fbpx

Aktuálně vypsaná témata bakalářských a diplomových prací

Nemáte zatím vybrané téma své práce? Vyberte si z následující nabídky. Dostanete k ruce nejen zkušeného konzultanta, ale také reálné zapojení do výzkumné činnosti v této oblasti.

 

KOSMETIKA

Vliv přípravků s různým pH na kůži

Kozultant: Ing. Jana Polášková, Ph.D.

pH kůže má kyselý charakter a pohybuje se v rozmezí hodnot 4,2-6,1 (Plessis, Stefaniak, a Wilhelm 2018; Surber et al. 2018). Kyselý povrch kůže je zajišťován několika mechanismy. Podílí se na něm nejen složky obsažené v kožním mazu a potu (kys. mléčná, aminokyseliny, volné mastné kyseliny atp.) a produkty mikroorganismů, ale je udržován i aktivně kožními buňkami (Schmid-Wendtner a Korting 2006). Díky nižšímu pH je kůže chráněna proti nežádoucím mikroorganismům, je zajištěna integrita strata cornea a také je regulována kožní homeostáza.

pH kůže je  závislé na mnoha faktorech, mezi které patří lokalita na těle, věk, pohlaví, rasa, roční období anebo používání kosmetických přípravků jako jsou krémy, mýdla a další čistící přípravky (Ali a Yosipovitch 2013).  Zvýšené či neutrální pH zvyšuje riziko vzniku infekcí, snižuje bariérovou funkci kůže, souvisí i s rozvojem různých typů onemocnění včetně atopické i kontaktní dermatitidy a zhoršuje projevy akné (Schmid-Wendtner a Korting 2006; Ali a Yosipovitch 2013).

I přes velký význam pH na vlastnosti kůže však překvapivě není mnoho studií zabývajících se vlivem kosmetických přípravků s různým pH na kůži. Tyto studie se navíc obvykle zabývají vlivem mýdel, jejichž pH je silně alkalické (Baranda et al. 2002; Blaak a Staib 2018), nebo zkoumají vliv pH různých kosmetických prostředků na kůži ošetřenou vodou a mýdlem (Fürtjes et al. 2017; Kim et al. 2009) či s narušenou kožní bariérou (Buraczewska a Lodén 2005; Angelova-Fischer et al. 2018) ). Neexistuje tedy studie, která by sledovala vliv formulací s různým pH na vlastnosti zdravé kůže, která nebyla předem ošetřena. Výrobci sice doporučují jako optimální hodnotu kosmetických přípravků pH 5,5, ta však byla odvozena pouze od v té době naměřených průměrných „normálních“ hodnot pH kůže (Murahata, Toton-Quinn, a Finkey 1988; Warrier et al. 1996), a výrobci pouze předpokládají, že odlišné pH bude mít negativní vliv na kůži. Neexistuje však ani jedna studie, která by toto doporučení experimentálně potvrdila či vyvrátila.

Vzhledem k tomu, že je celá řada kosmetických surovin i finálních kosmetických přípravků stabilní pouze v úzkém rozmezí pH (často spíše neutrálním) a obzvláště kyselejší pH vede často k destabilizaci či degradaci produktu/surovin, je z technologického pohledu často výhodnější vyvíjet přípravky o pH bližší neutrální oblasti. Z biologického pohledu je tedy nezbytné, abychom znali efekt působení přípravků o různých hodnotách pH na kůži.

V rámci této diplomové práce bude zkoumán účinek aplikace kosmetických emulzí s různým pH na vlastnosti zdravé, neovlivněné pokožky. Pro zjišťování vlivů jednotlivých vzorků na kůži dobrovolníků budou využívány různé biofyzikální a biochemické metody (např. sondy na měření hydratace, transepidermální ztráty vody (TEWL), pH, kožního mazu, stanovení aktivity enzymů apod.). Z výsledků testování bude možné usuzovat do jaké míry je kůže schopná odlišné pH kosmetických přípravků „vypufrovat“ případně zda změnou pH formulace je možné ovlivnit její účinky na parametry kůže. Získají se také nová zajímavá data, která doposud nikdo nepublikoval.

 

FYZIKÁLNÍ CHEMIE HYALURONANU

Fyzikálně-chemická charakterizace pokročilého derivátu hyaluronanu pro biomedicínské aplikace

Kozultant: Ing. František Ondreáš, Ph.D.

Fyzikálně-chemická charakterizace hydrofobního derivátu kyseliny hyaluronové pomocí reologie, fluorescence, DLS a povrchového napětí. Stanovení koncentrační závislosti jednotlivých vlastností v různých rozpouštědlech. Příprava nosičů aktivních látek. Stanovení vaznosti a stability nosičů pomocí UV-VIS. Interpretace výsledků v smyslu vytvoření vztahu mezi strukturou a vlastnostmi.

(Téma je možné řešit ve spolupráci s VUT, kdy školitelem je Ing. František Ondreáš, Ph.D. Řešiteli ale mohou být i studenti z ostatních VŠ. Téma bude vybranému diplomantovi upraveno a specifikováno "na míru".)

 

Fyzikálně-chemická charakterizace derivátů hyaluronanu pro biomedicínské aplikace

Kozultant: Ing. František Ondreáš, Ph.D.

Fyzikálně-chemická charakterizace hydrofobního derivátu kyseliny hyaluronové pomocí reologie, DLS a povrchového napětí. Stanovení koncentrační závislosti jednotlivých vlastností v různých rozpouštědlech. Interpretace výsledků s ohledem na strukturu a vlastnosti po dalším zpracování do forem filmů a mikrovláken.

(Téma je možné řešit ve spolupráci s VUT, kdy školitelem je Ing. František Ondreáš, Ph.D. Řešiteli ale mohou být i studenti z ostatních VŠ. Téma bude vybranému diplomantovi upraveno a specifikováno "na míru".)

 

 

BUNĚČNÁ FYZIOLOGIE

Schopnost běžných antiseptik vyvolat bakteriální rezistenci

Konzultant/Školitel: Kristina Nešporová, Ph.D.

Rezistence bakterií na běžná antibiotika představuje v dnešní době velký problém. Alternativou k antibiotikům především v oblasti léčby chronických ran se stávají běžná antiseptika. Přestože je pravděpodobnost vzniku rezistence na antiseptika menší než na antibiotika, jsou známy případy rezistence na stříbro, chlorhexidin a další látky. Tyto rezistentní bakteriální kmeny se navíc vyznačují kříženou rezistencí i na další látky či antibiotika. V rámci této práce bude testována schopnost minimálně 3 různých antiseptických látek (např. stříbro, jód, oktenidin) indukovat rezistenci v zástupcích běžných patogenů chronických ran, S. aureus a P. aeruginosa, kteří zároveň představují zástupce Gram pozitivní, respektive Gram negativních, mikroorganismů. Dojde-li k sekci rezistentních kmenů, bude u nich otestována citlivost na další antiseptika a vybraná antibiotika. Tato práce by měla pomoci s výběrem nejvhodnějších antimikrobiálních látek do prostředků určených pro dlouhodobou léčbu infikovaných chronických ran.

 

Analýza vlivu způsobu kultivace na genovou expresi pomocí dekonvoluce dat z genové microarraye

Školitel: odborník v oboru matematické biologie

Konzultant: Mgr. Vojtěch Pavlík

Jednoduché 2D monokultury stále představují hlavní in vitro model využívaný v buněčné a molekulární biologii. Pro lepší modelování situace v tkáni a celém organismu je ovšem nutné modifikovat způsob kultivace a to ve dvou směrech – 3D kultivace a kokultivace několika typů buněk. Především u směsných kultivací je však náročné sledovat změny na úrovni genové exprese v jednotlivých buněčných typech, protože musí dojít nejprve k separaci buněk a následné analýze jednotlivých separovaných populací. Alternativou se jeví tzv. dekonvoluce dat získaných z genové microarraye kompletního směsného vzorku. Hlavním úkolem diplomanta by bylo vytvořit model minimálně dvou odlišných typů buněk (fibroblasty, nádorové buňky, imunitní buňky či kmenové buňky) kultivovaných samostatně či v kokultuře ve 2D a 3D podmínkách. Následně analyzovat genovou expresi takto kultivovaných buněk pomocí genové microarraye s následnou aplikací dekonvoluce v softwarovém prostředí R (podmínkou je znalost práce s R softwarem). Dostatečné rozlišení expresních profilů jednotlivých kokultivovaných buněčných typů bude kontrolováno pomocí magnetická separace buněk před samotnou analýzou. Získané výsledky ukáží další možnosti aplikace metody dekonvoluce, ale zároveň by mohly přinést zajímavé informace o vlivu metody kultivace na expresi genů.

 

 

FERMENTACE

Vliv kosmetických polysacharidů na vybrané druhy kožních mikroorganismů

Školitel: Ing. Zbyněk Černý

Bylo experimentálně prokázáno, že kůže a její mikrobiom, reprezentovaný především Gram-pozitivními bakteriemi Propionibacterium acnes a Staphylococcus epidermidis, mohou být negativně ovlivněny stresovými faktory jako je aplikace kosmetických tenzidů při čištění pleti. Naopak použití emulze obsahující vybrané kosmetické polysacharidy na očištěnou pleť ukázalo, že tyto látky podporují rychlejší obnovu populace Staphylococcus epidermidis. Cílem diplomové práce bude zkoumání vlivu stresových faktorů jako jsou například kosmetické tenzidy nebo zvýšená teplota na tyto bakterie a sledování vlivu přídavků kosmetických polysacharidů na růst kultury a její životaschopnost. Kosmetické polysacharidy budou součástí kultivačního média a jejich vliv na růst kultury bude vyhodnocen jako funkce růstu biomasy ve fermentoru. Součástí práce bude vypracování literární rešerše na dané téma a návrh vhodné strategie postupu.

 

Získání nových inducibilních promotorů pro expresi rekombinantních proteinů v Pichia pastoris

V naší laboratoři úspěšně produkujeme několik enzymů v rekombinantních kmenech P. pastoris. Kromě ověřených konstitutivních promotorů (např. GAP), které používáme k expresi těchto enzymů, je někdy vhodné použít inducibilní promotory. Jedná se o případy, kdy je exprimovaný protein velkou zátěží pro metabolizmus hostitelské buňky, a proto se exprese spouští až po dopěstování většího množství buněk. Aktuálně máme k dispozici AOX promotor, který však vyžaduje kultivaci s metanolem jako zdrojem uhlíku. Metanol je při vyšších koncentracích toxický pro P. pastoris, co snižuje robustnost kultivace.

Cílem práce bude získat nové inducibilní promotory pro P. pastoris, kde induktorem bude netoxická látka. Součástí práce bude vypracování literární rešerše na dané téma a návrh vhodné strategie postupu. K výběru vhodných promotorů lze využít přístroje MiniSeq pro získání transkripčního profilu kmene v přítomnosti induktoru. Promotory budou charakterizované na základě jejich schopnosti exprimovat modelový protein a porovnané se standardními promotory, které máme ve sbírce. Samotná kultivace bude probíhat v maloobjemových fermentorech nebo v mikrobioreaktorech.

 

Získání nových konstitutivních promotorů pro expresi rekombinantních proteinů v Pichia pastoris

Pro rekombinantní produkci proteinů v kmenech Pichia pastoris se již tradičně používá silný konstitutivní promotor GAP. V současnosti je ale již známé, že silnější promotor ještě nemusí znamenat vyšší produkci rekombinantního proteinu. Zejména u proteinů se složitými posttranslačními modifikacemi může docházet k zahlcení syntetických cest, k následným chybám v procesu dozrávání proteinu a v konečném důsledku ke snížení výtěžku cílového proteinu.

Cílem práce je získat širší spektrum různě výkonných promotorů.  Součástí práce bude vypracování literární rešerše na dané téma a návrh vhodné strategie postupu. K výběru vhodných promotorů lze využít přístroje MiniSeq pro získání transkripčních profilů kmene. Vybrané promotory by se měli vyznačovat stabilní expresí v průběhu celé kultivace. Promotory budou charakterizované na základě jejich schopnosti exprimovat modelový protein a porovnané s promotorem GAP. Samotná kultivace bude probíhat v maloobjemových fermentorech nebo v mikrobioreaktorech.

 

Vývoj metodiky deplece rRNA pro Streptococcus equi zooepidemicus

Transkriptomické analýzy pomocí RNA-seq zajišťují precizní analýzu úrovně genové exprese. Příprava knihovny pro sekvenování však bývá ztížena vysokým množství ribozomální (r) RNA v buňkách. Obohacení kódujících sekvencí a odstranění rRNA lze docílit enzymatickou deplecí nebo častěji subtraktivní hybridizací. Komerčně dostupné kity pro depleci bakteriální rRNA se při transkriptomických studiích staly postupy první volby. Jejich účinnost však závisí na bakteriálním druhu, typu vzorku či jeho složení. Cílem této diplomové práce je příprava specifických sond pro subtraktivní hybridizaci rRNA u bakterie Streptococcus equi subsp. zooepidemicus. Účinnost sond bude následně porovnána s komerčně dostupnými kity a enzymatickou deplecí.

 

CHEMICKÉ MODIFIKACE

Syntéza a studium nepolárních derivátů kyseliny hyaluronové

Konzultant: Mgr. Radovan Buffa, Ph.D.

Deriváty kyseliny hyaluronové, které mají nižší polaritu jako nativní hyaluronan, jsou zajímavé pro použití v tkáňovém inženýrství. Výhodou těchto materiálů je jejich předpokládaná pomalejší biodegradabilita při současném zachování biokompatibility. Předpokládané modifikace by měly co nejvíc zachovávat původní strukturu hyaluronanu nebo analogických biokompatibilních sacharidů.

V rámci diplomové/dizertační práce bude připravena série modifikovaných derivátů hyaluronanu se širokou škálou stupně modifikace a molekulové hmotnosti a budou sledovány základní fyzikální a biologické vlastnosti v závislosti na těchto parametrech. Vybrané materiály, které vykážou vlastnosti vhodné pro použití v biomedicínskych aplikacích, budou dál podrobně studovány a charakterizovány. Pro syntézu a izolaci finálních produktů budou využity metody standardně používané v chemii polysacharidů přičemž bude kladen důraz na jednoduchost a možnost převedení do poloprovozního měřítka.

 

NOSIČE

Design derivátů hyaluronanu pro léčbu syndromu suchého oka

Konzultant: Gloria Huerta Angeles PhD

V současné době jsou komerčně dostupné oční kapky na bázi přírodních polymerů např. deriváty celulózy, dextran, nebo kyselina hyaluronová (HA) či syntetických polymerů jako polyvinylalkohol, poloxamers, polyethylenglykol, polyakryláty. Nízká hydrofobicita těchto polymerů však vykazuje nízkou afinitu k hydrofobnímu povrchu oka. Podstatou této diplomové práce je syntéza a charakterizace amfifilních derivátů, které zlepší vlastnosti a účinnost nové kompozice očních kapek.

Cíl práce:

  • Vypracování rešerše aktuálního stavu vědeckého poznaní
  • Studium a charakterizace parametrů syntetické reakce, například teplota, koncentrace, polarita rozpouštědel, ekvivalent mastné kyseliny nebo alternativních funkčních substituentů za účelem technologické proveditelnosti a standardizace pro dosažení opakovatelnosti definovaného stupně substituce.
  • Studium efektu hydrofobních substituentů na viskozitu
  • Studium fyzikálně-chemických vlastností derivátu v připravené kompozici (viskozita, povrchové napětí, turbidita a transmitance).
  • Studium filtrovatelnosti kompozice (sterilizace).
  • Charakterizace komerčně dostupných očních kapek a porovnaní s novou formulací (fyzikální a biologické vlastnosti)
  • Diplomant(ka) musí být již ve 4. ročníku, aby student měl 2 roky na její vypracování.

 

NANOTECHNOLOGIE

Možnosti přípravy polymerních částic a jejich depozice elektrostatickým sprejováním na zařízení 4SPIN LAB

Cílem práce bude zmapování aktuálního stavu dění v oblasti elektrostatického sprejování a možnosti uplatnění zařízení 4SPIN LAB pro přípravu těchto částic. Součástí práce bude také samotná příprava polymerních nano/mikro sfér dle zvolené aplikace (hojení ran, „drug delivery“ a kosmetika) a jejich následná charakterizace.

 

Bikomponentní a bifunkční nanovlákenné membrány (adhezivní/neadhezivní; hydrofilní/hydrofobní; rozpustná/nerozpustná)

Náplní této práce bude vytvoření bifunkčních nanovlákenných vrstev s opačnými povrchovými vlastnostmi. Výsledný materiál bude kombinovat vlastnosti jednotlivých složek za pomoci vícekrokových depozičních technik nebo skládáním jednotlivě připravených vrstev. Materiály výsledné nanovlákenné membrány budou voleny na základě požadavků zamýšlené aplikace (např. adhezivní/neadhezivní; hydrofilní/hydrofobní; rozpustná nerozpustná).

 

Využití polarizačně senzitivní Ramanovy spektroskopie pro charakterizaci nanovlákenných matriálů

Cílem práce bude příprava nanovlákenných materiálů, jejich analýza polarizačně senzitivní Ramanovou spektroskopií a stanovení vlivu elektrostatických sil na mechanické a strukturní vlastnosti nanovlákenných materiálů a/nebo jednotlivých nanovlákenných materiálů.

 

Fokusace elektrostatického pole v depozičních technikách

Cílem práce je návrh a experimentální ověření funkce základních principů tzv. elektrostatických čoček. Ty lze využít při depozici nanovlákenných vrstev v elektrostatickém poli k tomu, aby se zvýšil výtěžek procesu vláknění a baly povlákněna pouze žádaná plocha sběrné elektrody s omezenou velikostí. V rámci práce budou provedeny numerické simulace elektrostatického pole pro vybrané tvary a rozměry fokusačních elektrod, jejich funkce bude následně ověřena při depozici materiálů v elektrostatickém poli.

 

Postupy vedoucí k optickému zesítění derivátu kyseliny hyaluronové během depozičních technik vytvářejících stabilní nanovlákenné vrstvy

Degradace kyseliny hyaluronové ve vodním prostředí je potlačena chemickou modifikací a možností zesítění jejího polymerního řetězce. Zesítění může být iniciováno optickou energií v oblasti UV záření během procesu zvlákňování polymeru do nanovlákenné struktury. Práce bude zaměřena na porovnání efektivity zesítění při ozáření vznikajících nanovlákenných vrstev v různých fázích procesu.

 

Další témata budou postupně přibývat.