4. Sekce chemických věd

 

S rostoucí globalizací se zvyšuje diverzifikace mikroorganismů i mimo místa jejich běžného výskytu. Tradičně používané mikrobiologické postupy jsou často nedostačující a je nutno je postupně rozšířit o nové analytické techniky, mezi které i v rutinních laboratořích dnes patří např. PCR a hmotnostně spektroskopické techniky, jako např. MALDI-MS. Jejich provoz i přístrojové vybavení jsou drahé, postupy často časově náročné, vyžadují obsáhlou datovou základnu. Proto se do oblasti zájmu separace a detekce mikroorganismů dostávají rychlé, levné, zejména kapilární elektromigrační techniky (prozatím pouze na úrovni základního výzkumu). Přikladem je citlivá fluorimetrická detekce a separace dynamicky modifikovaných mikroorganismů přímo z reálného vzorku, např. rostlinných patogenů ze suspenze tkáně rajčat. Biofilm-pozitivní a biofilm-negativní kmeny rodu Candida, patřící mezi časté původce tzv. nemocničních infekcí spojených s vysokou mortalitou, byly od sebe odlišeny na základě “fingerprintových” profilů jejich rozpustných membránových proteinů technikou gelové izoelektrické fokusace a současně i citlivější kapilární izoelektrickou fokusací již během 4 hod. na místo běžných několika dní. Elektromigračního chování konidií bylo využito pro rychlou identifikaci kmenů vláknitých hub např. rodu Aspergilus, kdy byly fluorimetricky detegovány až jednotky konidií. S využitím původního vyvinutého barevného neionogenního tenzidu pro dynamickou modifikaci bioanalytů byly detegovány pikogramy proteinů a méně než stovka buněk mikroorganismů (desetkrát menší počet než u buněk nativních) z reálného vzorku moče pacienta s cystitidou. Možnost využití detekce a separace virů elektromigračními technikami i pro běžné účely virologie a tedy i z reálných vzorků byla ověřena na viru koňské chřipky H3N8 a prasečí chřipky H1N2.

 

Horká, M. - Horký, J. - Matoušková, H. - Šlais, K.: Free flow and capillary isoelectric focusing of bacteria from the tomatoes plant tissues. Journal of Chromatography A. Roč. 1216, č. 6 (2009), s. 1019-1024 ; Horká, M. - Růžička, F. - Holá, V. - Šlais, K.: Separation of similar yeast strains by IEF techniques. Electrophoresis. Roč. 30, č. 12 (2009), s. 2134-2141 ; Horká, M. - Růžička, F. - Kubesová, A. - Holá, V. - Šlais, K.: Capillary electrophoresis of conidia from cultivated microscopic filamentous fungi. Analytical Chemistry. Roč. 81, č. 10 (2009), s. 3997- 4004 ; Horká, M. - Růžička, F. - Holá, V. - Kahle, V. - Moravcová, D. - Šlais, K.: Capillary electromigration separation of proteins and microorganisms dynamically modified by chromophoric non-ionogenic surfactant. Analytical Chemistry. Roč. 81, č. 16 (2009), s. 6897- 6904 ; Horká, M. - Kubíček, O. - Kubesová, A. - Kubíčková, Z. - Rosenbergová, K. - Šlais, K.: Testing of the influenza virus purification by capillary isoelectric focusing. Electrophoresis. - v tisku

 

Kapilární IEF pI markerů a virů chřipky

 

 

Spolupracující subjekt: Mikrobiologický ústav LF a FN u sv. Anny v Brně, Státní rostlinolékařská správa, odbor diagnostiky Olomouc, Státní ústav jaderné, chemické a biologické ochrany, detašované pracoviště Brno

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Ing. Marie Horká, CSc., 532290221, horka@iach.cz

 

 

 

V důsledku proměnlivosti svých rozpouštěcích schopností v závislosti na teplotě a tlaku může stlačená horká kapalná voda v některých případech sloužit jako náhrada škodlivých organických rozpouštědel v rozličných aplikacích. To může vést k žádoucímu poklesu zátěže prostředí těkavými organickými látkami. Z tohoto důvodu jsou solvatační vlastnosti vody za vysokých teplot předmětem intenzivního studia. K důkladnému poznání solvatačních vlastností stlačené horké kapalné vody jsou nezbytné i spolehlivé údaje o rozpustnostech řady různých typů organických látek. Již dříve jsme vyvinuli jednoduchý skupinový model vodných rozpustnosti tuhých organických neelektrolytů v širokém oboru teplot. Odhady skupinových parametrů pro cyklickou éterovou a metylenovou skupinu však v tomto modelu nebyly dostatečně robustní a parametry pro karbonylovou skupinu zcela chyběly. Z těchto důvodů jsme změřili vodné rozpustnosti dvou diamantoidních uhlovodíků a několika kyslíkatých aromatických sloučenin v širokém oboru teplot za konstantního tlaku 5 MPa. Výsledky nám umožnily zdokonalit a rozšířit korelaci rozpustností s cílem zvýšit její užitečnost pro odhad vodných rozpustností tuhých organických neelektrolytů v širokém oboru teplot.

 

Karásek, P. - Planeta, J. - Roth, M.: Solubilities of oxygenated aromatic solids in pressurized hot water. Journal of Chemical and Engineering Data. Roč. 54, č. 5 (2009), s. 1457–1461 ; Karásek, P. - Planeta, J. - Roth, M.: Group contribution correlation for aqueous solubilities of solid aromatics, heterocycles, and diamondoids over 200-K temperature interval. Industrial & Engineering Chemistry Research. – v tisku; Karásek, P. - Planeta, J. - Roth, M.: Solubilities of adamantane and diamantane in pressurized hot water. Journal of Chemical and Engineering Data. Roč. 53, č. 3 (2008), s. 816–819.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): doc. RNDr. Michal Roth, CSc., 532290171, roth@iach.cz

 

 

 

V kapilární zónové elektroforéze může být problémem, pokud počet píků na detekčním záznamu neodpovídá počtu analyzovaných látek. Jednou z možných příčin takového chování je rozštěpení zóny analytu na vzájemně nezávislé části detegovatelné jako dobře vyvinuté samostatné píky, které se může objevovat u vzorků s obsahem soli. Byla vypracována teorie elektromigračního chování takových systémů a teoretickým zkoumáním a počítačovými simulacemi bylo zjištěno, že tyto efekty mají původ v přechodné fázi separace, kdy vzorek může vyvolat vznik paralelní existence několika přechodných ostrých rozhraní (včetně systémových), která jsou současně schopná zachytit (stackovat) dotyčný analyt. Jejich elektromigrace je konvergentní a v závislosti na tom, zda se setkají předtím, než se z nich analyt odloučí, se vytvoří trvalé nebo přechodné dvojité nebo vícenásobné píky. Vzhled násobných píků může být velmi rozmanitý a pohybuje se od dvojitých či trojitých píků až k majoritnímu píku, který je v určité vzdálenosti doprovázen minoritním píkem. Teorie byla plně experimentálně ověřena. Poznatky o mechanismu štěpení píků umožňují identifikovat jejich přítomnost v daném základním elektrolytu a vzorku a nalézt pro konkrétní případ vhodný způsob řešení.

 

Malá, Z. - Gebauer, P. - Boček, P.: System effects in sample self-stacking CZE: Single analyte peak splitting of salt containing samples. Electrophoresis. Roč. 30, č. 5 (2009), s. 866-874.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): prof. RNDr. Petr Boček, DrSc., 532290239, bocek@iach.cz

 

 

 

V publikaci jsou popsány výhody použití izoelektrické fokusace v rozšiřujícím se toku (DF IEF) pro přípravu proteomických vzorků pro hmotnostní spektrometrii. Metoda DF IEF je založena na separaci amfolytických sloučenin v pH gradientu vytvořeném v separačním kanále o rozšiřujícím se tvaru vyříznutém z polyesterové netkané textilie. Amfolytické látky včetně proteinů jsou unášeny tokem (18-25 ml/hod) separačním kanálem v proudnicích daných jejich isoelektrickými body. pH gradient a jeho stabilita byla monitorována pomocí syntetizovaných barevných nízko-molekulárních pI markerů. Separované frakce byly sbírány do deseti mikrozkumavek a analyzovány pomocí MS. Purifikace, zkoncentrování, separace a odsolení vzorků v průběhu DF IEF pomohly výrazně zvýšit kvalitu následných hmotnostních spekter. To přispělo i ke zjednodušení sledování post-translačních modifikací a změn proteomu v průběhu sladování a vaření piva.

 

Mazanec, K. - Bobálová, J. - Šlais, K.: Divergent flow isoelectric focusing: fast and efficient method for protein sample preparation for mass spectrometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry. Roč. 393, č. 6-7 (2009), s. 1769-1778.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Ing. Karel Mazanec, Ph.D., 532290145, mazanec@iach.cz

 

 

 

Rozvinuli a charakterizovali jsme chemické generování těkavých sloučenin kovů jako metodu vnášení vzorků pro atomovou absorpční spektrometrii. Při této metodě se analyzovaný kov přítomný ve vzorku ve stopové koncentraci převede pomocí chemické reakce - redukce tetrahydridoboritanem - na těkavou látku, která je pak s vysokou citlivostí detekována pomocí analytické atomové spektrometrie. Podařilo se nám vyvinout metodu pro generování těkavých sloučenin a stanovení stříbra a ve spolupraci se zahraničním stážistou i zlata pomocí atomové absorpční spektrometrie za použití jednoduchých křemenných atomizátorů, s mezí detekce v řádu ng ml^-1. Poprvé byla podrobně stanovena účinnost generování a distribuce analytu v aparatuře pomocí radioindikátoru (izotopu ¹¹¹Ag pro stříbro); do plynné fáze se uvolní přes 20% kovu, 40% kovu zůstává v odpadní kapalině, a zbytek se usazuje v různých částech aparatury. S použitím přístrojového vybavení pro studium aerosolů a transmisní elektronové mikroskopie jsme jako první experimentálně potvrdili pro Ag a Au, že vlastní těkavou formou není hypotetická plynná sloučenina, jak bylo dosud obecně předpokládáno, ale jsou to nanočástice obsahující kov uvolněné do plynné fáze (viz ilustrace), o velikosti 8±2 nm pro Ag a 10±6 nm pro Au, sdružené do shluků od několika do několika desítek částic. Podařilo se také na tyto kovy aplikovat v naší laboratoři vyvinutou moderní techniku záchytu těkavých sloučenin přímo v křemenném atomizátoru, kdy je analyt nejprve vygenerován z většího objemu vzorku a postupně zachycen v atomizátoru. Poté je kov změnou podmínek v atomizátoru v krátkém čase atomizován, což přináší vysokou odezvu a další řádové snížení mezí detekce.

 

Musil, S. - Kratzer, J. - Vobecký, M. - Hovorka, J. - Benada, O. - Matoušek, T.: Chemical vapour generation of silver for atomic absorption spectrometry with the multiatomizer: radiotracer efficiency study and characterization of silver species. Spectrochimica Acta. B. Roč. 64, č. 11-12 (2009), s. 1240-1247.

 

Shluk stříbrných nanočástic plynné fázi

 

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Mgr. Tomáš Matoušek, Ph.D., 296442474, matousek@biomed.cas.cz

 

 

 

Nespecifický lipid transfer protein 1b (ns-LTP1b) z ječmene je nejdůležitější bílkovina v pivu pro tvorbu pěny. Proces teplotní denaturace tohoto proteinu jsme studovali pomocí nukleární magnetické resonance (NMR) a diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) až do teploty 115°C. Do tak vysoké teploty tento proces dosud nebyl systematicky zkoumán. Zjistili jsme, že denaturace je nevratná, což je pro vyhodnocení mnohem náročnější než běžně studované vratné denaturace. Vyvinuli jsme novou metodu numerické analýzy, která umožňuje vyhodnotit výsledky podle teorie přechodového stavu bez dalšího zjednodušování, na kterém byly založeny dříve publikované práce. Na základě získaných hodnot jsme spočítali rychlosti denaturace jako jednoduchá měřítka stability proteinu při různých teplotách. Studovali jsme také vliv disulfidových můstků na stabilitu proteinu. Práce má dopad jak metodologický (byl použit nový přístup sledování i vyhodnocování denaturace), tak praktický (výsledky popisují důležitý faktor ovlivňující kvalitu piva).

 

Matejková, M. – Žídková, J. – Žídek, L. – Wimmerová, M. – Chmelík, J. – Sklenář, V.: Investigation of thermal denaturation of barley nonspecific lipid transfer protein 1 (ns-LTP1b) by nuclear magnetic resonance and differential scanning calorimetry. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Roč. 57, č. 18 (2009), s. 8444–8452.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Mgr. Jitka Žídková, 532290107, zidkova@iach.cz

 

 

 

Fotokatalytická aktivita materiálů na bázi oxidu titaničitého je dobře známá a v současnosti využívaná v řadě aplikací. Pro posun aktivity z ultrafialové do viditelné oblasti světla se používá dopování dalšími prvky v kationtové i aniontové podmřížce. Využívá se modifikace např. oxidy zirkonia, železa, hliníku, neodymu, ceru a nebo sulfidy zinku, kadmia, india a ruthenia. Hydrolýzou peroxokomplexů titanu se autorům podařilo připravit fotokatalytický oxid titaničitý se stejnorodou morfologií a velikostí částic (obr. a, d), materály dopované neodymem (obr. b, e) a poprvé i wolframem (c, f), neboť dosud používaná metoda homogenní hydrolýzy síranu titanylu močovinou pro dopování wolframem není vhodná. Jak ukazuje analýza, dopování kovy do krysta­lické mřížky mění morfologii částic z vřetýnek na tvar s obdélníkovým nebo čtverco­vým průřezem (obr. a, b, c). Analýza pomocí vysokorozlišovacího transmisního elek­tronového mikroskopu ukázala, že částice mají dobře vyvinutou krystalickou strukturu s mezirovinnou vzdáleností atomů d=0.354 až 0.387 nm (obr. d, e, f), což svědčí o tom, že přítomnost dopantů v krystalické struktuře částic způsobuje rozšíření krysta­lické mřížky. Jednoduchou modifikací reakčního postupu lze získat oxid titaničitý buď ve formě prášku, nebo ve formě stabilního sólu, který je možno použít jako výchozí materiál pro přípravu vysoce aktivních průhledných fotokatalytických vrstev. Rozklad peroxokomplexů má oproti jiným reakčním postupům jednu velkou výhodu, a sice, že reakce probíhá v jednom kroku a reakčním zbytkem je čistá voda. Další velkou výho­dou tohoto postupu je jeho snadné převedení do výroby nízkonákladového fotokataly­tického pigmentu.

 

Černý, Z. – Štengl, V,: Způsob výroby fotokatatycky aktivního monodispersního oxidu titaničitého, udělený patent 301 006 (2009).

Murafa, N., - Štengl, V. - Houšková, V.: Monodispersed spindle-like particles of titania. Microscopy and Microanalysis. Roč. 15, č. (2009), s. 1036-1037.

Štengl, V. - Houšková, V. - Murafa, N. - Bakardijieva S.: Monodispersní nanočástice fotokatalytického oxidu titaničitého dopované niobem a tantalem pro aplikace v oblasti viditelného světla, Nanocon 2009, 20. - 22. říjen 2009, Rožnov pod Radhoštěm, Česká republika.

 

 

Morfologie částic TiO₂ připravených z peroxokomplexů

Obrázky z vysokorozlišovacího transmisního elektronového mikroskopu ukazují, že hydrolýzou peroxokomplexů titanu vzniká monodisperzní oxid titaničitý (a, d). Dopováním se mění tvar i velikost částic (dopování neodymem - b, e; dopování wolframem – c, f).

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Mgr. Václav Štengl, PhD., 266173193, stengl@iic.cas.cz

 

 

 

Boranové klastry obsahující kovy, např. diplatinový klastr [{(PMe₂Ph)₂Pt)}₂B₁₀H₁₀], kvantitativně a reverzibilně vážou malé molekuly. Tato schopnost může být ovlivněna vhodnou kombinací bimetalického centra klastru, jeho substituenty a modifikací ligandů kovových atomů. Např. výše zmíněný klastr tvoří adukty s O₂, SO₂ a CO. Naše pozornost je zaměřena na konstrukci molekul, které selektivně vážou tyto molekuly plynů, a které tyto molekuly uvolňují za předem definovaných podmínek (často na základě predikce pomocí kvantově chemických výpočtů). Jednou z možností je využití námi objevených fotochemických vlastností borových klastrů s vazebnými centry platina-platina, paládium-paládium a platina-paládium Podstatou procesu je, že externím spouštěčem uvolnění plynné molekuly v daném prostoru, je snadno laditelný světelný pulz. Další zajímavou výhodou tohoto procesu je rychlost, protože přetržení vazby klastr-plyn probíhá v pikosekundové časové škále. Kromě toho při uvolnění kyslíku dochází k jeho excitaci a vzniku excitované formy kyslíku tzv. singletového kyslíku, která je vysoce reaktivní. Studujeme případné využití těchto sloučenin jako optických senzorů plynů, protože tvorba aduktů je doprovázena změnou zabarvení a jako přenašečů plynů v biochemických procesech a v procesech, které jsou založeny na vysoké reaktivitě excitované formy kyslíku.

Bould, J. - Baše, T. - Londesborough, M. G. S. - Lang, K. - Kubát, P. - Fuciman, M. - Polívka, T. - Kennedy, J. D.: Reversible Capture of Small Molecules using Bimetallic Borane Clusters: Dynamics and Control of a New System, Journal of American Chemical Society, v recenzním řízení

 

Světlem regulované syntetické přenašeče plynných molekul na bázi boranových klastrů

A) Barevné změny tmavě fialového roztoku platina-platina boranového klastru (uprostřed) po navázaní SO2 (pravá strana) a O2 (levé strana).

 

B) Znázornění struktury boranového klastru, který váže SO2 a následně jej po ozáření uvolní.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Ing. Kamil Lang, CSc., 266172193, lang@iic.cas.cz

 

 

 

Nová chemicko-analytická metoda kvantitativního stanovení expandabilních jílových struktur v sedimentech byla laboratorně ověřena a využita ke korelaci vrtů sedimentů svrchně karbonského jezera (stáří asi 300 miliónů let), popisu hydrologického režimu současného Aralského jezera a korelaci a popisu současných a historických povodňových sedimentů řeky Moravy na Strážnicku. Metoda byla ověřena z hlediska robustnosti jejího rutinního provádění i běžných rušivých vlivů ostatních složek sedimentů. Metoda je v současnosti v analytické laboratoři průběžně využívána ke studiu dalších sedimentárních profilů (např. miocénních sedimentů z mostecké pánve a kvartérních sprašopůdních profilů) jako originální chemostratigrafická metoda. Cílem těchto prací je paleoenvironmentální rekonstrukce ze sedimentů, jejichž provádění konvenčními metodami nebylo dosud možné.

 

Píšková, A. - Grygar, T. - Veselá, J. - Oberhänsli, H.: Diatom assemblage variations in the Aral Sea core C2/2004 over the past two millennia. Fottea. Roč. 9, č. 2 (2009), s. 333-342.

Grygar, T. - Kadlec, J. - Žigová, A. - Mihaljevič, M. - Nekutová, T. - Lojka, R. - Světlík, I.: Chemostratigraphic correlation of sediments containing expandable clay minerals based on ion exchange with Cu(II) complex with triethylenetetramine, Clays and Clay Minerals. Roč. 57 (2009), s. 168-182.

Lojka, R. - Drábková, J. - Zajíc, J. - Sýkorová, I. - Franců, J. - Bláhová, A. - Grygar, T.: Climate variability in the Stephanian B based on environmental record of the Mšec Lake deposits (Kladno-Rakovník Basin, Czech Republic). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, č. 280 (2009), s. 78-93.

Kadlec, J. - Grygar, T. -Světlík, I. - Ettler, V. - Mihaljevič, M. - Diehl, J.F. - Beske-Diehl, S. -Svitavská-Svobodová, H.: Morava River flood plain development during the last millennium (Czech Republic), Holocene. Roč. 19 (2009), s. 499-509.

 

Vývoj hladiny Aralského jezera

Mapka s rozsahem Aralského jezera v 60. letech minulého století (čára) a současným stavem (tmavozelené plochy) a provedená rekonstrukce vývoje jezera v posledních dvou tisíciletích

 

Spolupracující subjekt:Geologický ústav AV ČR, v. v. i., Geologická služba, PřF UK

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): RNDR. Tomáš Grygar, CSc., 266173113, grygar@iic.cas.cz

 

 

 

Kombinace multinukleárních MAS NMR experimentů s QM/MM výpočty, ve spo­jení s UV-Vis spektry iontů přechodových kovů, umožnily autorům přejít od identifi­kace poloh a distribuce Al atomů ve skeletu zeolitů k vývoji originálních syntéz zeolitů s řízenou distribucí negativního náboje ve skeletu, které jsou předmětem patentové přihlášky. Tyto postupy dále vedly k přípravě aktivních kationových a oxo-kationových komplexů v zeolitech vykazujících vysokou selektivní aktivitu v reakcích transformace NO, NO₂ a N₂O na dusík. Výsledky vycházející ze základních strukturních analýz de­finovaných krystalických pevných látek byly dále podnětem k optimalizaci Cu-zeolitic­kého katalyzátoru pro selektivní redukci NOx amoniakem, vycházejícího z vlastního staršího patentovaného postupu přípravy. V kombinaci s Fe-zeolitickým katalyzáto­rem, připraveným také podle vlastního patentovaného postupu a optimalizovaným pro reakci rozkladu N₂O, tak vznikl dvoustupňový systém pro současnou likvidaci NOx a N₂O. Vysoká efektivita obou katalyzátorů byla v roce 2009 ověřena na testovací jed­notce při likvidaci NOx a N₂O v reálných koncových plynech výrobny kyseliny dusičné.

 

Dědeček, J. - Sklenák, S. - Li, C. B. - Gao, F. - Brus, J. - Zhu, J. Q. - Tatsumi, T.: Effect of Al/Si Substitutions and Silanol Nests on the Local Geometry of Si and Al Framework Sites in Silicone-Rich Zeolites: A Combined High Resolution Al-27 and Si-29 NMR and Density Functional Theory/Molecular Mechanics Study, J. Phys. Chem. C 113 (2009), s. 14454-14466.

Dědeček, J. - Sklenák, S. - Li, C.B. - Wichterlova, B. - Gabova, V. - Brus, J. - Sierka, M. - Sauer, J. : Effect of Al-Si-Al and Al-Si-Si-Al Pairs in the ZSM-5 Zeolite Framework on the Al-27 NMR Spectra. A Combined High-Resolution Al-27 NMR and DFT/MM Study. J. Phys. Chem. C 113 (2009), s. 1447-1458.

Wichterlová B. et al. : Způsob výroby zeolitu pentasilové struktury s řízenou distribucí hliníkových atomů ve skeletu, podáno.

Čapek, L - Sazama, P - Dědeček, J – Wichterlová, B.: The decisive role of distribution of Al in the framework of Co-BEA zeolites on the activity of Co species in propane-SCR-NOx under water vapor presence. J. Catal., zasláno. 

Nováková J. – Sobalík, Z: N2O Decomposition over Fe-Ferrierite: Primary and Secondary Reactions with Reducing Agents. Catalysis Letters 127 (2009), s. 95-100.

Sklenák, S. - Andrikopoulos, P. - Boekfa, B. - Jansang, B. - Nováková, J. - Benco, L. - Bucko, T. - Hafner, J. - Dědeček, J. – Sobalík, Z.: N₂O decomposition over Fe-zeolites: Structure of the active sites and the origin of the distinct reactivity of Fe-ferrierite, Fe-ZSM-5, and Fe-beta. A combined periodic DFT and multispectral study, J. Catal., v tisku.

Sobalík Z. et al.: Process for preparing a catalyst for selective catalytic reduction of nitrogen oxides based on Cu-zeolites. Patent CZ284749.

Sobalík Z. et al.: Process for preparing a zeolite-based catalyst for removing nitrogen oxides from exhaust gases by reduction with hydrocarbons. Patent CZ293917.

 
  

Testovací jednotka likvidace NOx a N₂O v koncových plynech výrobny kyseliny dusičné.

 

Spolupracující subjekt: Euro Support Manufacturing Czechia, s.r.o. a Výzkumný ústav anorganické chemie, a.s.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Zdeněk Sobalík, 266053646, zdenek.sobalik@jh-inst.cas.cz

 

 

 

Jednostěnné uhlíkové nanotuby patří v současné době k nejslibnějším nanomateriálům. Pro využití uhlíkových nanotub v nanoelektronice a pro vývoj senzorů je zásadní porozumět vlivu dopování na elektronickou strukturu těchto materiálů. V této souvislosti se na ÚFCH JH ve spolupráci s vědci v USA, Německu a Japonsku zkoumá elektrochemické dopování uhlíkových nanotub. Pomocí měření in situ Ramanské spektroelektrochemie se podařilo ukázat, že injekce elektronů či děr, které jsou kompenzovány odpovídajícími protiionty z roztoku elektrolytu, vede k posunu a rozšíření elektronických pásů. Studie chemického dopování s použitím kovového lithia pak prokázala, že je možné selektivně chemicky rozložit nanotuby o malých průměrech. Tento postup může být využit ve velkém měřítku, což je důležité pro průmyslové třídění uhlíkových nanotub. 

 

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., The Effect of Bundling on Development of the Tangential Mode in the Raman Spectra of Semiconducting SWCNT during Electrochemical Charging: J.Phys.Chem.C, Roč. 113, (2009), s. 1340-1345.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., Controlled doping of double walled carbon nanotubes and conducting polymers in a composite: An in situ Raman spectroelectrochemical study: Composite Sci.Technol., Roč. 69, (2009), s. 1553-1557.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Farhat, H. - Kong, J. - Dresselhaus, M. S., A Large Variety of Behaviors for the Raman G' Mode of Single Wall Carbon Nanotubes upon Electrochemical Gating Arising from Different (n,m) of Individual Nanotubes: J.Phys.Chem.C, Roč. 113, (2009), s. 1751-1757.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., In situ Raman spectroelectrochemistry of SWCNT bundles: Development of the tangential mode during electrochemical charging in different electrolyte solutions: Diamond Rel.Matter., Roč. 18, (2009), s. 972-974.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., Selective Etching of Thin Single Wall Carbon Nanotubes: J.Am.Chem.Soc., Roč. 131, (2009), s. 4529-4534.

Kalbáč, M. - Farhat, H. - Kavan, L. - Kong, J. - Sasaki, K. I. - Saito, R. - Dresselhaus, M. S., Electrochemical charging of individual single-walled carbon nanotubes: ACS Nano, Roč. 3, (2009), s. 2320-2328.

Kalbáč, M. - Kavan, L., Influence of the Resonant Electronic Transition on the Intensity of the Raman Radial Breathing Mode of Single Walled Carbon Nanotubes during Electrochemical Charging: J.Phys.Chem.C, Roč. 113, (2009), s. 16408-16413.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., The reaction of lithium metal vapor with single walled carbon nanotubes of large diameters: Phys.Stat.Sol.(b), Roč. 246, (2009), s. 2428-2431.

Kalbáč, M. - Kavan, L. - Dunsch, L., An in situ Raman spectroelectrochemical study of the controlled doping of semiconducting single walled carbon nanotubes in a conducting polymer matrix: Synth.Metals, Roč. 159, (2009), s. 2245-2248.

Farhat, H. - Sasaki, K. - Kalbáč, - M. Hofmann, M - R. Saito, R. - Dresselhaus, M.S. - Kong, J., Softening of the Radial Breathing Mode in Metallic Carbon Nanotubes, Phys. Rev. Lett. Roč. 102, (2009), s.126804-1-4.

Park, J.S. - Sasaki, K. - Saito, R. - Izumida, W. - Kalbac, M. - Farhat, H. - Dresselhaus, G. - Dresselhaus, M.S.: Fermi energy dependence of the G-band resonance Raman spectra of single-wall carbon nanotubes, Phys. Rev. B, Roč. 80, (2009), s. 081402-1-4(R).

Kalbáč, M. Green, A. A. Hersam, M. C. and Kavan, L.: Tuning of Sorted Double-Walled Carbon Nanotubes by Electrochemical Charging, ACS Nano, akceptováno. (2010)

 

In situ dopování jednotlivých jednostěnných uhlíkových nanotub.

Schema spektroelektrochemického měření a obrázek nanotub v rastrovacím elektronovém mikroskopu (snímek uprostřed) a mikroskopu atomárních sil (snímek vpravo).

 

Spolupracující subjekt: MIT Cambridge USA, Tohoku University, Japan, Leibniz Institute IFW-Dresden, Germany

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Ladislav Kavan, 266053975, ladislav.kavan@jh-inst.cas.cz; Martin Kalbáč, tel. 266053804, martin.kalbac@jh-inst.cas.cz.

 

 

 

Porozumění vztahu mezi aktivitou enzymů a jejich strukturou patří k jedné z nejzákladnějších otázek v biologických vědách. Abychom přispěli k objasnění tohoto složitého problému, zkoumali jsme ústí tunelu haloalkan-dehalogenáz. Tato oblast hraje významnou roli pro katalytickou aktivitu těchto enzymů, neboť substrát přistupuje právě tudy k aktivnímu místu. V naší práci jsme ukázali, že selektivní monitorování polarity a mobility v ústí tunelu pomocí časově rozlišené fluorescenční spektroskopie, a simulace molekulární dynamiky, odrážejí anatomii této enzymové části pro různé mutanty dehalogenáz. Získaná data navíc ukazují, že proteinová dynamika v této biologicky aktivní části enzymu je výrazně zpomalena ve srovnání s povrchem proteinu, jenž nepřispívá přímo k biologické funkci enzymů.

 

Jesenská A. - Sýkora J. - Olzynska A. - Brezovský J. - Zdráhal Z. - Damborský J. - Hof M.: Nanosecond Time-Dependent Stokes Shift at the Tunnel Mouth of Haloalkane Dehalogenases. Journal of the American Chemical Society. 131 (2) (2009) s. 494-501.

 

 

Název česky: Časově rozlišená fluorescenční spektra

 

 

 

Název česky: Modelová struktura enzymu haloalkan-dehelogenázy s fluorescenční sondou umístěnou v ústí tunelu. 

 

 

Spolupracující subjekt: Masarykova Univerzita v Brně

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Martin Hof, 26605 3264, hof@jh-inst.cas.cz

 

 

 

Výzkumný tým z Ústavu chemických procesů AV ČR, v.v.i. a VŠCHT Praha se zúčastnil velkého integrovaného projektu EU, na kterém se podílelo 16 výzkumných center a universit a čtyři velké nadnárodní průmyslové společnosti. Projekt „IMPULSE – Integrated Multiscale Process Units with Locally Structured Elements“ řešený v 6. RP EU (2005-9) se věnoval výzkumu mikrotechnologie jako vhodného nástroje pro příští inovace v chemickém průmyslu zejména se zaměřením na bezpečnější a čistší výrobní procesy. Společný vědecký tým ÚCHP AV ČR a VŠCHT Praha se podílel především na vývoji nových elektrochemických mikroreaktorů pro přípravu speciálních chemikálií (subprojekt T2.3 Elektrochemická alkoxylace). V rámci projektu byl vyvinut mikroreaktor umožňující dosažení vysoké konverze a selektivity při pouze jednom průchodu reakční směsi reaktorem. Tím se eliminuje nutnost recyklu nezreagovaných reakčních složek v současném výrobním postupu při výrazném snížení nákladů na čištění a separaci výsledných produktů. V rámci výzkumu na projektu byla vypracována jedna disertační práce a uskutečněny osmiměsíční pracovní pobyty dvou doktorandů na demo projektech na universitě v Lyonu a ve firmě Procter&Gamble.

 

Křišťál J. - Kodým R. - Bouzek K. - Jiřičný V.: Electrochemical Microreactor and Gas-Evolving Reactions. Electrochem. Commun. 10(2), (2008) 204-207.

Křišťál J. - Jiřičný V.: Integrovaný EU projekt IMPULSE přinesl zajímavé výsledky. Integrated EU Project IMPULSE Delivered Interested Results. Chem. Listy 103(4) (2009) 352-354.  

 

Bipolární elektrochemický mikroreaktor vyvinutý v rámci EU projektu IMPULSE

 

Spolupracující subjekt: VŠCHT Praha, Solvent Innovation, Kőln, IMM Mainz, Německo, CNRS Nancy, Francie

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Vladimír Jiřičný, 220390238. jiricny@icpf.cas.cz

 

 

 

V oblasti výzkumu a vývoje materiálového inženýrství je dlouhodobě v celosvětovém měřítku kladen důraz na vývoj nových unikátních materiálů se zadanými vlastnostmi s vysoce selektivními účinky s uplatněním v ochraně životního prostředí, např. vhodných pro dekontaminaci a detoxifikaci průmyslových a odpadních vod stejně jako znečistěné pitné vody, či využitelných pro bezodpadové technologie v chemickém průmyslu, nebo při vývoji separačních membrán a membránových reaktorů, přičemž optimálním cílem výzkumu je návrh celého komplexního systému. V rámci výzkumu přípravy a využití fotoaktivních nanostruktur vhodných pro fotokatalytické procesy odstraňující látky znečišťující životní prostředí byla vyvinuta metodika řízené přípravy modifikovaných katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého vhodná i pro přípravu nanovrstevných katalyzátorů s předem definovanými vlastnostmi. Speciálně navržené fotoaktivní nanomateriály byly úspěšně testovány při likvidaci látek znečišťujících životní prostředí jako jsou polychlorované bifenyly, či polybromované bifenylethery běžně používané jako samozhášedla např. v nábytkářském nebo textilním průmyslu. Výzkum byl zaměřen také na likvidaci endokrinních disraptorů ve vodných roztocích, látek obsažených v léčivech (běžně přítomných v hormonální antikoncepci), které způsobují postupnou sterilitu mužské populace. Nově vyvinutá metodika umožňuje rychlé a účinné čištění kontaminovaných vod na bázi fotokatalýzy běžnými procesy špatně či vůbec realizovatelné.

 

Šolcová O., Matějová L., Klusoň P., Cajthaml T.: Způsob přípravy krystalické formy oxidu titaničitého. (Czech) Preparation of TiO₂ Crystalline Phase. Pat. No. PV 2008-400. Applied: 08.06.25. 

Šolcová O., Matějová L., Matěj Z.: Způsob přípravy oxidu titaničitého. (Czech) Method of Titania Preparation. Pat. No. PV 2008-326. Applied: 08.05.27.

Šolcová O., Matějová L., Klusoň P., Matěj Z., Strýhal Z., Pavlík J., Cajthaml T.: Preparation and Characterization of Thin Nanocrystalline TiO₂ Layers. In: Sol-Gel Methods for Materials Processing. (Plinio, I. - Zub, Y.L. - Kessler, V.G., Ed.), pp. 441-446, Springer, Dordrecht 2008. 

Matějová L., Cajthaml T., Matěj Z., Benada O., Klusoň P., Šolcová O.: Advanced Purification Techniques for Preparation of Crystalline Titania. Micropor. Mesopor. Mat., accepted. 

Šolcová O., Maléterová Y., Matějová L., Kaštánek F.: Titania Catalysts for Advanced Oxidation Processes. Catalytic Reactions Conference 2009, Poster Abstracts, p. 9, Antigua and Barbuda, 04-07 March 2009.

 

Mikrovrstva oxidu titaničitého na skleněném nosiči

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Olga Šolcová, 220390279, solcova@icpf.cas.cz

 

 

 

Byla vyvinuta zcela nová metoda syntézy helicenů, vedoucí k hexahelicenům. Využívá několik přechodnými kovy katalyzovaných reakcí C-C spojení a jako klíčovou reakci katalyzovanou cykloizomeraci.

 

Storch, J. – Sýkora, J. – Čermák, J. – Karban, J. – Císařová, I. – Růžička, A.: Synthesis of hexahelicene and 1-methoxyhexahelicene via cycloisomerization of biphenylylnaphthalene derivatives, J. Org. Chem. 74 (2009), 3090-3093.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Jan Storch, 220390272, storchj@icpf.cas.cz

 

 

 

Srážením železnatých a železitých solí hydroxidem amonným a následnou oxidací pracovníci ústavu připravili superparamagnetické nanočástice oxidů železa, které byly posléze pomocí nového originálního postupu povlečeny biokompatibilními polymery – poly(N,N-dimethylakrylamidem) a poly(L-lysinem) (obrázek 1). Tyto nanočástice vyka­zovaly dlouhodobou koloidní stabilitu. Studium vlivu řady reakčních parametrů na vlastnosti částic prováděné ve spolupráci s Ústavem experimentální medicíny vyústilo v návrh nových kontrastních činidel na značení buněk. Takto označené buňky lze transplantovat do poškozené (nemocné) tkáně organizmu a přitom neinvazivně a dlouhodobě monitorovat jejich směrování, migraci, proliferaci, diferenciaci a celkový osud pomocí magneticko-rezonančního zobrazení; sledování chování transplantova­ných buněk je přitom velmi důležité zejména v regenerativní medicíně a tkáňovém in­ženýrství. Účinek nově vyvinutých činidel na značení buněk je založen na výrazně vyšší akumulaci nanočástic v buňkách v porovnání s běžně dostupnými činidly a to díky jejich vhodně modifikovanému povrchu. V praxi tak lze k dosažení kontrastu pou­žívat mnohem nižší koncentrace činidla než dosud, což je i šetrnější k organizmu pa­cienta. Biokompatibilita, funkčnost a vysoká účinnost značení buněk nově vyvinutými nanočásticemi byla prokázána na lidských mesenchymových kmenových a spinálních prekursorových buňkách i Langerhansových ostrůvcích (důležité pro léčení cukrovky).

 

Horák, D. - Babič, M. - Jendelová, P. - Herynek, V. - Trchová, M. - Likavčanová, K. - Kapcalová, M. - Hájek, M., - Syková, E.: The effect of different magnetic nanoparticle coatings on the efficiency of stem cell labeling. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Roč. 321, č. 10 (2009) s. 1539-1547.

Babič, M. - Horák, D. - Jendelová, P. - Glogarová, K., - Herynek, V. - Trchová, M. - Likavčanová, K. - Hájek, M. - Syková, E.: Poly(N,N-dimethylacrylamide)-coated maghemite nanoparticles for stem cell labeling. Bioconjugate Chemistry. Roč. 20, č. 2 (2009), s. 283-294.

 

Mikrofotografie z transmisního elektronového mikroskopu superparamagnetických nanočástic pro značení buněk.

Nanočástice s modifikovaným povrchem mající velikost cca. 10 nm byly připraveny srážením železnatých a železitých solí v alkalickém prostředí, oxidovány a povlečeny poly(N,N-dimethylakrylamidem).

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Daniel Horák; +420 296809260; horak@imc.cas.cz

 

 

 

Výzkum vodivých polymerů, zejména polyanilinu, se v roce 2009 v ústavu oriento­val do dvou směrů. V rámci prvého, reprezentovaného přípravou materiálů s vysokou elektrickou vodivostí, pracovníci zjistili, že pokud se film vodivého polymeru, polyani­linu, nalézá v roztoku kyseliny, jeho vodivost vzrůstá až tisíckrát a přibližuje se tak z hlediska vodivosti kovům, jako je rtuť. Vzrůst vodivosti je vysvětlován smíšenou elek­tronovou a protonovou vodivostí polyanilinu; druhý typ vodivosti nabývá účinnosti právě ve vodných prostředích. Dále zjistili, že reakcí dvou nevodivých látek, anilinu a dusičnanu stříbrného, vzniká kompozit dvou vodivých komponent, polyanilinu a stří­bra. Reakce běžně vyžaduje několik měsíců; novým postupem ji lze provést během minut až hodin. Výsledné materiály mají vodivost až 103 S cm^–1, tj. o tři řády vyšší než samotný polyanilin. Druhý směr se týkal přípravy nových nanostruktur vytváře­ných vodivými polymery. Byly optimalizovány reakční podmínky, při kterých vznikají polyanilinové nanotrubky. Ty pak byly karbonizovány na uhlíkové nanotrubky oboha­cené dusíkem. Vzniká zcela nový materiál vhodný k použití v aplikacích, kde se dosud uplatňují mnohostěnné uhlíkové nanotrubky. Aplikační oblast materiálů na bázi polya­nilinu zahrnuje heterogenní organickou katalýzu, elektrody palivových článků, antiko­rozní ochranu kovů, sensory, vysoce vodivé materiály pro elektroniku, a další.

 

Stejskal, J. - Bogomolova, O. E. - Blinova, N. V. - Trchová, M. - Šeděnková. I. - Prokeš, J. - Sapurina, I.: Mixed electron and proton conductivity of polyaniline films in aqueous solutions of acids: beyond 1000 S cm^–1 limit. Polymer International. Roč. 58, č. 8 (2009), s. 872-879.

Trchová, M. - Konyushenko, E. N. - Stejskal, J. - Kovářová J., - Ćirić-Marjanović, G.: The conversion of polyaniline nanotubes to nitrogen-containing carbon nanotubes and their comparison with multi-wall carbon nanotubes. Polymer Degradation and Stability. Roč. 94, č. 6 (2009), s. 929-938.

Blinova N.V., Stejskal J., Trchová M., Sapurina I., Ćirić-Marjanović G.: The oxidation of aniline with silver nitrate to polyaniline-silver composites, Polymer Roč. 50 (2009), s. 50–56.

Konyushenko E.N., Trchová M., Stejskal J.: The Role of Acidity Profile in the Nanotubular Growth of Polyaniline, Chem. Pap. Roč. 64 (2009), s. 56-64.

 

Mikrofotografie z transmisního elektronového mikroskopu polyanilinových nanotrubek.

Polyanilinové nanotrubky. Měřítko znázorňuje délku 200 nm

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Jaroslav Stejskal, 296-809-351, stejskal@imc.cas.cz

 

 

 

Aplikační rozsah většiny polymerních systémů je omezen jak malou tuhostí a houževnatostí, tak často i nízkou tepelnou odolností. Přídavkem anorganických nanočástic s rozměry do 100 nm lze dosáhnout významného zlepšení mechanických vlastností polymerů již při jejich velmi malém obsahu. Tyto polymerní nanokompozity (PN) vykazují ve srovnání s klasickými kompozitními materiály, obsahujícími plniva o rozměrech řádu mikrometrů a větších, i výrazně lepší ostatní vlastnosti. Příkladem je zvýšená nehořlavost a dobré bariérové vlastnosti pro propustnost plynů při zanedbatelně zhoršené zpracovatelnosti a houževnatosti.

 

Kelnar, I. - Rotrekl, J. - Kotek, J. - Kaprálková, L. - Hromádková, J.: Effect of montmorillonite on structure and properties of nanocomposite with PA 6/PS/elastomer matrix. European Polymer Journal. Roč. 45, č. 10 (2009), s. 2760-2766.

Kotek J., Kelnar I., Brus J., Urbanová M.: Polyamide/layered silicate nanocomposites: A correlation between fracture toughness and molecular mobility, E-Polymers Roč. 138 (2009), s. 1-11

L. Matějka, : Epoxy-silica/silsesquioxane polymer nanocomposites, In: Hybrid Nanocomposites for Nanotechnology (L. Merhari, Ed.) Springer Verlag, p.3 (2009)

 

“Nanovlákna” tvořená aduktem polyoxypropylen diaminu s montmorillonitem v sesíťovaném epoxidu

Nové komplexní struktury typu „nanovláken“ byly získány při aplikaci aduktů destiček nanosilikátu montmorillonitu s polymerními řetězci v epoxidových systémech

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Ivan Kelnar; +420 296809365; kelnar@imc.cas.cz

 

 

 

Pracovníci ústavu vyvinuli novou techniku, nazvanou MAILD („Matrix-Assisted Ioni­zation/Laser Desorption“), která je založena na dnes již klasické metodě hmot­nostní spektrometrie (MALDI-TOF/MS). Umožňuje rozpoznávat velké množství meta­bolitů v biologickém materiálu, což otevírá dveře pro tzv. cílenou vysokokapacitní metabolomiku. Nová metoda MAILD spočívá v nalezení tzv. „chytrých matricí“, které samy o sobě neprodukují žádné nežádoucí ionty rušící hmotnostní spektrum. Právě tyto rušící ionty znemožňovaly analýzu malých molekul, které hrají zásadní roli v me­tabolismu rozličných organizmů. Nežádoucí ionty pocházející ze standardních matricí se tak dají připodobnit ke kupce sena, ve které se snažíme najít pár malých, ale velmi důležitých jehliček. A tak, místo aby se stále zlepšovalo pátrání po jehlách, tj. metabo­litech (cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny a další organické sloučeniny), začali vědci vymýšlet matrice, které by si jednak zachovaly svoji funkci, ale zároveň by ne­dávaly vzniknout iontům rušícím měření metabolitů; jinými slovy, snažili se odstranit onu kupku sena a učinit jehly viditelnými. Pomoc našli v aplikaci a spojení základních konceptů fyzikální a organické chemie a v tomto svém úsilí autoři uspěli.

 

Shroff, R. - Rulíšek, L. - Doubský, J. – Svatoš A.: Acid– base-driven matrix-assisted mass spectrometry for targeted metabolomics. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A , Roč. 106, č. 25 (2009), s. 10092- 10096.

 

MAILD (Matrix-Assisted Ionization/Laser Desorption) – nová metoda pro cílenou metabolomiku

Hmotnostní spektra získaná metodou MAILD z rozličného biologického materiálu: (a) listu huseníčku (Arabidopsis thaliana), (b) samečka a samičky octomilky (Drosophila melanogaster) (c) křídla mšice kyjatky hrachové (Acyrthosiphon pisum) (d) kapky lidské krve.

 

Spolupracující subjekt: MPI for Chemical Ecology, Jena, Německo

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail):  Lubomír Rulíšek, rulisek@uochb.cas.cz +420-220-183-263; Aleš Svatoš, svatos@ice.mpg.de; +49-3641-571700

 

 

 

V rámci systematického studia biologické aktivity purinových a deazapurinových nukleosidů byl objeven mimořádně silný cytostatický účinek 6-hetaryl-7-deazapurinových ribonukleosidů. Velká série látek tohoto strukturního typu byla připravena pomocí cross-coupling reakcí 6-chlor-7-deazapurinových nukleosidů s hetarylboronovými kyselinami nebo hetarylstannany. Studium jejich biologické aktivity ukázalo, že zejména látky substituované v poloze 6 furylovou nebo thienylovou skupinou a obsahujíci v poloze 7 vodík nebo fluor, vykazují cytostatický efekt proti širokému spektru buněčných linií tumorů a leukemií při nanomolárních koncentracích (srovnatelná s klinicky používanými cytostatiky Gemcitabinem a Clofarabinem). Byl také studován jejich metabolismus a prokázána jejich enzymatická fosforylace na nukleosid trifosfáty a následná inhibice RNA polymeras. Byla vybrána nejnadějnější látka, 6-(2-thienyl)-7-fluor-7-deazapurin ribonukleosid, která postoupila do preklinických in vivo testů ve FN Olomouc, kde předběžné výsledky toxikologie a in vivo aktivity na myších modelech vypadají velmi nadějně pro další pokračování vývoje těchto nových cytostatik.

 

Nauš, P. - Hocek, M.: Novel cytostatic 7-deazapurine nucleosides. Patentová přihláška: WO2009089804. Nauš, P. - Pohl, R. - Votruba, I. - Džubák, P. - Hajdúch, M. - Ameral, R. - Birkuš, G. - Wang, T. - Ray, A. S. - Mackman, R. - Cihlar, T. - Hocek, M.: 6-(Het)aryl-7-Deazapurine Ribonucleosides as Novel Potent Cytostatic Agents. Journal of Medicinal Chemistry, Roč. 53, č.1 (2010) s. 460-470.

 

Struktury nejaktivnějších nukleosidových cytostatik

6-(2-thienyl)-7-fluor-7-deazapurin ribonukleosid postoupil do preklinických in vivo testů, kde předběžné výsledky toxikologie a in vivo aktivity na myších modelech vypadají velmi nadějně pro další pokračování vývoje těchto nových cytostatik

 

Spolupracující subjekt: Gilead Sciences, Inc.; Palacky University Olomouc

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Doc. Ing. Michal Hocek, DSc., 220183324, hocek@uochb.cas.cz

 

 

 

Materiály či sloučeniny bohaté na uhlík a obsahující delokalizované π-elektrony, jejichž typickými představiteli jsou fullereny, uhlíkaté nanotrubky či grafen, přitahují mimořádnou pozornost. Předpokládá se řada jejich aplikací v nanotechnologii, molekulární elektronice, materiálovém inženýrství a dalších oborech. Do této skupiny uhlíkatých sloučenin patří též dlouhé heliceny, což jsou aromáty skládající se z většího počtu kondenzovaných benzenových jader a zaujímající šroubovicové uspořádání. Bylo popsáno jen několik úspěšných pokusů o přípravu těchto látek, která je na hraně současných možností organické syntézy. Podařilo se nám připravit [11]antrahelicen a jeho analoga, jejichž příprava je založena na reakcích v přítomnosti přechodných kovů. Klíčovým stupněm syntézy je násobná cyklizace rozvětveného acetylénového prekursoru za katalýzy komplexy niklu či kobaltu, při které vzniká kontrolovaným způsobem požadovaná uhlíkatá šroubovice. Vybrané dlouhé heliceny se nám podařilo získat v neracemické formě jako separované pravotočivé a levotočivé šroubovice, určili jsme bariéru přechodu mezi nimi a na základě kvantově chemických výpočtů jsme navrhli i mechanismus tohoto procesu. Ve spolupráci s Jagelonskou univerzitou v Krakově jsme studovali organizaci racemického i opticky čistého [11]antrahelicenu na povrchu polovodiče InSb pomocí rastrovací tunelové mikroskopie (STM), přičemž bylo dosaženo submolekulového rozlišení a byla určena orientace jednotlivých molekul na tomto pevném povrchu. Získané výsledky představují odrazový můstek pro studium transportu náboje dlouhými heliceny, které jsou prototypem unikátních molekulárních vodičů principiálně využitelných v molekulární elektronice.

 

Sehnal, P. - Stará, I. G. - Šaman, D. - Tichý, M. - Míšek, J. - Cvačka, J. - Rulíšek, L. - Chocholoušová, J. - Vacek, J. - Goryl, G. - Szymonski, M. - Císařová, I. - Starý, I.: An organometallic route to long helicenes. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A ,  Roč. 106, č. 32 (2009), s. 13169-13174.

 

Syntéza a vlastnosti dlouhých helikálních aromátů

 

Spolupracující subjekt: Jagiellonian University, Krakow (Polsko), Univerzita Karlova, Praha.

 

Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): RNDr. Ivo Starý, CSc., +420-220 183 315, stary@uochb.cas.cz