Díky programu Erasmus+ jsem měla jedinečnou příležitost strávit 6 měsíců ve výzkumné skupině LamprouLab na Queen's University Belfast. Tato výzkumná skupina se specializuje na využití moderních technologií jako je 3D tisk, mikrofluidizace či elektrospining ve farmaceutickém průmyslu.

Mým hlavním cílem bylo využít technologii 3D tisku k inkorporaci nanokrystalů imiquimodu do mikrojehličkových náplastí pro léčbu (pre)kancerózních stavů kůže. Mikrojehličky mají schopnost reversibilně narušit nejsvrchnější vrstvu kůže a tím zvýšit absorpci léčiv. Díky technologii 3D tisku je možné vytvářet náplasti různých tvarů i velikostí v závislosti na potřebách pacienta. V budoucnu by to pak v dermatologické ambulanci mohlo vypadat tak, že lékař naskenuje karcinom a na základě těchto dat bude během několika hodin vytištěna personalizovaná mikrojehličková náplast. Pacientovi bude poté jednoduše aplikována na problematické místo a během několika dnů dojde k postupnému uvolňování léčiva, což zapříčiní zmenšení či úplné vyléčení karcinomu. Tento výzkum byl částečně prezentován na sympoziu pořádaném asociací UKICRS v Londýně, kterého jsem se účastnila během stáže, a momentálně pracujeme na odborné publikaci věnované této problematice.

Samotná Queen's University Belfast patří do prestižní Russellovy skupiny, která sdružuje významné výzkumné veřejné univerzity ve Spojeném království. Jedná se o druhou nejstarší univerzitu v Irsku s bohatou historií. School of Pharmacy, na které jsem pracovala, se pravidelně umisťuje mezi nejlepšími farmaceutickými školami ve Spojeném království. Ačkoliv se však jedná o anglicky mluvící zemi, Belfast se vyznačuje velmi specifickým dialektem, což byl ze začátku velký šok, protože je to něco úplně jiného, než na co jsme zvyklí. Po pár týdnech už to člověku ani nepřijde. 

Mým pobytem na Queen's University Belfast jsem získala nejen cenné vědecké zkušenosti, ale také jsem měla možnost pracovat ve skutečně mezinárodním kolektivu. Polovina členů výzkumné skupiny byla ze zahraničí, což mi umožnilo rozvíjet své komunikační dovednosti a poznat různé kultury. S kolegy jsme se pravidelně scházeli nejen v laboratoři, ale také jsme si společně užívali např. obědy, kdy jsme si navzájem vařili tradiční jídla z našich domovin. Já jsem např. připravila obložené chlebíčky, ovocné knedlíky a kynuté buchty s tvarohem (tedy vlastně ricottou, neboť náš středoevropský tvaroh není v Severním Irsku úplně jednoduché sehnat).

Samozřejmě během stáže, především o víkendech či státních svátcích, jsem měla možnost objevovat krásy Severního Irska. S převážně zahraničními kolegy, jsme podnikali různé výlety po malebném irském venkově. Díky nízké hustotě zalidnění je tato země protkána turistickými stezkami vedoucími přes krásné louky, pahorky a pobřeží, kde se dost často stane, že nikoho za celý den nepotkáte. 

I když jsem přijela na Queen's University s respektem, brzy jsem zjistila, že mé znalosti získané během studia na VŠCHT byly srovnatelné nebo dokonce občas překonávající místní studenty. Tato zkušenost mi potvrdila, že naše škola poskytuje vysokou kvalitu vzdělání a výborné základy v oboru chemie a farmaceutické technologie.

Kolegyně z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit nezahálí ani v průběhu letních měsíců a výsledkem jejich práce je nová publikace v impaktovaném časopisu Catalysis letters. 

Práce se zabývá přípravou a testováním nových materiálů na bázi imidazoliniových solí katalyzujících cykloadici oxidu uhličitého na epoxidy. Tyto materiály byly připraveny modifikací pevného nosiče MCM-41 s následnou kvarternizací atomu dusíku ve struktuře imidazolinu a představují tak heterogenní katalyzátory. Předkládaná studie se zaměřuje na prohloubení znalostí ohledně vztahu mezi strukturou katalyzátoru a jeho katalytickou aktivitou. Modelovou cykloadicí oxidu uhličitého na styrenoxid dochází ke vzniku styrenkarbonátu. Styrenkarbonát a obecně cyklické karbonáty mají uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích. Jsou široce využívány jako polární aprotická rozpouštědla, prekurzory pro výrobu polymerů a meziprodukty v oblasti chemických specialit.

Článek je již k dispozici online.

Předkládaný příspěvek se týká disertační práce Ing. Anety Kalvodové z Laboratoře dermální a transdermální aplikace léčiv, která se zabývá nanonosičovými systémy k podání léčiv.  Svou práci nám Ing. Kalvodová v tomto příspěvku krátce představuje. 

Kvůli jejich složitosti vyžaduje léčba nemocí postihující kožní bariéru metodický a všestranný přístup. Jednou z možných terapií kožních dermatitid je dodávání vhodně formulovaných přirozených kožních lipidů, které vymizely v důsledku onemocnění. Pokud jsou lipidy, jako ceramidy, cholesterol a mastné kyseliny zkombinovány do nanočásticové formulace zvané „cerozomy“, vykazují velmi významný léčebný účinek a napomáhají návratu narušené kožní bariéry do jejího přirozeného stavu. Bylo zjištěno, že cerozomy jsou schopné zvrátit změny v lipidové hmotě pokožky a navracejí ji její ochrannou schopnost. Tento zásah v povrchové vrstvě kůže zmírňuje projevy dermatitid, avšak není schopný se potýkat s případnými infekcemi, či patofyziologickými změnami v hlubších vrstvách tkáně. Atraktivním směrem je tedy kombinace cerozomů a vhodného protizánětlivého léčiva, které by působilo proti příznakům nemoci. Nicméně, cerozomy, jako jiné lipozomální formulace, jeví pouze omezenou schopnost enkapsulace léčiv. Tato překážka by mohla být vyřešena použitím jiného typu nanonosiče, a to lipidových nanotobolek (LNC). Tyto stabilní částice jsou schopné velmi účinně zachytit poměrně velké množství léčiv a bylo prokázáno, že působí, jako efektivní transportér látek v dermální či transdermální aplikaci. Pokud by se využilo výhod a vlastností obou prezentovaných nanosystémů, bylo by možné vytvořit kombinovaný systém cerozomy-LNC, který by dokázal obnovit kožní bariéru díky vysokému obsahu kožních lipidů a zajistil by také vysoké koncentrace účinných aktivních látek v příslušných vrstvách kůže. Metodika přípravy a složení formulace navíc nabízí možnost léčby „na míru“, která by zajistila aplikaci takových lipidů a léčiv, které by cílili na co nejefektivnější léčbu projevů konkrétní nemoci daného pacienta.

Od neděle 27. srpna do pátku 1. září probíhala v pražském Kongresovém centru prestižní mezinárodní konference EuropaCat 2023 za účasti více než 1 700 předních světových odborníků v oblasti chemické katalýzy. Protože Vysoká škola chemicko-technologická v Praze byla spoluorganizátorem konference, mnozí členové pracovních skupin Ústavu organické technologie působili v organizačním týmu. S ohledem na významnou historii katalýzy na našem ústavu nemohly na této konferenci chybět i příspěvky našich členů. V posterových sekcích se představily výzkumné týmy z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit a Laboratoř mikrostruktury heterogenních materiálů, konkrétně:

• Doc. Eliška Vyskočilová a kol. se dvěma tématy On the basicity determination of thermally unstable materials a MoO₃-MCM materials as effective catalysts in Prins reaction of isoprenol with butanal
• Dr. Iva Paterová a kol. s tématem Layered Double Hydroxides as catalysts for Baeyer-Villiger oxidation
• Dr. Martin Veselý a kol. s tématem Exclusive Effect Of Two-Dimensional Supports On Platinum Nanocatalyst Properties
• Ing. Iryna Danylo a kol. s tématem The time-resolved catalytic activity of 2D material-supported catalysts at the single active site level

Zástupci našeho ústavu v organizačním týmu konference EuropaCat 2023

V dnešní novince si představíme práci Ing. Kristýny Dvořákové z Laboratoře dermální a transdermální aplikace léčiv. Ing. Dvořáková se zabývá mechanismy, které ovlivňují propustnost kožní bariéry. 

Využití transdermální aplikace léčiv je velmi atraktivní neinvazivní metodou, která umožňuje transport léčiv přes kůži přímo do oběhového systému, což představuje spoustu výhod oproti metodám konvenčním. Mezi hlavní benefity patří především eliminace metabolismu léčiva při first-pass efektu nebo snížení gastrointestinálního podráždění. S transdermální aplikací se může navíc dávkování léčiva řídit přesněji, což vede ke zlepšení účinnosti léčby a snižuje riziko nežádoucích účinků. Tato metoda zároveň umožňuje zvýšenou compliance pacienta díky pohodlnému a snadnému podávání léčiva, navíc lze dosahovat trvalejšího a stabilnějšího účinku díky možnosti uvolňování léčiva po delší časový úsek. Transdermální aplikace má ale i některá omezení. Velkým problémem je skutečnost, že kůží projde pouze omezené množství léčiva nebo že nejsme schopni navodit okamžitý nástup účinku. Největší překážkou pro transdermální aplikaci je ale samotná kůže. To je dáno tím, že kůže představuje přirozený bariérový orgán mezi vnitřním a vnějším prostředím organismu. Klíčovým faktorem je pak nejsvrchnější vrstva kůže - stratum corneum. Tato vrstva není jen bariérou, která brání pronikání cizích látek do těla. Chrání tělo také před vnějšími vlivy, pomáhá udržovat vlhkost kůže a reguluje teplotu těla. Pro účinnou transdermální aplikaci léčiv je proto překonání této bariéry nezbytné a je předmětem intenzivního výzkumu.

Jedním ze způsobů jak zdolat tuto jedinečnou přirozenou bariéru je využití fyzikálních metod, jako je například iontoforéza či elektroforéza. Mimoto je ale také velká pozornost zaměřena na využití nanočásticových formulací, terapeutických systémů, a především na studium transdermálních urychlovačů absorpce. Transdermální urychlovače jsou látky, jež jsou často charakterizovány jako látky reversibilně snižující odpor kožní bariéry. Tyto látky musejí splňovat relativně přísné aspekty, jako je například jejich nedráždivost, přijatelná toxicita či absence vlastní farmakologické aktivity. Přestože je ve vědecké komunitě velká pozornost věnována studiu a vývoji nových urychlovačů, zdá se, že nalezení ideální sloučeniny se všemi důležitými a potřebnými vlastnostmi není snadné. 

Proto je dizertační práce zaměřena na studium nově syntetizované řady N-alkylmorfolinů s různými postranními řetězci, které byly navrženy jako potenciální urychlovače. Protože se ukázalo, že jsou tyto nové látky svými reverzibilními vlastnostmi, přijatelnou toxicitou a urychlovací efektivitou vhodnější než některé běžně využívané urychlovače, nejefektivnější z nich byly následně začleněny do struktur nanočásticových formulací. Tyto formulace jsou známé jako efektivní transportéry látek se schopností začlenit poměrně velké množství léčiva do svých struktur. Díky těmto výhodným vlastnostem se proto kombinace s urychlovači jeví jako velmi slibná možnost pro budoucí využití. Výsledná data potvrdila, že takovéto systémy mohou nejen ochránit léčivo před vnějšími vlivy a degradací, ale také efektivně dopravovat léčivo skrz kožní bariéru, čehož bylo dosaženo právě přítomnosti urychlovačů. Protože se tedy prokázalo, že jsou urychlovače vhodné pro široké spektrum systémů, byla další část práce zaměřena na vývoj terapeutických náplastí. Transdermální náplasti jsou známé terapeutické systémy, jež lze přizpůsobit a vyvinout podle fyzikálně-chemických vlastností aktivních a neaktivních složek, a proto byly vyvinuty matrixové náplasti, do jejichž adhezivní vrstvy byly inkorporovány účinné látky spolu s N-alkylmorfolinovými urychlovači. Tato vrstva byla tvořena různými typy adheziv citlivých na tlak (PSA=Pressure Sensitive Adhesive) spolu s různými typy solubilizátorů či cross-linkerů. Takto vyvinuté náplasti byly následně sledovány z hlediska fyzikálně-chemických vlastností a své účinnosti. Byl prokázán výrazný efekt při transportu látek skrz kůži do systémového oběhu v případě, kdy byly do systémové matrix přidány zkoumané urychlovače. Tyto výsledky taktéž potvrdily vhodnost urychlovačů i pro terapeutické náplasti, které se těší v posledních letech velké oblibě a jejichž vývoj zaznamenal velký posun.

Tato práce tedy popisuje novou řadu N-alkylmorfolinových urychlovačů, jež prokázaly vhodné vlastnosti spolu s významnou efektivitou v různých typech systémů pro topickou aplikaci a které by mohly nalézt své budoucí potenciální využití třeba i v komerční sféře. 

V úterý a středu 20. a 21. 6. 2023 proběhly na našem ústavu státní závěrečné zkoušky bakalářských studijních programů a obhájení bakalářských prací.

Před zraky členů 4 komisí uspělo ve dvou studijních programech celkem 25 studentek a studentů.

Srdečně všem gratulujeme, přejeme vše nejlepší do dalšího kariérního života a s těmi, kteří si vybrali své navazující magisterské studium na našem ústavu, se těšíme v září na viděnou. 

Přehled úspěšných studentů, kteří dosáhli v červnovém termínu akademického roku 2022/2023 titul Bc.: 

• studijní program Chemie a chemické technologie

• studijní program Syntéza a výroba léčiv
  
  

Po několikaleté odmlce způsobené COVIDem jsme opět uspořádali výjezdní zasedání ústavu na Chatě CHEMIE v Peci pod Sněžkou. Chatu jsme zaplnili, někteří členové ústavního sboru vzali své ratolesti a užili jsme si pěkný horský víkend. Sobotní čtrnáctikilometrový výlet s výhledem na krásy Krkonoš byl vskutku kouzelný. Bohužel jsme nějak zapomněli fotit. No, možná dobře.

S magisterskými státnicemi se každoročně pojí i tradiční fotbalový zápas na Sportovním areálu Hanspaulka mezi zaměstnanci ústavu a novými inženýry, jehož cílem je vypotit přebytečné kalorie, které je poté třeba zase společně doplnit. 

S radostí můžeme informovat, že zápas dopadl dle očekávání. Diváci se bavili dechberoucími technickými finesami aktérů utkání (zejména držkopád či tančení kreace Dr. Paterové diváci ocenili bouřlivým potleskem), nikdo se naštěstí nezranil a nikdo samozřejmě nevyhrál.  

V restauraci Na Kotlářce jsme příjemné odpoledne završili společnou večeří s osvěžením. Vedoucí ústavu promluvil k čerstvým absolventům, poděkoval za jejich práci a popřál jim za celý ústav do budoucna vše nejlepší.

A na závěr samozřejmě nemůže chybět pár fotek k připomenutí si tohoto příjemného odpoledne.

Ve středu 7.6. 2023 proběhly na našem ústavu státní závěrečné zkoušky magisterských studijních programů a obhájení diplomových prací.

Před dvěma nezávislými komisemi uspělo celkem 16 studentek a studentů.

Přehled úspěšných studentů, kteří dosáhli v červnovém termínu akademického roku 2022/2023 titul Ing.:

Srdečně všem gratulujeme a přejeme vše nejlepší do dalšího kariérního i osobního života. 

Naše kolegyně z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit se mohou pochlubit novou publikací v kvalitním impaktovaném časopisu Molecular Catalysis. 

Práce se zabývá přípravou významné vonné látky 2,4,6-trimethyl-4-fenyl-1,3-dioxan, známou např. pod komerčním názvem Vertacetal. Tato vonná látka je velmi žádaná pro svou charakteristickou květinovo-ovocnou vůni  a používá se např. ve výrobě kosmetiky nebo čistících prostředků. Obvykle se tato látka připravuje homogenní katalýzou, kde je vedlejším produktem velké množství odpadních vod. Tato práce studuje možnosti přípravy této látky pomocí levných a dostupných heterogenních katalyzátorů na bázi hlinek, které snižují množství odpadních vod při přípravě a umožňují i možnost opakovaného užití katalyzátoru.

Celé znění článku k vidění ZDE.

Ve čtvrtek 23.2. se naši studenti opět sešli na dalším teambuildingu. Tentokrát se uskutečnil bowling pod taktovkou našich doktorandů v Bowling RADAVA. 

Naši doktorandi si pro tuto akci připravili malé překvapení. Byly odehrané dvě hry, přičemž připravená překvapení byla odhalena studentům po první hře. Vítěz a poražený měli totiž v druhé půlce akce speciální role. Vítěz dělal 3 kliky za každého, kdo ho přehodil ve druhé hře. Naopak každý, koho poražený z první hry ve druhé hře přehodil, dělal 15 kliků. Sečteno podtrženo příděl kliků po druhé hře byl následující:

František Vávra - 39 kliků
Nikola Strnádková - 15 kliků
Petra Tichá - 15 kliků
Lucie Kočová - 15 kliků

Jak vidíte, naším doktorandům jde nejen o vzdělání a duchovní blaho studentů, ale i o jejich fyzickou kondici. Děkujeme opět za hojnou účast a těšíme se na další teambuildingy!

Dámský kolektiv Laboratoře dermální a transdermální aplikace léčiv opřený o zkušenosti ze Spojených států Amerických se může pochlubit čerstvě vydaným článkem týkající se nalezení nejefektivnější cesty topického podání kortikosteroidů. 

Kvůli komplikované patofyziologii kožních onemocnění je jejich léčba často nesnadná a vyžaduje komplexní přístup. Klasická terapie, která zahrnuje podání topických kortikosteroidů, naráží na nízkou biodostupnost podávaných léčiv a navíc je zde vysoká pravděpodobnost vzniku nežádoucích vedlejších účinků pramenící právě z aplikace kortikoidních hormonů po delší dobu. Nanoformulace účinných protizánětlivých léčiv se v poslední době jeví, jako účinná strategie pro efektivní topické podání léčiv, i konkrétně kortikoidů. Pro stanovení efektivity odlišných nanosystémů jsme formulovali léčiva hydrokortizon (HC) a hydrokortizon-17-butyrát (HCB) do tří odlišných nanočásticových systémů: lipidové nanotobolky (LNC), polymerní nanočástice (PNP) a etozomy (ETZ). Systémy byly charakterizovány pomocí metody dynamického rozptylu světla, díky které byla zjištěna velikost částic v systému a její distribuce. Morfologie nanočástic byla sledována pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Efektivita nanosystémů v topickém podání HC i HCB byla stanovena ex vivo permeačními experimenty na prasečí a lidské kůži. Mechanizmus působení nanosystémů byl sledovaný pomocí konfokální mikroskopie, kde byly pozorovány signály fluorescentně značených nanočástic. ETZ byly vyhodnoceny, jako nejúčinnější vehikulum pro dermální i transdermální podání kortikoidů. Avšak jejich efekt na kožní bariéru byl velmi významný a způsobil její téměř nereverzibilní rozrušení. LNC i PNP systémy byly schopné zajistit dostatečnou koncentraci léčiv ve vrstvách kůže s pouze minimální systémovou absorpcí, což je v případě topické aplikace steroidních hormonů žádoucí efekt.

Pro bližší detaily je možné si článek stáhnout ZDE. 

S potěšením oznamujeme, že opět po roce byla jedna z našich mladých a nadějných výzkumných sil vybrána mezi smetánku Fakulty chemické technologie a získala Juniorský grant rektora VŠCHT Praha. Tímto úspěchem se může pochlubit absolventka doktorského programu Organická technologie z roku 2021 Ing. Lada Dolejšová Sekerová, Ph.D. 

Podpořený výzkum nese název "Molekulárně otištěné polymery pro separaci biologicky aktivních látek přírodního původu" a jeho cílem je zhodnotit možnosti syntézy a využití molekulárně otištěných polymerů pro detekci, kvantifikaci a získávání biologicky aktivních látek z přírodních zdrojů. Připravené molekulárně otištěné polymery lze dále využít například i pro řízené uvolňování otiskované molekuly, pro cílený transport biologicky aktivních látek, či jako chemické senzory.

Srdečně gratulujeme a přejeme úspěšné bádání! 

Ve čtvrtek 26.1.2023 se skupina ACFC podílela na organizaci 6. ročníku katalytického semináře (6th Catalytic seminar) pro Ph.D. studenty z katalytických skupin celé České republiky. Účast byla hojná. Poslechli jsme si prezentace studentů z Technické univerzity v Ostravě, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AVČR a samozřejmě studentů z VŠCHT. Plenární přednášku měla dr. Gonsiorová ze společností Eurosupport Manufacturing Czechia v Litvínově. Prezentace i diskuze byly jako vždy na vysoké úrovni. Děkujeme společnosti Anamet s.r.o. za sponzorský dar a těšíme se na konání dalšího ročníku!

Po několika měsících opět přinášíme krátký souhrn jedné z disertačních prací, na kterých se pracuje v rámci doktorského studia na našem ústavu. Tentokrát se jedná o práci Ing. Ondřeje Švehly na téma "Příprava mikrosuspenzí a jejich nanášení na porézní nosiče za účelem zlepšení biodostupnosti". Ing. Švehla seznámil se svou prací kolegy z ústavu v rámci jedné z pravidelných schůzí a nyní ji přiblíží i Vám, čtenářům. 

V současnosti se asi 40 % léčivých přípravků uváděných na trh a až 90 % nově objevených molekul potýká s problémem velmi nízké rozpustnosti ve vodném prostředí. Nízká rozpustnost ve vodě vede k problémům s biologickou dostupností, což má za následek neoptimální dávkování a vstřebávání léčiva. Objasnění příčin nízké absorpce perorálně podávaných léčiv hraje hlavní roli při přístupu k formulaci a zavádění nových léčiv na trh.

Přístupů k formulaci ve vodě špatně rozpustných léčiv je několik. Jedním z nejpoužívanějších a průmyslově nejvýhodnějších způsobů je však zmenšování velikosti částic API – mikronizace. To má za následek zvětšení specifického povrchu a tím zrychlení rozpouštěcí rychlosti léčiva. Právě zrychlením rozpouštění léčiva v kombinaci s jeho dobrou absorpcí umožní efektivní dopravení léčiva do organismu. U takto problematických látek je tak možné obejít problém nízké rozpustnosti, protože rozpouštění léčiva je zde určujícím krokem a jeho zrychlení vede ke zrychlení celkové rychlosti vstupu léčiva do organismu.

Produkty mletí mají specifické vlastnosti, které zlepšují rozpustnost a rychlost rozpouštění látky. Tyto vlastnosti mohou být měřeny pomocí laserové difrakce nebo pomocí spektroskopických metod. Podle Noyes-Whitney-Nernst rovnice, která teoreticky popisuje proces rozpouštění pevných látek, právě větší specifický povrch zlepšuje rozpouštěcí rychlost mletých částic. To však platí v případě, že jsou všechny částice dobře smáčeny.

Pro dosažení dobré smáčivosti a rychlosti rozpouštění mohou být částice látky naneseny na různé typy porézních nosičů. Mezi výhody takovýchto nosičů patří jejich stabilita porézní struktury, velký specifický povrch a definované povrchové vlastnosti. Ve farmacii se v současnosti používá mnoho porézních pomocných látek, které mohou být pro tyto účely využity (nejčastěji z řad silikátů). Při tomto procesu jsou využity vlastnosti nosiče jako hydrofilita a velký specifický povrch, aby kompenzovaly špatnou smáčivost a hydrofobicitu nanášeného léčiva. Právě porézní struktura nosiče usnadňuje přístup kapaliny k částicím API a tím napomáhá k jejímu uvolnění do rozpouštěcího média. Hlavními parametry, které pak ovlivňují rychlost rozpouštění je velikost nanášených částic a zaplnění povrchu a pórů nosiče částicemi API.

Cílem je otestovat nový způsob zlepšení rychlosti rozpouštění léčiva z práškové formulace, který spočívá v přípravě uspořádané směsi mikročástic léčiva nesených na porézních nosičových částicích. Je nutné optimalizovat tento způsob tak, aby suspenze obsahovala mikročástice, které nebudou schopny pronikat dovnitř pórů a zůstanou tak dostupné na povrchu, zatímco kapalina se do pórů rychle vsákne a teprve později odpaří, takže může vzniknout mnohem rovnoměrnější pokrytí povrchu částicemi než u neporézního nosiče.

Ve spolupráci se skupinou Mikroporézních polymerů z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy se naše kolegyně z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit podílely na testování katalytické aktivity velmi inovativní skupiny polymerních materiálů. Polymery obsahující segmenty [Cu(N-salicylidenanilinu)₂] jako potenciální katalyticky aktivní centra byly připraveny dvěma způsoby:

i) kopolymerací [Cu(N-salicylidenanilinu)₂] s 4,4´-diethynylbifenylem či 1,4-diethynylbenzenem

ii) postpolymerační metalací (Cu²⁺ ionty) polyacetylenových sítí obsahujících N-salicylidenanilinové segmenty.

Díky velkému specifickému povrchu (400 – 700 m²/g) a vysokému obsahu Cu²⁺ iontů (kolem 6 hm. %) byly tyto sítě úspěšně testovány jako katalyzátory využitelné pro oxidaci linaloolu vedoucí k preferenční tvorbě linalool oxidu. 

Zjištěné výsledky a celý článek publikovaný v impaktovaném časopisu European Polymer Journal si můžete stáhnout ZDE. 

Po úspěšném bowlingu na jaře tohoto roku naši milí doktorandi zorganizovali na víkend 11.-13. listopadu pro studenty magisterského i bakalářského stupně "školní výlet" na  univerzitní chatu Chemie v Peci pod Sněžkou. Akce se zúčastnilo krásných 18 dobrodruhů. 

Během víkendu se kolektiv studentů stmeloval hraním různých deskových a karetních her, zpíváním a hraním na kytaru (tímto děkujeme hlavnímu kapelníkovi Františkovi Vávrovi za dovezení kytary), společným vařením a dalšími rozvernými činnostmi.

Vzhledem k lokalitě byl výšlap na Sněžku samozřejmostí. Přestože někteří studenti ovlivnění nedostatkem spánku po cestě tzv. šlapali vodu, vrcholu dosáhl každý. 

V rámci projektu ORBIS Horizon měly studentky doktorského programu Kristýna Dvořáková a Aneta Kalvodová možnost navštívit RUTGERS Univerzitu v New Brusnwick v New Jersey a nyní přináší své krátké vyjádření z této, nepochybně zajímavé, cesty. 

Naše čtyřměsíční stáž probíhala v laboratoři prof. Boženy Michniak-Kohn, která je v oblasti výzkumu topické aplikace velmi známou osobností. Profesorka Michniak založila také své výzkumné pracoviště Center for Dermal Research, které spojuje vědce napříč různými obory. Kromě skvělé příležitosti poznat cizí pracovní prostředí bylo naším úkolem naměřit parciální data dizertačních prací zabývajících se efektivní topickou aplikací léčiv. V rámci stáže jsme se zúčastnily i několika seminářů, školení, bezpečnostního auditu nebo konference, kterou pořádala profesorka Michniak a na které Aneta získala  cenu za nejlepší poster.

Tato stáž nám umožnila nejen nahlédnout do laboratoří vzdálených 6500 km, ale také poznat život a návyky jiných kultur. V laboratoři, v níž jsme pracovaly, jsme totiž měly možnost potkat studenty z různých koutů světa. Své zkušenosti jsme si předávali nejen v laboratoři, ale také v rámci společných akcí, které byly vždy příjemným zpestřením celého pobytu. Jednou z takových akcí byl například piknik v zahradě profesorky Michniak a jejího manžela, kde jsme měli možnost ochutnat tradiční jídla z rodných zemí všech pozvaných. Proto jsme i my s Anetou připravily typické české buchty s tvarohem (mák v USA jen tak nekoupíte) a obložené chlebíčky, které měly velký úspěch.

RUTGERS univerzita je velmi známou univerzitou na východním pobřeží USA a pyšní se mimořádně bohatou sportovní aktivitou svých studentů na turnajích a ligách univerzitních sportů. Zdá se, že každý, kdo v tomto městě žije, je fanouškem alespoň jednoho sportovního Rutgers týmu, a proto celé město zdobí velké červené R na budovách, osvětleních či autech. Nejvíce populárním je samozřejmě americký fotbal a baseball, který jsme jako jediný zápas měly možnost navštívit, protože ligy všech ostatních sportů měly bohužel přes léto hrací přestávku.

New Brunswick se nachází na strategickém místě, navíc zde například sídlí jedna z největších farmaceutických společností Johnson&Johnson, a proto má New Brunswick výborné vlakové spojení do větších měst jako je New York nebo Filadelfie, což nám umožnilo absolvovat několik příjemných výletů.

Ačkoliv jsme přijížděly s velkým respektem, ukázalo se nakonec, že naše škola nám poskytla více než dostatečné teoretické i praktické znalosti pro splnění celé stáže. V některých případech vybavení a přístup našich pracovišť dokonce značně převyšoval americký protějšek, a tak jsme nakonec odjížděly s rozporulným, ale zároveň i příjemným, pocitem, že VŠCHT je skutečně a neoddiskutovatelně velmi kvalitní vysokou školou, díky níž se ve světě neztratíme.

S velkou radostí oznamujeme, že se naše čerstvá absolventka bakalářského studia Bc. Markéta Hudcová umístila se svou bakalářskou prací pod vedením doc. Elišky Vyskočilové a konzultantky Ing. Kateřiny Zítové na téma "Katalyzátory na bázi imidazoliniových solí pro přípravu styrenkarbonátu" na nádherném 3. místě v soutěži SHE STEM Award 2022. 

SHE STEM Award je celonárodní soutěž o nejlepší dámskou bakalářskou práci v technických oborech Science, Technology, Engineering a Math. Tato soutěž je pořádána světovou organizací Society of Women Engineers, která podporuje mladé vědkyně a pomáhá nastartovat jejich kariéru.

Cílem této práce bylo přípravit homogenní a heterogenní katalyzátory na bázi imidazoliniových solí, které katalyzují reakci styrenoxidu s oxidem uhličitým, a následná optimalizace reakčních podmínek. 

Gratulujeme!

V rámci předmětu Uhlíkaté suroviny pro chemický a farmaceutický průmysl, vyučovaného Dr. Martinem Zapletalem, je každoročně organizována exkurze do litvínovského závodu ORLEN Unipetrol, strategického partnera univerzity. Ani letošní rok nebyl pro studenty prvního ročníku magisterského studia výjimkou.

Podobné akce jsou velmi důležité pro rozvoj studentů, protože ti mimo nabývání teoretických znalostí mohou nahlédnout do reálného provozu a zjistit, co práce chemického technologa obnáší. Studenti navštívili velící stanoviště a samotnou nově vybudovanou jednotku výroby dicyklopentadienu, kterou navrhli odborníci z našeho ústavu prof. Pašek a doc. Krupka, a také vlajkovou loď celého závodu - jednotku ethylenové pyrolýzy. Vedoucí technolog jim ukázal technologické schéma, velící stanoviště a nechyběl také pohled do samotné pyrolýzní pece. 

Kolegyně a kolegové z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit vyslali do světa výsledky své práce v oblasti technolgie vonných látek na téma High-yielding preparation of fragrance Clarycet via two-step synthesis, která byla přijata k publikaci v impaktovaném časopisu Research on Chemical Intermediates. 

Clarycet (4-methyl-2-propyltetrahydro-2H-pyran-4-yl acetát) je významná vonná látka široce používaná v oblasti parfémových kompozic, kosmetiky, ale i agrochemie. V produktech bývá Clarycet zastoupen ve svých dvou stereoizomerech, které se vyznačují bylino-květinovou vůní s podtóny sušeného ovoce. Na rozdíl od jiných vonných látek nečelí Clarycet podezření z negativních účinků na lidské zdraví, a proto jsou nové efektivní metody jeho přípravy velmi žádané. Popsáno bylo několik variant přípravy, přičemž jako nejefektivnější se jeví dvoukroková syntéza skládající se z Prinsovy cyklizace butanalu s isoprenolem a následné esterifikace vzniklého substituovaného tetrahydropyranolu. V předkládané studii byly optimalizovány oba kroky přípravy Clarycetu s použitím běžně dostupných katalyzátorů, přičemž bylo dosaženo vysokých výtěžků žádaných (mezi)produktů.

Celý článek je k dispozici ZDE.

Odborný asistent našeho ústavu Dr. Martin Veselý obdržel se svým projektem "Na míru šité nízko-dimenzionální vrstevnaté materiály za hranicí grafenu a jejich využití v základním výzkumu heterogenních katalyzátorů"  prestižní a vysoce výběrový grant JUNIOR STAR od Grantové agentury České republiky určený pro excelentní začínající vědce do 8 let od získání titulu Ph.D., kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají za sebou významnou zahraniční zkušenost. Více informací na webových stránkách GA ČR.

Dr. Veselému vřele gratulujeme a přejeme úspěšné bádání v dalších pěti letech s touto rozsáhlou finanční podporou. 

Dne 3. 11. 2022 úspěšně dokončil své habilitační řízení v oboru Organická technologie odborný asistent našeho ústavu a vedoucí Laboratoře výzkumu a vývoje chemických technologií Dr. Jiří Trejbal. Po jeho přednášce na téma Syntetický přístup k návrhu chemických procesů se Vědecká rada Fakulty chemické technologie VŠCHT Praha jednomyslně shodla na přijetí jeho žádosti. Přestože formálně musí vše ještě potvrdit rektor univerzity a předat jmenovací dekrety, můžeme již dnes docentu Trejbalovi srdečně pogratulovat a přejeme mu do jeho profesní kariéry, ideálně na VŠCHT a na našem ústavu, mnoho štěstí a také mnoho dalších úspěšně realizovaných technologií, patentů a v neposlední řadě také jiných vědeckých výstupů. 

Studium na našem ústavu není jen laboratorní činnost, sezení v lavicích a vstřebávání teoretických znalostí. V rámci předmětu Bezpečnost chemických výrob se 20. října 2022 studentky a studenti podívali do závodu Orlen Unipetrol RPA v Litvínově a účastnili se požárního cvičení, kde si mohli v praxi vyzkoušet mimo jiné také správnou techniku hašeni pod dohledem místních hasičů. Jak je vidět podle obrázků, vedli si skvěle a požár zdárně uhasili! 

Kolegyně z Laboratoře dermální a transdermální aplikace léčiv úspěšně dokončily publikaci článku na téma Role lipidových nanotobolek v efektivní topické aplikaci léčiv s odlišnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi v impaktovaném časopisu International Journal of Pharmaceutics. 

Transdermální podání léčiv nabízí řadu výhod oproti jiným běžným způsobům aplikace. Z výhod lze zmínit například schopnost udržení stabilní hladiny léčiva v oběhovém systému nebo snížení nežádoucích vedlejších účinků vyskytujících se při obvyklých způsobech podání léčivé látky. Limitujícím faktorem pro tento způsob aplikace je však vynikající bariérová schopnost lidské kůže a také fyzikálně-chemické vlastnosti léčiv, které pro tuto cestu průchodu nejsou vhodné. Jednou možností, jak tyto překážky překonat je zabudování léčiva do nanonosičů, které zajistí zefektivnění transdermálního přechodu. Za tímto účelem jsme využili systém lipidových nanotobolek (Lipid nanocapsules, LNCs) pro efektivnější topickou aplikaci tří farmaceuticky významných léčiv: indometacinu (IND), diklofenaku sodného (DF) a kofeinu (CF). Předkládáme stabilní systém připravený metodou teploty fázové inverze s velikostí částic pod 100 nm a indexem polydisperzity menším než 0,1. LNC vykazují skvělou enkapsulační účinnost pro IND a DF, ale neenkapsulují kofein. Interakce léčiva se složkami systému byla prokázána (v případě IND a DF) nebo vyvrácena (v případě CF) pomocí infračervené spektroskopie. Permeačními ex vivo experimenty na kůži z prasečích boltců jsme potvrdili výrazný příznivý vliv nanoformulace v topické aplikaci vybraných léčiv. Touto prací jsme prokázali, že lipidové nanotobolky hrají důležitou roli v efektivním podání léčiv skrze kožní bariéru.

Celý článek si můžete přečíst ZDE. 

FARMACEUTICKÁ TECHNOLOGIE, BRATWURST A MNOHEM VÍC

92 dní plných poznávání a získávání nových zkušeností. Tak bych velmi stručně v jedné větě shrnula svoji tříměsíční stáž na Technické univerzitě v německém městě Braunschweig. Té jsem se zúčastnila v rámci výměnného studentského programu ERASMUS+. Jako student doktorského programu Léčiva a Biomateriály jsem tak měla příležitost poznat život v laboratoři jiného výzkumného pracoviště a s novými přístroji. V mém případě se jednalo o laboratoře Centra pro farmaceutické inženýrství nazývaného PVZ – Center of Pharmaceutical Engineering, které je součástí Technické univerzity, konkrétně o skupinu Pharma- and Bioparticle Technology a má práce probíhala pod vedením Dr. rer. nat. Jana Henrika Finkeho. 

Tématem mého výzkumu bylo studium vlivu vlhkosti na tokové a kompaktační chování farmaceutických pomocných látek používaných na přípravu pevných lékových forem, jako jsou např. farmaceutické tablety. Vlhkost je vnějším faktorem, který se v průběhu roku mění a není ji mnohdy možné ovlivnit. Vyšší přítomnost vlhkosti vede u hygroskopických látek ve většině případů ke zhoršení jejich tokových a kompaktačních vlastností. To má u produkce farmaceutických tablet za následek například značnou hmotnostní variabilitu, nízkou pevnost či degradaci obsaženého léčiva. Výsledkem pak může být až jejich nevhodnost k distribuci. V rámci samotné práce jsem se tedy zaměřila na objasnění dopadu vlhkosti na zpracovatelnost dvou široce používaných a na vlhkost citlivých farmaceutických pomocných látek - mikrokrystalické celulózy a částečně předželovaného škrobu. Pozornost jsem dále věnovala i možnosti eliminace negativního vlivu vlhkosti přídavkem magnesium aluminometasilikátu s obchodním názvem Neusilin US2, který disponuje k tomu vhodnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi.

Pro charakterizaci připravených směsí a tablet jsem používala přístroje, které byly pro mě úplně nové. Naskytla se mi možnost pracovat s přístroji jako Granudrum, Schulzeho smykový tester RST-XS či kompaktační analyzátor STYL´One. Stáž mi tak poskytla příležitost si během krátké doby značně rozšířit portfolio vybavení, s kterým umím pracovat. Stejně tak si zlepšit úroveň anglického a německého jazyka, jenž jsem používala, ať už při vyřizování potřebných formalit spjatých s pobytem v cizí zemi, tak i na každodenní bázi při práci, konzultacích nebo řešení jakýchkoliv problémů.

Technická univerzita je nejstarší univerzitou s technologickým zaměřením v Německu, a má tak mezi univerzitami značné renomé. Díky tomu Braunshweig patří mezi studentská města plná mladých lidí z různých koutů světa, ale rovněž bohatou historií a řadou památek, náměstíček s hrázděnými domy či parků. Lze tak najít nespočet míst, kde trávit volné chvíle, odpočívat a poznávat kulturu cizího města z bratwurstem v ruce, jakožto typickým německým gastronomickým požitkem. Díky dobré lokaci města není však vůbec obtížné si sbalit batoh a na víkend se podívat i na jiná místa. V průběhu mého pobytu jsem například navštívila Národní park Harz, ale také města jako Hamburk či Brémy. Stáž je tak rovněž i dobrým způsobem, jak obohatit své znalosti i z jiného pohledu než z toho chemického.

V dnešní novince Vám přínášíme krátký popis dalšího z témat disertačních prací, které bylo prezentováno na našich pravidelných schůzích ústavu v letním semestru. Tentokrát se jedná o práci Ing. Radima Bittnera "Studium kinetiky desintegrace pevných lékových forem v závislosti na formulaci".

Tablety patří mezi nejrozšířenější způsoby podávání léčiva do těla pacienta. K zajištění správného působení je ovšem třeba znát, jak rychle se daná tableta v těle rozpadne a léčivá látka přejde do krevního oběhu. Na počátku celého procesu je tedy právě rozpad tablety. Jedná se o komplexní proces, při kterém dochází k průniku kapalného média do struktury tablety a následně jejímu rozpadu za uvolnění počátečních fragmentů, které se poté dále rozpadají na menší částice. Jedním z často limitujících faktorů tohoto procesu je právě rychlost pronikání kapalného média do struktury tablety. Tato rychlost je ovlivněna řadou faktorů, zejména pak velikostí a četností pórů přítomných v tabletě a pevností vazeb mezi jednotlivými částicemi. Tyto faktory jsou výsledkem komplexních vztahů mezi viskoelastickými vlastnostmi excipentů a účinné léčivé látky v tabletovině, velikostí jejich částic a parametrů výrobního procesu, zejména pak lisovacího tlaku.

Způsob a rychlost jakým se tableta rozpadne společně s velikostí následně uvolněných částic hraje největší roli při určování rychlosti nástupu terapeutických účinků. Proces rozpadu tablety lze měřit několika způsoby, např. obrazovou analýzou nebo laserovou difrakcí. Obě zmíněné metody mají své přednosti i nedostatky. Analýza pomocí optického mikroskopu vyžaduje větší množství času, ovšem analýza pomocí laserové difrakce zase neposkytuje žádné informace o tvaru částic. Bylo tedy cílem vyvinout způsob pozorování rozpadu tablet s využitím obou těchto metod a následné matematické modelaci založené na populační bilanci částic. Toto modelování si lze představit jako rozdělení všech změřených částic do velikostních tříd a následné sledování, jak se zastoupení těchto tříd mění v průběhu měření.

Tímto způsobem lze o rozpadu tablety říci více než jen jak velké částice se z tablety uvolní, ale lze také sledovat, jaké velikostní třídy jsou preferovány a jaká je rychlost rozpadu těchto tříd na menší částice. Dalším možným využitím je například sledování vlivu složení tablety na její rozpad.  Lze tedy třeba porovnat dva farmaceutické přípravky se stejnou terapeutickou indikací (např. Ibalgin a APO-Ibuprofen) a říci, který z nich bude mít rychlejší nástup účinků právě na základě svého rozpadu. Zároveň lze také dělat hypotetické předpoklady o tom, jak mohla být zkoumaná tableta vyrobena, zejména v jakém kroku bylo přidáno rozvolňovadlo, vzhledem k velikosti uvolněných částic během rozpadu tablety. Jedná se tedy o perspektivní metodu, kterou lze využít k mnoha účelům a na jejímž zdokonalení se stále pracuje.

V letním semestru akadamického roku 2021/2022 měla na pravidelné schůzi našeho ústavu odbornou přednášku Ing. Kateřina Zítová. V rámci tohoto setkání představila teze své disertační práce "Využití heterogenních katalyzátorů na bázi polymerních sítí" a seznámila ústav se svými dosavadními výsledky. Krátký rozbor problematiky, kterou se Ing. Zítová zabývá, Vám nyní přinášíme. 

Využití oxidu uhličitého coby levné, netoxické a obnovitelné suroviny pro další zpracování se v posledních letech těší zvýšenému zájmu a to především díky ekonomickým a environmentálním benefitům spojených s problematikou neustálého zvyšování koncentrace CO₂ v ovzduší vlivem spalování fosilních paliv a deforestace. Jednou z efektivních možností využití CO₂ je jeho cykloadice na epoxidy vedoucí k syntéze cyklických karbonátů. Cyklické karbonáty jsou důležitou skupinou látek, které nacházejí uplatnění nejen jako aprotická rozpouštědla, prekurzory pro výrobu polymerů a elektrolyty v lithiových bateriích, ale také jako intermediáty při přípravě biologicky aktivních látek. Vzhledem k termodynamické stabilitě oxidu uhličitého musí být v takovéto reakci použit vhodný katalyzátor. V této oblasti v posledních letech dominovaly katalyzátory na bázi kovů. Současným trendem je však použití organokatalyzátorů. Na základě toho byly připraveny nové katalyzátory na bázi solí dusíkatých heterocyklů, mezi které patří například: pyridin, 1-methylimidazol, 1,2,4-triazol a chinolin. Pro zajištění heterogenní katalýzy jsou tyto katalyzátory naneseny na mesoporézní molekulová síta MCM-41. Výhodou heterogenních katalyzátorů oproti homogenním je jejich snadnější separace z reakční směsi a možnost opětovného použití. Současně bylo zjištěno, že heterogenní katalyzátory vykazují větší stabilitu. Charakterizace připravených materiálů dostupnými metodami (tj. sorpce dusíku, UV/VIS, XRD, IČ, EA) poskytuje potvrzení úspěšné sorpce dusíkaté sloučeniny ve formě oniové soli, kvantifikaci množství navázané dusíkaté sloučeniny a potvrzení přítomnosti halogenu coby aniontu. Katalytická aktivita byla výrazně ovlivněna volbou dusíkaté sloučeniny. S využitím pyridiniových a imidazoliových solí nanesených na MCM-41 bylo dosaženo vysoké konverze výchozí látky a 100% selektivity k žádanému produktu. Zároveň bylo možné katalyzátory opakovaně použít bez výraznější ztráty katalytické aktivity. Dalším směrem ve výzkumu je studium asymetrické cykloadice. Pro zajištění kinetické rezoluce racemických epoxidů s CO₂ je potřeba připravit vhodný chirální katalyzátor. I v tomto směru dominují převážně katalyzátory na bázi kovů a kinetická rezoluce epoxidů pouze chirálními organokatalyzátory zůstává stále výzvou.

Laboratoř pevných lékových forem nespí ani v letních měsících. Jsme rádi, že můžeme na světě přivítat novinku v podobě článku v kvalitním impaktovaném časopisu International Journal of Pharmaceutics. 

Pochopení změn v povrchové energii pevných disperzí hraje klíčovou roli v úspěchu jejich formulace. Cílem studie bylo prozkoumat molekulární struktury pevných disperzí tadalafilu připravených různými technikami a dále je korelovat s informacemi o povrchové energii indikujícími konečnou amorfnost produktu. Tato studie významně zlepšuje náhled na homogenitu distribuce léčivé látky v pevných disperzích a také zvyšuje další potenciální využitelnost inverzní plynové chromatografie ve farmaceutickém průmyslu. Úspěšně byl zaveden i nový přístup k hodnocení molekulárního uspořádání léčivé látky v pevných disperzích, který je zvláště užitečný pro zkoumání mísitelnosti složek, a to v případech, ve kterých konvenční charakterizační techniky (např. XRPD nebo DSC) jsou neprůkazné nebo poskytují různé výsledky.

Celý článek již nyní dostupný ZDE. 

V letním semestru akadamického roku 2021/2022 měl na pravidelné schůzi našeho ústavu odbornou přednášku Ing. Nikita Marinko, který představil teze své disertační práce "Kombinovaný in-silico a experimentální přístup k efektivnímu zvětšování měřítka procesů ve farmaceutickém průmyslu" a seznámil zúčastněné se svými dosavadními výsledky. Krátký rozbor problematiky, kterou se Ing. Marinko zabývá, přinášíme v této novince. 

Technologie válcové kompaktace slouží ve farmaceutickém průmyslu k provedení suché granulace jemných práškových směsí s cílem zlepšit jejich špatné tokové vlastnosti, a tudíž zjednodušit zpracovatelnost materiálu v navazujících procesech, kterým je nejčastěji tabletování. V minulých letech se tato technologie začala upřednostňovat více oproti ostatním granulačním technologiím, protože je zároveň šetrná k životnímu prostředí a její provoz není spojen s vyššími provozními náklady. Při tomto procesu se přivádí prášková směs do úzké štěrbiny mezi dva proti sobě se točící válce, kde dochází k její kompresi. Densifikovaný materiál či kompakt opouštějící kompaktační zónu mezi válci se odborně označuje jako pásek (převzato z anglického slova ribbon). Tyto kompakty se poté vždy rozdrtí na granulát obvykle protlačením přes síto. Hrubost granulátu je dána velikostí ok použitého síta a volí se s ohledem na následující procesy zpracování meziproduktu jako kompromis mezi tokovostí a tabletovatelností směsi vzhledem k jakostním požadavkům na finální produkt.

Základním problémem ať už ve vývoji procesu či následném transferu technologie je nalezení optimálních procesních parametrů, při kterých se získá vhodný granulát pro další zpracování. Vzhledem k tomu, že nelze aplikovat univerzální postup pro každou lékovou formulaci, je obvyklým postupem v praxi provedení empirické studie na kompaktoru o nejmenším dostupném měřítku. V takovém postupu se vyzkouší několik nastavení procesních parametrů, které poskytnou odlišné šarže granulátů, a každá šarže se dále zpracuje až na finální produkt. Nejvhodnější meziprodukt z těchto šarží se zvolí z hlediska jednoduchosti navazujícího zpracování a vyhodnocení jakosti finálního produktu (např. pevnost tablet, disoluční profil atd.). Ačkoliv tímto postupem lze zjistit, při jakém nastavení procesních parametrů se vyrobí preferovaný granulát na výchozím zařízení, tak v momentě transferu procesu na jiná zařízení válcové kompaktace by se musel tento empirický vývoj provést zcela znovu. Nalezení výběru optimálních procesních parametrů pro technologický transfer mezi zařízeními válcové kompaktace je proto v současnosti stále rozvíjeným tématem v oboru farmaceutického inženýrství. Transfer totiž dále komplikují konstrukční a geometrické rozdíly různých zařízení (materiál stěn zařízení v kontaktu s práškovou směsí, orientace válců v prostoru – tok materiálu může být horizontální či vertikální). Většina zařízení pro válcovou kompaktaci se zároveň liší uspořádáním aparatury a systémem vhánění směsi do záchytové zóny válců šnekovým dopravníkem, které společně s otáčením válců zajišťují plynulost toku materiálu a jeho kompresi. Dalším zásadním aspektem problematiky transferu jsou reologické a fyzikální vlastnosti zpracovávané práškové suroviny na vstupu do zařízení, mezi které patří zejména výchozí sypná hustota prášku, součinitel vnitřního a vnějšího tření částic směsi a kompresibilita prášku. Primárně se tedy usiluje o zavedení metodik, které minimalizují potřebu využívat empirie (hlavně ve velkém měřítku), která je provázena materiálovými, a tudíž ekonomickými ztrátami. To je umožněno využitím technologických postupů, které implementují mechanistické matematické modelování procesu válcové kompaktace.

Při důkladnější analýze procesu bylo zjištěno, že přenositelnost této technologie spočívá v jedné důležité vlastnosti ještě nerozdrcených kompaktů neboli rolovaných pásků farmaceutické směsi kterou lze za účelem hodnocení procesu monitorovat. Charakterizace meziproduktu tedy dovoluje jakostně rozlišit připravené šarže, což znamená, že v následném transferu či scale-up procesu je úspěšnost celé operace hodnocena právě dosažením stejné a striktně dané kvality kompaktů jako v pilotní studii na zařízení o malém výrobním měřítku. Specificky se jedná o objemovou hmotnost těchto kompaktů (zdánlivá hustota pásku; ribbon envelope density). Změření objemů těchto pásků k vypočtení objemové hmotnosti je ale komplikované kvůli jejich nepravidelnému tvaru. Pro přenositelnost je ale tato charakterizace stěžejní, jelikož změřené hodnoty zdánlivé hustoty šarží kompaktů farmaceutické směsi připravených za různých nastavení na zařízení poskytují informaci o chování při stlačování materiálu mezi válci, které lze vyjádřit hodnotou kompresibilitní konstanty, pomocí které lze s využitím matematického modelování procesu predikovat průběh výroby v zařízeních určených pro transfer technologie.

V rámci prvního roku řešení disertační práce byla k tomu vyvinuta metoda využívající výtlak objemu pevného měřícího média (skleněných mikrokuliček), která je analogická metodám využívajícím výtlaku kapalin dle Archimédova zákona. Měření pomocí výtlaku kapalin je ale možné pouze v případě, že materiály nejsou použitou kapalinou smáčeny, což v případě porézních kompaktů multi-komponentních farmaceutických směsí nelze spolehlivě aplikovat. V současnosti poskytuje nově vyvinutá metoda informace o zdánlivé hustotě s přesností srovnatelnou k nízkotlaké rtuťové porozimetrii, oproti které má řadu výhod, zejména rychlost, bezpečnost a nízké náklady na měření. S pomocí dat naměřených vyvinutou metodou se už validovaly matematické modely pro reálné farmaceutické směsi momentálně vyvíjené společností Zentiva k.s. Transfery technologie na jiná zařízení jsou pro tyto reálné farmaceutické směsi plánované do konce roku 2022.

           

V úterý 21.6. 2022 proběhly na našem ústavu státní závěrečné zkoušky bakalářských studijních programů a obhájení bakalářských prací.

Před zraky členů tří komisí uspělo ve dvou studijních programech celkem 20 studentek a studentů.

Srdečně všem gratulujeme, přejeme vše nejlepší do dalšího kariérního života a s těmi, kteří si vybrali své navazující magisterské studium na našem ústavu, se těšíme v září na viděnou. 

Přehled úspěšných studentů, kteří dosáhli v červnovém termínu akademického roku 2021/2022 titul Bc.: 

• studijní program Chemie a chemické technologie

• studijní program Syntéza a výroba léčiv
  
  

Jako každý rok, tak i letos se na rozloučenou s čerstvými absolventy konal "přátelský" fotbalový zápas na Sportovním areálu Hanspaulka mezi zástupci našeho ústavu a novými inženýry s následnou a nezbytnou regenerací u dobrého jídla a nápojů. 

Nervydrásající zápas nakonec dopadl dobře, nikdo se nezranil, padlo spoustu hezkých branek, všichni zazářili a skóre samozřejmě nikdo nepočítal. Se souhlasem našeho ústavního polo(profesionálního) fotografa Martina Zapletala si můžete níže prohlédnout pár fotek, které tento zápas mapují. 

V restauraci Na Kotlářce jsme potom toto příjemné odpoledne završili dobrou večeří a dalšími pochutinami. Proslovu k absolventům se ujal vedoucí ústavu, poděkoval za jejich práci a popřál jim do budoucna vše nejlepší. 

V úterý 7.6. 2022 proběhly na našem ústavu státní závěrečné zkoušky magisterských studijních programů a obhájení diplomových prací.

Před dvěma nezávislými komisemi uspělo celkem 17 studentek a studentů.

Přehled úspěšných studentů, kteří dosáhli v červnovém termínu akademického roku 2021/2022 titul Ing.:

Srdečně všem gratulujeme a přejeme vše nejlepší do dalšího kariérního i osobního života. 

Milého úspěchu se na 9. mezinárodní chemicko-technologické konferenci (ICCT) dočkala naše doktorandka, Ing. Eva Petříková, která získala 1. místo v kategorii o nejlepší poster. Srdečně blahopřejeme. 

S radostí oznamujeme, že se naše dnes již bývalá doktorandka a nyní zaměstnankyně Dr. Lada Sekerová umístila se svou disertační prací Hyper-sesíťované porézní polyacetylenové sítě jako heterogenní katalyzátory  pod vedením Doc. Elišky Vyskočilové na překrásném 5. místě v soutěži o Cenu Wernera von Siemense za rok 2021. 

Soutěž proběhla v konkurenci 163 přihlášených disertačních prací a Dr. Sekerová se umistila jako jediná zástupkyně VŠCHT Praha. Gratulujeme!


https://www.cenasiemens.cz/vitezove-ceny-wernera-von-siemense-2021  

Na pozvání Dr. Martina Veselého z našeho ústavu proběhla v pátek 29.4.2022 přednáška 

Nanoscale chemical imaging of 2D materials using tip-enhanced optical spectroscopy

Dr. Naresh Kumar, ETH Zurich

In the last decade, tip-enhanced optical spectroscopy has emerged as a powerful analytical tool for hyperspectral chemical imaging of 2D materials at the nanoscale. In this talk, I will present the basic principles of tip-enhanced optical spectroscopy and discuss how tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) can be used to visualize structural defects in pristine single-layer graphene [1,2] and determine the level and location of molecular disorder in chemically functionalized few-layer graphene [3], carboxyl-modified graphene oxide [4] and graphene nanoribbons [5]. Furthermore, application of hyperspectral tip-enhanced photoluminescence (TEPL) microscopy to probe excitonic processes in single-layer MoS2 [6], visualize optoelectronic behavior of grain boundaries grain boundaries in singlelayer WSe2 [7] and probe nanoscale exciton funneling at wrinkles of twisted bilayer MoS2 [8] will be presented.

References
1. S. Mignuzzi, N. Kumar, B. Brennan, I. S. Gilmore, D. R. Richards, A. J. Pollard, D. Roy “Probing individual point defects in graphene via near-field Raman scattering” Nanoscale 2015, 9, 19413-19418
2. W. Su†, N. Kumar†, N. Dai, D. Roy “Nanoscale chemical mapping of intrinsic defects in graphene using tipenhanced Raman spectroscopy” Chemical Communications 2016, 52, 8227-8230
3. E. L. Legge, K. R. Paton, M. Wywijas, G. McMahon, R. Pemberton, N. Kumar et al. “Determining the level and location of functional groups on few-layer graphene and their effect on the mechanical properties of nanocomposites” ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 13481-13493
4. W. Su, N. Kumar, A. Krayev, M. Chaigneau “In situ topographical chemical and electrical imaging of carboxyl graphene oxide at the nanoscale Nature Communications 2018, 9: 2891
5. W. Su, A. Esfandiar, O. Lancry, J. Shao, N. Kumar, M. Chaigneau "Visualising structural modification of patterned graphene nanoribbons using tip-enhanced Raman spectroscopy" Chemical Communications, 2021, 57, 6895-6898
6. W. Su†, N. Kumar†, S. Mignuzzi, J. Crain, D. Roy “Nanoscale mapping of excitonic processes in single layer MoS2 using tip-enhanced photoluminescence microscopy” Nanoscale 2016, 8, 10564-10569
7. W. Su, N. Kumar, H. Shu, O. Lancry, M. Chaigneau “In situ Visualization of Optoelectronic Behavior of Grain Boundaries in Monolayer WSe2 at the Nanoscale” The Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125, 26883-26891
8. J. Shao, F. Chen, W. Su, N. Kumar, Y. Zeng, L. Wu, H. W. Lu “Probing Nanoscale Exciton Funneling at Wrinkles of Twisted Bilayer MoS2 Using Tip-Enhanced Photoluminescence Microscopy” The Journal of Physical Chemistry Letters, 2022, 13, 3304-3309

V tomto roce byla příležitost se zúčastnit v rámci projektu ORBIS Horizon 2020 odborné stáže v zahraničí, nabrat nové zkušenosti a rozšířit své znalosti nejen v rámci problematiky dizertační práce. Odbornou stáž jsem absolvovala na Polytechnické univerzitě v Poznani. Tuto akademickou instituci jsem si vybrala z důvodu, že na ní působí pracovní skupina profesora Voelkela, která se aktivně zabývá problematikou Hansenových parametrů rozpustnosti, jež je součástí mé dizertační práce.

Hansenovy parametry rozpustnosti našly své uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích, zejména pak v barvářském a polymerním průmyslu. Z hlediska jejich využití v průmyslu farmaceutickém se zde uplatňuje koncept kompatibility. Jakmile budou mít dvě látky podobné Hansenovy parametry rozpustnosti, lze předpokládat, že budou kompatibilní. Tohoto konceptu lze využít zejména v preformulačním kroku výroby lékové formy při predikci kompatibility API-excipient. Často je totiž potřeba několika dalších experimentů k vyzkoušení vhodných excipientů k API, jež by napomohly její lepší rozpustnosti či stabilitě. Hansenovy parametry rozpustnosti mají v tomto směru velký potenciál pro zjednodušení a zrychlení výběrového procesu.

První dny stáže se sestávaly zejména v orientaci po obrovském kampusu, poučení o BOZP a PO, zaškolení s přístroji, určení cílů práce a odborných diskuzí. Polytechnická univerzita v Poznani má oproti VŠCHT jedno specifikum - přístup do laboratoří i na koleje je na kartu. Jediné, na co člověk potřebuje klíč, je kancelář. Po vyřízení přístupových práv a absolvování školení jsem už mohla vykonávat vlastní experimentální činnost. Cílem mé práce bylo určení Hansenových parametrů rozpustnosti binárních směsí polymerů využívaných ve farmaceutickém průmyslu a určení vlivu procesních technik hot-melt extruze a sprejového sušení na Hansenovy parametry rozpustnosti připravených binárních směsí.

Poznaň i okolí univerzity jsou malebné. Celý kampus se rozkládá po pravé straně řeky Warty. Z univerzitního kampusu je krásný výhled na Tumský ostrov, který je ohraničen řekami Wartou a Cybinou a na němž se zároveň nachází nejstarší arcikatedrální bazilika sv. Petra a Pavla. Za navštívení stojí i poznaňská nová ZOO či interaktivní muzeum o historie Poznaně: Brána Poznaně (Brama Poznania).

Dva měsíce stáže uběhly celkem rychle, ale byly dostačující k nabrání nových zkušeností a k poznání kulturních odlišností či porozumění jazyka a zlepšení komunikačních dovedností. Díky odborným konzultacím nejen s panem profesorem, ale i s paní doktorkou Adamskou jsem mohla rozšířit své znalosti v problematice a zároveň i získat skvělé partnery pro možnou budoucí spolupráci.

Našim kolegyním a kolegům z Laboratoře aplikované katalýzy a chemických specialit byl uveřejněn článek zabývající se syntézou, modifikacemi a využitím podvojných vrstevnatých hydroxidů jako katalyzátorů pro Baeyerovu-Villigerovu oxidaci

Baeyerova-Villigerova oxidace může být provedena za použití homogenních i heterogenních katalyzátorů. Předkládaná studie se zabývá přípravou heterogenních katalyzátorů na bázi směsných oxidů modifikovaných cínem a jejich aplikací. Jako modelová reakce byla zvolena Baeyerova-Villigerova (BV) oxidace citralu na 2,6-dimethyl-1,5-dien-1-yl formiát, který byl následně hydrolyzován na melonal. Melonal má velmi příjemnou vůni po melounu a okurce, a proto se hodně využívá v parfumářském průmyslu.

Přečtěte si více! 

Ing. Jan Svoboda v úterý 12.04.2022 úspěšně obhájil svoji disertační práci na téma "Potenciální cytostatika na bázi komplexů přechodných kovů" pod vedením Ing. Kamily Syslové, Ph.D.

Pane doktore, za celý ústav Vám srdečně gratuluji. Doktorské studium se Vám mírně protáhlo, avšak jak se říká: "Konec dobrý, všechno dobré." Jak byste charakterizoval své pocity po dosažení titulu Ph.D.?

Pocity jsou úžasné. Co vic k tomu dodat? Snad jen to, že studium se mi skutečně o dost prodloužilo. Ale jsem rád, že jsem doktorát zdárně dokončil i přes mé další projekty a pracovní vytížení především v posledních dvou letech. 

Mohl byste přiblížit, v čem spočívá hlavní přínos Vaší práce?

Hlavní přínos mé práce vidím v lepším porozumění chování komplexu přechodných kovů v biologickém systému a lepšímu objasnění vlivu použitých ligandů na výslednou cytotoxicitu a stabilitu.

Doktorské studium jste zdárně ukončil a určitě lze říct, že začíná nová kapitola života. Můžete se s námi podělit o Vaše budoucí kariérní kroky?

Budoucí kroky žádné nové (aspoň prozatím) nebudou. Jelikož jsem již v průběhu doktorátu pracoval v analytické společnosti Quinta-Analytica, budu zde pokračovat i nyní po dokončení studia.

Přejeme Vám do budoucna vše nejlepší v osobním i profesním životě a děkujeme za Vaše působení na našem ústavu a velké množsví dobře odvedené práce. 

V úterý 5. 4. 2022 proběhla první speciální akce, doufejme první z mnoha, určená pro naše studenty v Bowling & Billiard Dejvice, kterou zorganizovali naši úžasní doktorandi.

Studentky a studenti jistě probrali mnoho chemických i nechemických témat, užili si zábavu a stmelili kolektiv, což při vyčerpávajícím studiu určitě nezaškodí! Všem studentům děkujeme za účast a těšíme se na pokračování. 

V této novince Vám přinášíme novou publikaci (rozdělenou do dvou částí) vědců z Laboratoře mikrostruktury heterogenních materiálů, konkrétně doc. Čapka a dr. Veselého, kteří společně s kolegy z Ústavu anorganické technologie ukázali světu mikroskopickou charakterizaci katalytické vrstvy v palivovém článku typu PEM s cílem porozumět její vzniklé mikrostruktuře a transportním jevům jako je difuzivita či elektrická vodivost v takto připravené a charakterizované katalytické vrstvě. 

Výsledky tohoto výzkumu přispívají k vývoji systémů využivajících vodík jako zdroj elektrické energie, např. v dopravních prostředcích. 

Neváhejte a přečtěte si více!

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.140133

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.140121

Student doktorského programu na našem ústavu Ing. Nikita Marinko (na fotce vlevo) byl oceněn Centrem aplikovaného farmaceutického výzkumu (The Parc) za práci na téma "Kombinovaný in-silico a experimentální přístup k efektivnímu zvětšování měřítka procesů ve farmaceutickém průmyslu". 

Detaily k tomuto úspěchu jsou dostupné na tomto odkazu. 

Gratulujeme !

Není tomu ještě ani rok, co na našem ústavu obhájila svou disertační práci v programu Syntéza a výroba léčiv. Posléze na ústav nastoupila jako odborný asistent a nyní Ing. Tereza Školáková, Ph.D. získala Juniorský grant rektora VŠCHT Praha pro rok 2022, který byl udělen pouhým čtyřem mladým vědcům na celé Fakultě chemické technologie!

Tématem práce Ing. Školákové je "Využití profilů heterogenity povrchové energie pro studium smáčitelnosti a disoluce povrchově modifikovaných farmaceutických látek". Předpokládaným přínosem zmapování heterogenity povrchů léčivých látek a jejich forem s modifikovaným povrchem bude prohloubení znalostí v oblasti problematiky povrchů a fázových rozhraní pevných látek. Získané výsledky bude možné využít k popisu chování složitějších vícesložkových partikulárních směsí během různých jednotkových operací (např. mísení, lisování, granulace) a rozpouštění výsledné lékové formy. 

Srdečně gratulujeme a přejeme úspěšné bádání!