|
Chemistry (FCE)
Doctoral Programme,
Faculty of Chemical Engineering
The aim of the doctoral study programme Chemistry is to educate highly qualified specialists with theoretical knowledge and practical skills in analytical and physical chemistry. Graduates of this programme will be prepared for independent research career at academic institutions, universities or in practice in the field of drug analytical chemistry, forensic analytical chemistry, quality assurance and quality control in analytical chemistry, analytical data management, technical physical chemistry, thermodynamics, quantum chemistry, chemical physics, membrane engineering, etc. CareersA graduate of the programme will have theoretically and practically mastered experimental techniques and instrumentations of analytical and physical chemistry corresponding to his/her specialization and qualified knowledge of principles and possibilities of its use. Furthermore, the mastered methodology of interdisciplinary scientific work, modern laboratory and computational techniques, advanced methods of applied mathematics and statistics together with language- and soft-skills will ensure to the graduate the appropriate personnel growth, increased society prestige and better position on the labour market. Programme Details
Vypsané disertační práce pro rok 2025/26Bioaerosols and freezing clouds
AnnotationBioaerosols are aerosol particles of biological origin, such as pollen grains, viruses, bacteria, etc. Although the number of these particles in the atmosphere is marginal, they can have a key impact not only on our health (allergies), but also on the formation of ice in clouds. The proposed work will investigate the number of concentrations of different types of bioaerosols in the atmosphere and their ability to form ice nuclei. This will be carried out using both a novel bioaerosol sensor and a novel portable ice expansion chamber, which is designed to study the number concentrations of ice nuclei in the atmosphere at different sub-zero temperatures. Required education and skills • University degree (Ing. Mgr.) in environmental sciences, meteorology, chemical engineering, physical chemistry, chemical physics, etc. • willingness to do experimental work and learn new things; • ability to work as part of a team.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS
Biodegradable polymer systems based on thermoplasticized starch
AnnotationBiodegradovatelné polymerní systémy mají mnoho aplikací v humánní i veterinární medicíně. V našem týmu jsme v posledních letech vyvinuli a patentovali multifázové polymerní systémy sestávající z termoplastifikovaného škrobu (TPS), polykaprolaktonu (PCL) a komerčně dostupných antibiotik (ATB). Morfologie a vlastnosti těchto systémů mohou být modifikovány změnami složení a fázové struktury během zpracování. Základní systémy TPS/PCL mohou být využity pro technické aplikace, zatímco systémy TPS/PCL/ATB mohou sloužit pro léčbu silných lokálních infekcí, například akutního zánětu kostí (osteomyelitida). Navržený projekt zahrnuje přípravu zmíněných systémů (mísení v tavenině), optimalizaci jejich fázové struktury (modifikací podmínek přípravy), charakterizaci výsledné struktury (pomocí elektronové mikroskopie) a mechanických vlastností (mikro- a makromechanické vlastnosti). Předpokládá se i podíl na testování biodegradovatelnosti (pro technické aplikace) a na mikrobiologickém testování účinnosti inkorporovaného antibiotika (biomedicinální aplikace, spolupráce s FN Motol).
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Targeted radiotherapy for the treatment of hypoxic tumors
AnnotationLéčba hypoxických nádorů je komplikovaná kvůli vyšší radio /chemorezistenci vedoucí k následně nižšímu klinickému výsledku léčby. Navrhovaný projekt se zabývá novým konceptem samouspořádaných polymerních radiosenzibilizátorů k překonání problému nízké citlivosti hypoxických nádorů na radioterapii. Navrhovaný přístup je založen na ovlivnení radiosenzitivity hypoxické nádorové tkáně dopravou prekurzorů reaktivních forem kyslíku (ROS) cílenou na hypoxii, jakož i na selektivním rozkladu peroxidu vodíku v hypoxické tkáni ovlivňujícím systém HIF-1 alfa. Navrhovaný koncept využívá biokompatibilní nosiče na bázi hydrofilních biokompatibilních polymerů s nitroaromáty cílícími na hypoxickou tkáň. Náplní dizertační práce je chemická syntéza, fyzikálně-chemická charakterizace a studium samouspořádání u multiresponzivních nanočástic citlivých na více podnětů současně konkrétní zaměření bude brát v úvahu zájmy studenta. Studované systémy budou určeny pro diagnostiku a cílenou terapii nádorových onemocnění. Optimalizované nanočástice budou poté poskytnuty spolupracujícím biologickým pracovištím k testování pro reálné aplikace.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Warped and Chiral Nanocarbons
AnnotationThe aim of the project is to develop the synthesis of new warped and chiral nanocarbons such as helical pi-conjugated macrocycles, circulenes and cycloarenes. The chiral substances will be prepared in optically pure form by resolution of racemates or by asymmetric synthesis. Their (chir)optical properties, self-assembly in 2D/3D space, aromatic character and their conformational or redox behaviour will be studied in order to identify their possible applications in chemistry or nanoscience.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS
Separation of enantiomers by chiral membranes and influence of experimental conditions on separation
AnnotationThe aim of the doctoral thesis will be the separation of racemic mixtures by membrane separation processes. Racemic mixtures contain equal amounts of L and D enantiomers. Individual enantiomers have the same physicochemical properties in the achiral environment and therefore it is very difficult to separate them from each other. However, in the human body, L and D enantiomers have different effects and D enantiomers can be harmful to health. The doctoral thesis will be focused on the development of new chiral membranes and separation techniques for selective separation of enantiomers from racemic mixtures and the influence of enantiomer concentration, solvent type, pH, temperature and electric field on their separation with practical applications, especially in the pharmaceutical, food or agrochemical industries. The PhD student will be required to prepare a detailed search of foreign literature in the given issue (active knowledge of English is necessary), independent measurement and processing of results and, in cooperation with the supervisor, to write publications in foreign periodicals. Requirements for applicants: • University degree in chemical engineering, physical chemistry, organic technology; • willingness to experiment and learn new things; Ability to work in a team.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS
CO2-fixation reaction - a way towards sustainable polymers
AnnotationZvyšující se produkce skleníkového plynu oxidu uhličitého (CO2) lidskou činností dosáhla v roce 2021 více než 36 Gt a CO2 je tak obecně považován za největší příčinu globální změny klimatu. Současný výzkum se snaží tento problém řešit fixací CO2 a jeho využitím jako suroviny pro syntézu polymerů. Cílem této práce je prozkoumat možnosti přeměny CO2 na polymerní materiály. První možností je reakce CO2 a oxiranového (epoxidového) kruhu, která vede k produkci cyklických karbonátů, které slouží jako monomery pro nové typy polymerních materiálu jako jsou neisokyanátové polyuretany (NIPUs) a epoxidy. Druhým přístupem je přímá přeměna CO2 na polykarbonáty (PC). Třetí způsob zahrnuje kopolymeraci za otevření kruhu epoxidu a CO2 vedoucí k lineárním kopolymerům karbonátu a etheru. Všechny výše uvedené strategie budou přednostně využívat bio-monomery tak, aby výsledné polymerní materiály byly koncipovány jako 100% obnovitelné. Důležitou součástí tohoto doktorského tématu bude nalezení vhodného katalytického systému pro každou syntetickou cestu. Naše předběžné experimenty ukázaly katalytickou účinnost imidazoliových a kovových iontových kapalin (ILs) pro cykloadiční reakci CO2 a epoxidu. Vzhledem k nesčetnému množství kombinacím aniontů a kationtů ILs a jejich výhodným vlastnostem (nízký tlak par, nízká hořlavost, vysoká tepelná a chemická stabilita) se ILs jeví jako univerzální katalyzátory pro cykloadici epoxidu a CO2. umožňující řídit reakci směrem k lineární / cyklické tvorbě karbonátů a etherů. V rámci doktorského projektu se předpokládá několikaměsíční stáž studenta na zahraničním spolupracujícím pracovišti (INSA Lyon, Francie). Uchazeči by měli mít dobré komunikační dovednosti v angličtině (mluvené i psané), měli by být schopni pracovat vtýmu i samostatně. Předpokládá se aktivní účast na zahraničních stážích, školeních a vědeckých konferencích.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Helically chiral ligands for asymmetric transition metal catalysis
AnnotationThe goal of the PhD project will be the development of new helically chiral metal complexes to be explored in enantioselective catalysis. The attention will be paid to the synthesis of cyclometallated helicenes and helical cyclopentadienyl complexes. They will be applied to selected enantioselective reactions catalysed by transition metals such as alkyne cycloisomerisation, olefin metathesis or hydrogenation.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS
Hybrid polymeric nanomaterials for multimodal therapy of advanced neoplastic diseases
AnnotationHlavním cílem práce bude vyvinout nové biokompatibilní a neimunogenní nanoterapeutika a nanodiagnostika na bázi polymerů přizpůsobené pro multimodální terapii pokročilých neoplastických onemocnění. Disertace bude založena na přípravě nových hybridních polymerních nanomateriálů kombinujících syntetické a přírodní makromolekuly. Tyto nanomateriály umožní řízenou dopravu aktivních léčebných látek, nebo vizualizaci nádorů pro fluorescenčně navigovanou chirurgi. Práce se zaměří na přípravu polymerních systémů navržených na míru pro kovalentní navázání aktivních molekul s několika funkcemi: cílený transport aktivních molekul, jejich ochrana během transportu proti degradaci a řízené uvolňování na základě místně specifických podnětů. Předmětem disertační práce bude návrh struktur, syntéza a studium fyzikálně-chemických a biologických vlastností polymerních materiálů. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii. V rámci práce se předpokládá úzká spolupráce se spolupracujícími biologickými pracovišti v Čechách i v zahraničí, včetně zahraniční stáže na vybraném pracovišti.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Electron-induced chemistry in cold molecules
AnnotationThe PhD student will probe chemical changes in molecules and clusters proceeding at the temperature of 0.4 Kelvin. This temperature will be achieved by embedding the molecules into superfluid helium nanodroplets and subsequently shrinking the droplets down to small complexes. The trigger for chemical changes will be an interaction with electrons with controlled energy. The obtained results will have implications in quantum optics, namely in preparing the target ions for quantum logic spectroscopy experiments. The experiments will be done in a close collaboration with the quantum optics group from the Palacký University in Olomouc.
Contact supervisor
Study place:
J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry of the CAS
Aerosol interaction with air humidity
AnnotationHygroscopicity of aerosol particles is their ability to bind water vapor. This changes their shape, size and phase behaviour. This property affects the ability of particles to become cloud condensation nuclei, their optical properties, global climate change and human health. The aim of the project is to study the interaction of aerosol particles with air humidity in the laboratory. Aerosol particles composed of substances commonly found in atmospheric aerosol will be generated and their hygroscopicity will be studied using a newly constructed humidification chamber. The size of the prepared dry particles will be measured with an APS aerodynamic particle spectrometer and these will then be fed into a humidification chamber simulating conditions in the human respiratory tract. The size of the humidified particles under conditions corresponding to the first branchings of bronchi will again be measured by the APS spectrometer. The experimental results will be compared with model predictions. Required education and skills • Master degree in chemical engineering, physical chemistry, organic technology, chemical physics, meteorology, environmental sciences, • willingness to do experimental work, learn new things and work in a team.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS
Interactions of cell-penetrating peptides with biological membranes
AnnotationInteraction of ions and peptides with biological membranes is one of the most important biological processes in living organisms. Biological membranes, which are surrounding cytoplasm and keeping cell organelles separated from the external influence, are typically composed of various phospholipid bilayers and are impermeable for peptides and ions which is crucial for normal functioning of cells. However, some species, such as arginine rich peptides are capable to translocate across the bilayer into the cell interior and are often used in a controlled drug delivery. However, the mechanism of translocation is very obscure and not fully understood at the molecular level. Adsorption of ions and peptides to phospholipid bilayers is the first and essential part of the translocation mechanism, but the relevant physical properties of these interactions, such as binding constants of ions and peptides at various phospholipid bilayers, are also difficult to determine experimentally. In order to study the physical properties of the peptide/bilayer interactions at the molecular level, theoretical molecular dynamics simulations are frequently used since they are free of experimental bias. In this doctoral thesis, student will study adsorption and translocation of selected ions (such as Na+, Ca2+, K+, NH4+, Gdm+, Cl-) and peptides (such as Arg, Lys, poly-Arg, poly-Lys) at different phospholipids monolayers and bilayers (PC, PS, PG, PE, PC, BMP) using theoretical modeling with the state-of-the-art molecular dynamics simulations. The goal of the thesis is to understand how ions and peptides interact with membranes and translocate across them. Specifically, the aim is to determine various physical parameters, such as ion/peptide binding constants, diffusion coefficients, Gibbs free energy barriers of translocation and other physico-chemical properties in turn clarifying the mechanistic details of membrane adsorption and translocation. Importantly, various parameters obtained from molecular dynamics simulations will be continuously compared to the available experimental data, with the aim of understanding membrane interactions and which is crucial for understanding and improving controlled drug delivery.
Contact supervisor
Study place:
Department of Mathematics, Informatics and Cybernetics, FCE, VŠCHT Praha
Covalent modification of solid surfaces by chemical selectors and study of their applicability for compounds separation and for construction of selective chemical sensors
AnnotationThe aim of this work is to prepare chemical selectors (e.g. derivatives of Tröger bases or calix[n]phyrins) and to study their functionality in solution. Then, to covalently bond the found functional selectors to different solid surfaces (e.g. silica gel, SiC, nanodiamonds, graphene, copolymers) and study the functionality and applicability of the prepared materials for the separation of substances and/or for the construction of chemical sensors.
Contact supervisor
Study place:
Department of Analytical Chemistry, FCE, VŠCHT Praha
Mapping galectin-ganglioside networks on complex model membrane systems
AnnotationGalectins, a family of glycan-binding proteins, play pivotal roles in diverse physiological and pathological processes, including tumour progression and resistance to anticancer treatments. In this research program, we aim to elucidate the existence and fundamental characteristics of galectin lattices in model biological membranes, specifically focusing on the interactions between proto-type galectin-1 and chimera-type galectin-3 with ganglioside GM1. Bridging critical knowledge gaps, the project strives to establish a direct link between galectin oligomer structure and nanoscale architecture of galectin membrane lattices, unravelling the governing principles of galectin-membrane binding. Employing sophisticated model systems like microaspirated giant lipid vesicles and cutting-edge fluorescence techniques with nanometer resolution, the study seeks to provide conclusive evidence for the existence of galectin lattices in biological membranes.
Contact supervisor
Study place:
J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry of the CAS
Microparticulate contrast agents transforming excitation signal for biomedical application
AnnotationProjekt je zaměřen na syntézu, charakterizaci a optimalizaci vlastností polymerních částic, které jsou schopny vyvolat kontrastní signál prostřednictvím transformace budícího impulsu s potenciálním využitím v lékařské diagnostice. Příprava nových kompozitních mikro- a nanočástic bude prováděna metodami heterogenních polymerizací (především disperzní a emulzní polymerizací) a pomocí koacervace. Bude studován vliv reakčních podmínek na morfologii a složení polymerních částic. Bude zkoumán vliv morfologie a složení polymerní matrice hybridních částic na parametry kontrastního signálu. Dále bude zkoumán vliv typu, množství a distribuce signál konvertujícího barviva a pigmentu v polymerních částicích na parametry kontrastního signálu. Cílem projektu je nalézt podmínky synergie vlivu polymerní matrice a konvertujícího barviva na intenzitu kontrastního signálu. Ve spolupráci s Centrem pokročilého preklinického zobrazování 1. LF UK budou tyto kontrastní látky testovány ve zvířecích modelech.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Mass Transport Properties of Porous Materials for Enhanced Adsorption and Catalysis
AnnotationThis thesis aims to enhance our understanding of how the dynamic behaviors of host-guest systems in porous solids affect mass transport properties, which are crucial for adsorption and catalysis. It focuses on three key issues: (i) the role of composition and guest molecules in the mass transport properties of flexible materials such as zeolites and ZIFs, (ii) gating effects in low-silica materials, and (iii) the influence of internal defects (e.g., silanols) on gas separation.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS
Advanced polymer drug carriers for cancer treatment
AnnotationPolymerní nosiče léčiv jsou netoxické, neimunogenní a biokompatibilní polymerní materiály, které umožňují cílenou dopravu a řízené uvolňování biologicky aktivních látek v postižené tkáni, a tím minimalizují vedlejší účinky nesených léčiv. Tématem doktorské práce bude příprava a studium vlastností nových na míru připravených hydrofilních, případně amfifilních polymerů, které budou využitelné jako nosiče protinádorových léčiv. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické postupy i metody charakterizace a může se podílet i na biologické charakterizaci jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Polymer colloids as specialized carriers for intranasal transport of biologically active substances
AnnotationProjekt je zaměřen na vývoj, syntézu a charakterizaci nových polymerních částic v koloidní formě pro terapeutické a diagnostické účely prostřednictvím podání do nosu. Částice budou připravovány technikami heterogenních polymerací (disperzní, popřípadě srážecí) a hlavní polymerační reakce bude založena na mechanismu aromatické substituce. Jako monomery budou využity bioanalogické látky odvozené od aromatických struktur rostlinného i živočišného původu. Bude studován vliv reakčních podmínek na morfologii a složení polymerních částic a další fyzikálně chemické parametry určující chování polymerních částic v biologických prostředích. Následně budou částice derivatizovány za účelem jejich detekce pomocí zobrazovacích preklinických metod tak, aby bylo možné sledovat jejich biodistribuci distribuci a farmakokinetiky po intranasálním podání. Biologické testování částic bude prováděno na spolupracujících pracovištích UEM AV ČR a 1. LF UK. Cílem této spolupráce je popsat, jak složení a morfologie částic z nových typů polymerů ovlivňuje mechanismus jednotlivých typů intranasálního přenosu dále do organismu. Řešitelským pracovištěm budou laboratoře ÚMCH v biotechnologickém centru BIOCEV.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Polymer carriers for veterinary vaccines
AnnotationPříprava účinných a bezpečných vakcín je stále velkou výzvou v humánní i veterinární medicíně. Použití biokompatibilních, netoxických a neimunogenních polymerních materiálů jako nosičů antigenů, případně adjuvans může vést k vývoji vysoce potentních polymerních vakcín při minimalizaci vedlejších účinků. Tématem doktorské práce bude příprava a studium vlastností nových na míru připravených hydrofilních a amfifilních polymerů, které budou využitelné jako nosiče antigenů, či adjuvans. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické postupy i metody charakterizace a může se podílet i na biologické charakterizaci jak na tuzemských, tak zahraničních pracovištích. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v zavedeném týmu Biolékařských polymerů, poskytující kvalitní přístrojové a materiální zázemí.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Potentiometric sensor based on polymer layers for detection of inflammatory markers and toxic micropollutants
AnnotationCílem dizertační práce je rozvoj konceptu potenciometrického senzoru založeného na polymerních detekčních vrstvách, využitelného pro detekci markerů bakteriálních a sterilních zánětů, přítomnosti endotoxinů, případně vícemocných iontů toxických kovů. Student bude rozvíjet znalosti polymerní syntézy, osvojí si technologie nanášení polymerních senzorických vrstev a jejich charakterizaci instrumentálními metodami, jako jsou potenciometrie a cyklická voltametrie, spektrofluorometrie (steady-state, time-resolved), konfokální mikroskopie, mikroskopie atomárních sil (AFM), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a další. Součástí práce bude testování funkčnosti připravených detekčních vrstev nejdříve na syntetických analytech. Získané výsledky poslouží k optimalizaci polymerních elektrod, které budou následně testovány na reálných biologických, případně environmentálních vzorcích. Nové poznatky student použije k návrhu konceptu multisenzorové elektrody. Téma práce je vysoce interdisciplinární, zahrnuje řadu metodik a může být dále upraveno podle individuálních zájmů studenta. Aplikační potenciál dosažených výsledků bude ověřen v rámci spolupráce s pracovišti fakultních nemocnic.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Preparation of Biomass-Based Nanocomposites for the Removal of Emerging Contaminants: From Polymer Synthesis to Environmental Applications
AnnotationVznikající kontaminanty (ECs) představují v dnešním světě potenciální zdravotní rizika. Tento výzkum se zaměřuje na vývoj nových nanokompozitů odvozených z monomerů na bázi biomasy a biopolymerů k odstranění EC. Vztah mezi strukturou a vlastnostmi materiálů pro adsorpci vznikajících kontaminantů nebyl plně pochopen, což vážně omezuje jejich účinnost. Proto bude provedena kompletní strukturní charakterizace připravených nanokompozitů včetně pórovitosti, stability, mechanických a tepelných vlastností pro vysvětlení účinnosti z hlediska makromolekulární struktury a aktivních míst. Nanokompozity budou hodnoceny z hlediska jejich účinnosti při adsorpci nebo degradaci EC. Bude studována kinetika adsorpce, aby se identifikoval mechanismus a rychlost adsorpčního procesu. Degradační mechanismus a identifikace degradačních produktů budou studovány přibližnými analytickými technikami. Tento projekt nabízí alternativu ke konvenčním metodám, jehož cílem je minimalizovat dopady na životní prostředí.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Radioactive and fluorescent labeling of polymers and nanoparticles for medicine and preclinical testing.
AnnotationTato doktorská práce se zaměřuje na vývoj a optimalizaci značení polymerů a nanočástic pro medicínu a biologické testování. Značení umožňuje sledování v organismu a poskytuje informace pro terapii a další biologické testování. Cílem této práce je vyvinout metody pro radioaktivní a fluorescenční značení polymerů a nanočástic.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Development of high pressure Raman and Raman optical activity spetroscopy
AnnotationVibrational spectra at high pressures, such as of biologically relevant molecules, provides insight into molecular structure and interactions. We will measure Raman spectra of model systems in the diamond pressure cell and interpret the spectra based on molecular dynamics simulations. We will also try to further develop the technique so that new information can be obtained using differential scattering of left and right circularly polarized light (Raman optical activity).
Contact supervisor
Study place:
Department of Analytical Chemistry, FCE, VŠCHT Praha
Sequence-defined polymers intended as protein mimetics for diagnostics purposes
AnnotationSílící společenské tlaky na omezování používání produktů živočišného původu, zejména pak proteinů prodiagnostické účely, otevírá nové příležitosti pro syntetické makromolekuly. Nahradit komplexní strukturu proteinů syntetickým materiálem je výzva, která díky moderním metodám polymerní syntézy, zejména pak Photo-RAFT nebo CuRDRP není neřešitelná. Cílem této dizertační práce bude syntéza sekvenčně definovaných polymerů na bázi methakrylamidů či metakrylátů s různou architekturou polymerního řetězce. Těžiště práce bude spočívat v organické syntéze nových monomerů a ve vývoji a optimalizaci jejich polymerizací. Uchazeč si dále osvojí také instrumentální techniky pro charakterizaci polymerů, zejména (SEC, FFFF, LC-MS, NMR, apod.). Testování připravených materiálů v biochemických aplikacích bude probíhat v rámci spolupráce s domácími i zahraničními pracovišti. Během studia nabízíme možnost zahraniční stáže v rámci spolupráce. Znalost a zkušenosti uchazeče v organické a/nebo makromolekulární chemii jsou výhodou, a to společně s chutí učit se novým věcem v dalších oborech, např. biochemii či biologii. Nabízíme zajímavou a pestrou práci v mladém dynamickém kolektivu na špičkově vybaveném akademickém pracovišti.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Simulation and Experimental Studies of Transport of Cell-penetrating Peptides across Biological Membranes
AnnotationThe controlled transport of cargo into cells is vital for life-sustaining. Alongside the active ATP-driven process of endocytosis, which plays a pivotal role in the transport of cargo across membranes, there is another promising method known as direct passive energy-independent translocation, which is particularly relevant for controlled drug delivery. Short, positively charged cell-penetrating peptides (CPPs) are commonly utilized vectors for this purpose. This multidisciplinary project seeks to explore the mechanism of passive translocation of CPPs at the molecular level through advanced molecular simulations and complementary single-molecule fluorescence experiments. The major focus of this project will be on understanding crucial steps in this process, including adsorption, aggregation, and translocation across advanced model membrane systems. The insights gained from this investigation will lay the groundwork for designing smarter drug delivery systems by identifying crucial molecular interactions during the transport of matter across biological membranes.
Contact supervisor
Study place:
Department of Mathematics, Informatics and Cybernetics, FCE, VŠCHT Praha
Structure and stability of the evolutionary predecessors of the ribosome
AnnotationThe ribosome is a key component of all living cells. This biomolecular complex, consisting of ribosomal RNA and several dozen ribosomal proteins, is responsible for protein synthesis and the regulation of other metabolic processes. Primitive ribosomes emerged approximately 4 billion years ago, even before the origin of life on Earth. These so-called protoribosomes were smaller and simpler than modern ribosomes. This dissertation will focus on studying the mechanisms of ribosome abiogenesis, i.e., the formation of particles capable of catalyzing the formation of peptide bonds. Using the tools of theoretical biophysics and computer simulations, the interactions between peptides and short segments of ribosomal RNA will be examined, along with their dependence on environmental conditions.
Contact supervisor
Study place:
Department of Physical Chemistry, FCE, VŠCHT Praha
Stimuli-responsive supramolecular polymer systems for biomedical applications
AnnotationSamouspořádání (makro)molekul je základem architektury živých organismů. Supramolekulární systémy mají klíčové vlastnosti závislé právě na samouspořádání a nalézají uplatnění především v oblasti biomedicínských aplikací, zejména pokud jsou schopné reverzibilně reagovat na vnější podněty (změny pH, světla, redoxpotenciálu, ultrazvuku, teploty, nebo přítomnosti některých látek). Náplní dizertační práce je chemická syntéza, fyzikálně-chemická příprava a studium samouspořádání u multiresponzivních nanočástic a injikovatelných depotních systémů citlivých na více podnětů současně (změny pH, redoxpotenciálu a teploty); konkrétní zaměření bude brát v úvahu zájmy studenta. Studované nanočástice budou určeny pro diagnostiku a cílenou personalizovanou imunoradioterapii a imunochemoterapii nádorových a autoimunitních onemocnění. Optimalizované nanočástice budou poté poskytnuty spolupracujícím biologickým pracovištím k testování pro reálné aplikace.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Synthesis and Application of Silica-Coated Quantum Dots in Bioengineering
AnnotationKvantové tečky (QD) jsou polovodičové nanočástice s vynikajícími optoelektronickými vlastnostmi. Přesněji řečeno, QD vykazují široká absorpční spektra, úzké světelné pásy a vynikající fotovoltaickou stabilitu, díky čemuž jsou užitečné v biovědě a medicíně, zejména pro snímání, optické zobrazování, separaci buněk a diagnostiku. Obecně se QD během syntézy stabilizují pomocí hydrofobního ligandu, a proto jejich hydrofobní povrchy musí projít hydrofilní modifikací, pokud mají být QD použity v bioaplikacích. Oxid křemičitý je jednou z nejúčinnějších metod pro překonání nevýhod QDs díky fyzikálně-chemické stabilitě, netoxicitě a vynikající biologické dostupnosti oxidu křemičitého. Mikro a nanočástice SiO2 budou pokryty polydopaminem nebo směsí kyseliny citronové a močoviny nebo melaminem. Pokrytá vrstva bude karbonizována v přítomnosti vodivého kovu iontově spojeného s pokrytou vrstvou. Celý SiO2 může být rozpuštěn. Zbytkové duté nabité částice budou zkoumány elektrochemickými, fluorescenčními metodami a dalšími technikami potřebnými pro charakterizaci kvantových teček.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Synthesis and application of polymeric scavengers interacting with cationic amphiphilic peptides by charge compensation.
AnnotationBiokompatibilní polymerní ionty byly intenzivně studovány jako slibné materiály v terapeutické a diagnostické oblasti nanomedicíny. Nedávno bylo prokázáno, že polyaniony s vysokou hustotou náboje jsou schopny potlačit biologické účinky kationtového amfifilního peptidu (CAMP) melittinu z včelího jedu jeho vazbou na komplex polyplex. V budoucnu bioinspirované nanostruktury naložené toxickým lékem uvnitř uvolňují lék na potřebném místě. Jako lék bude včelí jed melittin. Potřebným místem bude nádor.Katelicidin je prvek vrozené imunity, který hraje důležitou roli ve vývoji patogenního procesu u psoriázy. Očekává se, že jak katelicidin, tak defensiny se budou chovat podobně jako mellitin z hlediska interakce s polyaniony, jako je kyselina polyakrylová. Vychytávání těchto peptidů lokálně podávanými polyaniony by tedy mělo přerušit cyklus cytokinových bouří, což by vedlo k indukci psoriázy, a tím její potlačení. Řada nanogelových kyselin bude připravena technikou mikroemulzní polymerace. Bude provedeno In vitro testování (hemolýza na myších erytrocytech) získaných materiálů. Bude provedeno chemické, fyzikální a biomedicínské vyšetřování.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Synthesis and Chiroptical Properties of Helicene-Derived Luminophores
AnnotationThe aim of the project is to prepare new helical TADF and excimer luminophores derived from helicenes and to study their chiroptical properties in solution and thin films (in particular circularly polarized luminescence) in order to identify suitable materials for future CP-OLED design.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS
Synthesis of functionalized polymers and polymer membranes for electrochemical devices
AnnotationIontovýměnné polymerní membrány mají široké uplatnění v laboratorním i průmyslovém měřítku. K nejvýznamnějším aplikacím patří zejména elektrochemické odsolování mořských a brakických vod, čištění odpadních vod, dělení směsí při výrobě promyslových chemikálií a léčiv, oddělení elektrolytů od neelektrolytů v elektrochemických zařízeních jako jsou elektrolyzéry, palivové články a akumulátory. V poslední době nabývá na významu jejich použití ve vodíkovém hospodářství a při skladování přebytků elektřiny získané z obnovitelných zdrojů. Využívání tzv. zeleného vodíku produkovaného v elektrolyzérech je jednou z cest při přechodu na bezuhlíkovou energetiku. Téma zahrnuje syntézu polymerů a polymerních membrán nesoucích funkční skupiny pro daný účel. Např. sulfo a fosfonoskupiny pro katexy nebo kvartérní amoniové skupiny pro anexy. Dále jsou to polymery využitelné pro konstrukci elektrod, jako nosiče katalyzátorů nebo pro další aplikace. Běžně jsou používány metody preparativní organické chemie a polymerační reakce. Naše oddělení je dostatečně flexibilní na to, aby případný uchazeč měl dostatečný prostor pro uplatnění své invence
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Synthesis of polymer materials and polymer membranes for separation processes
AnnotationPolymerní membrány jsou široce používány v separačních procesech díky své univerzálnosti, účinnosti a nákladové efektivitě. Tyto membrány jsou navrženy tak, aby selektivně propouštěly určité molekuly nebo ionty a zároveň blokovaly jiné, což je ideální pro aplikace, jako je filtrace vody, separace plynů a dialýza. Polymerní membrány lze přizpůsobit konkrétním separačním úkolům úpravou faktorů, jako je velikost pórů, chemické složení a povrchové vlastnosti. Jejich použití sahá od čištění pitné vody pomocí reverzní osmózy až po separaci plynů v průmyslových procesech. Díky neustálému pokroku hrají polymerní membrány i nadále zásadní roli při zlepšování udržitelnosti a výkonnosti různých separačních technologií. Téma zahrnuje syntézu nových a funcionalizaci komerčních polymerních materiálů použitelných pro dělení směsí chemických látek včetně plynů nebo enantiomerních směsí. Metodicky se bude jednat o polymerační reakce, modifikace polymerů zaváděním funkčních skupin a reakce používané v preparativní organické syntéze. Naše oddělení je dostatečně flexibilní na to, aby případný uchazeč měl dostatečný prostor pro uplatnění své invence.
Contact supervisor
Study place:
Institute of Macromolecular Chemistry of the CAS
Theory and interpretation of molecular optical activity spectra
AnnotationSpectroscopy using molecular optical activity is indispensible in analytical chemistry of chiral compounds. Interpretation of the spectra is often based on their simulations by methods of computational chemistry. However, for many cases, special theory and procedures need to be used which are not available in common software. We will concentrate on resonance molecular phenomena and develop protocols suitable for interpretation of enhanced vibrational circular dichroism and resonance Raman optical activity. The theoretical procedures will be tested with experimental data.
Contact supervisor
Study place:
Department of Analytical Chemistry, FCE, VŠCHT Praha
Preparation of nanostructured catalytic materials for CO2 reduction
AnnotationThe economic and political pressure to replace fossil energy with solar and wind energy sources is increasing. Moreover, the surplus of instantaneous energy from these sources in the electricity grid makes it difficult to operate and sometimes directly threatens the electricity supply. Within our group, we have developed catalysts that are able to use instantaneous electric energy in electrochemical cells and CO2 produced during combustion as a carbon source. As a result, we will obtain simple C1-C6 hydrocarbons. The preparation of such an efficient catalyst depends on the choice of material and its morphology. The aim is therefore to prepare a catalyst with an elemental composition and a nanostructured profile to ensure that the final major product is a selected hydrocarbon such as methanol, ethanol, adipic acid, etc. Required education and skills • Master degree in physics or chemistry; • interest in experimental work; • ability to master various analytical techniques (XPS, SEM/EDX, TGA, XRD, FTIR).
Contact supervisor
Study place:
Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS
Investigation of electrolyte to metal phase transition in liquids
AnnotationMetal-insulator transitions (MIT) describe a phase-transition originating from quantum properties in a condensed matter system. Upon MIT, transport properties such as the electrical conductivity or the optical reflectivity change by orders of magnitude between values typical for metals or insulators. MIT in solid-state materials is well understood and enables for example to artificially tailor the conductivity of semiconductor materials by doping with impurity atoms which is industrially exploited in the production of micro-chips and micro-electronics – the building blocks of any digital technology. The offered PhD position is part of a project funded by the Czech Science Foundation with the major aim to understand how MIT in liquids takes place. We are looking for a candidate to conduct experiments using liquid-jet photo-electron spectroscopy to investigate electrolyte-to-liquid-metal transitions in solutions of liquid amonia or amine solutions as well as water. Our results will be combined with quantum chemical calculations of our collaboration partners to gain a detailed microscopic understanding of the MIT process. The broader scope of the project is bringing together the very powerful methods of solid-state physics (offering atomistic descriptions of insulators, semi-conductors and metals) and the concepts of electro-chemistry (describing conductivity of solutions).
Contact supervisor
Study place:
J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry of the CAS
|
Updated: 9.2.2024 12:34, Author: Jan Kříž