Bioanalytická chemie

Biomakromolekuly pomáhají detekovat a stanovovat jiné biologicky důležité molekuly.

Co se naučíte

Cílem studia je příprava vysoce kvalifikovaných pracovníků pro vědeckou práci v různých oblastech Bioanalytické chemie v akademickém i firemním prostředí, nebo ve specializovaných akreditovaných laboratořích. V úvodním období si studenti absolvováním vybraných přednášek a konzultací prohloubí a upevní potřebné teoretické základy nad rámec předchozího magisterského stupně. Paralelně probíhá zpracování samostatné literární rešerše k zadanému tématu doktorské disertace. Při tom by se studenti měli naučit účinně využívat databází aktuálně přístupných z PřF, knižních a časopisových fondů MU, meziknihovních služeb a v některých případech i přímé komunikace s autory publikací např. na odborných konferencích. Těžiště činnosti studentů však bude spočívat v jejich vlastní experimentální práci a aktivním zapojení do řešení výzkumných projektů školitelů. Jsou vedeni k tomu, aby samostatně připravili návrh dílčího projektu (česky i anglicky) a zúčastnili se s ním veřejné soutěže (v současnosti např. doktorandské projekty FRMU a pro nejlepší i regionální program Brno PhD Talent JCMM). Měli by dokonale zvládnout zpracování získaných experimentálních dat, jejich interpretaci a následnou prezentaci v různých formách (vystoupení na semináři a na konferencích, příprava posteru, jednoduchá webová stránka, příprava publikace), samozřejmě se zvládnutím moderního počítačového a programového vybavení.

Praxe

Bioanalytická chemie je dynamicky se rozvíjející obor, sahající od biochemických přes molekulárně biologické a instrumentálně analytické přístupy až k pokročilému zpracování experimentálních dat, studenti doktorských programů přitom musí být vzděláváni v nejmodernějších trendech bianalytických metod. Tento rozvoj nejde realizovat bez neustálé inovace výzkumné infrastruktury odrážející stále probíhající rozvoj stávajících a nástup zcela nových metodik, což je prakticky nemožné přímo na Biochemickém ústavu. Doktorandi tak během přípravy disertační práce navštíví i jiná tuzemská případně zahraniční pracoviště, což lze za jistou formu praxe také považovat.

Uplatnění absolventů

Absolventi programu budou připraveni pro práci v biochemickém, farmaceutickém, veterinárním a zdravotnickém výzkumu, a to jak s orientací na základní, tak i aplikovaný výzkum, v biotechnologických výrobách s výše uvedeným zaměřením, a ve specializovaných certifikovaných laboratořích, což jim dává možnost perspektivního uplatnění nejen na tuzemském, ale i zahraničním pracovním trhu.

Mohou však také pokračovat v akademické kariéře na vysokých školách a výzkumných ústavech v ČR nebo i v zahraničí (např. formou postdoktorandských pobytů). Uplatní se na řídicích funkcích a jako vědeckovýzkumní a vývojoví pracovníci v soukromých firmách a v biochemických laboratořích nejrůznějších institucí zaměřených na humánní nebo veterinární medicínu, farmacii, zemědělství a biotechnologii.

Podmínky přijetí

Údaje z předchozího přijímacího řízení (přihlášky 1. 1. – 30. 4. 2020)

Cílem přijímacího řízení je pro tento program hledat a vybrat nejlepší motivované kandidáty. Přijímací zkouška probíhá formou pohovoru (případně online interview u zahraničních uchazečů), při kterém komise složená ze tří akademických pracovníků hodnotí odborné zkušenosti, schopnost komunikovat v angličtině a motivaci a připravenost kandidátů.

Kritéria hodnocení

Komise ověřuje a boduje úroveň odborných znalostí a předpokladů uchazeče k samostatné vědecké práci v oblasti výzkumného zaměření dizertační práce (0-200 bodů) a znalostí anglického jazyka (0-100 bodů). Pro přijetí musí uchazeč získat minimálně 120 bodů v odborné a minimálně 60 bodů v jazykové části zkoušky. Před podáním přihlášky konzultuje uchazeč s potenciálním školitelem své odborné zaměření, konkrétní téma je pak upřesněno během 1. semestru studia.

Školitelé a výzkumná zaměření dizertačních prací

Školitelé

Součástí přihlášky je jméno předpokládaného školitele. Školitele si vyhledejte podle profilového zaměření ze seznamu školitelů a konzultujte s ním jeho potenciální školitelství a návrh projektu.

Výzkumná zaměření dizertačních prací

Jednooborové studium

František Foret - Mikro- a mezo-fluidická instrumentace pro obohacování biogických vzorků

Školitel: Ing. František Foret, CSc.

OBJECTIVES: Development of instrumentation and methods for comprehensive and/or selective enrichment and analysis of nucleic acids, proteins and metabolites. The work will include electrophoretic and mass spectrometric instrumentation and will be focused on instrumental as well as methodological development of new techniques based on preliminary results obtained with an industrial partner.

FOCUS: Proof of principles of epitachophoresis for biology related samples; design and construction/modification of instrumentation for large volume sample processing. The topic is based on entirely new procedures currently in the state of patent application in the USA.

METHODS: epitachophoresis, MS, capillary electrophoresis and HPLC in combination with different detection techniques

LITERATURE: see WOS.

PLEASE NOTE: before initiating the formal application process to doctoral studies, all interested candidates should contact Ing. František Foret, CSc., e-mail: foret@iach.cz at CEITEC or Instute of nalytical Chemistry Academy of Science Czech Republic for informal discussion.

Host microbiome in relation to Barretts esophagus and esophageal adenocarcinoma development

Školitel: doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D.

OBJECTIVES: Along with individuals genetic predisposition, host microbiome is an important factor in etiopathogenesis of gastroesophageal reflux disease (GERD), increasing significantly risk of developing esophagitis (RE), Barretts esophagus (BE), and esophageal adenocarcinoma (EAC). The project aim is to determine markers at the level of microbiome, host genes and their interactions for earlier diagnosis/prediction of BE and EAC The project includes analyses of (1) metagenome and metatranscriptome at several sites of gastrointestinal tract (GIT) in GERD patients, (2) host exome and transcriptome in esophageal tissue in patients with BE/EAC, and (3) genetic profile of GERD patients. Mutations in patients exome/genome and gene expression levels in esophagus tissue will be correlated with microbiome.

FOCUS: The main objective of the study is to verify the applicability of molecular biologal approaches in the diagnosis and prediction of GERD complications, such as BE and EAC. Following our pilot data, an analysis of the upper GIT microbiome will be performed under physiological and pathological conditions, which may contribute to earlier diagnosis and optimization of the algorithm for secondary prevention measures in the development and treatment of BE and EAC in patients with GERD. The partial aims of the project: (1a) determination of microbiome in the oral cavity, esophagus, stomach and duodenum by metagenome sequencing method - and correlation with the results of Helicobacter pylori determined using qPCR 16S rRNA and/or culturing of this bacterium from biopsy tissue in patients with RE, with BE and with EAC. In the selected patients with BE and EAC in esophageal tissue with pathological findings vs without pathological findings we will perform: (1b) determination of bacterial transcriptome using sequencing techniques, (2a) analysis of selected parts of exome, and (2b) analysis of expression of selected genes. Further, we plan: (3a) to determine genetic predisposition from blood of the patients with RE, BE and EAC by determining the variability in specific genes involved in the function of the immune system and carcinogenesis.

MORE INFORMATION: https://webcentrum.muni.cz/med-upf/veda-a-vyzkum/tym-dr-petry-borilove-linhartove

PLEASE NOTE: For further information about the scientific content please contact the principle supervisor doc. RNDr. Petra Bořilová Linhartová, Ph.D. (peta.linhartova@gmail.com).

Identifikace změn glutamátergních drah specifických pro sporadickou formu Alzheimerovy choroby v lidských astrocytech

Školitel: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.

OBJECTIVE: Neurodegenerative foldopathies represent a group of human protein-misfolding disorders that are characterized by a pathological alteration in conformation of a native protein which makes it resistant to degradation and leads to pathological gain and loss of function. These are followed by aggregation of the misfolded proteins into insoluble deposits. One of the most prominent protein-misfolding disorders is AD. The number of patients suffering dementia in the Czech Republic is estimated at 160 thousand. Up to two-thirds of cases are due to Alzheimer's disease, others include, for example, vascular dementia, Parkinson's disease or other degenerative brain disorders.

FOCUS: In neurodegenerative disorders (including Alzheimer's disease, AD) astrocytes/astroglia undergo complex changes that range from atrophy with loss of function to accumulation of reactive cells around disease-specific lesions (senile plaques in the case of AD). The cellular pathology of astrocytes in the context of human AD remains enigmatic; mainly because of severe limitations of animal models, which, although reproducing some pathological features of the disease, do not mimic its progression in full. The human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) technology creates a novel and potentially revolutionizing platform for studying fundamental mechanisms of the disease and for screening to identify new therapeutic compounds.

EXAMPLE of a potential doctoral project - the student will focus on: Suitable procedures for studying early pathology of Alzheimer's disease (AD) are currently being sought. The main aim of the project is to create a model of cell cultures suitable for monitoring changes in the biology of nerve cells (neurons and astrocytes) in patients with AD. Using the induced pluripotent cell method (iPSC), the role of nerve cells in the formation of sporadic form of AD will be studied.

    The specific aims are following:
  • Analysis of DEGs (differently expressed genes) between patients and controls and measured physiological parameters in and between groups.
  • Analysis of DEGs (differently expressed genes) between patients and controls and measured physiological parameters in and between groups.
  • Verification of selected differences in genes expression by qPCR analysis.
  • Verification of very promising candidate genes expression by Western Blot.
  • Analysis of selected neurotransmitters by LC-MS/MS.

PLEASE NOTE: Before initiating the formal application process to doctoral studies, the candidate is required to contact Assoc. Prof. Jan Lochman for an informal discussion.

Jan Preisler - Applications of nanoparticles in mass spectrometry imaging

Školitel: prof. Mgr. Jan Preisler, Ph.D.

OBJECTIVES: Use metal nanoparticles as labels for sensitive mass spectrometry imaging. The method allows detection of a single molecule on a tissue section.

EXAMPLES of doctoral projects:

- Development of sample preparation protocol for specific detection of selected markers on sections of 3D cell aggregates or other tissues.

- Optimization of specific labelling with nanoparticles. The specificity will be based on antibody-antigen and avidin-biotin interactions, aptamer bindings etc.

- Development of nanoparticle detection schemes using inductively coupled plasma (ICP) and matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) techniques.

- Study of nanoparticle transport efficiency in ICP MS. Confocal fluorescence or electron microscopy will be used as a reference method.

MORE INFORMATION: bart.chemi.muni.cz
Jan Preisler - Mass spectrometry imaging

Školitel: prof. Mgr. Jan Preisler, Ph.D.

OBJECTIVES: The dissertation projects focus on matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging (MALDI MSI) for visualization of spatial distribution of biologically important compounds without chemical labelling.

EXAMPLES of doctoral projects:

- Development of sample preparation protocols for MALDI MSI. Samples may include 3D cell aggregates or other biological tissues.

- MALDI MSI of perifosine and other antitumor agents in 3D cell aggregates.

- Optimization of reactions on tissue sections. The aim will be, e.g., determination of double bond position in fatty acid chains in lipids.

MORE INFORMATION: bart.chemi.muni.cz
Pavel Kubáň - Vývoj a aplikace nových mikroextrakčních technik v analýze komplexních vzorků

Školitel: RNDr. Pavel Kubáň, DSc.

Experimentální část práce bude zahrnovat vývoj nových mikroextrakčních technik, které jsou založeny na selektivních přechodech analytů přes semi-permeabilní fázová rozhraní [1,2]. Při přechodu analytů bude využito difuze [1] nebo bude přechod urychlen účinkem elektrického pole [2]. Výsledné mikroextrakční techniky budou spojeny off-line nebo in-line s vhodnými analytickými metodami (primárně s kapilární elektroforézou) a adekvátnost takového spojení bude demonstrována analýzami biologicky, klinicky a toxikologicky významných analytů v reálných komplexních vzorcích jako je moč, krevní sérum/plasma a plná krev. [1] Kubáň, P., Boček, P., J. Chromatogr. A 1234 (2012) 2-8. [2] Kubáň, P., Šlampová, A., Boček, P., Electrophoresis 31 (2010) 768-785.

Petr Skládal - Nanočástice pro optické biosensory

Školitel: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

OBJECTIVES: The advanced nanomaterials as quantum dots (QD), photon up-converting nanoparticles (UCNP) and coloid metal nanoparticles (Au, Ag, Cu NP) will be combined with sensing systems as waveguides, optical and Raman microscopic set-ups, surface plasmon resonance transducers and other options in order to develop biosensing devices with enhanced sensitivity. Both static evaluation - analog response and scanning / tracking / discriminating approaches - digital response for single-molecules (object, cell, nanoparticle) detection will be evaluated.

FOCUS: The target analytes will include metabolites and clinical markers in body fluids (serum, saliva), food and drinks (allergens, contaminants, toxins) and infectious microbes (honey bee pathogens, Salmonella, Enterobacteria).

METHODS: Bioconjugation and immobilization of biomolecules, characterization of bioconjugates and biointerfaces, ink-jet based microarrays, scanning probe microscopies, design of biosensing devices, advanced optical techniques, scanning probe microscopy, signal acquisition and processing, chemometrics, software development.

LITERATURE: https://www.muni.cz/en/people/2202-petr-skladal/publications

PLEASE NOTE: before initiating the formal application process to doctoral studies, all interested candidates should contact Petr Skladal (skladal@chemi.muni.cz) for informal discussion.
Zdeněk Glatz - Kapičková mikrofluidika a její uplatnění v biochemické analytice

Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Glatz, CSc.

OBJECTIVES: Droplet microfluidics offers significant advantages for performing high-throughput screens and sensitive assays. Droplets allow sample volumes to be significantly reduced, leading to concomitant reductions in cost and increasing of assay sensitivity. It combines these powerful features to enable currently inaccessible high-throughput screening applications, including single-cell and single-molecule assays.

FOCUS: The subjects of the study will be medicinally and pharmacologically important enzymes and the screening of their enzymes.

METHODS: droplet microfluidic system with the LIF detection, MS, UV-VIS, LIF, C4CD. A new sampling technique based on the dry blood spot will be used. Capillary electrophoresis and HPLC in combination with different detection techniques – MS, UV-VIS, LIF, C4CD will be used as supporting methods.

LITERATURE: https://www.sci.muni.cz/en/about-us/faculty-staff/1865-zdenek-glatz/publications

GRANT PROJECTS: https://www.sci.muni.cz/en/about-us/faculty-staff/1865-zdenek-glatz/projects

PLEASE NOTE: before initiating the formal application process to doctoral studies, all interested candidates should contact Zdenek Glatz (glatz@chemi.muni.cz) for informal discussion.

Poznámky

Only one of the proposed theme will be finally occupied.

Zdeněk Glatz - Využití moderních ambientních ionizačních technik – DART a DESI v bioanalytické chemii

Školitel: prof. RNDr. Zdeněk Glatz, CSc.

OBJECTIVES: Ambient mass spectrometry (MS) offers the versatile group of techniques providing analysis of solid sample surfaces and liquids in an open atmospheric pressure environment. It provides fast, direct analysis of objects without any sample pretreatment with the use of the mass spectrometer. Direct Analysis in Real Time (DART) and Desorption electrospray ionization (DESI) will be used in this project for the important clinical and pharmacological studies. As a comparative methods Direct Injection (DI) and MS combination with the separation methods HPLC a CE will be used.

FOCUS: The target analytes will include drugs and their metabolites and clinical markers in body fluids (blood, serum, saliva).

METHODS: DART-MS and DESI-MS, capillary electrophoresis and HPLC in combination with different detection techniques – MS, UV-VIS, LIF, C4CD. A new sampling technique based on the dry blood spot will be used.

LITERATURE: https://www.sci.muni.cz/en/about-us/faculty-staff/1865-zdenek-glatz/publications

GRANT PROJECTS: https://www.sci.muni.cz/en/about-us/faculty-staff/1865-zdenek-glatz/projects

PLEASE NOTE: before initiating the formal application process to doctoral studies, all interested candidates should contact Zdenek Glatz(glatz@chemi.muni.cz) for informal discussion.

Poznámky

Only one of the proposed theme will be finally occupied.

Informace o studiu

Zajišťuje Přírodovědecká fakulta
Typ studia doktorský
Forma prezenční ano
kombinovaná ano
Možnosti studia jednooborově ano
jednooborově se specializací ne
v kombinaci s jiným programem ne
Doba studia 4 roky
Vyučovací jazyk čeština
Oborová rada a oborové komise

Váháte?
Máte otázku?

Nechte si poradit v diskusním fóru Masarykovy univerzity

Diskusní fórum MUNI


Nebo nám pošlete e-mail

doc. RNDr. Oldřich Janiczek, CSc.

Konzultant programu

e‑mail: