Noc vědců 2020 – FaF: Robotics in automation of laboratory tasks

Katedra analytické chemie Farmaceutické fakulty Univerzity Karlovy v Hradci Králové

Katedra analytické chemie zajišťuje výuku předmětů ANALYTICKÁ CHEMIE a INSTRUMENTÁLNÍ METODY v obou semestrech 2. úseku studia Farmacie a stejně tak ve 2. úseku studia Zdravotnická bioanalytika (s rozšířenou výukou praktických cvičení), zakončené zkouškou. Cílem je poskytnout studentům pevný a dostatečně široký teoretický a metodický základ pro racionální zajištění chemické a instrumentální analýzy anorganických a organických látek včetně léčiv. Těžiště výuky spočívá ve výkladu teoretických základů chemických a instrumentálních metod analýzy, ve zvýraznění problémového přístupu a v prohloubení návazností na další studované předměty a praxi. V praktických cvičeních je důsledně vyčleněn časový úsek zaměřený na samostatný přístup studentů ke strategii a řešení analytických problémů.

Výuka ANALYTICKÉ CHEMIE a INSTRUMENTÁLNÍCH METOD má významný vliv na utváření logických myšlenkových postupů i návodů pro jednání budoucího farmaceuta či bioanalytika tím, že seznamuje studenta se širokou paletou biologicky aktivních látek a formou vlastních experimentálních zkušeností s řadou těch jejich vlastností, které mají bezprostřední vztah k biologickému resp. terapeutickému účinku. Umožňuje osvojit si tvůrčí přístup k práci a nezbytné pracovní návyky farmaceuta či bioanalytika - samostatnost, přesnost, čistotu, laboratorní zručnost.

Pro cíleně směrovanou přípravu studentů jsou určeny další předměty - SPECIÁLNÍ METODY INSTRUMENTÁLNÍ ANALÝZY – přednášky a SPECIÁLNÍ METODY INSTRUMENTÁLNÍ ANALÝZY – praktická cvičení (3. úsek magisterského studia Farmacie, specializace Farmaceutická analýza) a SPECIÁLNÍ INSTRUMENTÁLNÍ METODY (3. úsek bakalářského studia Zdravotnická bioanalytika) - zdůrazňující současný trend instrumentalizace a širokého využívání výpočetní techniky nejen pro sběr a zpracování dat, ale i pro získávání informací a řízení procesů. Volitelné předměty jsou zastoupeny POKROČILÝMI SEPARAČNÍMI METODAMI (3. úsek magisterského studia Farmacie), HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIÍ (4. úsek magisterského studia Farmacie), VÝPOČTY V ANALYTICKÉ CHEMII (2. úsek bakalářského studia Zdravotnická bioanalytika) a VYHODNOCOVÁNÍM INSTRUMENTÁLNÍCH METOD (2. úsek bakalářského studia Zdravotnická bioanalytika).

Katedra analytické chemie dále zajišťuje výuku v 1. úseku magisterského studia Zdravotnická bioanalytika v předmětu VYBRANÉ SEPARAČNÍ METODY a předmětu ANALÝZA POTRAVIN. Cílem obou předmětů je prohloubit připravenost posluchačů pro řešení analytických problémů instrumentálními metodami, zejména separačními, se zvláštním důrazem na optimální volbu metody a postupu vzhledem k povaze vzorku na základě hlubokých znalostí podstaty, možností i omezení instrumentálních metod. Praktická cvičení jsou individualizována a probíhají ve skupině 3 - 4 posluchačů.

Přehled výzkumné činnosti

Výzkumná činnost je rozdělena do tří stěžejních oblastí:

Kapalinová chromatografie

Vypracování a validace metod pro analýzu biologicky aktivních látek s využitím nejnovějších trendů (nové typy stacionárních fází, UPLC, hmotnostní detekce aj.) V oblasti chromatografických metod převažuje na pracovišti metoda HPLC. V této oblasti je výzkum zaměřen na vývoj metod pro analýzu přírodních látek (antioxidantů) v rostlinných extraktech a poslední době ve spolupráci s Fakultní nemocnicí v Hradci Králové na vývoj nových metod pro analýzu vitaminů a dalších látek v biologických tekutinách. Metody HPLC jsou také využívány při vývoji a validaci metodik pro stanovení chemických léčiv a jejich degradačních produktů, výrobních nečistot a konzervancií. Vývoj uvedených metod je řešen v rámci akreditované laboratoře - Kontrolní laboratoř 526, které byl vydán certifikát SVP SÚKL s rozsahem činností - fyzikální, fyzikálně-chemické a chemické zkoušení léčiv. Nejmodernější technikou používanou pro charakterizaci látek je metoda UPLC-MS (vysokoúčinná kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostní detekcí).

Elektroforetické metody

Studium elektroforetických vlastností biologicky aktivních látek; vývoj a validace elektroforetických metod se spektrofotometrickou a vodivostní detekcí. Na poli separačních elektromigračních metod převažuje v současné době výzkum v oblasti kapilární elektroforézy a její různé modifikace, např. micelární elektrokinetická chromatografie, které nacházejí uplatnění při chirálních separacích a při analýze přírodních látek (antioxidantů). Významnou úlohu zaujímá kapilární elektroforéza ve vývoji a validaci metod pro stanovení obsahu léčiv ve vícesložkových farmaceutických přípravcích. Nezastupitelnou úlohu zaujímá metoda kapilární izotachoforézy a zejména její on-line kombinace s kapilární elektroforézou, využívanou pro on-line úpravu vzorku před analýzou při vývoji původních metod pro analýzu přírodních látek v rostlinných extraktech.

Automatizace analytických postupů

Průtoková injekční analýza a Sekvenční injekční analýza a jejich využití pro analýzu biologicky aktivních látek Rozvíjení mikrochemické techniky analýzy v plynulém toku - průtoková injekční analýzy (FIA) s důrazem na studium sorpce na pevnou fázi v průtokovém systému a optimalizaci parametrů průtokového systému včetně konstrukce různých detekčních systémů. Vývoj, testování a aplikace hardware a software pro nejnovější variantu průtokové analýzy - sekvenční injekční analýzu (SIA) v programově řízeném toku kapaliny s využitím zejména chemiluminiscenční detekce, průtokových reaktorů, on-line prekoncentrace a úpravy vzorků a integrace separačního kroku do průtokového systému. V oblasti farmaceutické analýzy jsou vyvíjeny SIA metody pro automatizované sledování disoluce a liberace léčiv v reálném čase. Zapojením monolitických kolon do systému SIA byla na katedře analytické chemie vytvořena originální technika Sekvenční injekční chromatografie s cílem aplikace metody pro analýzu farmaceuticky významných látek.