Výsledky soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie 2024

Lednová schůze Hlavního výboru Spektroskopické společnosti byla tradičně dějištěm dalšího ročníku Soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie. Soutěž se uskutečnila v prostorách Univerzity Pardubice, kde prezentovalo svůj příspěvek šest soutěžících v kategorii A a sedm soutěžících v kategorii B. Z hlediska počtu přihlášených prací tak byl tento ročník dobře vyvážený. Na průběh soutěže dohlížela čestná předsedkyně poroty prof. RNDr. Blanka Vlčková, CSc. Zastoupení tradičních oborů, jako je vibrační spektroskopie či hmotnostní spektrometrie, bylo letos doplněno poměrně vysokým počtem prací zaměřených na elektronovou spektroskopii.

Důkazem vysoké kvality soutěžních prací je také to, že v kategorii A, týkající se diplomových prací, se umístili Michael Foltýn z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Plazmonika neušlechtilých kovů“ a Mgr. Jan Biskupič z Masarykovy univerzity v Brně s prací „Zobrazovací metody (LA-ICP-MS a CT) pro testování teranostik a výzkum cévní mozkové příhody“ na sdíleném prvním místě. 

Třetí místo pak obdržel Ing. Martin Kovář z Centra výzkumu Řež s.r.o. za příspěvek „Vývoj metodik pro spektroskopickou analýzu magnetických ferro-, ferri-kyanidových sorbentů radionuklidů“.

V kategorii B publikovaných prací obsadil první pozici RNDr. Jan Blahut, Ph.D. z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR s prezentací „Numericky optimalizované multidimenzionální NMR pulzní sekvence pro studium proteinů v pevné fázi“, druhé místo pak doc. Ing. Andrea Konečná, Ph.D. z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Nízkoenergiové polaritonové excitace zkoumané pomocí elektronů a fotonů“ a třetí místo Ing. Jakub Buday, Ph.D. taktéž z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Investigating the evolution and characteristics of laser induced plasmas by methods in combination with LIBS“.

Závěrem blahopřeji všem oceněným a děkuji ostatním soutěžícím za prezentaci kvalitních prací. Poděkování patří také autorům posudků soutěžních prací, kteří hodnocení věnují svůj čas a úsilí. Souhrny oceněných prací jsou součástí Bulletinu č. 202.

Kategorie A - 1. místo

Zobrazovací metody (LA-ICP-MS a CT) pro testování teranostik a výzkum cévní mozkové příhody

• Mgr. Jan Biskupič (Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav analytické chemie, Kamenice 753/5, 625 00 Brno)
• E-mail: [email protected]

Cévní mozková příhoda (CMP) představuje druhou nejčastější příčinu úmrtí celosvětově¹, a i přes pokročilou úroveň zdravotní péče ve vyspělých zemích zanechává trvalé následky u velkého počtu pacientů². S tím jsou spojeny i ekonomické dopady na zdravotnictví, které roku 2017 činily v EU okolo 60 miliard eur, což je ekvivalent 59 eur na občana³. Jak tedy můžeme zlepšit dlouhodobou prognózu přeživších a snížit celkové náklady? Klíč k úspěchu je čas. CMP již v dnešní době umíme úspěšně diagnostikovat. Ovšem v každé konkrétní situaci nastává problém s detekcí nástupu mrtvice, což je klíčové pro zvolení vhodné léčby, a tedy záchranu života. 20–25 % mozkových příhod se vyskytuje ve spánku a přesná doba nástupu příznaků je tedy neznámá, tzv. “wake-up stroke”. Tito pacienti jsou vyloučeni z konvenční metody léčby a bohužel mají nejhorší prognózu⁴.

Nedostatečné nástroje pro zobrazení krevních sraženin mohou být překonány použitím polyjodovaných biodegradabilních nanočástic (IoNPs), což by mohlo výrazně zlepšit diagnostiku a léčbu CMP. IoNPs umožní včasné určení stáří sraženiny, což povede k rychlejší a efektivnější léčbě. Díky svým fyzikálním vlastnostem zůstávají v krevním oběhu déle než molekulární jód, čímž snižují potřebnou koncentraci pro diagnostiku a díky své afinitě k fibrinu umožňují cílené působení bez nežádoucích vedlejších účinků^5,6. Navíc, jejich schopnost nést vázané léčivo poskytuje základ pro moderní teranostiku (kombinace terapie a diagnostiky). Tato inovativní metoda, v kombinaci s raketovým růstem a vývojem automatizovaných AI diagnostických nástrojů v klinické praxi, má potenciál zlepšit dlouhodobou prognózu pacientů a snížit celkové náklady na léčbu CMP.

Tato diplomová práce se zaměřuje na popis chování a perzistence IoNPs v modelovém organismu laboratorního potkana a na přípravu nové metodologie zobrazení CMP pomocí radioopacitního barvení pro analýzu na CT. V první části této diplomové práce byly prezentovány výsledky farmakokinetického pozorování IoNPs v krvi a orgánech (mozek, játra, slezina, ledvina), kde byl potvrzen průnik IoNPs z krevního řečiště do mozku již po 30 minutách od jejich intravenózní aplikace. Následně docházelo k akumulaci ve slezině a postupnému odbourávání IoNPs pomocí jater přes žlučové cesty. Již po 24 hodinách od aplikace byl pokles obsahu IoNPs v organismu o 96 % nižší než 30 minut po aplikaci (viz. Obr. 1). Tím byla potvrzena hypotéza rychlé biologické odbouratelnosti IoNPs.

SSJMM / Mgr. Jan Biskupič: Obr. 1 Grafické znázornění farmakokinetiky IoNPs v krvi a orgánech

Druhá část diplomové práce pojednává o optimalizaci zobrazení CMP, trombu a krvácení, což byl důležitý mezikrok před testováním radioopacitních vlastností IoNPs na μCT. Zároveň, pro současné zobrazení měkké mozkové tkáně a IoNPs je velmi nevhodné použití molekulárního jodu jako v současném zdravotnictví běžně používaného radioopacitního barvícího reagentu. Z toho důvodu byla vyvinuta nová metoda stainingu pomocí roztoku uhličitanu césného (Cs₂CO₃). Cesium má, stejně jako jod, radioopacitní vlastnosti, ale jeho schopnost pohlcení rentgenového záření se trochu liší vzhledem k rozdílnému protonovému číslu a hustotě⁷. Tato vlastnost je velmi příhodná, jelikož jdou na CT tyto prvky od sebe odlišit a bude možné současně sledovat vývoj nekrotické tkáně CMP i postupu IoNPs k trombu.

S novým přístupem k zobrazení patologických struktur v mozku se pojí i nová metodologie vyhodnocení CT dat – volumetrická segmentace. Tímto postupem lze z prostých obrazových CT dat vytvořit interaktivní 3D model mozku s rozlišenými strukturami, který poskytuje intuitivně ucelené průřezové i prostorové informace o chování IoNPs a vývoje CMP v celém objemu mozku. Pro exaktní potvrzení patologických struktur slouží „zlatý analytický standard“ prvkově specifického zobrazení řezu mozku pomocí LA-ICP-MS. Celkový pohled na workflow je zobrazen v Obr. 2.

SSJMM / Mgr. Jan Biskupič: Obr. 2 Workflow zobrazení CMP