Studentská vědecká konference 2017

Many active pharmaceutical ingredients (APIs) suffer from low water solubility and consequent limited efficiency in the treatment of living organisms. A novel general trend is to reduce this deficiency by using an amorphous dispersion of API within polymeric excipients. In our case, we chose polylactic acid (PLA) as a polymeric excipient and two APIs (carbamazepine, naproxen). Molecular dynamics simulations represent a suitable tool to describe those systems in order to explore their kinetic properties and stability with respect to their spurious/undesirable recrystallization. At first, we start by simulating structural and cohesive properties of neat PLA and APIs separately to obtain a reference for further comparison. Then we compose mixtures with different concentration of API. The kinetic stability of those mixtures is retrieved from interactions between API and polymer. Those interactions could be derived directly by calculating radial distribution functions and cohesive energies or indirectly from the mean-squared displacement of API in the polymer.  

Chloramfenikol je syntetické širokospektré bakteriostatické antibiotikum, které se používalo k léčbě systémových a lokálních infekcí např. salmonelóza, chlamydióza, otitis externa. Kvůli vedlejším účinkům bylo použití tohoto antibiotika od roku 1994 minimalizováno a bylo nahrazeno bezpečnějšími antibiotiky. Dnes se převážně používá pro veterinární účely. Chloramfenikol je velice stabilní molekulou, která vydrží až několik let při laboratorní teplotě nebo pět hodin vaření v destilované vodě. Díky těmto vlastnostem je možné, že se může vyskytovat v potravinách i po náležité úpravě, a proto je přísně monitorována jeho přítomnost. Může se vyskytovat i ve velmi nízkých koncentracích, proto se vyvíjí metoda jeho detekce pomocí adsorpce na plasmonický senzor. Tato práce je zaměřena na detekci chloramfenikolu adsorbovaného na stříbrném povrchu pomocí spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS), kdy ze získaných SERS spekter je odhadován způsob adsorpce molekul na Ag povrch a je studována spektrální odezva v závislosti na excitační vlnové délce.  

Tato práce je zaměřena na měření sorpce, tedy adsorpce i absorpce zároveň, do nitrilové membrány pro řadu kapalných alkanů od hexanu až po dekan. Jako nitrilovou membránu pro tuto práci používám klasické nitrilové rukavice, které se nacházejí téměř v každé laboratoři, kde se pracuje s chemikáliemi. Zároveň jsou využívány například i ve zdravotnictví, hygienických oborech nebo kriminalistice pro jejich mechanickou i chemickou odolnost a trvanlivost.  Experimentální měření probíhají při konstantní teplotě 25 °C, při níž je hledána závislost sorpce do membrány na velikosti alkanů (potažmo délek řetězce). Další součástí práce je vyhodnocení a srovnání jak se mění struktura povrchu membrány před a po sorpci pomocí 3D profilometru. Zároveň jde i o srovnání povrchů po sorpci různých kapalných alkanů. Hlavní motivací je tudíž zjistit chování těchto rukavic po styku s vybranými látkami. Také zda a jak mohou jejich uživatele kontaminovat při použití rukavic při práci s kapalnými alkany od hexanu po dekan.  

Kritická micelární koncentrace (dále pouze jako KMK) je hodnota koncentrace, při které dochází k samovolnému vytvoření shluků molekul, zvaných micely. Hodnota KMK je velmi důležitá u surfaktantů, neboť po jejím dosažení dochází ke změně směrnice koncentrační závislosti některých fyzikálních veličin daného roztoku. Mezi tyto veličiny náleží například povrchové napětí, kontaktní úhel, elektrická vodivost či viskozita. V této práci se budu zabývat stanovením KMK pomocí měření koncentrační závislosti povrchového napětí. Metoda, jež bude použita pro měření povrchového napětí, se nazývá pendant drop neboli visící kapka. Přístroj je schopný vytvořit na konci kapiláry visící mikrokapku a na základě Laplaceovy-Youngovy rovnice spočítat hodnotu povrchového napětí. Triton X-100 je látka, která je pod přísným dohledem Evropské Unie z důvodu ohrožení vodních organismů, ke kterému by mohlo dojít při úniku do životního prostředí.  Vzhledem k faktu, že je užíván ve farmaceutickém průmyslu (inaktivace virů, zvýšení propustnosti buněčných membrán), je dobré znát jeho fyzikálně-chemické vlastnosti a KMK je důležitou charakterizací.  

Rum je alkoholický nápoj vyrábaný tradične kvasením a následnou destiláciou z melasy alebo z cukrového sirupu. Je typickým nápojom hlavne pre ostrovy z oblasti Karibiku a pre krajiny Latinskej Ameriky, ale jeho výroba sa rozšírila do celého sveta. Podľa európskej legislatívy môže byť pojmom rum označený iba nápoj s obsahom alkoholu nad 37,5 obj.%. Postup výroby zákonom daný nie je, preto môže byť odlišný u rôznych druhov rumu. Okrem etanolu a vody obsahuje aj minoritné zložky, ktoré mu dodávajú špecifickú chuť a vôňu. Cieľom mojej práce je nájsť spektrálne rozdiely na vzorkách pätnástich rumov zo štyroch krajín za pomoci infračervenej spektroskopie s Fourierovou transformáciou na kryštáli zo ZnSe a následným porovnaním so spektrami z Ramanovej spektroskopie. Práca je zameraná na minoritné zložky vo vzorkách. Keďže sú ich spektrálne rozdiely málo rozpoznateľné, výsledné spektrá boli vyhodnotené pomocou multivariačnej štatistiky (analýzy hlavných komponentov), ktorá ukazuje rozdiely medzi jednotlivými druhmi rumu. Analýza hlavných komponentov taktiež ukazuje zmenu signálov prchavých zložiek pri odparovaní nielen etanolu a vody, ale aj zložiek zodpovedných za charakteristickú arómu. Z analýzy tiež vyplýva, že rýchlosť odparovania sa odlišuje u rôznych druhov rumov.  

Growing number of discoveries in interstellar space and in the ice or dust from comets brings new views to our understanding of life and its origin. Glycine is the simplest of amino acids, whose molecules and isomers have been confirmed to be present in astrochemical ice. However, due to the methodological challenges, only a few studies were focusing on simulation of glycine and its isomers in complex environments. This work involves computing the basic properties of glycine and its isomers, both in the gas phase and the solution, comparing these isomers and examining microsolvation. Furthermore it presents QM/MM simulation of glycine in excited states in a water droplet. Simulations in excited states are crucial for determining the stability and understanding the formation of relatively complex structures, such as glycine in space is.