Těžištěm výzkumu v ÚMCH AV ČR byly v roce 2006 v souladu s výzkumným záměrem AVOZ400500505 tři hlavní směry polymerní vědy: příprava a studium vlastností biomakromolekulárních systémů, studium dynamiky a samoorganizace molekulárních a nadmolekulárních systémů v polymerech a příprava, charakterizace a aplikace nových polymerních systémů s řízenou strukturou a vlastnostmi. Pracovníci ústavu řešili nebo se podíleli na řešení osmi projektů podporovaných granty Evropského společenství a řady projektů podporovaných různými zahraničními i tuzemskými institucemi jak formou výzkumných grantů, tak smluv. Dále se podíleli na činnosti tří výzkumných center MŠMT, řešili tři projekty cíleného výzkumu a vývoje AV ČR, čtyři projekty v rámci programu Nanotechnologie pro společnost, čtyři projekty v rámci Národního programu výzkumu II, 21 projektů podporovaných GA AV ČR, 28 projektů podporovaných GA ČR, jeden projekt v rámci tematického programu Informační společnost, 13 grantů financovaných ministerstvy ČR a 11 grantů financovaných MŠMT v rámci programu dvoustranné mezinárodní spolupráce KONTAKT.
V oblasti biomakromolekulárních systémů jsme s použitím biodegradovatelných vysokomolekulárních roubovaných kopolymerů N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu jako nosičů kancerostatik cílených na pevné nádory připravili polymerní lékovou formu kancerostatika doxorubicinu, která umožňuje kombinaci dvojího účinku cytostatika na nádorovou buňku. In vivo testy protinádorové aktivity prokázaly mimořádně efektivní účinek tohoto léčiva při léčbě nádorů u myší (B,C). Dokončili jsme studium lineárních rozpustných a supramolekulárních micelárních systémů umožňujících dopravu cytostatika doxorubicinu do kostní nádorové tkáně. V modelových podmínkách systémy založené na statistických HPMA kopolymerech a telechelickém polyethylenoxid-blok-polypropylenoxid-blok-polyethylenoxidu směrované hydroxybisfosfonátovými skupinami prokázaly vysoce efektivní a specifickou vazbu na hydroxyapatit jako model kostní nádorové tkáně a následné uvolňování léčiva z nosiče rychlostí kontrolovanou pH prostředí. (B,C)
Připravili jsme několik typů polymerních nosičů s imobilizovaným avidinem pro buněčné kultivace. Potvrdili jsme přitom platnost pracovní hypotézy, že na imobilizovaný avidin lze pomocí komplexu avidin-biotin připojit vhodný biotinylovaný bioaktivní motiv, který vede k lepší adhezi a proliferaci buněk. Zároveň jsme prokázali, že vliv inkorporovaného bioaktivního motivu se uplatňuje pouze v určitých mezích povrchových vlastností. (B)
Připravili jsme také sérii amfifilních blokových kopolymerů polylaktid/polyethylénoxid v širokém rozsahu délek a vzájemných poměrů obou bloků a prostudovali jsme jejich adsorpci ze selektivního rozpouštědla na povrch polylaktidu. Pomocí ATR FTIR spektroskopie byly zjištěny kvantitativní závislosti mezi dosahovanou hustotou řetězců adsorbovaných kopolymerů a jejich molekulárními parametry. Na příkladu sérového albuminu, jako modelového proteinu, byl vyhodnocen vliv adsorbované vrstvy kopolymerů na následnou adsorpci proteinů k povrchu polylaktidu. Výsledky prokázaly, že adsorpcí blokových kopolymerů ze selektivního rozpouštědla lze účinně modifikovat povrchy kompatibilních polymerů. Získané poznatky budou dále využity pro přípravu biomimetických materiálů pro regenerativní medicínu. (B)
Vyvinuli jsme technologii řízené přípravy fibrinových sítí umožňující povrchovou modifikaci syntetických skeletů určených pro tkáňové inženýrství tenkou vrstvou fibrinového gelu s regulovatelnou tloušťkou. Touto novou technologií lze povlékat povrchy pórů v polymerních materiálech tak, aby byl v pórech zachován volný prostor pro migraci a proliferaci buněk. Povlaky efektivně zlepšovaly adhezi a růst buněk cévního endotelu na povrchu polymerů. Vynález "Způsob přípravy regulovaných vrstev fibrinu na pevných površích" byl přihlášen k patentové ochraně v prosinci 2006. (C, B)
Při studiu dynamiky a samoorganizace molekulárních a nadmolekulárních systémů v polymerech jsme ukázali, že uspořádaná povrchová struktura tenkých vrstev blokového kopolymeru oktylstyrenu nebo fluorostyrenu a butylmethakrylátu nebo metylmethakrylátu se zviditelní po jejich vystavení parám rozpouštědel silně selektivních pro jeden z obou bloků pokud se oba bloky významně liší teplotou skelného přechodu. (B)
Při studiu interakce mezi poly(4-vinylfenolem) a poly(4-vinylpyridinem) o různých polymerizačních stupních jsme kombinací různých technik NMR a kvantově chemických výpočtů poprvé nalezli a kvantitativně prokázali dvojrozměrnou kooperativitu vodíkových vazeb vyššího řádu. Na základě předpokladu proximitního efektu realizovaných vazeb jsme navrhli úspěšný matematický model této kooperace. (B)
Mnohostěnné uhlíkové nanotrubky byly povrchově modifikovány tenkou vrstvou polyanilinu (desítky nanometrů). Nanotrubky pokryté vodivým polymerem jsou, na rozdíl od výchozího substrátu, hydrofilní a mají dobrou elektronovou vodivost. Tyto materiály jsou vyvíjeny jako elektrody pro palivové články. (B)
V oblasti přípravy nových polymerních systémů s řízenou strukturou a vlastnostmi jsme při komplexní charakterizaci povrchové tvrdosti hybridních nanokompoztiních organicko-anorganických nátěrových filmů od sub-mikronové až po makroskopickou úroveň zjistili, že tvrdost těchto materiálů silně závisí na stavu, ve kterém se materiál při analýze nachází (skelném, kaučukovitém nebo v oblasti skelného přechodu). Ve spolupráci se ZČU Plzeň a SVUOM Praha jsme vypracovali tři metody analýzy tvrdosti. Všechny tři metody vedou k závěru, že nejvyšší tvrdost vykazují vzorky nalézajících se v oblasti skelného přechodu. (B,C)
Připravili jsme sesíťované kapalně-krystalické polyurethany s mesogenními skupinami v bočních řetězcích tvořené kapalně-krystalickými dioly, diisokyanáty a trioly. Nalezli jsme teplotní závislosti kapalně-krystalických přechodů ze smektického do izotropního stavu v závislosti na složení polymerizační směsi. Vysvětlili jsme závislost průběhu síťujících reakcí na koncentraci mesogenních skupin a popsali jsme kalorimetrické, dielektrické a dynamicko-mechanické chování lineárních polymerů i vytvrzených sítí a projevy kapalně krystalických přechodů na fyzikální vlastnosti polymerů a sítí. Výsledky objasnily vliv silných fyzikálních interakcí mesogenních skupin na strukturu a fyzikální chování kapalně-krystalických polyurethanů. (B)
Fosfonátové komplexy s magnetickými Fe částicemi a navázanou aminoskupinou jsme převedli na polymerizovatelnou formu reakcí aminoskupiny s 3-isopropenyl-?,?-dimethylbenzyl isokyanátem anebo s akryloylchloridem. Následnou radikálovou kopolymerizací s methylmethakrylátem jsme magnetické částice pokryli kovalentně vázanou vrstvou hydrofobního PMMA a kopolymerizací s N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidem kovalentně vázanou vrstvou polymeru hydrofilního. (B, C)
Byly nalezeny nové stabilizující povlaky superparamagnetických nanočástic připravených srážením Fe(II) a Fe(III) solí v bazickém prostředí. Povlaky na bázi polyaminokyselin, popř. cukrů, umožnily značit živé buňky nanočásticemi překvapivě podstatně účinněji než komerčně používaná činidla. Účinnost značení závisela na molární hmotnosti polyaminokyseliny. Postup modifikace povrchu nanočástic, který byl přihlášen k patentové ochraně, prokázal v porovnání s dosud používaným látkami nejen vyšší účinnost in vitro značení různých typů, jak lidských, tak i potkaních, buněk, ale i jejich vyšší životaschopnost. Nové nanočástice se tak jeví jako velice slibný materiál vhodný pro značení zejména kmenových buněk, které mají značný potenciál umožnit, po implantaci do nemocného organizmu, léčbu některých závažných onemocnění. (C)
Připravili jsme homogenní membrány pro palivové články na základě sulfonovaných aromatických polymerů a heterogenní membrány, v nichž jsou malé částice sulfonovaného polymeru rozptýleny v matrici z polyolefinu. Heterogenní membrány předčí z hlediska stability v agresivním prostředí všechny homogenní membrány s výjimkou perfluorovaných a přitom jsou výrobně velmi jednoduché. (B, C)
Připravili jsme serii nových interkalátů fosforečnanu vanadylu s hosty obsahujícími kyslík jako donorový atom a interkalátů alfa modifikace dihydrogenfosforečnanu zirkoničitého s toluidiny. S využitím molekulárního modelování pomocí programů SUPRAMOL a Cerius2 bylo navrženo uspořádání molekul dimethylsulfoxidu v mezivrstvách prostoru fosforečnanu vanadylu, které dobře koresponduje s výsledky práškové RTG strukturní analýzy a s výsledky infračervené spektroskopie. (C)
Pracovníci ústavu přednesli řadu přednášek při letních praktických kurzech v Nových Hradech a při dalších akcích pořádaných v rámci projektu Otevřená věda. V rámci tohoto projektu v laboratořích ústavu pracovalo několik studentů gymnázií, kteří pak získané výsledky prezentovali na studentských vědeckých konferencích.
V projektu České televize "České hlavy" vystoupili Z. Kruliš (výsledky z oblasti recyklace plastů), M. Šlouf (Čeští vědci zlepšují kloubní náhrady), F. Rypáček, H. Studenovská a K. Mulinková (výsledky získané při přípravě polymerních struktur pro regeneraci kostí), M. Bleha (polymerní membrány). Pracovníci laboratoře NMR spektroskopie pevného stavu prezentovali výsledky získané v oblasti NMR krystalografie, prezentována byla i laboratorní cvičení, která pro studenty Gymnázia Nad alejí připravují pracovníci ústavu již po řadu let.
K. Ulbrich se podílel na přípravě článků publikovaných v časopise "21 století", "Řízené střely" (únor 2006), v časopise Respekt "Věda v zemi černých děr" (9. - 14. květen 2006), v Medical Tribune č. 21 "Co mohou přinést objevy z nanosvěta" (19.6.2006) a vystupoval v pořadu ČT1 "Sama doma" (29.5.2006). S. Nešpůrek publikoval popularizační článek v časopise Pokroky matematiky, fyziky a astronomie. Historické souvislosti a milníky NMR spektroskopie byly shrnuty v textu "Minulost a současnost NMR spektroskopie - pohled do nitra molekul i člověka", který byl přijat k publikaci v časopisu Chemické listy.
Pro akci "Věda v ulicích" připravili pracovníci ústavu prezentaci na téma "Nanovlákna pro biomedicinální aplikace" a přednesli dvě přednášky v rámci Týdne vědy a techniky AV ČR 2006.
V roce 2006 se uskutečnila premiéra dokumentárního filmu Otto Wichterle zaměřeného na historii vynálezu hydrofilních měkkých kontaktních čoček, na jehož přípravě se pracovníci ústavu podíleli. Producentem filmu byla společnost Armada films, která ho natáčela ve spolupráci s Českou televizí a televizí ARTE France. Na základě dohody o spolupráci se pracovníci ústavu podílí na činnosti České kontaktologické společnosti.
Pracovníci ústavu pomáhali s organizací odborné konference Masarykovy střední školy chemické, Praha 1, Křemencova, která je již po řadu let pořádána v ústavní posluchárně.
S. Kukla získal 2. místo v soutěži Cena za chemii 2006 organizovanou Francouzským velvyslanectvím ve spolupráci s firmou Rhodia pod záštitou J.-M. Lehna, nositele Nobelovy ceny. T. Etrych získal Cenu Josefa Hlávky v kategorii mladých vědeckých pracovníků, udělovanou Nadáním Josefa, Marie a Zdeňky Hlávkových (listopad 2006). P. Kratochvílovi byla rektorem VŠCHT Praha udělena Medaile Emila Votočka za zásluhy o rozvoj vědy a techniky. J Brus získal Prémii Otto Wichterle 2006.
V únoru 2006 bylo uspořádáno tradiční čtyřdenní kolokvium organizované formou ústavní konference za účasti hostů ze spolupracujících organizací, na kterém byly prezentovány výsledky získané při řešení výzkumných projektů v roce 2005. Vědecko-informační středisko ústavu organizovalo pravidelné cykly přednášek našich i mimoústavních pracovníků.
V průběhu roku byl tým V. Cimrové zařazen do Pracovní skupiny speciálních polymerů Oddělení bioanalogických a speciálních polymerů, čímž došlo k posílení tématiky eletroluminiscenčních polymerů a jevů v tomto oddělení a do budoucna byly vytvořeny lepší podmínky pro její ucelené řešení.
Ve druhé polovině roku byla značná část pracovní kapacity vedoucích pracovníků věnována přípravám na přechod ústavu do kategorie veřejných výzkumných institucí.
ISO
WIN ASC
