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!