Výzkum

Výzkum na Katedře analytické chemie je zaměřen do tří oblastí:

1. studium chemických a fyzikálních procesů využívaných v analytické chemii;
2. konstrukce zařízení a modifikace přístrojů pro analytická měření;
3. aplikace do nejrůznějších oblastí.

Do první skupiny se řadí například studium elektrochemických přeměn, ionizace pro hmotnostně spektrometrická měření nebo výzkum on-line prekoncentrací v kapilární elektroforéze. Vyvíjena popř. konstruována jsou mikrofluidní zařízení pro levnou analýzu, zařízení pro ionizaci látek v hmotnostní spektrometrii (MS) jako například desorpční elektrosprej, iontový zdroj umožňující analýzu produktů na povrchu elektrody nebo realizace spojení laserové ablace s ionizací elektrosprejem a zároveň ionizací pomocí indukčně vázaného plazmatu (ICP). Mimořádně citlivé detekce je dosahováno spojením kapilární elektroforézy a ICP-MS. Uplatnění i mimo oblast analytické chemie může nalézt navržený a zkonstruovaný obvod pro měření nízké vodivosti povrchů, který je patentově chráněn. Aplikačně se katedra věnuje například analýze biologických vzorků (uvolňování kovů z kloubních náhrad, identifikace metabolitů nebo analýza markerů onemocnění), forenzní analýze (detekce drog, povýstřelových zplodin se současným chemickým zobrazováním otisku prstů), analýze archeologických vzorků nebo materiálové analýze uměleckých děl. Významnou je rovněž oblast farmaceutické analýzy, kde má katedra laboratoř certifikovanou Státním ústavem pro kontrolu léčiv. 

Realizován je rovněž výzkum ve spolupráci s předními českými a zahraničními pracovišti (např. University of Texas at Arlington, USA, Institute of Chemical Methodologies, Italian National Research Council, Řím, Itálie, University of Vienna, Rakousko; University of Washington, Seatle, USA; University of Szeged, Maďarsko; Univerzita Komenského v Bratislavě, Slovensko). Dosažené výsledky jsou publikovány v mezinárodních vědeckých časopisech, patentovány, a to i v zahraničí, nebo na základě smluvního výzkumu poskytovány průmyslovým partnerům, ke kterým patří mimo jiné významné farmaceutické firmy (TEVA, Zentiva, Contipro aj.).

R-lab: analýza šitá na míru

Know-how pracoviště, výzkum a analýzy v režimu kontrolní certifikované laboratoře (certifikát od SÚKL) a jeho špičkové instrumentální zázemí předurčuje laboratoř k řešení složitých výzkumných a vývojových problémů, provádění náročných fyzikálně chemických měření pro průmyslové partnery, zdravotnická zařízení, vývojová a výzkumná pracoviště. Laboratoř zajistí uplatnění nejnovějších vědeckých poznatků a špičkové analytické instrumentace při řešení úkolů farmaceutické analýzy.

R-lab nabízí:

• Farmaceutická analýza v režimu SVP včetně vývoje metod, validace metod a rutinních měření
• Stanovení prvkových nečistot v různých vzorcích s použitím ICP-MS
• Analýza hlavních složek v různých vzorcích s využitím HPLC s UV a MS detekcí
• Analýza stopových organických nečistot v různých vzorcích s využitím HPLC s UV a MS detekcí
• Určování struktury neznámých nečistot
• Degradační a rozpouštěcí studie
• Příprava analýzy rizik a další SVP dokumentace
• Konzultace, semináře, školení

Laboratoř disponuje moderní a unikátní instrumentací:

• Spojením kapalinového chromatografu s UV-Vis detektorem (Acquity UPLC I-class)
• Spojením kapalinového chromatografu s tandemovým hmotnostním spektrometrie (trojitý kvadrupól Xevo-TQS)
• Hmotnostní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem - ICP-MS (Agilent 7700x)
• Mikrovlnné mineralizátory (Milestone ULTRAWave, Milestone MLS 1200 mega, Uniclever II)

Kontakt

Tomáš Pluháček

• e-mail: [email protected]
• tel.: +420 585 63 4542

KACH UPOL: R-lab laboratoř

Výzkumné centrum Spojené laboratoře pro materiálové a analytické technologie (SMALT)

Projekt je zaměřen na vybudování nového výzkumného centra Spojené laboratoře pro materiálové a analytické technologie (SMALT) a jeho vybavení klíčovou přístrojovou infrastrukturou. Jeho hlavní misí je poskytování inovativních služeb aplikační sféře zaměřených na fyzikální a chemickou analýzu a charakterizaci surovin, materiálů a produktů vyráběných a používaných malými a středními podniky a odpadů, které při výrobách vznikají, v rámci integrovaného řešení ITI v Olomoucké aglomeraci (OA). Místem řešení projektu je Univerzita Palackého v Olomouci (UP), přičemž realizace Centra SMALT bude probíhat v prostorách Přírodovědecké fakulty UP (PřF UP), 17. listopadu 1192/12 a Vědeckotechnického parku (VTP UP), Šlechtitelů 813/21, 779 00 Olomouc. Založením a provozem Centra SMALT dochází k modernizaci stávající přístrojové infrastruktury o špičková zařízení rozšiřující možnosti spolupráce pracovišť UP s aplikační sférou zejména v OA, ale i v dalších regionech.

Klíčová přístrojová infrastruktura pořizovaná z předkládaného projektu zahrnuje spojené analytické techniky: i) kombinaci vysokoúčinné kapilární elektroforézy s tandemovou hmotnostní spektrometrií a ii) kombinaci ultravysokoúčinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišující tandemovou hmotnostní spektrometrií, dále iii) přístroj pro rentgenovou mikrofluorescenci, iv) dva kryostaty a dva detektory pro Mössbauerovu spektroskopii. Tato paleta přístrojů společně se stávajícím přístrojovým vybavením a know-how umožňuje aplikační sféře ve značné synergii získávat cenná fyzikální a chemická data vztahující se k jejím výrobám a produktům. Rozsáhlé technické zázemí zapojených pracovišť výzkumné organizace umožňuje řešení i těch nejkomplexnějších úkolů aplikační sféry.

Stručné shrnutí základních parametrů předkládaného projektu

• založení Centra SMALT,
• pořízení klíčové přístrojové infrastruktury umožňující realizovat služby aplikační sféře,
• v rámci Centra SMALT vybudování na základě již probíhajících a nově vznikajících spoluprací otevřenou partnerskou síť zahrnující relevantní subjekty aplikační sféry,
• v pilotním provozu využívání pořízené přístrojové infrastruktury pro inovativní služby MSP v této síti (na tyto aktivity naváže Centrum SMALT poskytováním inovativních služeb ve vybudované síti partnerů v období udržitelnosti projektu).

Služby Centra SMALT využívající v tomto projektu pořízenou přístrojovou infrastrukturu zahrnují:

• poskytování podpory MSP OA v oblasti VaI,
• vývoj a implementace vhodných postupů, metod a technik pro analytickou kontrolu a charakterizaci vyvíjených a produkovaných materiálů a výrobků, které zvýší konkurenceschopnost (uplatnitelnost produkce na trhu) a udržitelnost MSP,
• zvyšování kompetencí pracovníků a týmů zapojených podniků (zvláště pak MSP) v oblasti analytické kontroly a charakterizace materiálů/produktů/výrobků a jejich vývoje (realizace společných vzdělávacích aktivit)

Přístroje

Spojení ultravysokoúčinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišující tandemovou hmotnostní spektrometrií (UHPLC/HRTMS)

Zařízení kombinuje přístroj pro separaci složek vzorku v kapalné fázi na základě interakce se stacionární fází v koloně a umožňuje tedy analyzovat extrakty i velmi složitých vzorků, které budou předmětem spolupráce se zapojenými MSP. UHPLC/HRTMS umožňuje strukturní analýzu složek vzorků, a to jak složek cíleně sledovaných, tak i necílenou screeningovou analýzu složek, o kterých se v souvislosti s daným materiálem třeba doposud neví nebo vůbec nejsou známy. To umožnuje významné zvýšení inovativnosti výrobků a materiálů partnerů z aplikační sféry nebo potenciálně průlomové výsledky pro základní i aplikační výzkum. Součástí dodávky budou i sofistikované softwary, které jednak usnadňují de-novo strukturní analýzu přítomných látek na základě přesné a správné hmotnosti iontů i fragmentací po kolizí indukované disociaci iontů z tandemových MS experimentů a jednak pokročilé vícerozměrné statistické metody pro sledování rozdílů mezi různými výrobky a materiály (například při optimalizaci výroby v MSP, pokročilé farmaceutické kontrole, sledování autenticity výrobků a další).

Spojení kapilární elektroforézy s tandemovou hmotnostní spektrometrií (CE/MS)

Toto zařízení kombinuje separaci složek v kapalném médiu s tandemovou hmotnostní spektrometrií, avšak na rozdíl od předchozí techniky využívá separace složek vzorku v elektrickém poli (v základním elektrolytu) a je tedy schopno zachytit a analyzovat složky iontové a velmi polární povahy, a to jak organických, tak anorganických. Je tedy k UHPLC/HRTMS vysoce komplementární a při paralelním nasazení obou kombinovaných technik v inovativních službách pro MSP lze očekávat řadu synergických efektů. Technika umožňuje i analýzy v poměrně extrémních vzorcích jako jsou například velmi kyselé odpadní průmyslové vody nebo charakterizaci nanomateriálů v roztocích. V běžné praxi není doposud technika rutinně využívána a je jedním z cílů projektu Centra SMALT potenciál této techniky aplikační sféře detailně zprostředkovat a v inovativních službách plně využít.

Mikrorentgenová fluorescenční spektrometrie (mXRF)

Tato technika umožňuje přesné prvkové analýzy různých typů materiálů včetně kovů a slitin, strusek, usazenin, geologických vzorků a dalších. Je to technika atomové spektroskopie pro nedestruktivní analýzu pevných vzorků. Metoda umožňuje i zobrazování distribuce řady prvků na povrchu nebo v řezu materiálů a výrobků, přičemž přístroj umožňuje mapování plochy vzorku o velikosti až 220–200 mm. Nejvýznamnější využití je v oblasti charakterizace konstrukčních materiálů strojírenství, metalurgie, lékařství, výrobků 3D tisku, uměleckých děl, historických artefaktů a dalších. Metoda je v širším kontextu materiálové charakterizace silně komplementární s oběma výše uvedenými přístroji. Zásadní výhodou tohoto přístroje je jeho hloubkový dosah, kdy v porovnání například s EDS spektroskopií ve skenovacích elektronových mikroskopech poskytuje informaci ne z povrchu ale z objemu. Poskytuje tedy podstatně důležitější informaci, která není zatížená poruchami na povrchu. Fokusace na velikost svazku 5/10 mm umožňuje detailní studium distribuce například legujících prvků v materiálu.

Detektory a kryostaty pro Mössbauerovu spektrometrii

Mössbauerova spektroskopie umožňuje detailní charakterizaci kovových materiálů zejména s ohledem na atomy 57Fe. Dovoluje pracovat nedestruktivně a zaměřit se na dílčí fáze, např. zbytkový austenit. Dovoluje charakterizovat složení celých částí výrobků, povrchů, řezů a výbrusů běžně připravovaných pro metalografické analýzy. Dovoluje podle podmínek hloubkovou selekci 300 nm – 100 mm. Velmi významnými aplikacemi pro kovoprůmysl je možnost určování teplotní závislosti fázových diagramů ocelí a určování blokovací teploty nanomateriálů. Další oblastí, ve které plánuje Centrum SMALT nabízet inovativní služby, je farmaceutická chemie (analýzy železo obsahujících farmaceutik), čímž dojde k synergickému propojení s činnostmi využívajícími infrastrukturu popsanou výše. KEF je významné pracoviště i v oblasti vývoje technologie Mössbauerovy spektrometrie, což naznačuje velké možnosti Centra SMALT v oblasti nových přístrojových aplikací a potenciálně konkurenční výhodu v inovativních technologiích a materiálech pro zapojené MSP.

Kontakt (hlavní řešitel projektu): 

• doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.
• [email protected]

SMALT

Studium

Katedra analytické chemie garantuje následující studijní obory:

BAKALÁŘSKÉ STUDIUM:

• Chemie
• Analytický specialista

Navazující MAGISTERSKÉ STUDIUM:

• Analytická chemie

DOKTORSKÉ STUDIUM:

• Analytická chemie

Bližší informace k možnostem studia u nás a k přijímacímu řízení najdete v katalogu oborů. Dáváme přednost kvalitním studentům, proto studenti, kteří mají ze středoškolských předmětů chemie a fyziky průměr do 2,0, mají možnost zažádat o prominutí přijímacího řízení.

Každý uchazeč se přihlašuje elektronicky přes e-přihlášku.

Absolventi našich oborů najdou široké uplatnění na trhu práce například ve vědeckých ústavech, v celé řadě laboratoří ale i ve státní správě.

Pracovníci Katedry analytické chemie PřF UP zvou potenciální studenty na komentovanou prohlídku naším pracovištěm. Zájemci si mohou vyzkoušet zajímavé experimenty a s absolventy našich oborů si mohou promluvit o výhodách studia u nás. Jsme otevřeni jakékoliv domluvě. Více informací získáte z letáku o individuálních exkurzích.

Popularizace

Změnit pohled veřejnosti na chemii jako nebezpečný obor a podpořit tak počet studentů, které chemické procesy zaujmou se rozhodla už před lety Dr. Pavlína Baizová, která dokázala svým pozitivním přístupem navnadit mnoho váhajících studentů při exkurzích a zajímavých prezentacích pro střední školy, ale také vymýšlením pestrých pokusů pro studenty a studentky Dětské univerzity a pro veřejné akce. Na její práci navazujeme a snažíme se propagovat krásu chemie, která prolíná mnoho na první pohled nesouvisejících oborů. Jsme si vědomi, že i v malých dětech rostou osobnosti, které mohou do přírodovědeckých oborů vnést nové impulsy.

Dětská univerzita

Exkurze pro střední školy

• informace o studiu
• prezentace o vědě a výzkumu
• komentovaná exkurze v laboratořích
• možná je i práce v laboratoři
• Kontakt: Denisa Vlčková, e-mail: [email protected], tel. 585 63 4401

KACH: Exkurze pro střední školy - práce v laboratoři

Akce pro veřejnost

Každoročně se zapojujeme do popularizačních akcí pro širokou veřejnost, kde se snažíme ukázat malým i velkým návštěvníkům kouzlo chemie. Promítáme chemické pokusy do běžného života, aby si lidé propojili složité chemické procesy se svou prací, životem i zábavou. Tyto akce jsou pro nás odměnou, protože se ukazuje zájem návštěvníků o vědu a to je pro nás impulsem pro další plány do budoucna. Máme radost, když děti projeví zájem třeba na našich výtvarných pokusech a povídají si s námi dětským úhlem pohledu o náročných tématech vědy. Vkládáme do budoucnosti těchto dětí hodně energie a věříme, že za několik let se naše snaha vyplatí. Akce na nichž se podílíme jsou celostátní i na úrovni Univerzity. Patří mezi ně např.:

• Noc vědců
• Veletrh vědy a výzkum
• Noc muzeí

KACH: Noc vědců