro analytická stanovení chemiluminiscenčních indikátorů, peroxidů a antioxidantů.
• Voltametrie luminolu a jeho derivátů (doc. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D.)
  Luminol a jeho deriváty (luminol, izoluminol, ftalhydrazid, 3-NO-ftalhydrazid, dithioftalhydrazid apod.) tvoří zajímavou skupinu látek, poskytujících chemiluminiscenci při oxidaci.Na elektrodě ze skelného uhlíku lze provést dvouelektronovou oxidaci těchto látek, produkty těchto elektrooxidací jsou příslušné velmi reaktivní diazachinony. Diazachinony podléhají hydrolýze, která je velmi rychlá v alkalickém prostředí, v kyselých a neutrálních roztocích však probíhá mnohem pomaleji a proto ji lze monitorovat cyklickou voltametrií při vyšších scanovacích rychlostech. Cílem práce je provést elektrochemickou studii těchto látek, v závislosti na pH.
• Porovnání katalytické účinnosti kovových nanočástic na modelovém reakčním systému. (doc. Taťjana Nevěčná, CSc.)
  Stejně jako nanočástice stříbra i nanočástice jiných kovů vykazují mimo celou řadu specifických vlastností i vlastnosti katalytické, které odráží jejich velikost i případnou povrchovou morfologii či úpravu. Cílem práce bude zvolit vhodný modelový reakční systém a na základě experimentálně získaných kinetických dat porovnat katalytickou účinnost nanočástic vybraných kovů na kinetiku tohoto reakčního systému.
• Stanovení velikosti částic u heterocyklických API látek. (Ing. Roman Gabriel, Ph.D., ve spolupráci s firmou TEVA)
  Měření velikosti částic u krystalických API látek je jednou ze základních charakteristik těchto látek, na velikosti částic pak závisí i další vlastnosti API látek, jako např. rozpustnost, sypká hmotnost, stlačitelnost, chování látek při formulaci apod. Měření velikosti částic je možno provádět několika způsoby, které ne vždy dávají shodné výsledky. Cílem práce by mělo být proměření velikosti částic několika způsoby, porovnat použité metody, popsat, kdy je která metoda vhodnější a z jakého důvodu. Zejména se jedná o porovnání měření velikosti částic pomocí: 1. sondy FBRM (on-line měření průběhu krystalizace), 2. laserové difrakce, 3. optické mikroskopie.