Grantová agentura České republiky podpoří další dva projekty, na nichž se ÚCHP podílí jako spoluřešitel

Grantová agentura České republiky (GA ČR) od roku 2026 podpoří více než 400 nových projektů základního výzkumu. Ústav chemických procesů AV ČR uspěl nejen jako hlavní řešitel, ale také jako spoluřešitel dalších dvou Standard projektů.

Na kontinuální separaci enantiomerů spolupracuje prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D. z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze s doc. Ing. Pavlem Izákem, Ph.D., DSc. z Výzkumné skupiny membránových separací ÚCHP. Cílem této spolupráce je vývoj nových přístupů k efektivnímu a kontinuálnímu dělení chirálních látek.

Druhý podpořený projekt se zaměřuje na porozumění mechanismům fotokatalyticky aktivních materiálů. Výzkum je veden Ing. Petrem Dzikem, Ph.D. z Vysokého učení technického v Brně a mezi spoluřešiteli je také doc. Dr. Ing. Petr Klusoň, DrSc. z Výzkumné skupiny mikroreaktorů ÚCHP, který do projektu přináší dlouhodobou expertizu v oblasti materiálové chemie a fotokatalýzy.

Jako prvního ze spoluřešitelů jsme se na obsah a význam jeho projektu v rámci této spolupráce zeptali doc. Ing. Pavla Izáka, Ph.D., DSc. z Výzkumné skupiny membránových separací ÚCHP. 

• ÚCHP se na projektu podílí jako spoluřešitel. Co bylo hlavním důvodem, proč jste se do tohoto výzkumu zapojili?

Právě díky vytvoření velkého týmu s chemickými inženýry a polymerními chemiky můžeme realizovat naší dlouhodobou vizi kontinuální separace enantiomerů v membránových modulech. Naše skupina během uplynulých let zkonstruovala speciální přístroje na dělení jednotlivých enantiomerů přes neporézní chirální membrány. V dnešní době, typické vysokými nároky na vědeckou kvalitu a počty výstupů, dokážou pouze velké týmy zvládnou takto obtížné úkoly komplexně, a věřím, že zapojením více týmů na více institucích se i během poměrně krátké doby (granty jsou jen tříleté) podaří publikovat kvalitní výsledky z našich experimentů v těch nejprestižnějších časopisech.

• Jaká je konkrétní role ÚCHP v projektu zaměřeném na kontinuální separaci enantiomerů? Na které části výzkumu se soustředíte vy?

Náš tým na Ústavu chemických procesů AV ČR se v tomto projektu bude zabývat separacemi enantiomerů z racemických směsí. Enantiomery, na které se zaměříme, nacházejí uplatnění ve farmacii a organické syntéze. Experimentálně budeme charakterizovat unikátní membrány, které budou vyvinuty v rámci přijatého projektu především na Ústavu makromolekulární chemie. Zároveň se soustředíme na kombinaci aplikace elektrického pole a selektivity těchto membrán pro intenzifikaci separačního procesu.

• Projekt pracuje s iontově selektivními vrstvami. V čem je z pohledu vašeho týmu jejich vývoj a testování největší výzvou?

Tyto membrány jsou schopny selektivně propouštět buď kationty, nebo anionty. Tato vlastnost je klíčová zejména v elektrochemických zařízeních, jako jsou palivové články, elektrodialyzéry či elektrochemické baterie. Zásadní roli při konstrukci těchto membrán hraje použitý polymerní materiál. Na Ústavu makromolekulární chemie AV ČR využívají tříblokový kopolymer SEBS, který obsahuje styrenové jednotky umožňující zavedení iontově výměnných skupin a alifatický řetězec zajišťující flexibilitu a vynikající mechanické vlastnosti. Tato kombinace vede k vysoké iontové vodivosti a iontově výměnné kapacitě, a zároveň zajišťuje mimořádnou chemickou i mechanickou odolnost v agresivním prostředí elektrochemických zařízení.

V poslední době se tyto membrány ve spolupráci Ústavu makromolekulární chemie a Ústavu chemických procesů AV ČR začaly využívat také jako nosiče iontově výměnných chirálních selektorů pro separaci enantiomerů z racemických směsí. Racemát je směs dvou enantiomerů – molekul, které jsou si fyzikálně a chemicky velmi podobné, liší se však prostorovým uspořádáním. Jedna molekula je zrcadlovým obrazem druhé. Jelikož jsou fyzikální vlastnosti obou enantiomerů stejné, nelze je snadno oddělit.

Separace enantiomerů patří v průmyslové praxi k nejobtížnějším a zároveň nejnákladnějším separačním procesům. Přesto je tato technologie nezastupitelná, neboť přibližně většina léčiv s malou molekulární hmotností obsahuje chirální účinné látky. Většina těchto léčiv se v současné době vyrábí a prodává ve formě racemátů, nikoli jako čisté enantiomery. To znamená, že organismus pacienta je vystaven i enantiomeru, který může být neúčinný nebo dokonce nežádoucí. Příprava enantiomerů proto představuje významnou výzvu současného výzkumu separačních procesů.

Projekt s názvem Kontinuální jednotkové operace pro separaci enantiomerů pomocí vrstev s iontovými selektory, na němž se podílí konsorcium tří subjektů – Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, Ústavu chemických procesů AV ČR a Ústavu makromolekulární chemie AV ČR byl přijat k financování Grantovou agenturou ČR pro období 2026–2028. Cílem projektu je, na základě dosavadních zkušeností, příprava zcela nových iontově vodivých polymerů nesoucích chirální selektory, které by umožnily urychlit a zefektivnit separaci enantiomerů působením elektrického pole. Zvýšení účinnosti a potenciální snížení nákladů enantioseparačních procesů by tak mohlo přispět k širší dostupnosti léčiv ve formě čistých enantiomerů.

• ÚCHP má silnou tradici v oblasti separačních procesů a procesního inženýrství. Jak tuto expertizu v projektu uplatňujete?

Zkušenosti členů našeho týmu i přístrojové vybavení, kterým náš ústav disponuje, nám pomáhá vytvořit dobré zázemí k experimentální charakterizaci nově vzniklých materiálů. Separace racemických směsí je velmi specifická záležitost, která vyžaduje zkušenosti v oblasti separačních procesů, procesního inženýrství, ale také analytické chemie. A právě díky know-how předávaného v našem ústavu a rovněž nabytého během řešení minulých projektů jsme schopni správně studovat a interpretovat interakce jednotlivých enantiomerů s novými membránami a identifikovat optimální podmínky pro enantioseparace.

• Jaký přínos má podle vás spolupráce s VŠCHT Praha – a čím naopak ÚCHP projekt obohacuje?

Pracovníci na VŠCHT v čele s hlavním řešitelem prof. Přibylem mají rozsáhlé experimentální zkušenosti s využitím elektrického pole v rozmanitých reakčních a separačních procesech. Tým VŠCHT má rovněž bohaté zkušenosti s vývojem matematických modelů reakčně-tranportních jevů, jejich numerickou analýzou a určováním hodnot modelových parametrů. Přínos ÚCHP spočívá ve zkušenostech s přípravou enantioselektivních membrán a praktickou separací enantiomerů s použitím unikátních experimentálních aparatur, které byly k tomuto účelu na ÚCHP sestaveny.

• Vidíte potenciál, že by se výsledky projektu mohly v budoucnu přiblížit průmyslovému využití? Pokud ano, kde konkrétně?

Tento výzkum u Grantové agentury České republiky, která podporuje základní výzkum, je úplně nový a má teprve odhalit fundamentální jevy zodpovědné za účinnou separaci enantiomerů. Takže upřímně, nelze očekávat bezprostřední průmyslové využití našich výsledků. Nicméně se domnívám, že pokud ukážeme, že jsme schopni pomocí našich membrán a separačních modulů účinně oddělit modelové enantiomery, otevírá se okno pro navazující aplikovaný výzkum a průmyslový transfer získaných poznatků. Vývoj iontově selektivních vrstev a jejich testování v kontinuálních separačních procesech je metodicky i technologicky náročné.

• Jakou roli v těchto konkrétních činnostech budou mít doktorandi nebo mladí vědci z ÚCHP a jaké dovednosti si díky práci na projektu mohou osvojit?

V tomto projektu jsou zapojení tři studenti, kteří se soustředí hlavně na experimentální část projektu. Osvojí si moderní experimentální přístupy používané při dělení enantiomerů pomocí chirálních membrán a též si prohloubí teoretické znalosti z oblastí chemické inženýrství, organické a analytické chemie související s dělením enantiomerů. Náš nový projekt určitě pomůže vychovávat novou generaci výzkumníků. Do řešení projektu je zapojen juniorský vědecký pracovník Ing. Jan Čížek, Ph.D., který nedávno obhájil Ph.D. na Ústavu chemického inženýrství VŠCHT a své doktorské studium strávil na ÚCHP. V projektu bude aplikovat své znalosti a zkušenosti nabyté během doktorského studia, které se právě separace racemických směsí týkalo.

Děkujeme za rozhovor a přejeme, ať se výzkumu daří!