LABOREXPO 2022: Polarografie aneb Kam dospěl světový objev po 100 letech

Kolik Nobelových cen bylo uděleno občanům České republiky?

• Ani jedna

Nobelovy ceny udělené občanům Československa:

1. Akademik Jaroslav Heyrovský – za chemii - 1959

2. Jaroslav Seifert – za literaturu - 1984

Který občan Československa o sobě jako první mohl prohlásit, že je nositelem Nobelovy ceny?

• Thomas Mann (Občan čs. občanství 1936, Nobelova cena 1929)

Nobelovy ceny udělené rodákům z Československa:

1. Bertha von Suttnerová (roz. Kinská) (míru) – Rakousko Uhersko -1905

2. Carl Ferdinand Cori (lékařství) - USA - 1947

3. Gerta Theresa Coriová (lékařství) - USA – 1947

4. Peter Grünberg (fyzika) – SRN - 2007

Nobelovy ceny v Československu (nominace - neuděleno):

1. Edvard Beneš (míru)

2. Karel Čapek (za literaturu)

3. Milan Kundera (za literaturu)

4. Jiří Hájek (míru)

5. Václav Havel (míru)

6. Tomáš Garrigue Masaryk (míru) 17x

7. Otto Wichterle (za chemii)

8. Ivan Horbačevský

Kdo byl Jaroslav Heyrovský:

1. Známý pražský písničkář

2. Propagátor pornografie

3. Terorista šířící toxickou rtuť

4. Syn právníka Leopolda Heyrovského – prvního profesora římského práva na České universitě v Praze

5. Československý nositel Nobelovy ceny

6. Prastrýc textaře a podnikatele Michala Horáčka

POLAROGRAF (VOLTAMOGRAF)

AV ČR: POLAROGRAF VOLTAMOGRAF

63. výročí udělení Nobelovy ceny za objev polarografie

AV ČR: 68. výročí udělení Nobelovy ceny za objev polarografie

Akademik Heyrovský

AV ČR: Akademik Heyrovský

• Prof. Jaroslav Heyrovský (*20. 12. 1890 - † 27. 3. 1967)

• Michael Heyrovský, PhD. (*29. 5. 1932 - † 12. 4. 2017)

Rajalakshmi (Raji) Natarajan Heyrovská

AV ČR: Raji

jChandrasekhara Venkata Raman (*7. 11. 1888 - † 21. 11. 1970) 1930 Nobelova cena za fyziku za práce při studiu rozptylu světla a za objev tzv. Ramanova jevu

ELEKTROCHEMICKÁ ČIDLA (ANALYZÁTORY)

AV ČR: Elektrochemická čidla

Výhody a nevýhody polarografických a voltametrických metod

↑ Experimenty jsou podloženy teoretickými základ

↑ Koncentrační rozsah

↑ Rozsah analytů

↑ Pořizovací a provozní náklady

↑ Rychlost

↑ Automatizovatelnost

↑ Molekula analytu přímo zdrojem signálu

↑ Nezávislá alternativa

↓ Selektivita

↓ Personální požadavky

INOVACE

• Teorie – vypracovaná, prozkoumaná

• Elektroda (Au, Ag, diamant, amalgam, tuha, …) + modifikace

• Elektronika

  • Technika (vývoj elektroniky

  • Spojení s jinými technikami (hmotnostní spektrometrie, chromatografie…)

• Miniaturizace

• Matematické metodyrpce, transfer,…)

• Matematické metody

ELEKTRODY V POLAROGRAFII (VOLTAMETRII)

Věk nestorů polarografie

• Prof. J. Heyrovský †78 let (vyčerpání)

• Dr. M. Heyrovský †84 let

• Prof. R. Kalvoda †85 let

• Prof. Smoler †80 let (úraz)

• Prof. Paleček †88 let

• Prof. Zuman †95 let

• Prof. Budnikov 85 let (zatím)

RTUŤOVÁ FONTÁNA (ŠPANĚLSKO) – BARCELONA, FOUNDATION MIRÓ DOLY ALMADEN

AV ČR: Rtuťová fontána

Toxikologie rtuti

• 10 mL kovové rtuti, i.v., aplikace, suicidální pokus

Gutiérrez F., Leon L.: Elemental Mercury Embolism to the Lung, N. Engl. J. Med. 2000; 342:1791

• Aplikace kovové rtuti i.v., afrodisiakum

Gopalakrishna A., Pavan Kumar T.V.: Intravenous injection of elemental mercury: A report of two cases. Indian. J. Plast. Surg., 41(2) (2008) 214–218.

Toxikologie rtuti

AV ČR: Toxikologie rtuti

Anorganická analýza

ELEKTRODY V POLAROGRAFII (VOLTAMETRII)

OBR

Amalgámové elektrody

• Anorganické látky (Zn, Cd, Pb, Cu, Sn, jejich komplexy)

• Peptidy – Brdičkova reakce – fytochelatiny, metalothioneinym, glutathion

• Dusičnany, dusitany

• Látky obsahující nitro- a aminoskupinu

• Pesticidy (herbicidy, fungicidy, molukocid)Purinové báze DNA (A, G), analýza DNA (pík CA a G), detekce poškození DNA

• Léčiva, vitamíny:

  • Antrachinonová léčiva (daunorubicin, doxorubicin)

  • Azidothymidine AZT (HIV)

  • Dantrolen (svalový relaxant)

  • Vitamín C (kys. askorbová)

  • Hydroxocobalamin (B12)

  • Kyselina listová

  • Leukovorin

  • Metotrexát

  • Riboflavin

  • Sulfasalazin

  • Daunorubicin, doxorubicin

Barek J., Fischer J., Navrátil T., Pecková K., Yosypchuk B., Zima J.: Nontraditional Electrode Materials in Environmental Analysis of Biologically Active Organic Compounds. Electroanalysis. 19 (19-20) (2007) 2003-2014. (IF=2,949)

Kompozitní elektrody

• Cd²⁺, Pb²⁺, Cu⁺, Cu²⁺, Tl⁺, Mn²⁺, As³⁺, As⁵⁺ (speciace)

• Halogenidy (Cl¯, Br¯ , I¯, směs)

• IO₃¯

• Nitrolátky (6-nitrochinolin, 2-nitronaftalen, 5-nitrobenziimidazol, p-nitrofenol)

• Aminolátky (2-aminonaftalen)

• Fenylglyoxylová kyselina (metabolit styrenu)

• Kyselina askorbová (Vitamin C)

• Adenin, guanin (směs)

Borem dopované diamantové elektrody (BDDE)

• BDD makroelektrody (Si/BDD) – area 0.05-0.7 cm²

• BDD mikroelektrody (BDDµE) – area 0.01-0.0001 cm²

• Pole BDD mikroelektrod (BDD-MEA)

Multikanálový elektrochemický přístroj

• Pro každé čidlo je možné nastavit zcela nezávislou techniku, metodu, regeneraci, přípravu, parametry.

Povrchové modifikace DNA

• 2-NITROFLUOREN

• NPAH (nitrované polycyklické aromatické uhlovodíky)

• Genotoxický efekt

SPOJENÍ EC – ESI-MS

Metabolity katecholaminů

• Průtoková injekční analýza s ampérometrickou detekcí (Flow injection analysis with amperometric detection (FIA-ED))

Dutá vlákna (Hollow fibres (HF))

• HA ----> HA ----> A¯

• Kyselý donorový roztok Objem 1-10 ml ----> „Supported“ nosná membrána Stěna membrány (Butyl benzoát) ~ 5 µL ----> Zásaditý akceptorový roztok Smyčka 10 µL

• Voltametrie v 10μL kapce, pracovní elektroda v uspořádání „upside/down“ LOD [µmol l¯¹] = 1.9 (HVA), 1.5 (VMA)

Zpracování voltametrického signálu metribuzinu Eliminační Voltametrií s Lineárním Scanem (EVLS)

Analyty a jejich reakční mechanismy studované pomocí EVLS:

• Methalotioneiny, phytochelatiny

• Adenin, guanin, DNA

• Kyselina listová, leukovorin

• Metribuzin

• Kyselina fenylglyoxylová

• Nitrosloučeniny

• Speciace Cr3³⁺ a Cr⁶⁺

Oblasti aplikací

• Chemický průmysl

• Ochrana životního prostředí

• Zemědělství

• Potravinářství

• Vodohospodářství

• Analytická chemie

• (Klinická) biochemie

• Lékařství (např. pracovní, sportovní, lékařství)

• Adiktologie

• Toxikologie

• Tribodiagnostika

• Restaurátorství

• Výroba výbušnin

• Studium DNA, bílkovin

• Studium vztahem mezi strukturou a vlastnostmi molekul…

• Zdroje energie (baterie, fotovoltaické články)

• Galvanizační procesy

• Korozní inženýrství

BUDOUCNOST ????

Pokud jdou všichni jedním směrem, pak se otoč, a běž jinam!!! Česká chemická společnost - Prix Jean Marie LEHN de Chimie -2017

• (Jean-Marie Lehn Nobelova cena za chemii (1987)