<div>V chemii je stále co objevovat. U nových molekul je ale nutné hlídat jednu nenápadnou vlastnost, zejména při jejich použití v&nbsp;medicíně – chiralitu. Může totiž rozhodovat o životě a smrti. Jak světovou vědeckou obec proškolila conterganová aféra a proč je potřeba vstoupit občas i na tenký led? Kde není risk, není ani úspěch, říká v&nbsp;<a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pdf.avcr.cz/A/2025-04/#page=64">A / Magazínu</a> Ivo Starý z <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.uochb.cz/cs">Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR</a>.</div><div>Asi vás nepřekvapí, když si tipneme, že boty, které si ráno nazujete, jsou stejné. Kdyby byly rozdílně veliké, jedna by vám padala, nebo vás naopak tlačila. Kdyby měly jiný tvar, neseděly by vám. Kdyby měly jinou barvu nebo jedna byla z pravé kůže a druhá plátěnka, šlo by hned poznat, že jste si obuli nesprávnou botu z&nbsp;jiného páru. Jsou si prostě podobné jako vejce vejci. Úplně stejné ale zase nejsou. Kdybyste si z obchodu přinesli v krabici dvě levé boty, jistě byste si toho nejpozději při prvním nazouvání všimli. Ať byste jednu otáčeli, jak byste chtěli, na pravé noze by prostě neseděla. Jedna je zrcadlovým obrazem té druhé, stejně jako vaše nohy.Ne všechny objekty v zrcadle vypadají jinak, třeba míč, kostka nebo lžíce. Je to celkem jednoduchá otázka geometrie – zkrátka oproti botám mají rovinu nebo střed symetrie. Pokud ji nemají, jsou takzvaně chirální a předmět se pak nedá ztotožnit se svým zrcadlovým obrazem. Důležitou roli tato vlastnost hraje zejména v chemii a biochemii.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_3fe788b10f.jpg" alt="AVČR: Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu: Jako chirální se označuje takový objekt, který není totožný se svým zrcadlovým obrazem, nemá střed ani rovinu symetrie." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_3fe788b10f.jpg 245w," sizes="100vw" width="460" height="269"><h4>Točí se, točí…</h4>Dobrým příkladem je model dvoušroubovice DNA. V živých organismech je typicky pravotočivá. Jinými slovy, její zrcadlový protějšek by se vinul na opačnou stranu – byl by levotočivý. Ale především, nefungoval by! Příroda zkrátka preferuje „pravou“ nositelku genetické informace.DNA v tom není sama, chirální jsou i aminokyseliny: všechny bílkoviny v&nbsp;lidském těle se skládají až na výjimky z „L“ formy aminokyselin. Také cukry neboli sacharidy jsou chirální. Ty se naopak vyskytují v „D“ formě, přičemž jejich zrcadlová „L“ forma je v&nbsp;biochemických procesech živých organismů k nepoužití.Proč jsou preferovány jen určité „zrcadlové“ formy biomolekul? „Nevíme. Existuje mnoho teorií o původu takzvané homochirality na Zemi, respektive dominanci L-aminokyselin a D-cukrů, ale ucelený řetězec důkazů podpořený experimenty zatím neexistuje,“ říká Ivo Starý z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, „pravděpodobnostní modely naznačují, že jde vlastně o náhodu, a naopak deterministické teorie zase říkají, že to jinak ani být nemohlo nebo že to tak někdo zařídil.“ Čas od času se podle něho objeví nové hypotézy, ale je otázkou, jestli se tahle hádanka vůbec někdy uspokojivě vyřeší.Jen tak na okraj: ve skutečnosti existuje i levotočivá dvoušroubovice DNA, konkrétně Z-DNA, jejíž biologický význam je ovšem jiný než přenos genetické informace, který zajišťuje vždy pravotočivá B-DNA. Dokonce v přírodě existují jedy, které účinkují právě tak, že u oběti změní prostorové uspořádání její DNA z jedné formy na druhou, a tím genetickou informaci zablokují.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_2_38f7efd206.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu: Ivo Starý z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_2_38f7efd206.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306">V makrosvětě bychom k chiralitě našli analogii – točitá schodiště. Že na směru jejich vinutí záleží, si uvědomovali stavitelé hradů a ve středověku budovali schodiště zpravidla jako levotočivá, aby stoupající útočníci, držící meč většinou v pravé ruce u středového sloupu, byli v nevýhodě oproti obráncům, kteří pro svou zbraň měli větší volnost pohybu.Pravou zkrátka nelze zaměnit za levou a někdy to v životě, ale i v chemii hraje důležitou roli. „Vzpomínám, jak jsem jako student na gymnáziu měl letní brigádu ve skladu stavebního materiálu. Dostal jsem za úkol naložit pravé dveře, a když byla půlka kamionu zaplněná, přišel šéf a vynadal mi, že jsem to spletl a naložil levé dveře. Tak jsem je musel zase vytahat. Záleží přece na tom, na kterou stranu se dveře otevírají! Od té doby si pamatuji, že chiralita je všude,“ usmívá se Ivo Starý.<h4>Mezi životem a smrtí</h4>Pojem chiralita je odvozený od řeckého slova ruka (cheir). Příklad s&nbsp;nohama z úvodu článku platí i pro horní končetiny: ruce jednoho člověka v&nbsp;podstatě vypadají identicky, jsou stejně velké či mají stejný odstín kůže… Přesto stejné nejsou – většina lidí umí některé činnosti vykonávat jen jednou rukou, třeba psát.Velmi podobné je to i s molekulami. Takový vitamin C neboli kyselina L-askorbová je účinný jen ve své jedné formě, zrcadlově obrácená molekula označovaná písmenem D má velice malý benefit pro organismus. U aminokyselin zase může nahrazení formy D za L vytvořit z&nbsp;neškodného proteinu smrtelný jed, což se děje u některých toxinů pralesních žab.<blockquote><h4>Stejné, ale ne docela</h4>Chirální molekuly, respektive jejich zrcadlové obrazy mají většinu fyzikálně-chemických vlastností úplně stejných. I proto je není snadné oddělit. Z fyzikálních teorií ale vyplývá, že jedna forma by měla mít vždy nepatrně menší energii. Rozdíl je tak malý, že se jej ale dosud nepodařilo experimentálně změřit. Ivo Starý to přirovnává k&nbsp;detekci gravitačních vln.</blockquote>Pro společnost je asi nejdůležitější studovat projevy chirálních látek ve farmacii. Existuje řada chemických sloučenin, jejichž zrcadlové formy se v&nbsp;organismu chovají rozdílně. Funguje to tak třeba u běžného léku omeprazol, používaného při prevenci žaludečních vředů, refluxní choroby jícnu, pálení žáhy a dalších trávicích potíží. Jedna jeho forma je asi desetkrát méně účinná než druhá. Lék se používá jako takzvaný racemát – to znamená, že obsahuje obě formy ve stejném poměru, protože výroba takové chemické sloučeniny je obvykle nejlevnější. Ale o tom později.Pokud má jedna z forem pouze slabší účinek, ještě to jde. Horší je, když následuje odezva zcela odlišná, nebo dokonce nebezpečná. A aby toho nebylo málo: čím větší je molekula, tím více může mít jednotek, které jsou chirální. Představme si to v analogii s botami coby řetězu několika polobotek svázaných tkaničkami. Dejme tomu, že na něj použijeme jen tři různé boty. Výsledná podoba řetězu závisí na tom, kterou (levou, nebo pravou) z každého ze tří párů na každé ze tří míst vybereme. Pak takové formy nebudou existovat dvě – jedna a druhá jako její zrcadlový obraz –, ale bude jich hned osm a nazývají se stereoizomery.To je příklad chirálního dextrometorfanu (pravotočivé látky se třemi asymetrickými centry), který má antitusický účinek. Jeho zrcadlový dvojník levometorfan ale nepůsobí proti kašli, nýbrž je to silné opioidní analgetikum. Dextrometorfan se používá již více než čtyřicet let v řadě volně prodejných přípravků proti kašli, jako jsou Robitussin či Rhinotussal. V tomto případě se samozřejmě racemát, tedy směs obou zrcadlových forem, použít nemůže a musí se správná forma oddělit od nesprávné.<h4>Zrůdné důsledky</h4>Novorozenci bez nohou, rukou, uší, s&nbsp;deformovanými stehenními kostmi nebo naopak s přebývajícími články prstů. Odhaduje se, že 10 až 17 tisíc dětí se na přelomu padesátých a šedesátých let 20. století narodilo s různými postiženími kvůli léku s obchodním názvem Contergan. Že je teratogenní, a způsobuje tedy vrozené vady, se nevědělo, protože tehdy ještě testy léků před uvedením na trh nebyly tak přísné jako dnes. Použitá látka byla chirální – jedna forma má sedativní účinek, druhá může mít devastující efekt na plod, pokud je podáván těhotným ženám. Jako lék se používal racemát, směs obou forem v&nbsp;poměru 50 : 50, protože se nevědělo o jejich rozdílném působení.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_3_d9c54db0f1.jpg" alt="AVČR: Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu: Contergan před jeho stažením z trhu běžně užívaly těhotné ženy jako lék na úzkost, při potížích se spánkem a ranních nevolnostech." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_3_d9c54db0f1.jpg 245w," sizes="100vw" width="460" height="208">Nicméně pozdější výzkumy prokázaly, že separace „správné“ formy by bohužel nepomohla. Contergan se totiž v&nbsp;těle přeměňuje z jedné formy na druhou, takže by organismus beztak prospěšnou látku transformoval na teratogenní.„Conterganová aféra ukázala, že pokud je molekula chirální, v medicínském výzkumu je zkrátka absolutně nezbytné zkoumat efekt každé formy zvlášť,“ dodává badatel. Jednotlivé chirální formy, takzvané enantiomery, se dnes musejí povinně testovat odděleně nejen kvůli případným vedlejším účinkům, ale je to vhodné i z dalších praktických důvodů. Pokud je léčivá jen jedna forma, lze snížit dávku preparátu na polovinu, zmenšit tak metabolickou zátěž organismu a zrychlit nástup účinku.Problém je, že většinou je nejlevnější a nejjednodušší připravit již zmíněný racemát – se stejným zastoupením obou zrcadlových forem – a jednu od druhé pak v případě potřeby oddělit. To se například dělá pomocí speciálních chromatografických systémů a je to poměrně drahé. „Příroda to tak dělat nemusí, umí rovnou vyrábět jen jednu z forem,“ připomíná Ivo Starý. A proto se jeho tým věnuje také výzkumu asymetrické katalýzy, tedy procesům, které umožňují při přípravě chirálních látek získávat ideálně jen jednu potřebnou formu, aby následné oddělování zrcadlových forem nebylo potřeba.<h4>Obraz na 100 %</h4>Jakkoli je medicína fascinující téma a veřejnost většinou extrémně zajímá, existuje jedna věc, co lidi přitahuje ještě více. Mobilní telefony. Jak souvisí s&nbsp;chemickým výzkumem?Všechny „zrcadlové“ molekuly stáčejí rovinu lineárně polarizovaného světla. Koneckonců právě tak došlo k&nbsp;objevu chirality molekul. Louis Pasteur ji v&nbsp;roce 1842 pozoroval u soli kyseliny vinné. Běžné záření kmitá ve všech směrech, lineárně polarizované světlo pouze v&nbsp;daném směru polarizace. Chirální molekuly umějí takový směr pootočit. Právě spojitost mezi chiralitou a polarizovaným zářením dává tušit, že by těchto vlastností šlo využít na poli emitování chirálního světla.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_4_68c2345ae0.jpg" alt="AVČR: Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu: Chiralita hraje v technologii displejů (zejména u chytrých telefonů) naprosto klíčovou roli." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_4_68c2345ae0.jpg 245w," sizes="100vw" width="460" height="259">Běžné OLED displeje, jako jsou třeba v chytrých mobilních telefonech, spotřebovávají obvykle 50 až 70 procent kapacity baterie. Obsahují polarizační filtry, jinak by na nich kvůli odleskům nebylo mnoho vidět. Nepolarizované světlo, které primárně vyzařují elektroluminiscentní OLED diody, prochází na cestě ven z displeje přes uvedené filtry, jež významnou část tohoto světla pohlcují. To se následně přemění na teplo. Jinými slovy, pokud by organické molekuly v OLED displeji uměly emitovat rovnou kruhově polarizované světlo, které je chirální, šlo by zařídit, aby procházelo ven téměř všechno. V&nbsp;důsledku bychom ušetřili významnou část energie baterie.„Vědci si relativně nedávno všimli, že by šlo takto využít ‚zářivé‘ chirální molekuly či materiály, po nichž v&nbsp;poslední době vzniká v rámci výzkumu velká poptávka,“ podotýká Ivo Starý, „jestli dojde k jejich praktické aplikaci v displejích za pět či deset let, těžko říct. Ale dojde k tomu.“V podstatě se musejí vyvíjet nové chirální organické molekuly a materiály schopné efektivně emitovat kruhově polarizované světlo. Nestačí ty, které už známe desítky let. „Chtěli bychom zkusit takové sloučeniny syntetizovat a konkurenci nejlépe předběhnout,“ nešetří ambicemi český vědec. Šance určitě je, zkušenosti tým má. Určitě není třeba se obávat, že by světová konkurence stihla prozkoumat všechny molekuly dříve. Organické sloučeniny jsou tak složité a možností kombinací atomů je matematicky vzato tolik, že na „sestavení“ a vyzkoušení všech možných organických molekul není na Zemi dost materiálu. Ba dokonce ani v celém vesmíru!<h4>Nejistá sezóna</h4>Najít látku, která posune vývoj displejů o úroveň výš, tedy bude sakra těžké. Pomoci k tomu může Akademická prémie – štědrá podpora výzkumu, jež poskytuje nejlepším týmům Akademie věd až pět milionů korun ročně po dobu šesti let. Navíc, oproti jiným finančním „injekcím“, s minimem byrokracie.<blockquote><h4>Zrcadlový obraz</h4>Nejen v mikrosvětě chemických molekul je důležité odlišovat tvar a jeho zrcadlový obraz. Je tomu tak i v každodenním životě. Každý z nás zná sám sebe především právě tak, jak vypadá v zrcadle. Nikdo ale nejsme perfektně souměrný, náš zrcadlový obraz tedy vypadá vždy maličko jinak, než jak nás vidí všichni ostatní. Snad proto spousta lidí při focení „selfíček“ nevnímá, že výsledný snímek je převrácený (některé telefony to mají jako implicitní nastavení, ale ve většině případů to lze změnit), a postují pak na sítě fotografie, kde jsou sice sami se svým vzhledem spokojení, protože „takhle přece vypadají“, ale pro všechny ostatní je to přesně naopak.</blockquote>„Běžný tříletý grant třeba od Grantové agentury není úplně vhodný pro řešení riskantních projektů, tedy není u něj radno pustit se do něčeho, co může selhat. Ale i ve vědě platí: high risk – high gain,“ vysvětluje Ivo Starý, proč je potřeba vstoupit občas i na tenký led. „Akademická prémie dává prostor odvážným nápadům.“Tím se otevírá cesta k souběžné práci v několika oblastech najednou. Chirální molekuly pro OLED displeje, ačkoli jsou možná nejjednodušší na pochopení, nejsou zdaleka jedinou. Dalším prostorem pro bádání je zmíněná asymetrická katalýza, tedy snaha o hledání procesů, jak připravovat kýženou formu chirální látky přímo bez nutnosti separace racemické směsi.„Chybějí designová pravidla, abychom předem věděli, jak by molekula měla vypadat z hlediska architektury, pokud cílíme na nějakou vlastnost,“ vypočítává Ivo Starý. Jeho skupina se chce zabývat i chirálními fluorescenčními značkami. Ty nechirální se běžně používají v biologii či medicíně. V&nbsp;Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR by chtěli zjistit, jaké výhody by zatím neprozkoumané použití chirálních molekul emitujících kruhově polarizované světlo přineslo.Ambiciózním cílem je i požádat v dohledné době o nejprestižnější evropský grant – ERC. Tam jsou zatím čeští vědci úspěšní jen málo, byť se situace v poslední době zlepšuje. „Přitom si myslím, že v České republice se dělá skvělá věda. Máme řadu pracovišť, která jsou naprosto srovnatelná s&nbsp;těmi nejlepšími na světě,“ uzavírá Ivo Starý optimisticky.<blockquote><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_5_b7aa28d001.jpg" alt="AVČR/Jana Plavec: Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_AVCR_Prava_ci_leva_Na_orientaci_zalezi_pri_vyvoji_leku_i_v_prumyslu_5_b7aa28d001.jpg 235w," sizes="100vw" width="460" height="306"><h5>RNDr. Ivo Starý, CSc. Ústav organické chemie a biochemie AV ČR</h5>Světově uznávaný odborník na chirální chemii. Zaměřuje se mj. na syntézu chirálních molekul, vývoj katalýzy a molekulárních zařízení využitelných v materiálové praxi či medicíně. Zkušenosti má i ze Švýcarska či Velké Británie. Byl zvolen prvním místopředsedou Učené společnosti ČR a od května 2026 bude na dva roky dokonce v jejím čele. V roce 2024 obdržel Akademickou prémii, nejvyšší podporu v Akademii věd, která zajišťuje financování částkou až pět milionů korun na šest let.</blockquote>Článek vyšel pod názvem Dvě boty a delší výdrž mobilů v <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://pdf.avcr.cz/A/2025-04/#page=64">A / Magazínu 4/2025</a></div>

Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu

V únoru letošního roku odstartoval projekt GAČR, který se věnuje vysokorychlostní skenovací sondové mikroskopii. Během tří let budou vědci z CEITEC Vysoké učení technické v Brně (VUT) ve spolupráci s Českým metrologickým institutem (ČMI) řešit zrychlení procesu měření touto technikou a zlepšení analýzy získaných dat za pomoci na míru vyvinutých algoritmů umělé inteligence. Výsledky výzkumu najdou uplatnění jak ve vědecké, tak průmyslové praxi, například při sledování živých buněk nebo výrobě čipů.Vysokorychlostní mikroskopie atomárních sil je disciplína, díky které mohou vědci zkoumat vlastnosti povrchů různých materiálů. Využívají k tomu mikroskopy, jež za pomoci miniaturního hrotu se sondou o velikosti jen několika málo nanometrů (miliontina milimetru) opakovaně kloužou v pravidelných drahách po povrchu vzorku, na ploše o velikosti v řádu mikrometrů, tedy je menší než lidská červená krvinka, a zaznamenávají tvar povrchu s přesností srovnatelnou se vzdáleností jednotlivých atomů. Sonda povrch snímkuje a vědci tak získávají detailní obrázky s extrémně vysokým rozlišením. Taková měření většinou netrvají déle než pár minut, ale i to je v některých případech příliš. Zejména u vzorků, které se v čase mění, což mohou být například živé biologické materiály, ale i neživé materiály, u kterých nás jejich změna zajímá. A právě tento moment je podstatou projektu GAČR, jehož oficiální název je Vysokorychlostní atomární silová mikroskopie s řídkým vzorkováním.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_a30ca0e27e.jpeg" alt="CEITEC VUT: Vědci z CEITEC pracují na až pětinásobném zvýšení rychlosti &quot;vysokorychlostní mikroskopie&quot;" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_a30ca0e27e.jpeg 150w," sizes="100vw" width="1600" height="1666">„Naše společná práce si klade za cíl zrychlit proces skenování optimalizací dráhy, po níž se pohybuje hrot mikroskopu, tak, aby se měřilo jen to, co je opravdu užitečné, a zároveň vytvořit algoritmus, který bude schopen snímky vyhodnocovat bez potřeby mezikroku v dopočítávání dat z vynechaných částí povrchu,“ říká hlavní řešitel Petr Klapetek z Českého metrologického institutu (ČMI). Naráží tak na skutečnost, že při běžném vysokorychlostním skenování vznikají stovky snímků napříč celým povrchem, ale právě u vzorků, které se v čase rychle mění, může být sonda v klíčový moment mimo oblast zájmu. Okamžik změny odehrávající se i v milisekundách tak není zachycen plynule a vědcům kvůli tomu může uniknout důležitý detail. Ve snaze o co nejrychlejší skenování proto výzkumníci po celém světě hledají různá řešení, většinou založená na úpravě mikroskopů tak, aby se hrot pohyboval rychleji. Jenomže mechanické zrychlení sondy má za následek vyšší chybovost, například z důvodu přílišných vibrací. „Vzhledem k tomu, že si uvědomujeme limity, které má skenovací mikroskopie už ze své podstaty, jsme se rozhodli vydat zcela jinou cestou a chceme problém obejít spíše chytřejším měřením než zásadní úpravou hardwaru,“ dodává Klapetek.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_3_86682e0c39.jpeg" alt="CEITEC VUT: Vědci z CEITEC pracují na až pětinásobném zvýšení rychlosti &quot;vysokorychlostní mikroskopie&quot;" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_3_86682e0c39.jpeg 208w," sizes="100vw" width="1600" height="1200"><h4>Softwarové zrychlení překoná konstrukční limity</h4>Jedním z hlavních úkolů projektu proto budou návrhy možných tvarů drah, které sice i nadále zůstanou pravidelné, ale budou uspořádané ve zcela jiných vzorech tak, aby se maximalizovalo množství informace získané v minimálním čase. Tento postup by měl i díky efektivnějšímu zpracování dat zvýšit rychlost skenování až pětkrát. „Právě zpracování dat je pro nás zcela zásadní. Potřebujeme proto vyvinout algoritmy umělé inteligence, které zvládnou analyzovat a interpretovat snímky i z takto rozvolněného rastru přímo, aniž by potřebovaly vědět, co se odehrálo ve slepých místech. Což pro nás bude asi ta největší výzva,“ doplňuje za CEITEC VUT spoluřešitel projektu David Nečas s tím, že úlohou CEITEC VUT bude právě design rastrování a tvorba potřebných matematických postupů. Experimentální část zahrnující veškerá měření a testy pak bude probíhat na zařízeních v ČMI.Výsledkem této tříleté spolupráce by měla být ucelená teoretická metodologie podpořená experimentálními postupy, která najde využití například v biologických laboratořích, kde vědci zkoumají změny chování živých vzorků, typicky buněk, v čase. Posloužit však může i v laboratořích, kde se vyvíjejí a vyrábějí polovodičové čipy. Tam se vysokorychlostní skenovací mikroskopie využívá zejména pro kontrolu kvality a odhalování defektů vzniklých při výrobě. Metoda totiž dokáže měřit nejen tvar a povrchovou strukturu vzorku, ale také jeho elektrické a další vlastnosti. „V praxi by se mohla časem stát i součástí specifických průmyslových aplikací, kde by v rámci kontrolních linek prováděly vysokorychlostní skenovací mikroskopy snímání a vyhodnocování prakticky v reálném čase,“ říká na závěr David Nečas.<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_2_de02ff2fb2.jpeg" alt="CEITEC VUT: Vědci z CEITEC pracují na až pětinásobném zvýšení rychlosti &quot;vysokorychlostní mikroskopie&quot;" srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_CEITEC_BUT_CEITEC_Scientists_Aim_to_Increase_High_Speed_Microscopy_Up_to_Fivefold_2_de02ff2fb2.jpeg 208w," sizes="100vw" width="1600" height="1200"><blockquote>VUT v Brně aktuálně spolupracuje s <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://cmi.gov.cz/">Českým metrologickým institutem</a> a dalšími partnery z akademické i průmyslové sféry také na evropském projektu <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://www.ptb.de/epm2024/dinamo/project">DINAMO</a>, který se zabývá vývojem metod pro zpracování dat při kalibraci všech typů mikroskopů se skenovací sondou. Tým, který za VUT jako hlavní řešitel vede právě David Nečas, se v tomto výzkumu zaměřuje na standardizaci vytvořených postupů, aby i vědci, kteří nejsou specialisté přímo na tento typ mikroskopů, dokázali sami zařízení jednoduše nastavit a své vzorky měřili co nejpřesněji.</blockquote>

Vědci z CEITEC pracují na až pětinásobném zvýšení rychlosti "vysokorychlostní mikroskopie" 

Soutěž o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie byla i letos nedílnou součástí lednového zasedání Hlavního výboru <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/companies/7">Spektroskopické společnosti</a>. Letošní ročník hostila tradičně <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/companies/15">Univerzita Pardubice</a> a do soutěže bylo přihlášeno dvacet soutěžících, z toho sedm v kategorii A a třináct v kategorii B. Počet přihlášených prací tak znovu potvrdil, že tato soutěž zůstává pro mladé autory atraktivní a stabilně vyhledávanou příležitostí k odborné prezentaci.&nbsp;Nad průběhem soutěže dohlížela čestná předsedkyně doc. Ing. Anna Krejčová, Ph.D. Samotný program pak dobře ukázal šíři současného spektroskopického výzkumu, přičemž jednotlivé směry a metody byly zastoupeny poměrně vyrovnaně. Soutěžní blok navíc nepředstavoval pouze přehled jednotlivých výsledků, ale poskytl i přehled o rozmanitosti metodických přístupů a aplikací současné spektroskopie.V kategorii A, zaměřené na diplomové práce, porota udělila první místo Ing. Janě Knytlové z <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/companies/11">Vysoké školy chemicko-technologické v Praze</a> za práci na téma „Ambientní hmotnostní spektrometrie pro analýzu selektivních modulátorů androgenního receptoru“. Druhé místo získal Filip Jozefov z <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/companies/62">Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR</a> za práci „Predikce molekul z vícestupňové hmotnostní spektrometrie pomocí grafových neuronových sítí a AI modelu DreaMS“ a třetí místo pak Mgr. Lucie Březinová z Ústavu analytické chemie AV ČR za práci „Začlenění stříbrných nanostruktur do kapilárního prostředí pro detekci povrchem zesílenou Ramanovu spektrometrii“.V kategorii B publikovaných prací obsadil první místo Dr. rer. nat. Marius Constantin Chirita Mihaila z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze za práci „Light-based Aberration Correction in Electron Optics for Advanced Spectroscopic Applications“. Na druhém místě se umístila Mgr. Markéta Bosáková, Ph.D. z Ústavu chemie <a target="_blank" rel="noopener noreferrer" href="https://icpms.cz/companies/12">Masarykovy univerzity</a> za práci „Acoustic spectroscopy of laser-induced plasma“ a třetí místo obsadil Mgr. et Mgr. Vít Pavelka, Ph.D. z Ústavu analytické chemie AV ČR za práci „Povrchem zesílená Ramanova spektroskopie snadno a spolehlivě“.Soutěž opět potvrdila svou roli důležité platformy pro prezentaci kvalitních prací mladých autorů a pro odbornou diskusi napříč spektroskopickými obory. Poděkování patří všem soutěžícím za předložené práce, hodnotitelům za pečlivé posouzení příspěvků a oceněným autorům náleží blahopřání k dosaženým výsledkům.<h3>Kategorie B - 3. místo</h3><h4>Povrchem zesílená Ramanova spektroskopie snadno a spolehlivě</h4><ul><li>Mgr. et Mgr. Vít Pavelka, Ph.D. (Ústav analytické chemie AV ČR, v. v. i., Oddělení bioanalytické instrumentace)</li><li>E-mail: pavelka@iach.cz</li></ul><h5>Seznam soutěžních prací:&nbsp;</h5><ol><li>Pavelka, V.; Dvořák, J.; Čupera, J.; Hemzal, D.; Hrbáč, J. Fabrication of SERS Substrates by 3D-Positioned Spark Discharges: Advanced Performance Refinement Using Raman Mapping of Adenine and Its Derivatives J. Raman Spectrosc. 2025, 56 (9), 850-859.</li><li>Pavelka, V.; Hemzal, D.; Hrbáč, J. Complex evaluation of Raman spectra using morphological filtering: Algorithms, software implementation, and experimental verification of baseline correction, peak recognition, and cosmic ray removal in SERS of designer drugs J. Raman. Spectrosc. 2022, 53 (12), 2100-2109.</li></ol>Předložené práce zahrnují dvě strany téhož: jak spolehlivě zpracovat Ramanova/SERS data, a jak mít cenově dostupné a spolehlivé SERS substráty.&nbsp;Ve starší práci představuji jednoduchý, ale účinný způsob zpracování SERS/Ramanových spekter založený na morfologických operátorech. V jednom běhu zvládne odečtení pozadí i rozlišení signálů – a to bez nutnosti dohledu uživatele. Klíčové je dvouprůchodové schéma: nejprve jsou spočteny linie signálů a základní linie a poté zpřesněny jejich hranice (pomocí tzv. kontaktních bodů). Výhodou je rychlost a spolehlivost i pro velké datové sady, např. mapy nebo časové řady. Metodu jsme demonstrovali pomocí spekter vybraných syntetických drog, kde vedla i ke spolehlivějším shodám s databází.&nbsp;<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Vit_Pavelka_Obr_1_Morfologicke_filtrovani_jako_dvoji_klasifikator_2_70f63bcfab.jpg" alt="Vít Pavelka: Obr. 1: Morfologické filtrování jako dvojí klasifikátor: Demonstrace celkového zpracování SERS otisků prstů βk-MBDB jako syntetické drogy za využití linie signálů (ω1) a základní linie (ω2). Vložený obrázek ukazuje normalizovanou ROC křivku spektra, která je barevně kódované dle dvou nastavitelných parametrů. Pro přijaté signály jsou vyznačené polohy maxim. Spodní čáry zobrazují jednobodové rozdílové spektrum v intervalech vyhodnocených jako pozadí (černých) a zavržených signálů (šedých). " srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Vit_Pavelka_Obr_1_Morfologicke_filtrovani_jako_dvoji_klasifikator_2_70f63bcfab.jpg 245w," sizes="100vw" width="1600" height="955">Novější práce popisuje přímou přípravu SERS substrátů jiskrovými výboji pomocí 3D pozicionéru. Metoda je levná a obejde se bez chemických postupů přípravy: vysokonapěťový výboj mezi stříbrným hrotem a vodivým substrátem „natiskne“ vrstvu nanostruktur. Takto připravené substráty byly charakterizovány (mikroskopií v tmavém poli, elektronovou mikroskopií, UV-VIS spektroskopií a cyklickou voltametrií) a výsledné zesílení optimalizováno pomocí mapování Ramanových spekter adeninu (~16k spekter na jedno měření). Pro vyhodnocení byly použity dvě veličiny:&nbsp;<ul><li>Ramanova odezva – plocha dominantního signálu adeninu (~733 cm-1)</li><li>Pokrytí aktivními místy – Podíl spekter s detekovatelným signálem adeninu&nbsp;</li></ul>Tento postup umožnil vybrat vhodné parametry jiskření a posunout citlivost k velmi nízkým koncentracím (10-11 M adeninu). Na optimalizovaných podložkách byla pak naměřena a rozlišena i spektra několika derivátů adeninu, což demonstruje jejich kvalitativní využitelnost.&nbsp;<img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/Vit_Pavelka_Obr_2_Detekce_adeninu_a_jeho_derivatu_cd9078dfd8.jpg" alt="Vít Pavelka: Obrázek 2: Detekce adeninu a jeho derivátů: Spektra nízkých koncentrací adeninu po automatickém odečtení pozadí (nalevo) a vybrané deriváty adeninu měřené při koncentraci 2 μM (napravo); hvězdička označuje polohu pozůstatku křemíkového signálu." srcset="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/thumbnail_Vit_Pavelka_Obr_2_Detekce_adeninu_a_jeho_derivatu_cd9078dfd8.jpg 245w," sizes="100vw" width="898" height="492">Oba popsané postupy (automatické zpracování spekter i tvorba substrátů) jsou replikovatelné, finančně i technicky dostupné a vhodné pro laboratoře, které potřebují provádět vysoké množství SERS experimentů za rozumnou cenu a s adekvátním lidským úsilím při zpracování statisíců spekter.

Výsledky soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie 2025 - 3. místo v Kategorii B

Věda a výzkum

Článek

je dobrovolná organizace vědeckých, vědecko-pedagogických a odborných pracovníků oboru spektroskopie, příp. právnických osob, zabývajících se vědeckou a aplikační činností v tomto oboru, sdružených ke společné činnosti. SSJMM byl založena roku 1949.

Spektroskopická společnost Jana Marka Marci

Je výzkumné centrum zaměřené na oblast živých věd, pokročilých materiálů a technologií.  Vznikl v roce 2011 na základech šesti významných brněnských univerzit a výzkumných institucí. Od doby jeho nedávného vzniku se daří budovat významné vědecké centrum, a již nyní se řadí mezi špičkové evropské instituce.

CEITEC

ÚOCHB AV ČR je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie.

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR

Bruker

In this webinar we will show you:<ul><li>Why FT-IR is the method of choice for particle-driven analysis of microplastics.</li><li>Demands and requirements to establish a microplastic lab based on FT-IR technology.</li><li>Necessary steps in sample preparation from various sources.</li><li>Theoretical basics to understand the idea behind FT-IR analysis of microparticles.</li><li>That there are comprehensive, complete solutions to microplastic analysis, right out of the box.</li></ul>You will learn about:<ul><li>Instrumental setup and experimentals</li><li>Particle analysis and evaluation</li><li>Microplastic software solutions</li></ul>We will cover the basics of:<ul><li>Different microplastics analysis techniques</li><li>Sample types</li><li>Sample preparation steps</li><li>FT-IR experimental procedures</li><li>FT-IR instrumentation</li></ul>Who should attend:<ul><li>Analytical service laboratories</li><li>Environmental researchers</li><li>Food &amp; Feed producers</li><li>Drinks &amp; Beverages producers</li></ul>FT-IR and Raman are very versatile analytical techniques - but did you know that Bruker offers by far the most comprehensive product range for spectroscopy? Our instruments cover all applications from routine incoming inspection, to multispectral fundamental research at the highest level, to solutions for in-process monitoring.If you are looking for new and innovative solutions to your analytical problems, we welcome you to join our free webinars on spectroscopic measurement techniques, perhaps making your daily work easier.Your Bruker Optics Team

Bruker: Why FT-IR FPA Imaging is King in Microplastics Analysis?

Why FT-IR FPA Imaging is King in Microplastics Analysis?

In this webinar we will show you why FT-IR is the method of choice for particle-driven analysis of microplastics.

ICPMS webináře se zaměřením na Příprava vzorků - strana 1

Why FT-IR FPA Imaging is King in Microplastics Analysis?

Mohlo by Vás zajímat

Výsledky soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie 2025 - 3. místo v Kategorii B

Vědci z CEITEC pracují na až pětinásobném zvýšení rychlosti "vysokorychlostní mikroskopie"

Pravá, či levá? Na orientaci záleží – při vývoji léků i v průmyslu