Skupina analytické chemie
Činnost výzkumné Skupiny analytické chemie vedené prof. RNDr. Daliborem Šatínským, Ph.D. je rozdělena do čtyř stěžejních oblastí podle používaných analytických technik – 1. vysokoúčinná kapalinová chromatografie a příbuzné separační techniky (superkritická fluidní chromatografie a plynová chromatografie), 2. hmotnostní spektrometrie ve spojení se separačními metodami pro analýzu malých molekul a velkých biomolekul, 3. průtokové techniky založené na metodách průtokové injekční analýzy, sekvenční injekční analýzy a Lab-In-Syringe, a 4. kapilární elektroforéza. Skupina těží z dlouhodobé práce vynikajících vědců i výrazné orientace na mezinárodní spolupráci s renomovanými pracovišti a zahraniční pracovníky.
První podskupina vedená prof. PharmDr. Lucií Novákovou, Ph.D. vyvíjí nové metody pro klinickou analýzu biologicky aktivních látek v různých biologických materiálech (erytrocytární membrána, lipoproteiny, sérum, mateřské mléko, moč), pro analýzu vybraných přírodních látek (antioxidantů) v biologických materiálech, rostlinných extraktech a nutraceutikách, a pro analýzu léčiv a markerů ze vzorků z experimentálních in vitro a in vivo studií. Další významným cílem je analýza bioléčiv, jak přímo vyrobených substancí, tak klonů protilátek vyprodukovaných pomocí biotechnologie. Práce zahrnují originální postupy pro úpravu vzorků, chromatografickou separaci a hmotnostně spektrometrickou detekci. Pro úpravu vzorků před analýzou byly vyvinuty postupy využívající moderních nebo zcela originálních miniaturizovaných a automatizovaných metod. Pro vlastní analýzu byly vypracovány a validovány nové metody dle nejnovějších trendů v separačních metodách (moderní stacionární fáze, ultra-vysokoúčinná kapalinová chromatografie, hmotnostní detekce s vysokým rozlišením, superkritická fluidní chromatografie, 2D chromatografie, aj.). Například metoda superkritické fluidní chromatografie je nyní bouřlivě rozvíjena zejména v oblasti chirálních separací. Metody jsou často vyvíjeny ve spolupráci s českými (Palackého univerzita v Olomouci a Fakultní nemocnice Hradec Králové) i zahraničními pracovišti (University of Geneva, University of Oslo, University of Tasmania, ...).
Druhá podskupina pod vedením prof. RNDr. Dalibora Šatínského, Ph.D. se zabývá automatizovanými metodami předúpravy vzorků v kapalinové chromatografii pro analýzu antioxidantů a kontaminantů včetně mykotoxinů zejména v potravinových a environmentálních vzorcích, a pro analýzu obsahových látek v léčivech, nutraceuticích na bázi rostlinných extraktů. Metody využívají nové trendy – 2D chromatografie, extrakce s použitím nanovlákenných polymerů a molekulárně vtištěných polymerů. Vývoj je umožněn mimo jiné i díky intenzivní spolupráci na novém designu a funkcionalizaci nanovláken pro on-line extrakční postupy v chromatografických systémech s Technickou Univerzitou Liberec. Ve spolupráci s výzkumným a šlechtitelským ústavem ovocnářským v Holovousech se studují profily fenolických kyselin, flavonoidů a dalších antioxidantů v ovoci (jablka, třešně, višně, borůvky, rybíz,…) pro hodnocení nových kultivarů.
Třetí podskupina vedená doc. PharmDr. Hanou Sklenářovou, Ph.D. vyvíjí metody založené na průtokových technikách pro automatizované a miniaturizované analýzy, úpravu vzorku před další analýzou a monitorování dlouhodobých procesů. Metody využívají variability a vlastností kontinuálních průtokových technik (průtoková injekční analýza a sekvenční injekční analýza – pro extrakce na tuhou fázi anorganických i organických látek, sledování kinetiky dlouhodobých procesů, separace v sekvenční injekční chromatografii a luminiscenční detekci) i nekontinuálních průtokových metod (Lab-In-Syringe – pro mikro-extrakce do kapalné fáze, disperzní mikro-extrakce,…). Díky rozšíření průtokových metod spíše v zahraničí, probíhá vývoj metod často ve spolupráci s Univerzity of Balearic Islands, University of Porto, University of Melbourne, University of Hawaii at Manoa, Universidad Nacional del Sur, a dalšími. Úzká spolupráce na nových metodách a součástech průtokových systémů je navázána se dvěma největšími výrobci průtokových systémů – FIAlab® (Seattle, USA) a GlobalFIA® (Fox Island, USA), která vedla k uvedení několika významných inovací v průtokových technikách.
Čtvrtá podskupina pod vedením PharmDr. Pavla Jáče, Ph.D. se zaměřuje na využití kapilární elektroforézy (CE) ve farmaceutické analýze. K aktivitám skupiny patří vývoj nových CE metod pro analýzu léčivých přípravků a doplňků stravy včetně metod zahrnujících analýzu nečistot. Pro optimalizaci separačních podmínek i pro testování robustnosti nově vyvinutých metod využívá chemometrické postupy. Dalším zaměřením je využití CE k analýze chirálních látek. V rámci tohoto výzkumu jsou ve spolupráci s Katedrou organické a bioorganické chemie testovány jak komerčně dostupné, tak nově nasyntetizované chirální iontové kapaliny pro enantioselektivní separace pomocí CE. V oblasti chirálních separací skupina spolupracuje také s prof. Scribou (Friedrich-Schiller-Universität Jena). Tato spolupráce vyústila v publikaci kapitoly Cyclodextrins as chiral selectors in capillary electrophoresis enantioseparations v prestižní knižní řadě Methods in Molecular Biology (1985, 2019, 339-356). Nejnovějším zaměřením laboratoře je využití CE ve spojení s hmotnostní spektrometrií pro analýzu autenticity doplňků stravy, pančování potravin a stanovení reziduí mykotoxinů v potravinách.
Skupina Farmaceutické analýzy
Skupina Farmaceutické analýzy vedená doc. PharmDr. Radimem Kučerou, Ph.D. se ve výzkumné činnosti věnuje využití separačních metod v rámci farmaceuticko-analytických studií. Tematicky lze výzkumnou činnost rozdělit na tři hlavní směry:
Bioanalytické studie léčiv – hlavní náplní je vývoj moderních bioanalytických metod (zejména UHPLC-MS/MS) pro stanovení nových léčiv a potenciálních léčiv v biologickém materiálu. Vyvinuté metody jsou v rámci již fungující interdisciplinární spolupráce v na fakulty a i s Ústavem farmakologie Lékařské fakulty v Hradci Králové aplikovány ve studiu bioaktivace, transportních mechanismů, farmakokinetiky a metabolismu vybraných léčiv (Šesták et al., 2015; Jirkovský et al., 2018). Moderní bioanalytické přístupy slouží jako základní metodický nástroj pro studium mechanismu účinku studovaných látek i pro vývoj nových léčiv. Dále je pozornost věnována technikám úpravy vzorku před vlastní analýzou s využitím perspektivních materiálů např. modifikovaného oxidu zirkoničitého nebo polymerů. V rámci této oblasti je řešena i problematika chirálních aspektů přeměny léčiv (Nobilis et al., 2013);
Využití alternativních a klasických materiálů ve farmaceutické analýze – v této oblasti je experimentální práce zaměřena na studium možností využití stacionárních fází zejména na bázi oxidů kovů v analýze farmaceuticky významných látek a studiu retenčních mechanismů při chromatografii na těchto materiálech (Kučera et al., 2014; Kalafut et al., 2012). Alternativní stacionární fáze jsou testovány při vývoji a validaci nových HPLC a UHPLC metod pro kontrolu kvality aktivních substancí i léčivých přípravků. Zároveň jsou tyto materiály testovány i pro použití ve vysokoteplotní chromatografii. Nově je studována problematika možného využití grafenu v kapilární elektrochromatografii.
Stabilitní studie léčiv, analýza API a pomocných látek - třetí oblast zájmu pokrývá problematiku stabilitních studií léčiv, potenciálních léčiv a dále pak léčivých přípravků se zaměřením na identifikaci hlavních rozkladných produktů, návrhu chemismu rozkladných reakcí, případně na výpočet kinetických charakteristik degradačních procesů. Dále je pozornost věnována vývoji separačních metod pro hodnocení obsahu příbuzných látek v léčivech, pomocných látkách, přírodních produktech a také v molekulárních sondách.