Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ......

203
1 Chemistry & Life 2015 Sixth Meeting on Chemistry and Life 2 nd to 4 th September 2015 Brno, Czech Republic Faculty of Chemistry, Brno University of Technology

Transcript of Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ......

Page 1: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

 

Chemistry & Life 2015 

Sixth Meeting on Chemistry and Life 

2nd to 4th September 2015 

Brno, Czech Republic 

Faculty of Chemistry, Brno University of Technology 

   

Page 2: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

 

 

Copyright © 2015 Brno University of Technology, Czech Republic 

All rights reserved. No part of this publication or the  information contained herein may be 

reproduced,  stored  in  a  retrieval  system,  or  transmitted  in  any  form  or  by  any means, 

electronic,  mechanical,  by  photocopying,  recording  or  otherwise,  without  written  prior 

permission from the publisher.  

Although  all  care  is  taken  to  ensure  the  integrity  and  quality  of  this  publication  and  the 

information  herein,  no  responsibility  is  assumed  by  the  publishers  or  the  author  for  any 

damage to property or persons as a result of operation or use of this publication and/or the 

information contained herein.  

Book cover design:  Beata Spáčilová 

Printed by:  Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, 2015 

ISBN:  978‐80‐214‐5228‐2 

Page 3: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

HISTORY OF CONFERENCE 

 After  the  reopening  of  the  Faculty  of  Chemistry  of  Brno 

University of Technology in 1992 and reaching its stability in the 

area  of  teaching,  the  research  activities  of  both  academic  and 

scientific  staff  began  to  develop.  Modest  instrumentation 

brought publications based on experimental work of the faculty 

staff.  In  1999  prof.  Lubomir  Lapčík  –  the  dean  of  that  time‐ 

organized  the  International  Conference  ʺThe  First Meeting  on 

Chemistry & Lifeʺ  to boost a mutual exchange of experience.  It 

was held on Sept. 9 ‐ 10, 1999 in the newly opened Faculty premises on Purkyňova 118, Brno. 

There were 147 contributions presented by more than 230 authors, including the prominent 

experts  from  abroad  (PV  Krivenko  from  Ukraine, M.  Sprinzl  from  Germany,  A.  Korgo 

Switzerland, TG Langdon from the USA). The conference was attended by the scientists and 

academics from Slovak and Czech universities.  

 The Second Meeting on Chemistry & Life was held at Brno University of 

Technology on Sept 10 – 11, 2002. The conference was organized as a part 

of the events celebrating the 10th anniversary of the faculty and was held 

under the auspices of the rector of Brno University of Technology, prof. 

Jan Vrbka. The conference presented 54 contributions and more than 100 

posters. The quality of the conference was also supported by the invited 

lectures  given  by  the  prominent  domestic  and  foreign  experts  (K. 

Friedrich  from  Germany,  S. Mierts  from  Italy, M.  Kodíček  of  the  Institute  of  Chemical 

Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech Republic).  

The Third Meeting on Chemistry & Life was held at  the Faculty of Chemistry  in Brno on 

Sept. 20‐ 22, 2005 under the auspices of prof. Jan Vrbka, the rector of BUT and prof. Jaroslav 

Fiala, the dean of the Faculty of Chemistry. The event followed the tradition of three‐annual 

meetings providing people from industry, research and academia with a forum to exchange 

the  ideas  on  recent  advances  in  research  and  development  in  chemistry,  biotechnology, 

materials, science and environmental technology. There were five plenary lectures (M. Anke 

from Germany, N.  Inagaki  from  Japan, D. Klockow  from Germany, and  J. Hajšlová and L. 

Lapčík from the Czech Republic), 93 lectures in the sections and 184 posters. 

The  Fourth  Meeting  on  Chemistry  &  Life  was  held  at  Brno 

University  of Technology  on  September  9  ‐  11,  2008 under  the 

auspices of prof. Karel Rais, the rector of BUT and prof. Jaromir 

Havlica,  the  dean  of  the  Faculty  of Chemistry.  The  conference 

included  8  plenary  lectures,  6  of  which  given  by  prominent 

foreign experts from Slovenia, Ukraine, Germany and Serbia. In 

addition  to Czech and Slovak scientists  the conference was also 

attended  by  the  experts  from  other  countries  (France,  Romania,  Russia,  Spain, Australia, 

Page 4: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

Iran,  Serbia,  Brazil,  Italy,  and  Borneo).  The  negotiations  were  conducted  in  10  sections: 

Environmental Chemistry &  Technology,  Food Chemistry &  Biotechnology, Chemistry  of 

Inorganic Materials,  and  Chemistry  of  Organic materials,  Photochemistry,  Polymers  and 

Polymer Composites. There were 77 lectures and 300 posters presented in these sections 

 The Fifth Meeting on Chemistry & Life was held  from 14  to 16 

September  2011  traditionally  at  the  Faculty  of Chemistry,  Brno 

University of Technology under the auspices of prof. Karel Rais, 

the rector. There were six plenary lectures at the conference, and 

5  invited  lectures by prominent Czech and  foreign scientists  (AJ 

Lesser  from  the USA, M. Chaplin  from  the UK, T. Rustad  from 

Norway, TD Mark  from Austria, MG Fernández  from Spain, M. 

Palouš  and  J. Híveš  from  Slovakia,  J. Hajšlová  from  the  Czech  Republic  and  others).  In 

addition, there were 56 presentations and more than 56 posters presented by both academics 

and doctoral students.  

The Sixth Meeting on Chemistry and Life will take place at Brno University 

of Technology, Faculty of Chemistry on Sept. 2‐4, 2015. The conference will 

be held under  the auspices of  the rector of Brno University of Technology, 

prof. Petr Štěpánek. The  scientific  level of  the conference  is guaranteed by 

the dean  of  the  Faculty  of Chemistry, prof. Martin Weiter. We  expect  the 

outstanding experts from abroad (G.H Pollack and A. Crosby from USA, K. 

Kovar  from  Switzerland,,  L.E  Melymuk  from  Canada  and  J.  Hofman  from  the  Czech 

Republic)  to present plenary  lectures and more  than 200 other participants  from  the Czech 

and  Slovak Republic  and  abroad  (Cyprus, China, Kuwait,  Iran, Poland, Romania, Russia, 

Turkey  and  Ukraine).  The  conference  will  also  be  attended  by  several  companies 

collaborating with the faculty in the area of contracted research and business activities. 

 

 

 

ACKNOWLEDGEMENT 

Publication  of  this  book was  financially  supported  by  the  Czech Ministry  of  Education, 

Youth and Sports, under project No LO1211.  

   

Page 5: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

CONFERENCE SPONSORS 

 

 

 

Page 6: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

   

Page 7: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

Committees 

INTERNATONAL SCIENTIFIC COMMITTEE 

  Martin Weiter (Brno University of Technology, Czech Republic), chairman 

  Leon Govaert (Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Netherlands)  

  Jaromír Havlica (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Josef Jančář (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Karin  Kovar  (School  of  Life  Sciences  and  Facility Management,  ZHAW, Wädenswil, 

Switzerland)  

  Ivana Márová (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Miloslav Pekař (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Jan Schwarzbauer (RWTH Aachen, Germany)  

  Ján Šajbidor (Slovak University of Technology in Bratislava, Slovakia)  

  Peter Šimon (Slovak University of Technology in Bratislava, Slovakia)  

  Bimal Kumar Sarkar (Galgotias University, Greater Noida, India)  

  Milada Vávrová (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Michal Veselý (Brno University of Technology, Czech Republic)  

  Daniel Wagner (Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel)  

  Oldřich Zmeškal (Brno University of Technology, Czech Republic)  

ORGANIZING COMMITTEE 

  Oldřich Zmeškal, FCH BUT, Brno, Czech Republic, chairman 

  Hana Alexová, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

  Jan Brada, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

  Petr Dzik, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

  Renata Herrmannová, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

  Ilona Pipková, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

  Michal Veselý, FCH BUT, Brno, Czech Republic 

   

Page 8: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

Invited Speaker 

 

Professor Gerald H. Pollack 

University of Washington 

Seattle, USA.  

http://faculty. washington. edu/ghp/ 

E‐mail: ghp@u. washington. edu 

 CV 

Gerald  Pollack  received  his  PhD  in  biomedical  engineering  from  the  University  of 

Pennsylvania  in  1968. He  then  joined  the University  of Washington  faculty  and  is  now 

professor of Bioengineering. He  is  also Founding Editor‐in‐Chief of  the  journal, WATER, 

convener of  the Annual Conference on  the Physics, Chemistry and Biology of Water, and 

Executive Director of the Institute for Venture Science.  

RESEARCH ACTIVITIES 

His interests have ranged broadly, from biological motion and cell biology to the interaction 

of  biological  surfaces  with  aqueous  solutions.  His  1990  book,  Muscles  and  Molecules: 

Uncovering  the  Principles  of  Biological Motion,  won  an  “Excellence  Award”  from  the 

Society  for Technical Communication. His 2001 book, Cells, Gels and  the Engines of Life, 

and his newest book, The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor won that 

Society’s  “Distinguished Award,  ”  their  highest  distinction.  The  latter  book went  on  to 

receive the World Summit Excellence Award.  

AWARDS 

Pollack received an honorary doctorate in 2002 from Ural State University in Ekaterinburg, 

Russia, and was more  recently named an Honorary Professor of  the Russian Academy of 

Sciences  and  foreign member  and Academician  of  the  Srpska Academy. He  received  the 

Biomedical Engineering Society’s Distinguished Lecturer Award in 2002. In 2008, he was the 

faculty  member  chosen  by  his  university  colleagues  to  receive  their  highest  annual 

distinction: the UW Faculty Lecturer Award. Pollack is a Founding Fellow of the American 

Institute of Medical and Biological Engineering and a Fellow of both  the American Heart 

Association  and  the  Biomedical  Engineering  Society.  He  received  an  NIH  Director’s 

Transformative  R01  Award.  He  was  the  2012  recipient  of  the  Prigogine  Medal  for 

thermodynamics  of dissipative  systems,  and  in  2014 he  received  the  Scientific Excellence 

Award  from  the World Academy of Neural Therapy, as well as  the Society  for Scientific 

Exploration’s Dinsdale Prize.  

PAPER PRESENTED 

The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor 

 

   

Page 9: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

 

Invited Speaker 

  Prof. Dr. Karin Kovar Head of the Bioprocess Technology Section 

School of Life Sciences and Facility Management 

SWITZERLAND 

E‐mail: koka@zhaw. ch

CV 

Since 1999, Professor Karin Kovar has been Head of  the Bioprocess Technology Section & 

Lecturer  in Bioprocess Technology and Bioprocess  Informatics at  the Zurich University of 

Applied  Sciences  ZHAW  in Wädenswil,  Switzerland. Her  unique  career  has  developed 

across  academic  and  industrial  sectors,  and both her  research  and  teaching  are based on 

profound  cross‐disciplinary  knowledge.  She  has  held  industrial  and  academic  research 

appointments at F. Hoffmann‐La Roche Ltd, Vitamin Research, Basel, CH, the Swiss Federal 

Institute of Environmental Science and Technology  (EAWAG), Dübendorf, CH, and at  the 

Institute of Chemical Technology, Prague, CZ. Moreover, she accomplished  internships at 

the Max‐Planck‐Institute, Mülheim a. d. Ruhr, D and the University of Bayreuth, Germany.  

Karin Kovar graduated (MSc. Hons.) in two fields, chemical engineering, and ecology, from 

the University of Chemical Technology (UCT)  in 1989 and the Charles University, Prague, 

CZ  in  1992  respectively.  In  1996  she  obtained her PhD  in microbial physiology  from  the 

Swiss  Federal  Institute  of  Technology  (ETH),  Zürich,  CH,  with  special  emphasis  on 

microbial growth kinetics.  

FIELDS OF THE RESEARCH 

The  research  focus  of  the  Bioprocess  Technology  Section  has  yielded  several  industrial 

applications  relating  to  microbial  biotechnology.  Their  approach  is  multidisciplinary, 

drawing on microbial physiology, advanced data evaluation,  computational methodology 

and process engineering as well as skills and competences which are implemented in close 

collaboration  with  teams  focussed  on  molecular  biological  strain  testing  and metabolic 

pathway engineering. The main topics of research currently include: 

• kinetics of (recombinant) product formation 

• analyses of culture/population heterogeneity at the single‐cell level 

• recombinant protein (over‐) production with Pichia pastoris 

• variations in post‐translational modifications during production processes 

• heterotrophic, mixotrophic and photoautotrophic culture modes with microalgae 

The  overarching  goal  of  this  research  is  to  understand  and  predict  factors  affecting 

productivity in biotechnological processes and varying qualities of synthesised products.  

RESEARCH ACTIVITIES 

The Bioprocess Technology  team  at  the ZHAW develops  concepts  and  strategies  for  the 

design and optimisation of biotechnological manufacturing processes using bacteria, fungi 

(yeasts) and microalgae  that are particularly selected  to produce  functional and structural 

recombinant  proteins  including  enzymes,  growth  factors,  membrane  transporters, 

antibodies and collagen as well as pigments, vitamins, PUFAs, steroids, etc.  

Professor Kovar and her  team were presented with  the  international Bodensee  Innovation 

Award in both 2009 and 2012 as well as they were a finalist for the ZHAW’s Best Teaching 

Award  in 2013 and 2015,  in respect of  the unique and  innovative educational programme 

“New business opportunities for biotechnology in chemical manufacturing”.  

Page 10: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

10 

 

Besides  her  research  and  teaching  activities,  she  manages  the  e‐learning  platform 

http://www.  biotechLAB.  net, which was  initiated within  the  scope  of  the  Swiss Virtual 

Campus Programme, and  she has developed  science  communication projects  for primary 

school  pupils  and  their  parents,  supported  by  the  Swiss  National  Science  Foundation 

(http://miwelt. net)  as well  as  initiating  and  co‐organising  the  successful BioTech, Czech‐

Swiss Symposium and Pichia scientific series of conferences.  

PUBLICATIONS 

A selection of her most relevant publications are listed under: 

http://ibt. zhaw. ch/fileadmin/php_includes/popup/person‐detail. php?kurzz=koka 

PAPER TO BE PRESENTED 

Strategies for optimum production of high‐value products using microalgae.  

 

 

   

Page 11: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

11 

 

Invited Speaker   Professor Alfred J. Crosby 

Polymer Science & Engineering Department 

University of Massachusetts Amherst 

USA 

E‐mail: crosby@mail. pse. umass. edu 

 CV 

Al  Crosby  received  his  B.  S.  degree  in  Civil  Engineering  and  Applied Mechanics  at  the 

University  of  Virginia  in  1996  and  his  Ph.  D.  in  Materials  Science  and  Engineering  at 

Northwestern  University  in  2000,  with  his  doctoral  dissertation  research  entitled: 

Deformation  and  Failure  of  Thin  Viscoelastic  Adhesives.  He  was  awarded  a  National 

Research  Council  Research  Fellowship  in  2000  to  conduct  his  postdoctoral  research  on 

Combinatorial  Characterization  of  Polymer  Thin  Film  Mechanics  and  Adhesion  in  the 

Polymers Division at the National Institute of Standards and Technology. In 2002, he  joined 

the  faculty  at  the University  of Massachusetts Amherst  as  an Assistant Professor. He was 

promoted  to  Associate  Professor  in  2008  and  Full  Professor  in  2012.  Professor  Crosby’s 

research  group  focuses  on  the  mechanics  of  soft  materials,  especially  in  the  context  of 

adhesion and bio‐inspired materials.  

FIELDS OF RESEARCH 

‐ Bio‐inspired materials design 

‐ Polymer adhesion 

‐ Mechanics of hierarchical structures 

‐ Deformation and fracture of thin polymer films 

‐ Polymer nanocomposites 

RESEARCH ACTIVITIES 

Across  an  extensive  size  scale  range,  we  focus  on  gaining  fundamental  knowledge  of 

structure‐property‐performance  relationships  in  order  to  create  new  materials  that  can 

interface with humans on human size scales. Our materials design paradigms introduce not 

only advanced functions but also routes  to sustainable and robust production methods. We 

organize our research along four themes: bio‐inspired adhesion; polymer surface instabilities; 

polymer‐nanoparticle  hybrid  assemblies;  and  properties  of  gels  and  living  tissues.  Our 

research has been covered extensively  in  the popular media,  including Discovery Channel, 

Bloomberg Businessweek and CNN Money/Fortune Magazine, which named the Geckskin™ 

project one of the Top 5 Science Breakthroughs of 2012.  

PUBLICATIONS 

Prof.  Crosby  has  published  more  than  100  peer‐reviewed  scientific  publications,  4  book 

chapters, 15 patents or patent applications, and his publications have been  cited over 2400 

times.  

PAPER PRESENTED 

Polymer‐Nanoparticle Mesostructures and Their Mechanics 

 

 

Page 12: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

12 

 

Invited Speaker   Dr. Lisa Melymuk 

Research Centre for Toxic Compounds in the Environment 

Faculty of Science, Masaryk University 

Czech Republic 

Email: melymuk@recetox. muni. cz 

 

 CV 

Lisa Melymuk  received  her Hon.  B.  Sc.  in  geology  and  physics  from McMaster University, 

Canada, her M. Sc. degree in geography from the University of Toronto, Canada, and her PhD in 

Chemical  Engineering  and Applied  Chemistry  from  the University  of  Toronto  in  2012. Her 

dissertation  research was  on:  Semi‐volatile Organic Contaminants  in  the Urban Atmosphere: 

Spatial  and  Seasonal Distributions  and  Implications  for Contaminant  Transport.  In  2012,  she 

joined  the Research Centre  for Toxic Compounds  in  the Environment  (RECETOX) at Masaryk 

University, Brno, as a postdoctoral researcher.  

FIELD OF RESEARCH 

‐ Air sampling methods for semivolatile organic contaminants 

‐ Endocrine disrupting compounds in consumer products 

‐ Indoor levels of semivolatile organic contaminants and endocrine disruptors 

‐ Linking consumer product use and exposure to endocrine disruptors 

RESEARCH ACTIVITIES 

Dr. Melymuk’s  research  activities  broadly  address  semivolatile  organic  contaminants, with  a 

focus  on  their  distribution  in  indoor  environments.  Her  current  research  projects  address 

conventional and new sampling methods for organic pollutants, such as passive and active air 

sampling,  and  aim  to  refine  those  techniques  to  best  address  the  broad  suite  of  legacy  and 

current use  chemicals which are of  concern  for human and  environmental health. She  is also 

working on  identification of  the pathways of chemical  transport  indoors  from chemical use  in 

building materials and consumer products through to human exposure. Her research involves a 

combination  of  environmental  sampling,  experimental  case  studies  and  stochastic modeling 

techniques to address exposure pathways.  

PAPER PRESENTED 

Organic contaminants in the indoor environment: linking sources to human exposure 

 

 

Page 13: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

13 

 

Invited Speaker   Assoc. Prof. Jakub Hofman 

Masaryk University 

Faculty of Science, RECETOX 

Brno CZECH REPUBLIC 

hofman@recetox. muni. cz 

 CV 

Jakub Hofman received his MSc. degree in Environmental Protection and Management at the 

Masaryk  University  (the  Czech  Republic)  in  1998.  He  received  his  Ph.  D.  degree  in 

Environmental  Chemistry  and  RNDr.  degree  in  Ecotoxicology  in  2003  and  2004  at  the 

Masaryk University. His doctoral research was focused on soil microbial parameters and their 

use  in  environmental  (bio) monitoring.  Since  1998,  he worked  as  researcher  and  then  as 

Assistant Professor at Masaryk University in the Research Centre for Toxic Compounds in the 

Environment (RECETOX). He was promoted to Associate Professor in 2011 in Environmental 

Chemistry with  the  habilitation  thesis  entitled: Contaminants  in  the  soil  environment  and 

their effects on biota. Today he works in RECETOX at MU and his research group focuses on 

the  soil  ecotoxicology  and  environmental  chemistry  and  on  the  bioavailability  of 

environmental contaminants.  

FIELDS OF RESEARCH 

‐ soil environmental chemistry and ecotoxicology 

‐ soil contamination and monitoring 

‐ bioavailability of contaminants in soils 

‐ soil quality and degradation, soil protection, policy and legislation 

‐ currently used pesticides 

RESEARCH ACTIVITIES 

Our main area of interest lies in understanding the interactions between pollutants and biota 

in  soil.  In  various  research  projects we  have  studied  behavior  and  bioavailability  of  soil 

contaminants as the key processes affecting their toxicity. In the past, we mostly focused on 

persistent  organic  pollutants,  but  recently  we  shifted  to  the  group  of  currently  used 

pesticides.  Our  topic  is  also  the  investigation  of  the methods  suitable  for  bioavailability 

determination. Further, we focus our attention to research of the effects of complex mixtures 

on  soil organisms. Dredged  sediments application on  soil has been  studied as an example. 

From the basic research issues above, the attention of our group has been always focused also 

on the soil protection and soil related policy, legislation and education.  

PUBLICATIONS 

Dr. Hofman  has  published  35  peer‐reviewed  IF  scientific  publications,  2  book  chapters,  1 

utility model, and his publications have been cited over 250 times.  

PAPER PRESENTED 

Can  currently  used  and  emerging  pesticides  in  agriculturally  used  fluvisols  be  risky  for 

human and ecosystem health? 

 

Page 14: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

14 

 

Table of contents 

Advanced Ceramics .............................................................................................................. 25 

Svec, J., Bartonickova, E., Jebava, A., Masilko, J., Ptacek, P.  

Synthesis of Layered Calcium Cobaltites Intended for Thermolectric Applications .......... 25 

Solny, T., Ptacek, P., Bartonickova, E., Masilko, Tkacz, J., Daviðsdóttir, S., Ambat, R.  

TiO2 Surface Coating of Mn‐Zn Dopped Ferrites Study .......................................................... 26 

Fojt, P., Zlámalová, H., DeVaufleury, A.  

Possible Use of Terrestrial Gastropod (Helix Aspersa Aspersa) and It’s Life Stages as a 

Tool for Environmental Risk Assessement ................................................................................ 26 

Heinrichová, P., Kovalenko, A., Dzik, P., Zhivkov, I., Honová, J., Vala, M., Weiter, M.  

Development of Large Area Organic Solar Cells ...................................................................... 27 

Mocan L,, Matea T.C., Iancu C., Mocan T.  

Immunoglobulin G Functionalized Gold Nanoparticles for Selective Treatment of Cancer

 .......................................................................................................................................................... 28 

Krouská, J., Pekař, M.  

Solution Calorimetry as a Tool for API Characterization ........................................................ 29 

Raghvendra Singh Yadav, Jaromir Havlica 

An Overview of Cation Distribution and Particle Size Dependent Properties of Ferrite 

Nanoparticles ................................................................................................................................. 29 

Biotechnology ....................................................................................................................... 33 

Tonkopii, V.  

Isolation, Purification and Kinetic Behaviour Of Fishʹs Blood Serum Cholinesterase ........ 33 

Hudečková, H. Babák L.  

Lactic Acid Production from Waste Bread ................................................................................ 33 

Pilgrova, T., Pekar, M.  

Interaction between Cationic Micelles and Hyaluronan ......................................................... 34 

Bokrová, J., Matoušková, P., Pavelková, R., Márová, I.  

Preparation and Stability of Liposome Particles with Encapsulated Natural UV Filters ... 35 

Benesova, P., Obruca, S., Milerova, M., Marova, I.  

Bioremediation of Organic Pollutants by Cupriavidus Necator ............................................ 36 

Matoušková, P., Sosková, S., Krempaský, K., Vajglová, K., Márová, I.  

Development of Organic Micro‐ and Nanoparticles as Delivery Systems for Antimicrobial 

Agents ............................................................................................................................................. 37 

Hlavacek, V., Petrik, S., Haronikova, A., Vymolova, M., Marova, I.  

Utilization of Agricultural Waste Materials .............................................................................. 37 

Obruca, S., Kucera, D., Dingova, T., Benesova, P., Porizka, J., Marova, I. 

Biotechnological Production of Polyhydroxyalkanoates on Various Lignocellulose‐Based 

Agricultural Wastes ...................................................................................................................... 38 

Page 15: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

15 

 

Obruca, S., Sedlacek, P., Mravec, F., Samek, O., Krzyzanek V., Kucera D., Benesova P., Doskocil, L., 

Marova, I.3 

Polyhydroxyalkanoates in Bacterial Cells – More Than Just Storage Materials .................. 39 

Obruča, S., Innemanová P.  

Utilization of Petroleum Hydrocarbon Residua for Production of Polyhydroxyalkanoates

 .......................................................................................................................................................... 41 

Reichstädter, M., Valicová, M., Omelková, J.  

Influence of Carrier Area on Properties of Immobilized Cellulase Complex ....................... 42 

Sasková, D., Pořízka, J., Španová, A., Diviš, P., Kulich, P., Rittich, B. 

Silver Nanoparticles Production with Probiotic Bacteria ........................................................ 42 

Koudelka, S., Turanek Knotigova, P., Masek,  J., Lukac, R., Prochazka, L., Neuzil,  J., Miller, A. D., 

Turanek, J. 

Liposomal Formulations of Hydrophobic Anticancer Drugs: Paclitaxel and Vitamin E 

Analogues as Examples ................................................................................................................ 43 

Čertík M., Klempová T., Slaný O.  

Fungal Solid‐State Fermentation as a Useful Tool for Preparation of Functional Cereal‐

Derived Biomaterials .................................................................................................................... 44 

Breierova E., Čertik M., Márova I.  

The Influence Free Radicals on The Uptake of Copper (II) Ions by Exopolymers and the 

Fibrillar Part Oof Cell Wall of The Red Yeast ............................................................................ 45 

Kovar, K., Barmettler, M, Stadler, M., Zamora, I., and Neutsch, L.  

Strategies for Optimum Production of High‐Value Products Using Microalgae ................ 46 

Perútková, K., Steinová, J., Novotná, Z., Červený, J., Trtílek, M.  

Growth Dynamics Characterization of Setlicola Philippina Gen. et Spec. Nov. 

(Trebouxiophyceae, Chlorophyta), Performed in Two Types of Photobioreactors ............. 47 

O. Samek, A. Haroniková, K. Hrubanová, I. Márová, S. Bernatová, P. Zemánek, V. Krzyžánek 

Yeast Biomass Analysis for Application in Biotechnology Based on Raman and SEM 

Spectroscopy .................................................................................................................................. 48 

Mašek, J., Turánek Knotigová, P., Lukáč R., Křupka M., Bartheldyová E., Koudelka Š., Miller, A. D., 

Kratochvílová I., Ledvina, M., Raška, M., and Turánek, J.  

Liposomal Vaccine Delivery Systems......................................................................................... 49 

Environmental Chemistry and Technology .................................................................... 51 

Hribova, S., Vavrova, M., Zlamalova Gargosova, H.  

Are Terrestrial Organisms Able to Live in Contaminated Soil after Fire‐Fighting? ............ 51 

Chytil, V., Vavrova, M.  

Flame Retardants and their Occurrence in the Terrestrial Ecosystem ................................... 52 

Kosárová, H., Holubová, Z., Řeháková, J., Čáslavský, J., Řehůřková, I., Ruprich, J.  

Microwave Digestion Method of Biotic Samples for Elemental Analysis ............................ 53 

Bukackova, M., Vitkova, L., Vavrova, M., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich J.  

Optimization of Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry Method for the 

Determination of Bisphenols in Selected Food Samples .......................................................... 54 

Page 16: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

16 

 

Kavrik, R., Nevrla, J., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich, J.  

Monitoring of Chlorate and Perchlorate in Czech Food Basket ............................................. 55 

Vitkova, L., Bukackova, M., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich, J. 

Evaluation of Occurrence of Selected Groups of Fatty Acids in Fish and Fish Products ... 57 

Smutna, M., Caslavsky, J 

Determination of Sildenafil, Vardenafil and Tadalafil in Wastewater by HPLC/MS .......... 58 

Lastuvkova,M., Turkeova,I., Smilek,J., Sedlacek, P., Kratochvilova, R., Schmiedova, V., Klucakova, M.  

Morphology of Plant Cuticles as The Limiting Barrier for the Uptake of Fertilizers .......... 59 

Smilek, J., Kalina, M., Lastuvkova, M., Turkeova, I., Sedlacek, P., Klucakova, M.  

Reactivity‐Mapping Tool Based on Diffusion Techniques for Characterization of 

Biocolloids ...................................................................................................................................... 60 

Turkeova, I., Enev, V., Klucakova, M., Krouska, J., Lastuvkova, M.  

Thermodynamics of Metal Ion Interaction with Humic Acids ............................................... 60 

Enev, V., Turkeova, I., Szewieczkova, J., Doskocil, L., Klucakova, M.  

Fluorescence Analysis of Cu (II), Pb (II) and Hg (II) Ion Binding to Humic and Fulvic 

Acids ................................................................................................................................................ 61 

Vitkova, L., Bukackova, M., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich, J. 

Optimization of Method for the Determination of Fatty Acids with Regard to Their Trans 

and Cis Isomers ............................................................................................................................. 62 

Olejnickova, Z., Dzik, P., Vavrova, M., Vesely, M.  

Degradation of Estriol by Photocatalysis ................................................................................... 63 

Kratochvílová, R., Klučáková, M., Laštůvková, M., Kalina, M.  

Superabsorbent Polymers and Their Effect on Soil Water Retention .................................... 64 

Iman Nazari, Behrouz Shaabani, Amir Zarei 

Removal of Heavy Metals from Aqueous Solutions by Low‐Cost Bio Materials ................ 65 

Iman Nazari, Pegah Abbasifar, Nasim Pouya 

Determination of Heavy Metals and Nitrate in Drinking Water of Capital City of Iran and 

its Side Effects in Public Health ................................................................................................... 66 

Komendova, R., Hajdova, J.  

Lichen Hypogymnia Physodes – Bioindicator Tested for the Determination of Palladium 

in Urban Air in Brno, Czech Republic ........................................................................................ 68 

Hábová, M., Pospíšilová L.69 

UV‐VIS Spectral Characteristics of Humic Substances in Chernozems ................................ 69 

Řezáčová, V., Osinová, P.  

Study of the Effect of Interferents on Spectrophotometric Determination of Anionic 

Surfactants ...................................................................................................................................... 70 

Johanna Rajasärkkä, Jonáš Lašňák, Luděk Bláha 

Effects of Organic Lining Materials and Plastic Pipes to the Chemical Content of Drinking 

Water ............................................................................................................................................... 71 

Staněk, T., Sulovský, P.  

Testing of Special Binders for Immobilization of Toxic Elements .......................................... 72 

Page 17: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

17 

 

Diana Yudin, Anton Yudin, Andreea Iordache, Claudia Sandru, Sonia Suvar, Monica Culea 

Development and Validation of Spectrophotometric Method for Determination of 

Biochemical Oxygen Demand in Wastewater ........................................................................... 73 

Mikula, P., Minarikova M., Sovadinova, I., Nadres, E., Takahashi, H., Kuroda, K., Babica, P.  

Activity of Biomimetic Antimicrobial Polymers Against Cyanobacteria and Green Algae74 

Melymuk, L., Bohlin Nizzetto, P., Vojta, S., Klanova, J.  

Organic Contaminants in the Indoor Environment: Linking Sources and Human Exposure

 .......................................................................................................................................................... 75 

Mihaela Vladu 

Environmental Radioactivity at Tritium Removal Facility‐ ICIT ........................................... 76 

Voica, C., Iordache, A. M., Suvar, S., Culea, M., Ionete, R. E.  

Study on Metal Contamination in Water, Sediments and Soils Samples from N‐W 

Romania, using ICP‐MS ............................................................................................................... 77 

Repková M., Šípková, H.  

Comparison of Separation Efficiency at Different Levels of Technological Line For 

Drinking Water Treatment at Švařec .......................................................................................... 78 

Tobková, L., Švestková, T., Vávrová, M.  

Contamination of Environment by Musk Compounds ........................................................... 79 

Vávrová, M., Dvořáková, P., Sýkora, R., Clemensová, G., Lisá, H., Olejníčková, Z.  

Problems of Contamination of Wastewater Drugs ................................................................... 80 

Hájek, R., Chytil, V., Vávrová, M., Lisý, M.  

Occurence of Organic Compounds in Tar Produced from Biomass Combustion and 

Gasification ..................................................................................................................................... 82 

Čáslavský, J., Vávrová. M., Remerová, M., Jurasová, L.  

Hormones in Drinking and Waste Water .................................................................................. 83 

Zlámalová Gargošová, H., Milatová, M., Kučera, F.  

Ecotoxicological Evaluation of Polymeric Substances ............................................................. 84 

Darina Lankova, Katerina Urbancova, Jana Pulkrabova and Jana Hajslova 

A Novel Strategy for The Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) 

Metabolites in Urine ...................................................................................................................... 85 

Pulkrabová J., Lanková D., Urbancová K., Švarcová A., Stupák M., Hajšlová J.  

Assessment of Body Burden of Czech Population to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons 86 

Hofman, J., Šimek, Z., Bielská, L., Hvězdová, M., Sáňka, M., Scherr, K., Šmídová, K., Škulcová, L., 

Šudoma, M., Svobodová, M., Vašíčková, J.  

Can Currently Used and Emerging Pesticides in Agriculturally Used Fluvisols be Risky 

for Human and Ecosystem Health? ............................................................................................ 87 

Tomášková, M., Chýlková, J.  

The Possibilities of Voltammetric Determination of Different Antioxidants in Biodiesel .. 89 

Chýlková, J., Tomášková, M., Šelešovská, R.  

The Determination of Moluscocide Methiocarb using DPV – the Possibility of Monitoring 

for The Supress of Zooplankton Growth ................................................................................... 90 

Page 18: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

18 

 

Janíková, L., Šelešovská, R., Štěpánková, M., Chýlková, J.  

Sensitive Determination of Anti‐Inflammatory Drug Sulfasalazine using Green 

Electrochemical Sensor Based on Silver Solid Amalgam ........................................................ 91 

Pryszcz, A.  

Preparation of Sorbents from Tar Deposits. .............................................................................. 92 

Hajslova, J., Pulkrabova, J., Lankova D.  

Sources and Transfer of Emerging Halogenated Contaminants Across the Food Chain ... 93 

Food Chemistry ..................................................................................................................... 95 

Vítová, E., Sůkalová, K., Mahdalová, M., Butorová, L., Musilová, L., Pecinová, E95 

Comparison of Sensory Quality of Model Swiss Cheese with Commercially Obtained 

Corresponding Product ................................................................................................................ 95 

Butorová, L., Polovka, M., Tobolková, B., Vítová, E.  

Assessment of Antioxidant Properties of Different Types of Herbs by EPR and UV‐VIS 

Spectroscopy .................................................................................................................................. 96 

Mahdalová, M., Vítová, E., Ryglová, H., Sůkalová, K., Buňka, F.  

The Development of Volatile Flavour Compounds During Ripening of Gouda Cheese ... 97 

Fričová, M., Čuta, R., Křížová, J., Španová, A., Rittich, B.  

Simply Method of DNA Isolation from Lactic Acid Bacteria ................................................. 98 

Konecna, J., Spanova, A., Horák, D., Rittich, B.  

Solid ‐ Phase DNA Extraction Using Various Types of Magnetic Microparticles ............... 99 

Sůkalová, K., Vítová, E., Buňka, F., Mahdalová, M.  

Influence of Vegetable Oils on Fatty Acids Composition in Processed Cheese Analogues

 ........................................................................................................................................................ 100 

Olšovcová, Z., Vespalcová, M., Diviš, P., Matějíčková, J., Kaplan, J., Matějíček, A.  

Small Berries as an Important Source of Antioxidants .......................................................... 101 

Mikulíková, R., Svoboda, Z., Benešová, K., Běláková, S.  

Determination of Content of Hordein Peptides in Beer ........................................................ 102 

Vašíček, R, Vaňásek, J, Konečná, J, Trachtová, Š, Španová, A, Rittich, B.  

Detection of Lactobacillus Acidophilus Species in the Probiotic Meat Product ................ 103 

Divis, P., Christovova, S., Porizka, J., Vespalcova, M., Matejicek, A.  

Determination of Total Polyphenol Content and Total Antioxidant Activity of Different 

Currant and Gooseberry Cultivars Grown in the Czech Republic ...................................... 103 

Svoboda, Z., Mikulíková, R., Benešová, K., Běláková, S.  

Determination of Trans‐2‐nonenal in Barley Varieties Recommedned for Production of 

Czech Beer .................................................................................................................................... 104 

Diana Yudin, Anton Yudin, Irina Geana, Gili Saros, Iuliana Piciorea, Monica Culea 

Uncertainty Characterization Procedure for Drinking Water Laboratory Analysis ......... 105 

Buňka, F., Černíková, M., Pachlová, V., Salek, R. N., Stašková, I.  

The Effect of Heat Treatment, Temperature of Coagulation, Calcium Chloride and 

Enzyme Concentration on The Rennet Coagulation of Cow Milk ....................................... 106 

Page 19: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

19 

 

Iordache, A. M., Voica, C., Suvar, N. S., Culea, M., Ionete, R. E.  

Determination of the Metal Content in Seafood and Fish Species From the Romanian 

Market ........................................................................................................................................... 107 

Matoušková, P., Pražáková, J., Márová, I.  

Determination of Nicotine in Different Types of Products ................................................... 108 

Niculina‐Sonia  Suvar,  Andreea  Maria  Iordache,  Cezara  Voica,  Roxana  Elena  Ionete,  Ramona 

Bleiziffer, Monica Culea 

Comparison of Nutrients Composition of Some Vegetable Oils .......................................... 109 

Polovka, M., Tobolková, B., Belajová, E., Durec, J.  

On the Qualitative Parameters of Fruit Juices and Possibilities of their Modification via 

Technological Modifications ...................................................................................................... 110 

Tatiana Klempova, Janka Janstova, Sona Gavurnikova, Michaela Havrlentova, Milan Certik 

Applications of New Types of Biomaterials Obtained by Fungal Solid‐State Fermentation 

In Bakery Products Manufacturing .......................................................................................... 111 

Krmela, A., Schulzová, V., Hajšlová, J.  

Rose Hips – The Sources of Galactolipids for The Production of Food Supplements ...... 112 

Hůrková, K., Rubert, J., Hajšlová, J.  

HRMS Based Metabolomic Fingerprinting for Berries and Cranberries Authentication . 113 

Fenclova, M., Rimpelova, S., Zachariasova, M., Hajslova, J.  

The Study of Distribution of Sesquiterpene Lactones in Model Systems of Human Prostate 

Cancer Cells and Macrophages ................................................................................................. 114 

Stupák M., Hajšlová J.  

GC‐HRTOF: A Powerful Tool for Evaluation of Whisky Quality and Authenticity ......... 115 

Hradecký J. and Hajšlová J.  

Why is this Product Smelling: Application of SPME Coupled with GC‐HRMS ................ 116 

Kopuncová, M., Kolek, E., Sádecká, J.  

Impact Of Different Processing Atmospheres on the Volatiles of Orange Juice with Pulp

 ........................................................................................................................................................ 116 

Vítová, E., Sůkalová, K., Mahdalová, M., Butorová, L., Musilová, L., Pecinová, E.  

Comparison of Sensory Quality of Commercial and Home‐Made Model Swiss Cheese . 118 

Drabova, L., Pulkrabova, J., Hrbek, V., Kocourek, V., Hajslova, J.  

Occurence of Organic Contaminants in Food Supplements Based on Fish Oil ................. 119 

Chemistry of Silicates ........................................................................................................ 120 

Pavel Šiler, Iva Kolářová, Tomáš Sehnal, Roman Snop, Tomáš Opravil, František Šoukal 

The Particle Sizes Influence on The Properties of Portland Cement Pastes ........................ 121 

Bednárek, J., Novotný, R., Šoukal, F., Tvrdík, L. 

The Preparation of Heat Insulating Moulded Refractories ................................................... 122 

Hajdúchová, M., Langová, M., Enev, V., Kalina, L. ........................................................................... 122 

Possibilities of Using Plasticizers and Superplasticizers in Alkali‐Activated Systems ..... 122 

 

Page 20: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

20 

 

Parizek, L., Bilek Jr., V., Brezina, M.  

Chloride Resistance of Alkali Activated Slag Pastes With Fly Ash Replacement ............. 123 

Bilek Jr., V., Parizek, L., Kosar P., Kratochvil, J., Kalina, L.  

Strength and Porosity of Alkali Activated Materials ............................................................. 124 

Jiří Kratochvíl, Hana Kalousová, Tomáš Opravil 

Optimization of Alternative Aggregates Based on Fluid Combustion Fly Ashes ............. 124 

Jan Koplík, Miroslava Smolková, Jakub Tkacz 

The Leachability of Heavy Metals from Alkali‐Activated Fly Ash and Blast Furnace Slag 

Matrices ......................................................................................................................................... 125 

Kalina, L., Bílek, V., Komosná, K., Novotný, R., Tkacz, J.  

Effect of Phosphates on the Hydration Process of Alkali Activated Materials .................. 126 

Masilko, J., Soukal, F., Zurova, M., Havlica, J.  

Mechanisms of Macro‐Pores Origin in The MDF Composites Fabrication ........................ 126 

Martin  Boháč,  Radoslav Novotný, Miroslava Hajdúchová,  Jakub  Tkacz,  František  Šoukal,  Tomáš 

Opravil, Martin Palou 

The Role of Temperature on Binary System of Metakaolin/Portland Cement ................... 127 

Zezulova, A., Stanek, T., Opravil, O.  

The Influence of Barium Compounds on the Formation of Portland Cement Clinker ..... 128 

Galvánková, L., Opravil, T.  

Possibilities of Using Energy by‐Products as Raw Materials for Hydrothermal Reaction129 

Masarova, A.  

Synthetic Preparation of Thaumasite ....................................................................................... 130 

Koutný, O., Opravil, T.  

The Basics of Low Volume Weight Aerated Autoclaved Concrete Preparation ................ 130 

Baraček, J., Palou, M., Másilko, J., Wasserbauer, J., Šoukal, F., Boháč, M.  

Application of Sol‐Gel Method to Investigate the Influence of P2o5 on the Course of 

Reactions in CaO‐SiO2 system ................................................................................................... 131 

Organic Electronics ............................................................................................................ 133 

Florian, P., Pospisil, J., Zmeskal, O.  

Simple Method for Determination of Type Charge Carriers in Semiconductors .............. 133 

Schmiedova V., Pospisil J., Zmeskal O., Vretenar V.  

Optical Characterization of Graphene Oxide Films by Spectroscopic Ellipsometry ......... 134 

Honova, J., Kovalenko, A., Vala, M., Weiter, M.  

Diketopyrrolopyrrole Based Donors for Bulk Heterojunction Organic Solar Cells .......... 135 

Altsmid, J., Kubersky, P., Navratil, J., Nespurek, S., Hamacek, A., Zmeskal, O.  

New Ionic Liquid Based Electrolytes for Application in Electrochemical Sensors ............ 136 

 

 

 

Page 21: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

21 

 

Jan Koutný, Martin  Vala,  Stanislav  Luňák, Karel  Pauk, Zdeněk  Eliáš, Aleš  Imramovský, Martin 

Weiter 

Materials with High Fluorescence in Solid State: The Influence of Chemical Structure on 

Optical Properties ........................................................................................................................ 137 

Hrabal, M., Omasta, L., Vala, M., Weiter, M.  

Optimization of Screen Printing Process for Printed Electronic Devices ............................ 138 

Stanislav Stritesky, Martin Weiter, Martin Vala, Petra Horáková, Lenka Dokládalová, Luboš Kubáč 

New Diketopyrrolopyrrole Derivatives in OFET Transistors .............................................. 139 

Omasta, L., Salyk, O., Hrabal, M., Weiter, M.  

Preparation and optimization of printed layers for biosensing ........................................... 140 

Sionová, M., Vala, M., Černý, J., Kubáč, L., Krajčovič, J., Weiter, M.  

Characterization of Novel Small Molecules for Organic Electronics and Photonics ......... 141 

Kubáč, L., Akrman, J., Josefík, F., Dvorský, D., Martinková, L., Marek, J.  

Functionalization of Textile Materials by Conductive Polymers for Smart Textile 

Applications ................................................................................................................................. 141 

Krajčovič, J. 

Molecular Tuning Powerful Tool at Synthesis of Smart Molecules for Organic Electronics

 ........................................................................................................................................................ 143 

Michal Hatala, Pavol Gemeiner, Milan Mikula 

Hybrid Organic‐Inorganic Perovskite Solar Cells with Printed Photo‐Anode .................. 144 

Bondarev, D. Gladyš, S. Polášková, M. Huťťa M.  

Fully Conjugated Alcohol ‐ and Water Soluble Metallo‐Supramolecular Polymers ......... 145 

Trhlíková, O., Gladyš, S. Sedláček, J. Bondarev, D.  

SEC‐DAD – Application of the Method for the Characterization of ‐conjugated polymers

 ........................................................................................................................................................ 146 

Salyk, O., Omasta, L., Vala, M. and Weiter, M.  

Printed Organic Sensor for Cardiomyocytes Research .......................................................... 147 

T. Syrový, P. Kuberský, J. Řeboun, L. Syrová, A. Hamáček, J. Stejskal, S. Nešpůrek 

Sensors Fabrication Using Screen Printing Technique .......................................................... 148 

Vala Martin, Weiter Martin, Krajčovič Jozef, Stanislav Luňák, Jan Vyňuchal, Luboš Kubáč 

Diketo‐Pyrrolo‐Pyrrole: A Versatile Chromophore for Organic Electronics and Photonics

 ........................................................................................................................................................ 149 

Photochemistry and Photocatalysis ................................................................................ 150 

Salomatova, V., Pozdnyakov, I., Sherin, P., Grivin, V., Bazhin, N., Plyusnin, V.  

Aqueous Photochemistry of Bisphenols: Mechanistic Aspects ............................................ 151 

Pospíšek, M., Kučera, F.  

Preparation of Covalently Bonded Polyacrylic Layers onto the Polypropylene Surface . 152 

Oravec, M., Gál, L., Čeppan, M.  

Principal Component Analysis of NIR Spectral Data used as Forensic Method for Inkjet 

Printed Document ....................................................................................................................... 153 

Page 22: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

22 

 

Makunina, M., Pozdnyakov, I., Grivin, V., Plyusnin, V.  

Direct And Fulvic Acid Assisted Photolysis Of Drug Propranolol In Aqueous Solution: the 

nanosecond laser flash photolysis study ................................................................................. 154 

Alexander Kovalenko, Petr Ashcheulov, Patricie Heinrichová, Ladislav Fekete, Martin Vala, Martin 

Weiter, Germà Garcia Belmonte and Irena Kratochvílová 

Boron‐Doped Polycrystalline Diamond layers For Organic Photovoltaic Devices ........... 156 

Belovičová, M., Čeppan, M., Baráthová, A.  

Spectral Analysis of Laser Prints for Forensic Investigation ................................................. 157 

Michal Veselý, Petr Dzik, Mária Veselá, Ivana Uhrová, Oldřich Zmeškal 

Printed UV Dosimeter ................................................................................................................ 158 

Dzik, P., Veselý, M., Bednárková, J., Uhrová I.  

Automated Monitoring of Self‐Cleaning Glass Photocatalytic Activity ............................. 158 

Huo, P., Matějová, L., Šihor, M., Reli, M., Obalová, L., Kočí, K.  

CO2 Photocatalytic Reduction in Gas Phase over Photocatalyst Based on the TiO2 .......... 159 

Baudys, M., Krýsa, J.  

Determination of Photocatalytic Activity of Self‐Cleaning Paints Using Smart Inks ........ 160 

Paušová Š., Kment Š., Krýsa J.  

TiO2 Nanostructures for Electrochemical Water Splitting..................................................... 161 

Physical Chemistry & Life ................................................................................................ 162 

Milan Mazur, Lucia Husáriková, Michal Kaliňák, Marián Valko 

“Vinum Regnum – Rex Vinorum”. NMR Spectroscopy Study of the Slovak Tokaj Wines

 ........................................................................................................................................................ 163 

Mondek, J., Mravec, P., Pekař, M. ...................................................................................................... 163 

Binding of Surfactant to Polyelectrolyte in Non‐Standard Conditions ‐ Fluorescence Study

 ........................................................................................................................................................ 163 

M.Kalina, J. Smilek, R.Kratochvílová, Š. Krňávková, M. Laštůvková, M.Klučáková 

Study of Agarose Gelation Process by Unconventional Dynamic Light Scattering Method

 ........................................................................................................................................................ 165 

Smilek, J., Kynclová, H., Sedláček, P., Prášek, J., Klučáková, M.  

Characterization of Nanoporous Membranes with Controlled Permeability .................... 165 

Kynclová, H., Smilek, J., Prášek, J., Sedláček, P., Klučáková, M.  

Preparation and Utilization of Alumina Oxide Membranes for Sensor Devices ............... 166 

Martin Chytil, Pavla Hájovská, Vasile Simulescu, and Alena Sereda 

Overview of the Polysaccharide‐Protein Complexes ............................................................. 167 

Hájovská, P., Chytil M.168 

Protein‐Polysaccharide Gels ...................................................................................................... 168 

Pavel Osmera, Pavel Werner, Pavel Osmera Jr. 

From Atom of Hydrogen to Molecule of Water ..................................................................... 169 

Klucakova M.  

Thermal and Chemical Stability of Metal‐Humic Complexes .............................................. 170 

Page 23: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

23 

 

Klucakova M., Veznikova K., Kalina M., Chytilova A.  

Conformational Arrangement of Humic Particles in Aqueous Solutions .......................... 171 

Klimova, E. J., Jonisova, L., Krcma, F.  

Decomposition of Selected Alkaloids by Diaphragm Discharge ......................................... 171 

Omelka L., Šafaříková L.  

Radical Reactions of Secondary Amines in the Presence of Some H‐Abstracting Agents 172 

Radkova, L., Fojtikova, P., Prikryl, R., Krcma, F.  

Plasma Chemical Reduction of Model Corrosion Brass Layer Prepared in Soil ................ 173 

Gece G.  

Density Functional Theory Study of the Anticorrosive Properties of Two Quinoline 

Chalcones ...................................................................................................................................... 174 

Mańko, D., Zdziennicka, A., Jańczuk, B.  

The Aggregation Properties of Triton X‐100 and Rhamnolipid Mixtures .......................... 175 

Fojtikova, P., Radkova, L., Janova, D., Krcma, F.  

Using of Argon‐Hydrogen Plasma as a Tool for Removing of Corrosion Layers from 

Bronze Samples ............................................................................................................................ 176 

Prochazka, M., Blahova, L., Horak, J., Pekarek, J., Prikryl, R., Krcma, F.  

Artefact Conservation Using Thin Films Based on Parylene C and Silicone‐Acrylate Resin

 ........................................................................................................................................................ 177 

Gerald H. Pollack 

The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor ............................................ 178 

Polymer Composites and Nanocomposites ................................................................... 179 

Bystricky, Z., Jancar, J.  

Morphogenesis of Photo‐Polymerized Dimethacrylate Networks, Network Formation 

Kinetics and Viscoelastic Parameters ....................................................................................... 179 

Knob, A., Babik, A., Cech, V., Drzal, L. T.  

Mechanical Response of Plasma Interlayers in Polymer composites .................................. 180 

Kulovaná, E., Žídek, J., Jančář, J.  

Role of Water in Electrically Charged Hydrogels During Deformation Molecular 

Dynamics Study........................................................................................................................... 180 

Postulkova, H., Vojtova, L., Jancar, J.  

Natural Polysaccharide Gum Karaya as Novel Biomaterial for Medical Applications .... 181 

Petrus, J., Kucera, F., Petruj, J.  

Preparation of Poly (Lactic Acid) Grafted with Itaconic Anhydride via Radical Grafting in 

Melt ................................................................................................................................................ 182 

Švachová Veronika, Vojtová Lucy, Jurtíková Veronika, Hampl Aleš, Pavliňák David 

Stable Gelatin Nanofibers Modified with Oxidized Cellulose for Soft Tissue Engineering

 ........................................................................................................................................................ 183 

Matláková, J., Kučera, F., Jančář, J.  

Radical Grafting of Maleic Anhydride onto Polypropylene via Reactive Extrusion ........ 184 

Page 24: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

24 

 

V. Kupka, P. Benesova, S. Obruca, J. Brtnikova, L. Vojtova, I. Marova, J. Jancar 

Polyurethane‐Polyhydroxybutyrate Composites: Synthesis, Biodegradation and 

Morphological Evaluation ......................................................................................................... 184 

Ivana Chamradová, Lucy Vojtová, Josef Jančář 

Rheological Study of Core‐shell Particles in Thermosensitive Copolymer Matrix for Bone 

Regeneration Utilization ............................................................................................................ 185 

Zboncak, M., Ondreas, F., Jancar, J.  

Force‐Assembled Fe3O4 Particle Chains in Polyurethane Matrix ......................................... 186 

Lepcio, P., Jancar, J.  

Rheological Behavior of Polymer Nanocomposite Suspensions .......................................... 187 

Ondreas, F., Lepcio, P., Zbončák M., Jancar, J.  

Thermo‐Mechanical Behavior of Polymer Glasses Probed by Nano‐Particles ................... 188 

Matea T. C., Mocan T., Iancu C., Mocan L.  

Bi‐Functional Silver Nanoparticle Design and Characterization for Bone Regeneration 

Applications ................................................................................................................................. 189 

Mocan T., Matea T. C., Orasan R., Mocan L. 

Mucin‐1 Functionalized Gold Nanoparticles for Immunological Applications ................ 190 

   

Page 25: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

25 

 

Advanced Ceramics 

Synthesis of Layered Calcium Cobaltites Intended for Thermolectric 

Applications 

Svec, J., Bartonickova, E., Jebava, A., Masilko, J., Ptacek, P.  

Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkynova 118, 

612 00, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Layered misfit cobaltites exhibit adequate combination of electrical and  thermal properties 

under  the high  temperatures. Cobaltites are due  to  these properties and appropriate  costs 

optimal  candidates  for  thermoelectric  industrial  applications  [1].  Calcium  cobaltites were 

prepared  via  conventional  and  less  conventional  synthesizing  methods.  Wet  citric  and 

glycine/nitrate combustion syntheses were compared with conventional solid state reaction. 

Prepared  powders  and  bulk  ceramics  were  studied  in  terms  of  phase  and  chemical 

composition,  morphology,  size  of  particles/agglomerates  and  thermoelectric  properties. 

Sintering  behavior  of  synthesized  powders was  studied  by  using  of  heating microscope 

analysis. Particle size of prepared powders was varied from nano to micro size with different 

level of agglomeration. The lowest values of particle size (~ 160 nm) with low agglomeration 

were obtained with citric combustion method. The  influence of preparation method on  the 

properties of final bulk product was evaluated within this work.  

Keywords 

calcium  cobaltites,  combustion  synthesis,  solid  state  reaction,  sintering,  electrical 

conductivity 

Acknowledgements The authors gratefully acknowledge the funding provided from Materials Research Centre at 

FCH  BUT‐  Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from 

National Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

References 

[1] MIN‐GYU KANG, KWANG‐HWAN CHO, JIN‐SANG KIM, SAHN NAHM, SEOK‐JIN 

YOON, MIN‐GYU  KANG,  KWANG‐HWAN  CHO,  JIN‐SANG  KIM,  SAHN NAHM, 

SEOK‐JIN  YOON,  Post‐calcination,  a  novel method  to  synthesize  kobalt  oxide‐based 

thermoelectric materials, Acta Materialia 73 (2014) 251–258 

Page 26: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

26 

 

******

TiO2 Surface Coating of Mn‐Zn Dopped Ferrites Study 

Solny, T., Ptacek, P., Bartonickova, E., Masilko, Tkacz, J., Daviðsdóttir, S., Ambat, R.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

This study deals with TiO2 coating of powder Mn‐Zn ferrite in order to recieve photocatalytic 

layer on the top of these particles, forming core‐shell catalyst. Powder catalysts are of great 

advance  over  the world  due  to  the  high  surface  area,  considering  the  kinetics  proceeds 

through heterogenous phase boundary  catalysis. However  their withdrawal  from  cleaning 

systems  often  requires  energetically  and  economically  demanding  processes  such  as 

filtration and ultrafiltration. Since the ferrite is magnetic, the advantage of such formed core‐

shell photocatalyst is easibility of removing from photocatalytic decomposition system using 

external magnetic  field.  In  this  study  the  surface  coating  is performed, using Ti  alkoxides 

mixtures with nanosized TiO2 particles and C and Au coating to form film layer of TiO2 on 

the surface. SEM, XRD and EDS analysis are employed to study surface coating.  

Keywords TiO2, surface coating, ferrites, core‐shell catalyst, TiO2 alkoxides,  

Acknowledgements 

This work was  supported by project Nr. LO1211, Materials Research Centre at FCH BUT‐

Sustainability  and  Development  (National  Programme  for  Sustainability  I,  Ministry  of 

Education, Youth and Sports).  

******

Possible Use of Terrestrial Gastropod (Helix Aspersa Aspersa) and It’s Life 

Stages as a Tool for Environmental Risk Assessement 

Fojt, P., Zlámalová, H., DeVaufleury, A.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Using different organisms for prediction of negative effects of pollutants is one of the crucial 

concerns  in  the  environmental  research.  The  main  aim  of  this  work  is  to  establish  a 

laboratory  breeding  of  the  named  organism  Helix  aspersa  aspersa  and  to  describe  its 

possibilities for ekotoxicity assessement. Among other species, which are commonly used for 

such a purpose (earthworms, springtails, etc.), land snails are still newly and not frequently 

used group of organisms, however, they seems to be a very useful as a sentinel organisms. 

There are few examples from many of them why to work with them in ecotoxicological and 

environmental field of study: very easy breeding under laboratory conditions, their short life 

cycle, their space‐saving, cost‐effectiveness, their well‐known biology and ecology. Moreover 

they are important part of the soil ecosystem and food chain. There are two exposure routes 

Page 27: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

27 

 

we can use for an ecotoxicological experiments – oral or dermal. In the first case, the control 

substance is mixed with a snail food (usually in powder form). Secondly, there could be an 

artificial soil, mixed with different substances  in a dry state, or  it can be  impregnated by a 

control solution. Also a real soil or sediment, contaminated by different pollutants from the 

environment, could be used. One of the advantages of this organism is the possibility to use 

its different  life stages  (eggs,  juveniles, adults).  It means  that we are able  to observe many 

effects of tested substances/matrices at different stages of development. Possible endpoints to 

measure are: mortality, growth  inhibition, reproduction and embryonal damage, enzymatic 

activities, changes in specific organs, etc.  

Keywords Gastropod, land snail, ecotoxicity, soil.  

Acknowledgements 

This study was supported by the grant no. FCH‐S‐15_2869 from the Ministry of Education, 

Youth and Sports of theCzech Republic.  

******

Development of Large Area Organic Solar Cells 

Heinrichová, P., Kovalenko, A., Dzik, P., Zhivkov, I., Honová, J., Vala, M., Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract This contribution presents development of  large area organic solar cells (OSC) with respect 

to their main advantages: mechanical flexibility and possibility of  large scale fabrication by 

printing methods. One of the biggest challenges is the selection of suitable materials, which 

fulfils the number of requirements on deposition of OSC by printing methods on plastic foils. 

Therefore except from the choice of active materials, the attention is paid to the selection of 

materials for transport layers of charge carriers, which are also the necessary components of 

OSC.  Nowadays  the  most  efficient  and  highly  stable  OSC  devices  that  exceed  power 

conversion  efficiency  of  10 %,  contain metal  oxide  based  transport  layers  like TiO2, ZnO, 

MoOx  and  others  [1]. However,  these  layers  usually  require  preparation  by  the  vacuum 

thermal  evaporation  or  deposition  by  the  solgel  process,  during  which  the  layers  are 

thermally treated at very high temperature (up to 500°C). Such conditions are not compatible 

with  the deposition by printing on  flexible plastic  foils.  In  this  contribution, we present a 

preparation of TiO2 and ZnO using  low  temperature methods  that allow  for utilization of 

printing  techniques.  The  prepared  OSC  devices  achieved  photogeneration  efficiency 

comparable to devices with ZnO and TiO2 prepared by traditional solgel process.  

Keywords 

Organic solar cells, transport layers, TiO2, ZnO, metal oxides 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S, research 

infrastructures were supported by project MŠMT No. LO1211.  

Page 28: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

28 

 

References 

[1] IKERNE,  E.,  AJURIA,  J.,  PACIOS,  R.:  Solution‐processable  polymeric  solar  cells:  A 

review  on  materials,  strategies  and  cell  architectures  to  overcome  10%.  Organic 

Electronics 19 (2015), 34‐60.  

******

Immunoglobulin G Functionalized Gold Nanoparticles for Selective 

Treatment of Cancer 

Mocan L,, Matea T.C., Iancu C., Mocan T.  

3rd Surgery Clinic, Department of Nanomedicine, “Iuliu Hatieganu” University of Medicine and 

Pharmacy, Cluj‐Napoca, ROMANIA 

Abstract Gold  nanoparticles  are  easily  synthetized  nanostructures  and  present  unique  optical 

properties.  Several  studies  have  demonstrated  their  potential  application  in  bio‐imaging, 

chemical sensing and drug delivery. Immunoglobulin G represents the most important type 

of antibody directed against non‐self molecules. We have reasoned that binding IgG to GNP 

would direct the nanoparticles towards cancerous cells, leaving the healthy cells untargeted. 

Citrate  stabilized  gold  nanoparticles were  obtained  by  employing  a modified  Turkevich 

method where Au3+  ions were  reduced  to Au0  in  a  aqueous  solution  in  the  presence  of 

citrate ions. In order to functionalize the obtained GNPs with immunoglobulin G, the protein 

was  first  reduced  with  the  aid  of  Cleland’s  reagent.  The  obtained  GNP‐IgG  bio‐

nanocomposite  was  subjected  to  UV‐Vis  spectroscopy  in  order  to  evaluate  its  stability, 

dynamic light scattering for nanoparticle size measurements, ATR‐FT‐IR in order to confirm 

the presence of IgG onto the GNP surface and atomic force microscopy for the determination 

of nanoparticle size and shape. Also  the stability of  the obtained GNP‐IgG was assessed  in 

different biological media.  

Keywords 

gold nanoparticles, IgG, GNP functionalization 

Acknowledgements This work was  suported  under  the  frame  of  European  Social  Found, Human  Resources 

Development  Operational  Programme,  Human  Resources  Development  Operational 

Programme  2007‐2013,  project  no.  POSDRU/159/  1.  5/S/138776.  Also,  we  wish  to 

acknowledge  grant  numbers  PN‐II‐PT‐PCCA‐2013‐4‐1553  and  PN‐II‐PT‐PCCA‐2011‐3.  1‐

1551.  

Page 29: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

29 

 

******

Solution Calorimetry as a Tool for API Characterization 

Krouská, J., Pekař, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Solution calorimetry measures the heat of solution of a material (solid, liquid) dissolving into 

a  solvent.  Typically,  there  is  a  measurable  difference  in  the  enthalpies  of  solution  – 

dissolution  of  a  crystalline  material  is  an  endothermic  process  and  exothermic  for  an 

amorphous material. Therefore it is possible to differentiate between different morphologies 

of  the  sample  –  between  mixtures  of  crystalline  and  amorphous  material  and  between 

mixtures and polymorphs. In addition, solution calorimetry is used not only for the detection 

but also for the quantification of the composition from this point of view. This knowledge is 

important, for example, for formulators of solid dosage forms for drug delivery. This work 

focuses  on  the  characterization  of  pharmaceuticals,  especially  of  active  pharmaceutical 

ingredients (APIs). The reason for amorphous APIs production in the world is mainly their 

better  solubility when  compared with  the  crystalline  form. The  precise  amorphous  phase 

content in the unknown sample is determined from the method of a calibration curve when 

100%  amorphous  and  100%  crystalline  material  and  a  known  mixture  of  thereof  are 

measured.  

Keywords 

solution calorimetry, heat of solution, amorphous, crystalline, API 

Acknowledgements 

This work was supported by the Centre for Materials Research at the Faculty of Chemistry, 

Brno University of Technology by Project No. LO1211 from the Czech Ministry of Education, 

National Program of Sustainability I.  

******

An Overview of Cation Distribution and Particle Size Dependent Properties 

of Ferrite Nanoparticles 

Raghvendra Singh Yadav, Jaromir Havlica 

Materials Research Centre, Brno University of Technology, Purkyňova 464/118, 61200 Brno, 

CZECH REPUBLIC.  

Abstract Now‐a‐days, magnetic nanoparticles are the focus of much research and development due to 

its  applications  in magnetic  resonance  imaging  (MRI)  enhancement, magnetically  guided 

drug delivery, magnetic  recording media, magnetic  fluids  for  the  storage  and  retrieval  of 

information, catalysis, sensors, etc [1]. In particular, spinel ferrite nanoparticles have been an 

important subject of research as they exhibit unique properties, different from those of bulk 

materials [2]. An extensive amount of research has been focused on learning how changes in 

Page 30: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

30 

 

grain  size,  cation  distribution,  and  surface  properties  affect  the magnetic  properties  of  a 

ferrite magnetic nanoparticles  [3‐4]. Magnetic properties can also be promisingly modified 

for ferrites by doping the rare earth elements. Rare‐earth ions enter into the ‘B’ sites of ferrite 

and by displacing a proportionate number of Fe3+  from  ‘B’  to  ‘A’ sites,  leads  to change  in 

magnetic properties [5‐7].  

Recently, our  research group has  focused  to  investigate  the change  in magnetic properties 

with a change in particle size and cation distribution in cobalt ferrite, zinc ferrite and nickel 

ferrite nanoparticles[1‐4]. The change in cation redistribution with change of particle size was 

studied by X‐ray photoelectron spectroscopy. X‐ray photoelectron spectroscopy revealed the 

presence of Co2+ and Fe3+ at octahedral and tetrahedral sites in CoFe2O4 nanoparticles. From 

the  XPS  data,  the  occupation  formula  for  the  CoFe2O4  nanoparticles  annealed  at  500  oC 

sample and for CoFe2O4 nanoparticles annealed at 900 oC sample was 〖(〖Co〗_0.24^(+2) 

〖Fe〗_0.48^(+3))[  〖Co〗_0.76^(+2)  〖Fe〗_1.52^(+3)]O4  and  (〖Co〗_0.36^(+2)  〖Fe〗

_0.66^(+3))[ 〖Co〗_0.64^(+2) 〖Fe〗_1.34^(+3)]O4, respectively[4]. Where brackets () and [ ] 

denote tetrahedral and octahedral sites respectively. The highest value of coercivity 1091. 2 

Oe  and  saturation  magnetization  54.  76  erg/g  were  obtained  for  CoFe2O4  nanoparticles 

annealed  at  temperature  900  oC  and  1100  oC,  respectively.  Further,  the  change  in Raman 

modes  and  infrared  absorption  bands were  also  noticed with  change  of  particle  size  for 

NiFe2O4  and  ZnFe2O4  nanoparticles.  The  X‐ray  photoelectron  spectroscopy  of  NiFe2O4 

nanoparticles revealed the presence of Ni2+ and Fe3+ at octahedral and tetrahedral sites. The 

representative  sample  NiFe2O4  nanoparticles  annealed  at  400  oC,  have  mixed  cation 

distribution (〖Ni〗_0.23^(+2) 〖Fe〗_0.52^(+3))[ 〖Ni〗_0.77^(+2) 〖Fe〗_1.48^(+3)]O4. The 

highest value of coercivity 62. 35 Oe and saturation magnetization 34. 10 erg/g for NiFe2O4 

nanoparticles were obtained at annealing temperature 600 oC and 1000 oC, respectively. The 

significant  role played by Nd3+, Pr3+, Dy3+  and Gd3+  ions  added  to  cobalt  ferrite  to  change 

cation distribution and further to influence structural and magnetic properties, was studied 

[5‐7]. The change  in Raman modes  in  synthesized  ferrite  system were observed with  rare‐

earth ion substitution, particle size and cation redistribution. The impact of rare‐earth ion on 

cation distribution of Co2+ and Fe3+ at octahedral and tetrahedral sites in spinel ferrite cobalt 

ferrite  nanoparticles  was  investigated  by  X‐ray  Photoelectron  Spectroscopy.  Room 

temperature magnetization measurements  showed  that  the  saturation magnetization  and 

coercivity  increases with addition of rare‐earth  ion substitution  in cobalt  ferrite. To  further 

reduce the particle size, ferrite nanoparticles were ball‐milled. The change in Raman modes 

and  relative  intensity  were  observed  due  to  ball  milling  and  consequently  decrease  of 

particle size and cationic redistribution. The high strain in the lattice initiated by ball milling 

has influenced the lattice to shrink. This lattice shrinkage also plugs to cation redistribution 

between  tetrahedral and octahedral sites  in spinel  ferrite nanoparticles, and  it was noticed 

through XPS study of sol‐gel and ball milled ferrite nanoparticles. The quantitative analysis 

shows  higher  degree  of  inversion  for  CoZnFe2O4  Ball‐Mill  sample.  From  the  XPS  data, 

occupation formula for the CoZnFe2O4 Sol‐Gel sample and CoZnFe2O4 Ball‐Mill sample was (

〖Co〗_0.195^(+2)  〖Zn〗_0.255^(+2)  〖Fe〗_0.550^(+3))[  〖Co〗_0.305^(+2)  〖Zn〗

_0.245^(+2) 〖Fe〗_1.450^(+3)] and (〖Co〗_0.195^(+2) 〖Zn〗_0.23^(+2) 〖Fe〗_0.575^(+3))[ 

〖Co〗_0.305^(+2) 〖Zn〗_0.27^(+2) 〖Fe〗_1.425^(+3)], respectively. Where brackets () and 

[ ] denote tetrahedral and octahedral sites respectively. Furthermore, the pellet form of Co1‐

xZnxFe2O4 (x=0. 0 and 0. 5) ferrite nanoparticles were achieved by hot‐press sintering at high 

temperature  to study  its mechanical, elastic and magnetic properties.  It  is well known  that 

Page 31: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

31 

 

the ferrites are very strong and cannot be deformed under normal conditions, however, their 

strength‐to‐weight  ratio  is  not  outstanding  and  therefore,  results  often  being  brittle. 

Therefore, study of mechanical and elastic properties of spinel ferrite nanoparticles in pellet 

form after hot‐press sintering at high temperature, has great importance for their application 

in industry.  

Keywords 

Spinel Ferrite, Nanoparticles, Cation Distribution, Magnetic properties 

Acknowledgements 

This work was  supported  by  Project  Excellent  Teams  ‐ CZ.  1.  07/2.  3.  00/30.  0005  at  The 

Materials Research Centre, Brno University  of Technology  and project Centre  of Polymer 

Systems (Reg. Number: CZ. 1. 05/2. 1. 00/03. 0111) at Tomas Bata University  in Zlín, Czech 

Republic.  Authors  also  acknowledge  the  support  obtained  from  Institute  of  Inorganic 

Chemistry and Institute of Measurement Science at Slovak Academy of Sciences, Dúbravská 

cesta 9, SK‐845 36 Bratislava, Slovak Republic.  

References [1] R.  S. YADAV,  J. HAVLICA, M. HNATKO, P.  ŠAJGALÍK, A. CIGÁŇ, M. PALOU, E. 

BARTONÍČKOVÁ,  M.  BOHÁČ,  F.  FRAJKOROVÁ,  J.  MÁSILKO,  M.  ZMRZLÝ,  L. 

KALINA, M. HAJDÚCHOVÁ, V. ENEV, Magnetic properties of Co1‐xZnxFe2O4 spinel 

ferrite  nanoparticles  synthesized  by  starch‐assisted  sol–gel  auto‐  combustion method 

and its ball milling. J. Magnetism Magn. Mat., 2014, vol. 2015, no. 378, p. 190‐199. ISSN: 

0304‐ 8853.  

[2] R. S. YADAV, J. HAVLICA, P. PTÁČEK, I. KUŘITKA, Z. KOŽÁKOVÁ, M. PALOU, E. 

BARTONÍČKOVÁ,  M.  BOHÁČ,  F.  FRAJKOROVÁ,  J.  MÁSILKO,  M.  ZMRZLÝ,  M. 

HAJDÚCHOVÁ,  V.  ENEV,  Structural  and  Magnetic  Properties  of  CoFe2O4 

Nanoparticles Synthesized by Starch‐Assisted Sol‐Gel Auto‐Combustion Method in Air, 

Argon, Nitrogen  and Vacuum Atmospheres.  Journal  of  Superconductivity  and Novel 

Magnetism, 2014, vol. 2015, no. 28, p. 249‐258. ISSN: 1557‐ 1947.  

[3] R.  S.  YADAV,  J.  HAVLICA,  I.  KUŘITKA,  Z.  KOŽÁKOVÁ,  M.  PALOU,  E. 

BARTONÍČKOVÁ, M. BOHÁČ, F. FRAJKOROVÁ, J. MÁSILKO, M. HAJDÚCHOVÁ, V. 

ENEV, J. WASSERBAUER, Magnetic Properties of ZnFe2O4 Nanoparticles Synthesized 

by Starch‐Assisted Sol‐Gel Auto‐ combustion Method. Journal of Superconductivity and 

Novel Magnetism, 2014, vol. 2015, no. 28, p. 1417‐1423. ISSN: 1557‐ 1947.  

[4] R. S. YADAV, J. HAVLICA, J. MÁSILKO, L. KALINA, M. HAJDÚCHOVÁ, V. ENEV, J. 

WASSERBAUER,  I.  KUŘITKA,  Z.  KOŽÁKOVÁ,  Structural,  Cation  Distribution,  and 

Magnetic  Properties  of  CoFe2O4  Spinel  Ferrite  Nanoparticles  Synthesized,  Using  a 

Starch‐Assisted Sol–Gel Auto‐ Combustion Method.  Journal of  Superconductivity  and 

Novel Magnetism, 2015, vol. 2015, ISSN: 1557‐ 1947.  

[5] R.  S.  YADAV,  J.  HAVLICA,  I.  KUŘITKA,  Z.  KOŽÁKOVÁ,  J.  MÁSILKO,  M. 

HAJDÚCHOVÁ, V. ENEV, J. WASSERBAUER, Effect of Pr3+ Substitution on Structural 

and  Magnetic  Properties  of  CoFe2O4  Spinel  Ferrite  Nanoparticles.  Journal  of 

Superconductivity and Novel Magnetism, 2014, vol. 2015, no. 28, p. 241‐248. ISSN: 1557‐ 

1947.  

[6] R.  S.  YADAV,  J. HAVLICA,  I.  KUŘITKA,  Z.  KOŽÁKOVÁ,  E.  BARTONÍČKOVÁ,  J. 

MÁSILKO, L. KALINA,  J. WASSERBAUER, M. HAJDÚCHOVÁ, V. ENEV, Structural 

Page 32: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

32 

 

and Magnetic Properties of CoFe2‐xGdxO4  (0. 0<=x>=0. 1) Spinel Ferrite Nanoparticles 

synthesized  by  Starch‐Assisted  Sol‐Gel  Auto‐  combustion  Method.  Journal  of 

Superconductivity and Novel Magnetism, 2015, vol. 2015, ISSN: 1557‐ 1947.  

[7] R.  S.  YADAV,  J.  HAVLICA,  I.  KUŘITKA,  Z.  KOŽÁKOVÁ,  M.  PALOU,  E. 

BARTONÍČKOVÁ,  M.  BOHÁČ,  F.  FRAJKOROVÁ,  J.  MÁSILKO,  L.  KALINA,  M. 

HAJDÚCHOVÁ,  V.  ENEV,  J. WASSERBAUER, Magnetic  Properties  of  Dysprosium‐

Doped  Cobalt  Ferrite  Nanoparticles  Synthesized  by  Starch‐Assisted  Sol‐Gel  Auto‐ 

Combustion Method.  Journal  of  Superconductivity  and Novel Magnetism,  2015,  vol. 

2015, ISSN: 1557‐ 1947.  

   

Page 33: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

33 

 

Biotechnology 

Isolation, Purification and Kinetic Behaviour Of Fishʹs Blood Serum 

Cholinesterase 

Tonkopii, V.  

Institute of Limnology, Rus. Acad. Sci., Sevastyanova str. 9, 196105 St. Petersburg, RUSSIA 

Abstract It  is  well  known  that  the  cholinesterase  (ChE)  of  fish&#039  s  brain  is  the  typical 

acetylcholinesterase  (AChE)  with  the  same  substrate  specificity  and  sensitivity  to 

organophosphates  (OP)  and  carbamates  as AChE  from human  erythrocytes. On  the  other 

hand the ChE of some fish&#039 s blood plasma has its own specificity. Some years ago we 

discovered  the earlier unstudied blood plasma of fresh water fishes  ‐ blue bream (Abramis 

ballerus)  and  roach  (Rutilus  rutilus)  contains  nonordinary  ChE  with  unusually  high 

sensitivity to some OP pesticides. This observation  is of scientific and practical  interest and 

so  the  fish&#039  s  blood  plasma  ChE  was  purified  for  study  of  kinetic  behaviour  and 

sensitivity  to anticholinesterase  compounds. After  cryoprecipitation and  centrifugation  the 

native plasma was  stabilized by  addition  of  inhibitors  of protease, diluted  in  start buffer, 

cleaned by  filtration and applied on  the  column with Q‐sepharose at 40 – 70  °C. Proteins were elutriated  from  the  column with NaCl‐gradient and  fractionated. Enzyme  in  fraction 

was  identified  as  butyrylcholinesterase  (BuChE)  by  measuring  of  the  specific  enzyme 

activity.  Fractions with BuChE  activity were  collected  and  concentrated  by  ultrafiltration. 

Concentrated  samples  were  purified  on  the  column  with  phenyl‐sepharose,  pooled, 

concentrated again and desalted by gel filtration and then lyophilized by lyophilic drier. We 

obtained a stabilized  lyophilized powder with activity of 5‐10 units per mg of protein. The 

kinetics  of  choline  and  thiocholine  ethers  hydrolysis  has  been  studied  at  various 

temperatures and pH  levels. The new ChE has been compared with other commercial ChE 

now available in Russian and another countries. The results of experiments indicate that new 

ChE  can be  classified as a nonordinary BuChE with  the peculiarities of kinetic behaviour. 

New  purified  ChE  in  their  sensitivity  to OP  pesticides  in  100‐1200  times more  than  the 

sensitivity of all types of commercial ChE. On the other hand new enzyme has an extremely 

low sensitivity to carbamates, which is particularly valuable for the separate identification of 

OP compounds and carbamates.  

******

Lactic Acid Production from Waste Bread 

Hudečková, H. Babák L.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Lactic acid  is organic acid  traditionally used  in  food and pharmaceutical  industries.  It has 

great potential in producing the biodegradable plastics. Polylactic acid (PLA) is alternative to 

traditional  plastics  but  its  large‐scale  application  is  limited  by  high  price  of  lactic  acid 

Page 34: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

34 

 

production. Optimization of  fermentation  and  searching of  cheaper  raw materials may be 

useful  for  reducing  costs of production. Food waste offers  interesting  composition  to be a 

suitable  fermentation  feed. Mainly bakery waste offers good composition  for  fermentation. 

Because  of  it  we  tried  to  use  waste  bread  as  raw  material  for  lactic  acid  production. 

Traditional  lactic  acid  producers  have  optimal  temperatures  of  growing  and  fermenting 

about  30  to  40°C.  It means  that  raw material  have  to  be  sterilized. Therefore we  tried  to 

fermentation  with  thermotolerant  Bacillus  coagulans.  Its  advantage  is  that  grows  and 

ferments  at  temperatures  from  50  to  60  °C.  The  other  benefits  are  simple  nutrition 

requirement and production of high optical pure L‐lactic acid.  In experiment we used 250 

mL of 15% (w/v) bread and water suspension. It was hydrolysed by successive adding of ‐amylase  (BAN  240L)  and  glucoamylase  (AMG  300L). We  chose  conditions  applicable  for 

both enzymes and optimised hydrolysis. After hydrolysis followed fermentation by Bacillus 

coagulans.  

Keywords Lactic acid, waste bread, ‐amylase, glucoamylase, hydrolysis 

References [1] MA, K., MAEDA, T., YOU, H. & SHIRAI, Y.. 2014. Open fermentative production of  l‐

lactic  acid with  high  optical  purity  by  thermophilic  Bacillus  coagulans  using  excess 

sludge as nutrient. Bioresource Technology [online], vol. 151, pp. 28‐35. Available from: 

http://linkinghub. elsevier. com/retrieve/pii/S0960852413016027 

******

Interaction between Cationic Micelles and Hyaluronan 

Pilgrova, T., Pekar, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Micelles are particles of colloidal dimension and  it  is known  that  in an aqueous phase can 

solubilize water  insoluble molecules  (hydrophobic  biologically  active  substances)  in  their 

inner  core.  However  surfactants  may  have  adverse  effects  on  biological  structures. 

Association of micelles with suitable bioacceptable molecules (e. g. hyaluronan) may lead to 

enhance  their biocompatibility, decrease  the nanoparticles cytotoxicity and also  to  target  to 

the specific receptors  in a human body. In this study, results of the research of electrostatic 

coating  of  cationic micelle with hyaluronan  are  reported. The  cationic micelle/hyaluronan 

complexes were studied using turbidimetry and dynamic light scattering method and were 

evaluated  to determine  their structure, average size and zeta potential as a  function of  the 

amount of the both component in the system. Turbidimetric titration was chosen as indicator 

of the loss of intensity of transmitted light due to the scattering effect of particles associated 

from  hyaluronan  and  surfactant  in  it.  Dynamic  light  scattering  measurement  provided 

information  about  size distribution  and  zeta  potential during mixing  of  component.  Pilot 

solubilization  experiments  were  performed  to  evaluation  of  stability  and  solubilization 

ability  of  the  complexes.  Results  of  turbidimetry  revealed  that  aggregates  formation 

(turbidity  increasing)  depends  especially  on  hyaluronan  concentration  while  surfactant 

Page 35: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

35 

 

concentration  (above  critical  micelle  concentration)  affects  interaction  insignificantly. 

Dynamic  light  scattering  experiments  indicate  that  hyaluronan  molecular  weight  has 

insignificant effect on isoelectric point of the systems. It was found that solubilization ability 

of the complexes is influenced by molecular weight of hyaluronan.  

Keywords 

hyaluronan, micelle, nanoparticles, turbidimetry, dynamic light scattering 

Acknowledgements 

This work was  supported  by Materials  Research Centre  at  FCH  BUT‐  Sustainability  and 

Development,  REGLO1211,  with  financial  support  from  National  Programme  for 

Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

******

Preparation and Stability of Liposome Particles with Encapsulated Natural 

UV Filters 

Bokrová, J., Matoušková, P., Pavelková, R., Márová, I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Photoprotective agents are compounds that can prevent skin damage caused by exposure to 

UV  light.  Encapsulation  enables  controlled  released  of  these  photoprotective  compounds 

from  the  particles  applied  on  the  skin  surface  as  well  as  protection  of  actives  against 

enviromental threats. Presented work is focused on possibilities of encapsulation natural UV 

filters  in  liposome  micro‐  and  nanoparticles.  Beta  carotene,  tocopherol,  vitamin  C  and 

catechin were  packed  into  liposomes  using  several  types  of  techniques.  The  efficiency  of 

encapsulation was evaluated by HPLC/UV‐VIS and  spectrophotometrical methods. Size of 

prepared  particles was  determined  by  dynamic  light  scattering.  Stability  of  particles was 

determind using zeta potential. Long‐term stability of particles in water and oil as well as in 

model  cosmetic  emulsion  was  evaluated. Moreover,  sedimentation  stability  of  emulsion 

containing  liposomes  was  studied  too.  To  analyse  sun  protection  factor  (SPF) 

spectrophotometry was used. In this work it was found that selected natural UV filters were 

packed  into  liposomes  with  high  encapsulation  efficiency.  All  of  tested  liposomes  with 

actives exhibited excellent stability. Prepared particles with encapsulated UV filters could be 

used as ingredients for sunscreen products and also for daily cosmetics.  

Keywords 

liposom, UV filter, encapsulation 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  project  „Materials  Research  Centre  –  Sustainability  and 

Development“ No. LO1211 (Ministry of Education, Youth and Sport of the Czech Republic).  

Page 36: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

36 

 

******

Bioremediation of Organic Pollutants by Cupriavidus Necator 

Benesova, P., Obruca, S., Milerova, M., Marova, I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Nitroaromatic compounds (NAC) are widely used in a range of industries and are generally 

recalcitrant to biological treatment. p‐Nitrophenol, an important member of the NAC family, 

is used for  the manufacture of pesticides, dyestuffs, pharmaceuticals, and as a fungicide  to 

protect  leather from fungal mould. Nitroaromatic pesticides, such as dinoseb, dinitrocresol, 

parathion and methyl parathion, are used extensively in agriculture, leading to accumulation 

of  nitrophenols  in  the  soil.  Traditionally,  contaminated  sites  are  treated  by  physical  or 

chemical  methods  which  are  often  difficult  to  execute,  costly,  and  not  environmentally 

friendly. Bioremediation, an emerging alternative technology for restoration of contaminated 

environments,  includes bioaugmentation which  involves  the addition of exogenous micro‐

organisms to a contaminated site. The aim of this work was the study of bioremediation of p‐

nitrophenol by bacterial strains, Cupriavidus necator H16 and its mutant strain Cupriavidus 

necator H16/PHB‐ 4 was used for  the purpose of bioremediation. The bacteria strains were 

cultivated  in presence of various nitrophenol concentrations and viability of cells has been 

monitored  by  flow  cytometry,  during  the  degradation  process.  The  main  changes  in 

nitrophenol spectra were detected, by analysis of absorption spectra in range of 280‐600 nm, 

after 7 days  cultivation of Cupriavidus necator H16. Moreover,  the production of PHB by 

Cupriavidus necator H16 during the bioremediation process was observed, hence it could be 

concluded that bacteria strain is capable of PHB production in presence of p‐nitrophenol.  

Keywords 

Bioremediation, Cupriavidus necator, pollutants, PHA 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐ 

Sustainability and Development” No. LO1211 of the Ministry of Education, Youth and Sports 

of the Czech Republic, by the project ʺExcellent young researcher at BUTʺ No. CZ. 1. 07. /2. 3. 

00/30. 0039 and by the project GP15‐206455 of Czech Science Foundation (GACR).  

Page 37: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

37 

 

******

Development of Organic Micro‐ and Nanoparticles as Delivery Systems for 

Antimicrobial Agents 

Matoušková, P., Sosková, S., Krempaský, K., Vajglová, K., Márová, I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The pharmacological industries have produced a number of new antibiotics, but resistance to 

these  drugs  by  microorganisms  has  increased.  The  use  of  herbs  extracts  with  known 

antimicrobial properties can be of great significance to reduce this problem. For a long period 

of  time,  plants  have  been  a  valuable  source  of  natural  products  for maintaining  human 

health  and  the  antimicrobial  properties  of  herbs  have  been  investigated  by  a  number  of 

researchers worldwide.  Presented work  is  focused  on  study  possibilities  of  encapsulation 

antimicrobial  herbs  and  spices  extract,  as  well  as  lysozyme  and  other  antimicrobial 

ingredients. Antimicrobial  components were  packaged  into  liposome  and  polysaccharide 

particles  (chitosan and alginate). The antimicrobial activity were  tested against  two Gram‐

positive (Bacillus subtilis, Micrococcus luteus), two Gram‐negative (Escherichia coli, Serratia 

marcescens) bacteria and one fungal strains (Candida glabrata). Encapsulation efficiency was 

measured  spectrophotometrically  and  by HPLC/PDA.  Particle  size  and  distribution were 

analyzed  by  dynamic  light  scattering  and  by  microscopy.  Stability  of  the  particles  was 

measured using a zeta potential and all prepared particles  exhibited good  stability. Long‐

term stability of particles and amount of released component in model cosmetics conditions 

was monitored  too.  Encapsulation was  successful  in  all  types  of  particles  and  liposome 

showed a very good long‐term stability. Prepared particles with encapsulated antimicrobial 

herbs  and  spices  extract  could  be  also  used  as  antimicrobial  wound  gel  formulation 

containing antimicrobial nanoparticles with control release.  

Keywords 

encapsulation, liposomes, polysaccharide particles, antimicrobial activity 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  project  “Materials  Research  Centre  –  Sustainability  and 

Development” No. LO1211 (Ministry of Education, Youth and Sport of the Czech Republic).  

******

Utilization of Agricultural Waste Materials 

Hlavacek, V., Petrik, S., Haronikova, A., Vymolova, M., Marova, I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The importance of reasonable reuse of industrial waste materials is becoming very important 

nowadays. Mainly the lignocellulose residues produced by agriculture, which are still rich in 

Page 38: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

38 

 

hydrocarbons,  represent  a  suitable  source  for  further  usage.  One  of  possible  usages  is 

fermentation of those materials after optional physical, chemical or combined pretreatment. 

Cheap ethanol can be then obtained by a biotechnological process. Two very abundant waste 

agricultural materials were used  for  this aim of ethanol production. One of  them  is grape 

pomace  as  a winemaking  byproduct  and  the  second  one  is  rapeseed  press  cake  from  oil 

refining  industry. Both  of  these  substrates  are  rich  in hydrocarbons. The  concentration  of 

cellulose is 17. 35% in rapeseed cake and 17. 2% in pomace. More over grape pomace is rich 

in free reducing sugars 19. 7% while the press cake contains 31. 26% of hemicellulose which 

can be converted  to  fermentable sugars as well as  the cellulose. The hydrocarbons suitable 

for  fermentation can be released by hydrolysis. The hydrolysis can be carried out as either 

chemical  or  enzymatic.  The  disadvantage  of  chemical  hydrolysis  is  possible  forming  of 

inhibitory  substances  and  higher  energy  consumption.  On  the  other  hand  it  provides  a 

higher  reducing  sugars  yield  in  a  shorter  time  than  enzymatic hydrolysis. The  enzymatic 

hydrolysis is more time consuming but doesn’t produce any by products and can be carried 

out  simultaneously  with  fermentation.  The  fermentation  itself  was  performed  by 

Saccharomyces  cerevisiae CCY  21‐4‐47  strain. The highest  ethanol  yield  reached  32.  2  g/l, 

detected by HPLC‐RI.  

Keywords 

bioethanol, rapeseed cake, grape pomace 

Acknowledgements 

This work was supported by “Materials Research Centre – Sustainability and Development” 

project Nr. LO1212 of the Ministry of Education, Youth and Sports 

References 

[1] ZYL, W. H. van, CHIMPHANGO, A. F. A., HAAN, R. den, GORGENS, J. F., CHIRWA, 

P. W. C., 2011. Next‐generation cellulosic ethanol technologies and their contribution to 

a sustainable Africa. Interface Focus 1, 196‐211 

[2] MODENBACH, A. A., NOKES,  S. E.,  2013. Enzymatic hydrolysis  of biomass  at high‐

solids loadings – A review. Biomass Bioenergy 56, 526‐544.  

******

Biotechnological Production of Polyhydroxyalkanoates on Various 

Lignocellulose‐Based Agricultural Wastes 

Obruca, S.1, Kucera, D.2, Dingova, T.2, Benesova, P.1, 2, Porizka, J.1, 2, Marova, I.1, 2 

1Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkynova 118, 

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC. 

 2Department of Food Chemistry and Biotechnology, Faculty of Chemistry, Brno University of 

Technology, Purkynova 118, 612 00 Brno, CZECH REPUBLIC.  

Abstract Polyhydroxyalkanoates  (PHAs)  are  bacterial  polyesters  which  are  considered  as 

biodegradable  and  environmentally‐friendly  alternative  to  petrochemical  plastics.  Their 

main  disadvantage  –  high  production  cost,  can  be  significantly  reduced  by  utilization  of 

inexpensive carbon source. Therefore, various agricultural and food industry related wastes 

Page 39: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

39 

 

are  considered  as  very  attractive  substrates  for  economically  feasible  biotechnological 

production  of  polyhydroxyalkanoates.  This  work  deals  with  identification  of  potential 

strategies for biotechnological production of PHAs from various lignocellulose‐based waste 

materials (such as apple fiber, corn stover, spent coffee grounds, spend malt grains and wine 

pomace)  employing  Burkholderia  cepacia  and  Burkholderia  sacchari.  Lignocellulose 

materials  were  subjected  to  enzymatic  and/or  diluted  acid  hydrolysis  prior  to  their 

utilization as waste carbon substrates  for cultivation. Composition of  the hydrolysates was 

analysed  by HPLC‐RID/PDA  (sugars,  furfurals)  and  ion  chromatography  (organic  acids). 

The  first  cultivations  were  conducted  in  Erlenmeyer  flasks,  biomass  concentration  was 

determined gravimetrically PHA content  in cells was assayed by GC‐FID. The cultivations 

on the most promising waste materials were also performed  in  laboratory bioreactor. Since 

we discovered capability of B. cepacia  to excrete  lignocellulytic enzymes and utilize none‐

hydrolyzed lignocellulose materials, we also characterized its hydrolytic enzyme cocktail by 

enzymatic  assays  and  PAGE‐SDS.  Apple  fiber  and  corn  stover  seems  to  be  the  most 

promising  inexpensive  carbon  substrates  for PHAs production  among  those  tested  in  this 

work.  Further,  the  fact  that B.  cepacia  is  capable  of producing  lignocellulose  hydrolysing 

enzymes (in particular cellulase and xylanase and also protease and lipase) might reduce the 

cost  of up‐stream processing when using  lignocellulose‐based  substrates. Moreover,  these 

extracellular enzymes can be considered as valuable side products of the technology.  

Keywords 

polyhydroxyalkanoates, lignocellulose materials, extracellular enzymes 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐ 

Sustainability and Development” No. LO1211 of the Ministry of Education, Youth and Sports 

of the Czech Republic, by the project ʺExcellent young researcher at BUTʺ No. CZ. 1. 07. /2. 3. 

00/30. 0039 and by also the project GP15‐206455 of the Czech Science Foundation (GACR).  

******

Polyhydroxyalkanoates in Bacterial Cells – More Than Just Storage 

Materials 

Obruca, S.1, Sedlacek, P.1, Mravec, F.1, Samek, O.2, Krzyzanek V. 2, Kucera D.3, Benesova 

P.1, 3, Doskocil, L.1, Marova, I.1, 3 

1Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkynova 118, 

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC. 2Institute of Scientific Instruments of the ASCR, v. v. i., Academy of Sciences of the Czech Republic 

Kralovopolska 147, 612 64 Brno, CZECH REPUBLIC.  3Department of Food Chemistry and Biotechnology, Faculty of Chemistry, Brno University of 

Technology, Purkynova 118, 612 00 Brno, CZECH REPUBLIC.  

Abstract Since polyhydroxyalkanoates (PHAs) belong among the most widespread storage materials 

within bacteria genus,  it  can be  assumed  that  the  ability of PHAs  accumulation  represent 

significant advantage  in the natural environments. Of course, probably the most obvious  is 

Page 40: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

40 

 

the possibility to utilize PHAs when external carbon sources are depleted. Nevertheless, it is 

likely that PHAs play much more complex role in the stress response. Therefore, the aim of 

this work was to investigate possible influence of PHA accumulation in bacteria on physical 

properties  of  the  cells  and  their  cytoplasm  with  respect  to  possible  stress  survival. 

Furthermore,  we  also  investigated  role  of  PHA  monomers  in  stress  response  towards 

selected stress factors. In this study, selected properties of cytoplasm were compared in PHA 

accumulating  and  none‐accumulating  strains  of  Cupriavidus  necator.  Fluorescence 

correlation  spectroscopy  and  time‐resolved  fluorescence  spectroscopy  were  used  to 

determine viscosity of cytoplasm as well as PHA granules and also to map intracellular pH. 

Sedimentation  characteristics  of  cells  with  various  PHA  content  were  determined  using 

analytical centrifugation, which showed that sedimentation rate correlate with PHA mount 

in cells. Potential cryo‐protective effects of PHA granules in bacterial cells were evaluated by 

Differential Scanning Calorimetry. Further, we observed that PHA granules revealed utterly 

different behavior than the rest of bacterial cells when investigated by Cryo‐SEM. Unlike the 

rest of the cell, PHA granules were not simply fractured during freeze‐fracturing process but 

rather  underwent  plastic  deformation  resulting  in  formation  of  pullout  structures, which 

indicates that PHA granules  in bacterial cells possess highly plastic properties even at very 

low  temperatures  (below  ‐150°C).  In  addition,  we  investigated  protective  effect  of  PHA 

monomers towards proteins as well as whole cells. According to our results, PHA monomers 

can protect biological systems against various stress conditions such as heat, cold, freezing, 

osmotic  stress  and  also oxidation. Therefore, polyhydroxyalkanoates  can be  considered  as 

very  important  metabolites  which  are  significantly  involved  in  stress  response  of  PHA 

accumulating bacterial cells.  

Keywords 

polyhydroxyalkanoates, stress response, bacterial cell cytoplasm, stress condition 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐ 

Sustainability and Development” No. LO1211 of the Ministry of Education, Youth and Sports 

of the Czech Republic, by the project ʺExcellent young researcher at BUTʺ No. CZ. 1. 07. /2. 3. 

00/30. 0039 and by also the project GP15‐206455 of the Czech Science Foundation (GACR).  

Page 41: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

41 

 

******

Utilization of Petroleum Hydrocarbon Residua for Production of 

Polyhydroxyalkanoates 

Obruča, S., Innemanová P.  

Material Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkyňova 118, 

Brno 612 00, CZECH REPUBLIC 

Dekonta, a. s., Dřetovice 109, 273 42 Stehelčeves  

Institute of Environmental Studies, Faculty of Science, Charles University in Prague, Benátská 2, 128 

01, Prague 2, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Poly‐3‐hydroxybutyrate  acid  (PHB),  the  most  common  intracellular  raw  material 

accumulated by many bacteria, has a number of interesting characteristics and can be used in 

various  ways  similar  to  conventional  synthetic  plastics.  In  spite  of  many  satisfactory 

properties  of  PHB  and  poly‐3‐hydroxyalkanoates  (PHA)  in  general,  their  commercial 

applications have been  limited by  their high price. A possible approach  to reduce  the  final 

price  of  PHA  is  using  of  inexpensive  carbon  sources  for  their  production,  such  as waste 

frying oil1, waste glycerol2, sugar molasses3, etc. During a  join project carried out by Brno 

University of Technology and Dekonta, a. s. ten bacterial oil‐degraders were investigated for 

their ability  to accumulate PHB during  the growth on diesel as  the sole carbon source. All 

tested strains are commercially used in bioremediation technologies provided by Dekonta, a. 

s. Neither any detectable PHB, nor any PHA production was observed during the cultivation 

on diesel. Thereafter six samples of soil originated from TPH contaminated sites were used 

as  inocula  for  cultivation  in  a mineral  salt medium with diesel  as  the  sole  carbon  source. 

Nile‐red staining method 4 was used for identification of the potential PHA producers. Four 

colonies were  positively  stained. Although  all  these  isolates  exibited  the  ability  to  utilize 

diesel for growth and production of PHB, only two of them were able to produce PHB in a 

satisfactory  amount.  The  preliminary  results  show  that  the  production  of  PHB  on  the 

substrates  of  fossil  origin  (oil/petroleum  hydrocarbon  residua)  could  be  a  promising 

production  strategy  especially  in  cases,  where  the  substrates  represent  environmental 

burdens.  Then  single/impact  problems  (e.  g.  lagoons)  or  permanent  sources  of 

contaminations (e. g. oil traps or dissolving NAPL) can serve as the suitable carbon sources.  

Keywords 

polyhydroxyalkanoates, poly‐3‐hydroxybutyrate, petroleum hydrocarbon residua 

Acknowledgements This work was supported by The South Moravian Innovation Centre (JIC).  

References 

[1] OBRUČA, S., ŠNAJDAR, O., SVOBODA, Z., MÁROVÁ, I. : World J Microbiol Biotechnol 

(2013) 29:2417‐2428 

[2] KAWATA, Y., AIBA, S. : Biosci Biotechnol Biochem (2010) 74 (1) :175‐177 

[3] ALBUQUERQUE, M. G. E., TORRES, C. A. V., REIS, M. A. M. : Water Research (2010) 44 

(11) : 3419‐3433 

Page 42: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

42 

 

[4] SPIEKERMANN,  P.,  REHM,  B.  H.  A.,  KALSCHEUER,  R.,  BAUMEISTER,  D., 

STEINBÜCHEL, A. : Arch. Microbiol (1999) 171:73‐80 

******

Influence of Carrier Area on Properties of Immobilized Cellulase Complex 

Reichstädter, M., Valicová, M., Omelková, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry. Purkyňova 118, 61200 Brno, CZECH 

REPUBLIC, omelkova@fch. vutbr. cz 

Abstract 

Commercial cellulase preparation Cellulast 1. 5 L was attached to the synthetic carrier from 

polyethyleneterephtalate (PET) of different surface area, when applying the activation with 

glutaraldehyde. It was found that all carriers used have always bound the entire amount of 

the enzyme. The highest relative activity have retained the preparation bound to the carrier 

with the largest particle size. During the one month storage at 4o C this preparation showed 

no  decrease  in  activity.  After  the  immobilization  no  change  of  the  pH  optimum  was 

observed,  when  compared  to  the  free  enzyme.  Simultaneously,  any  change  of  the 

temperature optimum was not proved in comparison to the free enzyme. From experiments, 

in which the decrease of viscosity of the polymeric substrate as a function of the percentage 

of cleaved glycosidic linkages was observed, follows that the immobilization alone does not 

substantially change the mode of action of the immobilized preparation.  

Keywords 

cellulase, immobilization, polyethylenterephtalate 

******

Silver Nanoparticles Production with Probiotic Bacteria 

Sasková, D., Pořízka, J., Španová, A., Diviš, P., Kulich, P., Rittich, B.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Food Science and Biotechnology, 

Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Silver nanoparticles  (colloidal silver) have a bactericidal effect against a variety of bacteria, 

fungi and viruses. They are promising for biomedical applications due to the limited toxicity 

against eukaryotic cells.  Important role  in  the silver nanoparticles production have various 

microorganisms  including  lactic  acid  bacteria  of  the  genus  Lactobacillus.  Probiotic 

Lactobacillus species are good candidates for nanoparticles producing in the laboratory and 

in  industrial  scale,  too. The aim of  this work was  to  test  the production of  colloidal  silver 

nanoparticles with probiotic species Lactobacillus casei. Nanoparticles production was tested 

in the reaction mixtures (phosphate buffer, glucose, bacterial cells) upon addition of varying 

concentrations of AgNO3  (1  ‐ 4mM). Production of  the silver nanoparticles was proven by 

screening  of  reaction  mixtures  by  Transmission  electron  microscopy.  Level  of  Ag+  ions 

utilization to nanoparticles was analysed by optical emission spectrometry. Results showed 

Page 43: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

43 

 

high efficiency of nanosilver production with narrow size distribution of nanoparticles (12 ‐ 

27nm).  

Keywords 

Silver nanoparticles, Probiotic bacteria, Lactobacillus, bactericidal effect, TEM, ICP‐OES 

******

Liposomal Formulations of Hydrophobic Anticancer Drugs: Paclitaxel and 

Vitamin E Analogues as Examples 

Koudelka, S.1, 2, Turanek Knotigova, P.1, Masek, J.1, Lukac, R.1, Prochazka, L.1, Neuzil, J.3, 4, 

Miller, A. D.5, Turanek, J.1  

1Veterinary Research Institute, Brno, Czech Republic 2International Clinical Research Center, St. Anne´s University Hospital Brno, Brno, CZECH 

REPUBLIC  3School of Medical Science, Griffith University, Southport, Qld, AUSTRALIA 

4Institute of Biotechnology, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, CZECH REPUBLIC 5King´s College London, London, UNITED KINGDOM 

Abstract 

Paclitaxel (PTX) is anticancer drug approved for the treatment of ovarian and breast cancer. 

However,  current  chemotherapy  using  conventional  PTX  formulation  (Taxol®)  causes 

serious  side  effects without any premedication. Liposomes  themselves  represent non‐toxic 

biocompatible  nanoparticles  approved  by  FDA  for  application  in  human  medicine.  In 

general, the developed  liposomal PTX formulations are troubled by low PTX encapsulation 

capacity  (maximal  content,  3 mol%)  and  accompanied  by PTX  crystallisation. Application 

of”pocket‐forming”  lipids  can  significantly  increases  the  encapsulation  capacity of PTX  in 

the liposomes up to 10 mol%. Based on the pocket‐forming lipids, we have developed stable 

lyophilized  formulation  encapsulating  PTX  (7  mol%)  in  liposomes  composed  of 

SOPC/POPG/MOPC  lipids  (molar  ratio,  60:20:20)  and  vitamin  E  (5 mol%).  The  physical 

stability of PTX  liposomes, morphology and original size of 180 nm as well as suppressed 

PTX  crystallization  was  preserved  for  6 months  at  4°C.  A  significant  reduction  of  lung 

metastasis  was  achieved  by  the  application  of  liposomal  PTX  (100  and  50  mg/kg)  in 

melanoma bearing mice. The  side  effects of  liposomal PTX were negligible  in  comparison 

with Taxol®, whose toxic dose was about 20–25 mg PTX/kg. Besides, both single doses of 100 

mg PTX/kg and a cumulative dose of 150 mg PTX/kg (3 equivalent doses, 48‐h period) were 

well tolerated without any signs of toxicity.  

Pro‐apoptotic vitamin E analogues (VEA) exert selective anticancer effect on various animal 

cancer  models.  However,  suitable  formulation  of  VEA  for  clinical  application  has  been 

reported yet. Due to hydrophobic character of VEA, liposomes are predetermined as suitable 

delivery system. VEA were formulated in PC liposomes (molar ratio, 3:17) having final size 

of 130 nm. Encapsulation up to 15 mol% of VEA did not cause any phase separation. Neither 

‐tocopheryl  succinate  (100 mg/kg) nor ‐tocopheryl maleamide  (25 mg/kg)  formulated  in 

liposomes affected  the  leukocyte count  in peripheral blood within 3 weeks  following  their 

administration  in mice. Tumor growth  inhibition was demonstrated by  i. v. application of 

liposomal ‐TOS  (15 M) and  liposomal ‐TAM  (1. 5 M)  in FVB/N c‐neu  transgenic mice 

Page 44: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

44 

 

with spontaneous breast carcinoma. Liposomal  formulations of both VE analogues applied 

by  i. v. route proved the anti‐cancer efficacy while acute toxicity and  immunotoxicity of ‐TAM were eliminated by the drug encapsulation.  

Keywords anticancer drugs, apoptosis, drug delivery, liposomes, nanotechnology, paclitaxel, vitamin E 

analogues 

Acknowledgements 

The following grants supported this work: GAP503/12/G147, CZ. 1. 07/2. 3. 00/20. 0164, CZ. 1. 

07/2. 3. 00/30. 0043, MZE0002716202 and MSMT  ‐ Project FIT (JT, ADM). Support of Global 

Acorn (ADM) is kindly acknowledged.  

******

Fungal Solid‐State Fermentation as a Useful Tool for Preparation of 

Functional Cereal‐Derived Biomaterials 

Čertík M., Klempová T., Slaný O.  

Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology, Radlinského 9, 812 37 

Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract Cereals  as  one  of  the main  component  in  human  diet  and  feed  industry  are  important 

sources  of  several macronutrients  (proteins,  carbohydrates)  and micronutrients  (minerals, 

vitamins). However, their nutritional and functional properties and subsequent applications 

could be  improved  significantly by  solid  state  fermentations. During  this biotechnological 

process suitable  lower filamentous fungi efficiently utilize cereals and convert them to new 

prefermented  biomaterials  with  a  high  content  of  valuable  metabolites  such  as 

polyunsaturated  fatty  acids,  carotenoids,  ergosterol,  coenzyme  Q10,  dietary  fibres  and 

various enzymes. Fungi also improved content of dry matter, proteins, detergent fibers and 

ash  in  biomaterials.  These  functional  biomaterials  should  be  generally  recognized  as  safe 

(GRAS)  for  the production  of  food  or  feed  ingredients/additives. Thus,  biotechnologically 

modified agromaterials may open novel prospects for the market of functional cereal‐based 

food and feed supplements.  

Keywords 

cereals, solid state fermentations, fungi, functional biomaterials 

Acknowledgements 

The work was  supported by grants VEGA 1/0574/15, VEGA 1/0457/14, APVV‐0662‐11 and 

APVV SK‐CZ‐2013‐0167.  

References 

[1] M.  ČERTÍK,  Z.  ADAMECHOVÁ,  L.  SLÁVIKOVÁ,  Biotechnological  enrichment  of 

cereals with polyunsaturated  fatty acids,  in: C. T. Hou,  J.  ‐F. Shaw,  (Eds), Biocatalysis 

and Molecular Engineering, John Wiley & Sons, Hoboken (NJ), USA, 2010, pp. 175‐193 

Page 45: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

45 

 

[2] M. ČERTÍK, T. KLEMPOVÁ, L. GUOTHOVÁ, D. MIHÁLIK,  J. KRAIC, Biotechnology 

for the functional improvement of cereal‐based materials enriched with polyunsaturated 

fatty acids and pigments, Eur. J. Lipid. Sci. Tech. 115 (2013) 1247‐1256 

******

The Influence Free Radicals on The Uptake of Copper (II) Ions by 

Exopolymers and the Fibrillar Part Oof Cell Wall of The Red Yeast  

Breierova E., Čertik M., Márova I.  

1Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences, Dúbravská cesta 9, 845 38 Bratislava, 

SLOVAKIA,  2Department of Biochemical Technology, Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak 

University of Technology, Radlinského 9, 812 37 Bratislava, SLOVAKIA,  3Department of Food Chemistry and Biotechnology, Faculty of Chemistry, University of Technology, 

Purkyňova 118, 612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Copper  is  a  natural  fungicide  and  can  be  found  as  the  active  component  of  various 

pesticides.  In  three  red  yeast  strains  of  species  Rhodotorula  glutinis  (two  strains)  and 

Sporobolomyces  roseus  (one strain)  the uptake of copper  ions was  tested. The  response  to 

metal stress alone and in combination with peroxide stress was studied too. The maximum 

of Cu2+ sorption was observed  inside the cells of Rhodotorula glutinis CCY 20‐2‐33 (25. 18 

mg/g dry weight). Further, Cu2+ ions were also bound to yeast exopolymers in which high 

amounts (10. 22 mg/g dry weight) were accumulated. The rest of copper was sorbed onto the 

fibrillar part of cell wall (3. 75 mg/g dry weight). The presence peroxide (oxidative stress) in 

cultivation medium decreased the toleration of yeasts to Cu2+ ions. The yeast cells were able 

to  take up  less of  about  17 % of Cu2+  (in  range of  3 mM  to  2.  5 mM),  although  the  total 

uptake was quite lower (11. 01‐ 15. 96 %). We found that both strains of Rhodotorula glutinis 

are  able  to  bound  about  44 % more  copper  ions  (25.  18  ‐24.  32 mg/g  dry weight) when 

compared with Sporobolomyces roseus strain (16. 92 dry weight). However, the addition of 

peroxide  into  the  cultivation medium  affected  trade  changes  by  reducing  the  ability  to 

uptake Cu2+ ions. In conclusion, exopolymers and fibrous part of cell wall of some red yeasts 

could be used as biopolymers with high sorption ability for metals.  

Keywords 

red yeast, uptake copper ions, peroxide, extracellular glycoprotein 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  Slovak  Research  and  Development  Agency  under  the 

contract No. APVV‐0662‐11 and VEGA agency grant No. 2/0023/14.  

Page 46: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

46 

 

******

Strategies for Optimum Production of High‐Value Products Using 

Microalgae 

Kovar, K., Barmettler, M, Stadler, M., Zamora, I., and Neutsch, L.  

Institute of Biotechnology, School of Life Sciences and Facility Management, Zurich University of 

Applied Sciences ZHAW, Wädenswil, SWITZERLAND 

Abstract 

The  potential  versatility  of microalgae  for  biotechnological  production  has  only  recently 

begun  to  be  explored  extensively.  The  range  of  achievable  product  classes  is  constantly 

expanding,  and  the  original  focus  on bulk production  of microalgal  biomass  or  lipids  for 

biofuel  use  has  been  extended  to  a  variety  of  high  value‐added  compounds  for 

pharmaceutical,  food and  feed, or  cosmetic applications, as well as  for  fine  chemicals and 

specialities. In particular, substances produced biotechnologically may contain modifications 

to  their  core molecules  (e.g. glycosylation)  that  can alter  their physico‐chemical properties 

compared with chemically synthesised analogues.  

However,  one  of  the  main  obstacles  to  the  economically  feasible  and  routine  use  of 

microalgae as a future biotechnological production system is the lack of robust and generic 

cultivation  strategies.  The  unique  traits  of  microalgae  (as  compared  to  other  microbial 

systems),  in particular  their  ability  to  cope with different  trophic modes  (i.  e. photoauto‐, 

hetero‐ and mixotrophic) and their responses to light as a factor affecting physiological state, 

provide  novel  options  for  process  control.  The  development  of  such  biotechnological 

processes  is highly demanding and  is  therefore only  justified  for  those product  classes  for 

which microalgal production systems are uniquely suited.  

Keywords microalgae photoauto‐, hetero‐ and mixotrophic high value‐added biotechnological product 

References 

[1] CCMA  (Combining  Competences  in  MicroAlgae)  at  the  ZHAW:  http://lsfm.  zhaw. 

ch/de/science/forschung/interdisziplinaritaet/ccma‐combining‐competences‐in‐

microalgae/aktuelles. html 

[2] KOVAR, K., P. PRIBYL, and M. WYSS. 2013. Microalgae grown under heterotrophic and 

mixotrophic  conditions.  In: Meyer, H.  ‐P.  and  Schmidhalter, D.  (Eds)  Industrial  Scale 

Suspension Culture of Living Cells. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA pp. 164‐184, 

ISBN 978‐3‐527‐33547‐3.  

[3] HYKA, P., S. LICKOVA, P. PRIBYL, K. MELZOCH, and K. KOVAR. 2012. Applications 

of  flow  cytometric  methods  to  develop  biotechnological  processes  with  microalgae. 

Biotech. Adv. 31:2‐16.  

[4] BUMBAK,  F.,  S.  COOK,  V.  ZACHLEDER,  S.  HAUSER,  and  K.  KOVAR.  2011.  Best 

practices  in  high  cell  density  microalgal  processes:  achievements,  limitations  and 

potential. Appl. Microbiol. Biotechnol. 91:31‐46.  

Page 47: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

47 

 

******

Growth Dynamics Characterization of Setlicola Philippina Gen. et Spec. 

Nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), Performed in Two Types of 

Photobioreactors 

Perútková, K., Steinová, J., Novotná, Z., Červený, J., Trtílek, M.  

Photon Systems Instruments, Drásov 470, 664 24, CZECH REPUBLIC  

Charles University in Prague, Faculty of Science, Department of Botany, Benátská 2, Praha 2, 128 01, 

CZECH REPUBLIC  

Global Change Research Centre, Academy of Sciences of the Czech Republic, Bělidla 986/4a, Brno, 603 

00, CZECH REPUBLIC  

Abstract The  first part of our  study  is  focused on novel genus  and  species of green algae Setlicola 

philippina. This strain was isolated from freshwater bentic biofilm from Taal Volcano Crater 

Lake, Philippines. S. philippina is a small coccal Chlorella‐like algae 5, 5 – 11 m in size with 

very  simple morphological  characters.  Therefore, we  used  18S  rDNA  sequence  to  define 

differences  from other  related  taxa. According  to phylogenetic analysis S. philippina  form 

separate  lineage within Watanabea‐clade  (Trebouxiophyceae,  Chlorophyta)  and  represent 

undescribed taxon.  

In the second part, preliminary results of the optimal cultivation condition were determined. 

Initially growth characteristics were tested under different light intensities and temperatures 

during S. philippina cultuvation  in multicultivator MC1000‐OD. MC1000‐OD continuously 

recorded optical density  (OD)  and  temperature. Next growth dynamics  experiments were 

conducted  in  photobioreactor  FMT  150.  Except OD  and  temperature  FMT  150  is  able  to 

measure continuously fluorescence, pH and concentration of dissolved gases (O2, H2, CO2). 

In both devices growth curve was recorded in OD680. The best growth rate was observed in 

the  exponential phase, which was  verified  by determination  of doubling  time. Calculated 

value of shortest doubling  time was 12, 22 hours  for cultivation  in MC 1000‐OD and 18, 5 

hours for culture growing in FMT 150.  

Keywords 

Setlicola philippina molecular phylogeny growth dynamics photobioreactor 

Page 48: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

48 

 

******

Yeast Biomass Analysis for Application in Biotechnology Based on Raman 

and SEM Spectroscopy 

O. Samek1, A. Haroniková2, K. Hrubanová1, I. Márová2, S. Bernatová1, P. Zemánek1, V. 

Krzyžánek1 

1Institute of Scientific Instruments of the AS CR, v. v. i., Academy of Sciences of the Czech Republic, 

Královopolská 147, 61264 Brno, CZECH REPUBLIC  2Centre for Material Research, Brno University of Technology, Purkynova 118, 612 00, Brno, 

CZECH REPUBLIC  

Abstract 

A biomass of red yeast (e. g. Rhodotorula spp., Cystofilobasidium spp. and Sporobolomyces 

spp.) has been recently studied due to potential applications in the field of food industry and 

biofuel  generation  [1].  In  order  to  utilize  biomass  for  efficient  industrial  production,  the 

optimal cultivation parameters have to be determined and monitored. Thus, high production 

of desired substances such as carotenoids and oil in the selected cell line can be achieved.  

Therefore, techniques are required allowing for rapid characterisation/identification of yeast 

species, and specifically to determine the beta‐carotene and unsaturation of constituent fatty 

acids  in species  lipid bodies.  It has been shown  that Raman spectroscopy can provide  this 

biochemical  information  and  reveal  the  molecular  composition  of  the  studied 

microorganisms [2]. Thus, the use of Raman spectroscopy for the monitoring, detection and 

identification  of  important,  basic  molecules  in  biological  samples  will  be  presented. 

Moreover,  in  order  to  study  red  yeast  strains  in more  details  a  combination  of  scanning 

electron microscopy  (SEM),  and Raman  spectroscopy was  explored.  In  addition we  used 

HPLC analysis to quantify the concentration of carotenoids in selected samples.  

In our experiments we have observed different morphology when employing SEM to study 

yeast  cells  cultivated  in media with different  carbon  to nitrogen  (C/N)  ratio. Also, Raman 

spectroscopy study supports findings that C/N ratio of cultivation media has an influence to 

the production of yeast  lipids or  carotenoids. Consequently, all matrix  changes within  the 

studied  cells  introduced  by  stress  response  mechanisms  can  be  visualized  (SEM)  and 

chemically characterize (Raman).  

Keywords 

red yeast, biomass, Raman spectroscopy, electron microscopy 

Acknowledgements This work received support from the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech 

Republic  (LO1212)  together  with  the  European  Commission  and  the  Czech  Science 

Foundation (ALISI No. CZ. 1. 05/2. 1. 00/01. 0017, GA15‐20645S).  

References 

[1] PETRIK, S., MAROVA,  I., HARONIKOVA, A., KOSTOVOVA,  I., and BREIEROVA, E. 

ʺProduction  of  biomass,  carotenoid  and  other  lipid metabolites  by  several  red  yeast 

Page 49: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

49 

 

strains cultivated on waste glycerol from biofuel production – a comparative screening 

study, ʺ Ann. Microbiol. 2013, 63, 1537–1551.  

[2] SAMEK,  O.,  BERNATOVA,  S.,  JEZEK,  J.,  SILER,  M.,  SERY,  M.,  KRZYZANEK,  V., 

HRUBANOVA,  K.,  ZEMANEK,  P.,  HOLA,  V.,  and  RUZICKA,  F.  “Identification  of 

individual biofilm‐forming bacterial cells using Raman tweezers, ” J. Biomed. Opt. 2015, 

20, 051038.  

******

Liposomal Vaccine Delivery Systems 

Mašek, J.1, Turánek Knotigová, P. 1, Lukáč R. 1, Křupka M. 2, Bartheldyová E. 1, Koudelka Š. 1, 6, Miller, A. D.3, Kratochvílová I. 4, Ledvina, M. 5, Raška, M. 2, and Turánek, J.  

1Department of Pharmacology and Immunotherapy, Veterinary Research Institute, Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Palacky University, Faculty of Medicine and Dentistry, Department of Immunology, Olomouc, 

CZECH REPUBLIC 3King&#039 s College London, Pharmaceutical Sciences Division, London, UK 4Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, Prague, CZECH REPUBLIC 

5Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Czech Academy of Sciences, Prague, CZECH 

REPUBLIC  6International Clinical Research Center, St. Anne´s University Hospital Brno, Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Liposomes  represent  nanoscale‐based  formulations  showing  a  potent  adjuvant  activity  to 

protein antigens. Metallochelating liposomes were designed to attach His‐tagged protein by 

non‐covalent interaction. Metallochelating liposomes were prepared from the mixture of egg 

phosphatidyl  choline  and  nickel‐chelating  lipid  DOGS‐NTA‐Ni.  New  non‐pyrogenic 

hydrophobized  derivatives  of  muramyl  dipeptide  were  incorporated  into  liposomes  as 

molecular  adjuvants. We  tested  several  His‐tagged  protein  antigens  for  construction  of 

experimental  recombinant  vaccine  formulations.  As  an  examples,  OspC  antigen  from 

Borrelia burgdorferi and Hsp90 from Candida Albicans will be presented.  

Lyme disease caused by spirochete Borrelia burgdorferi sensu lato is a tick‐born illness that 

can  lead  to  chronic  complications.  The  immune  response  to  Borrelia  is  mediated  by 

phagocytic  cells and by Borrelia‐specific  complement‐activating antibodies associated with 

Th1‐cell activation. Liposomes  represent almost  ideal  carrier  system  for  the preparation of 

synthetic vaccines due to their biodegradability and versatility as regards the incorporation 

of various molecules having different physico‐chemical properties.  

The  structure  of  proteoliposomes was  studied  by  dynamic  light  scattering,  transmission 

electron microscopy,  atomic  force microscopy,  and  gel  permeation  chromatography.  The 

liposomes with surface‐exposed hydrophobized derivatives of muramyl dipeptide were well 

recognized and phagocyted by human dendritic cells in vitro. In vivo, the immune response 

towards this experimental vaccine applied in mice by intradermal route demonstrated both 

Th1  and  Th2  response. No  side  effects were  observed  after  the  application  of  liposomes. 

Page 50: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

50 

 

Metallochelating  liposomes with  lipophilic  derivatives  of muramyl  dipeptide  represent  a 

new biocompatible platform for the construction of experimental recombinant vaccine.  

Keywords 

vaccine, liposome, His‐tag, antigen, molecular adjuvant, MDP 

Acknowledgements 

This work was  supported  by  the  following  grants:  the Grant Agency  of Czech  Republic 

GAP503/12/G147 (JT), the Ministry of Education, Youth and Sports CZ. 1. 07/2. 3. 00/20. 0164 

(JT)  Project  FIT  ‐  the  Ministry  of  Education,  Youth  and  Sports  (JT,  ADM,  MR), 

MZE0002716202  of  the Czech Ministry  of Agriculture, AZV‐ČR  15‐32198A, CZ.  1.  07/2.  3. 

00/30. 0043. Support of Global Acorn (ADM) is kindly acknowledged.  

   

Page 51: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

51 

 

Environmental Chemistry and Technology 

Are Terrestrial Organisms Able to Live in Contaminated Soil after Fire‐

Fighting? 

Hribova, S., Vavrova, M., Zlamalova Gargosova, H.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Chemistry and Technology of 

Environmental Protection, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Many fire accident happend in several decades. There were several wildfires and also huge 

fires of  large  industry areas or companies  in  the world. In order  to put down  the fire, fire‐

fighting foaming agents (FEAs) are often used. Their good properties, i. e. stability and large 

active  surface  of  foam,  are  the  reasons  of  their  frequent  usage.  In  fact,  these  agents  are 

mixtures  of  several  chemical  substances  as  alcohols,  perfluorinated  hydrocarbons, 

surfactants,  additives  and water,  of  course. An  infiltration  of  FEAs  solution  occurs  after 

application during  firefighting. FEAs are partly  captured by  the  soil particles and  causing 

contamination  of  the  soil  environment.  Consequently,  the  soil may  be  uninhabitable  pro 

terestrial organisms during dry seasons. On the contrary, there is known premise about rainy 

seasons, when the contamination is diluted and rinsed as leachate with low ecotoxicity. The 

crucial question  is, whether  the soil environment  is suitable for  life of  indigenous  terestrial 

organisms after direct FEAs application. There were performed test of ecotoxicity with using 

earthworms Eisenia Fetida as chief representative of terrestrial organisms  in the study. Soil 

matrix LUFA 2. 3 was  selected as a model of natural  soil environment. Tested FEAs were 

follows:  Sthamex  F‐15, Moussol‐APS  F‐15  and  Finiflam  F‐15.  For  experimental  purposes, 

laboratory installation for infiltration was designed and compiled. Infiltration of three FEAs 

solutions was done  before  the  ecotoxicity  testing. Contaminated  soil  after  infiltration was 

tested  for  semi‐chronic  ecotoxicity  and  reproduction  ecotoxicity  then.  Introductory  results 

indicates differences between each FEA, caused by various composition. Sthamex F‐15 was 

determined as the most ecotoxic agent at all. Whilst Moussol‐APS F‐15 was evaluated as the 

agent with least ecotoxicity effect.  

Keywords Fire‐fighting, soil, earthworms, ecotoxicity.  

Acknowledgements 

This study was supported by the grant no. FCH‐S‐15_2869 from the Ministry of Education, 

Youth and Sports of theCzech Republic.  

References [1] JOHNSON, A Field Method for Measurement of Infiltration. U. S. Geol. Survey Water‐

Supply  Paper  1544‐F.,  1963,  p.  F1–F27.  ISO  15799,  Soil  quality  ‐  Guidance  on  the 

ecotoxicological  characterization  of  soils  and  soil  materials,  2003.  ISO  11268‐2,  Soil 

quality  ‐  Effects  of  pollutants  on  earthworms  ‐  Part  2:  Determination  of  effects  on 

reproduction of Eisenia fetida/Eisenia andrei, 2012.  

Page 52: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

52 

 

[2] S. HRIBOVA, H. ZLAMALOVA GRAGOSOVA, M. VAVROVA, Sorption ability of the 

soil  and  its  impact  on  environmental  contamination,  Interdisciplinary  Toxicology, 

Bratislava, 2014, Vol. 7 (4), p. 177 ‐ 183, doi: 10. 2478/intox‐2014‐0025.  

[3] M. B. KIRKHAM, Principles  of  Soil  and Plant Water Relations,  2. Ed., Elsevier, USA, 

2014, pp. 579, ISBN 978‐0‐12‐420022‐7.  

[4] S. R. ELLIS, M. E. HODSON, P. WAGE, The influence of different artificial soil types on 

the acute toxicity of carbendazim to the earthworm Eisenia fetida in laboratory toxicity 

tests, European Journal of Soil Biology, Vol. 43, 2007, pp. 239 ‐ 245, ISSN 1164‐5563 

******

Flame Retardants and their Occurrence in the Terrestrial Ecosystem 

Chytil, V., Vavrova, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

This  study  was  focused  on  the  analysis  of  four  compounds  from  a  brominated  flame 

retardants  group,  namely  pentabromoethylbenzene,  hexabromocyclododecane, 

hexabromobenzene  and  tetrabromobisphenol  A.  Matrices  were  represented  by  four  soil 

samples and four seats of fire samples. In addition, bisphenol A was also examined. As a first 

step, the process of extraction of the analytes from matrices was optimized. Three different 

extraction  techniques  were  tested  (pressurized  solvent  extraction,  microwave‐assisted 

extraction  and ultrasound‐assisted  extraction). The next  step was  to verify  the  stability  of 

target compounds in strongly acidic conditions and to optimize the clean‐up of an extract by 

a  column  chromatography  using  different  types  of  sorbents  and  eluting  solvents. On  the 

basis of several experiments,  the gas chromatography with electron capture detection  (GC‐

ECD) was chosen as an appropriate analytical method for the determination of brominated 

flame  retardants.  Bisphenol  A  was  investigated  by  the  gas  chromatography  with  mass 

spectrometric  detection  (GC‐MS).  Phenolic  analytes  were  derivatized  before  their  final 

analytical  determination.  The  most  abundant  analyte  was  the  hexabromocyclododecane 

which was quantified  in all matrices  in  the  range of 7. 018‐81. 88 ng/g dry weight. On  the 

contrary, tetrabromobisphenol A was not proven in any of analyzed samples. The ash from 

the  Brandýs  nad  Labem  restaurant  fire  contained  the  highest  amount  of  all  target 

compounds (total 118. 2 ng/g dw). The least contaminated place was the forest burnt‐out area 

near Velmovice (hexabromocyclododecane only, 7. 843 ng/g dw). As for soil samples, greater 

concentrations were found in the area near the industrial site in Chropyně, where a store of 

plastic materials burnt down  in 2011. The analysis of  the  seat of  fire  samples  showed  that 

compounds  of  interest  are more  abundant  in  ash  than  in  a  soil part  (some  of  them were 

mixtures of  ash  and  soil). All measured  concentrations  fall within  a  range  in which  these 

analytes are present at many other places in the world (tenths to tens ng/g dw).  

Keywords 

bisphenol  A,  brominated  flame  retardants,  gas  chromatography,  hexabromobenzene, 

hexabromocyclododecane,  pentabromoethylbenzene,  seat  of  fire  analysis,  soil  analysis, 

tetrabromobisphenol A 

Page 53: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

53 

 

Acknowledgements 

This study was supported by the project No. FCH‐S‐14‐2487 from the Ministry of Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

******

Microwave Digestion Method of Biotic Samples for Elemental Analysis 

Kosárová, H., Holubová, Z., Řeháková, J., Čáslavský, J., Řehůřková, I., Ruprich, J.  

Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno 

University of Technology, Purkyňova 118, 612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

National Institute of Public Health in Prague, Centre for Health, Nutrition and Food in Brno, 

Palackého 3a, Brno 612 42, CZECH REPUBLIC 

Abstract This  contribution  deals with  development,  optimization  and  application  of  procedure  for 

preparation  of  biotic  samples  for  the  determination  of  heavy  metals  using  microwave 

system. This procedure is based on the wet mineralization at high pressure and also elevated 

temperature,  using microwave  assisted  decomposition  in  acidic  solution  in  hermetically 

enclosed Teflon containers. Elemental analysis of biotic matrices requires decomposition of 

the  sample.  Advantages  of  microwave  assisted  decomposition  are  relatively  short  time 

needed  to  perform  decomposition  of  the  sample,  high  efficiency  of  decomposition,  small 

quantities  of  the  reactive  substance  and  no  contamination.  The  microwave  program  is 

consisted of  thirteen steps with maximum  temperature of 220  °C and gradually  increasing 

performance  from  250 W  to  650 W. Decomposition  process  is  controlled  by  temperature 

sensor,  which  is  set  up  on  240  °C,  this  temperature  should  not  be  exceeded  during 

decomposition. Different amount of  samples  (0. 5 – 10 g) was decomposed  in  the mixture 

nitric acid and hydrogen peroxide, which was used as the extraction solvent. After previous 

studies several variables which affect the extraction efficiency were optimized: temperature 

and  time  of  decomposition,  the  performance  of  each  step  and  amount  of  samples. Other 

parameters  (such as volume of  the solvent) were kept constant. The optimized microwave 

program was  established as a  compromise between demands on decomposition processes 

for various samples (samples with high content of fat on one side and samples with higher 

content of water on the other side). F‐AAS, ET‐AAS, HG‐AAS, AES and ICP‐MS were then 

used for the determination of targeted elements. The trueness and accuracy of the optimized 

procedure was  verified  by  the  analysis  of  certified  reference materials. Our  laboratory  is 

accredited according to the standard EN ISO/IEC 17025:2005.  

Keywords Microwave digestion, decomposition, elemental analysis 

Acknowledgements 

This project was supported by Ministry of Health, Czech Republic – conceptual development 

of NIPH  in Prague,  (NIPH  75010330)  and  by  the project Assessment  of  the  entry  of  new 

contaminants to the environment from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic (FCH‐S‐15‐2869).  

Page 54: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

54 

 

******

Optimization of Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry Method 

for the Determination of Bisphenols in Selected Food Samples 

Bukackova, M., Vitkova, L., Vavrova, M., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

National Institute of Public Health in Prague, Centre for Health, Nutrition and Food, Palackého 3a, 

Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract Bisphenol A (BPA) was first synthesized in 1891 and nowadays is widely used in industry as 

a monomer in the production of epoxy resins, polycarbonates and in the products of modern 

consumer society. Polycarbonates are often used  in  foodstuffs packaging such as beverage 

and food containers while epoxy resins are used as protective linings against direct contact of 

food with metal in food and beverage cans. Unfortunately, heat or contact with basic or acid 

compounds can cause acceleration of hydrolysis of the ester bond linking BPA molecules in 

polycarbonate  and  resins,  leading  that  small  amount  of  BPA  can  leach  out  from  food 

containers into the foods. Possible risk to human health (estrogenic activity of bisphenol A) 

resulted in reduction of its use in food industry, being replaced by other bisphenols such as 

bisphenol  F  (BPF),  bisphenols  S  (BPS),  bisphenols  Z  (BPZ)  currently,  only  very  limited 

information  about  their  effects  on  human  health  and  their  migration  into  the  foods  is 

available  [1, 2]. Therefore  the aim of  this  study was  to develope and optimize an efficient 

analytical method  for  determination  of  4  bisphenols  and  their  corresponding  diglycidyl 

ethers  in  various  food  samples,  representing  the  average  food  basket  of  the  Czech 

population. The standard operating procedure, based on  the solvent  (L/L) and solid phase 

extraction  (SPE), was  developed  for  various  foodstuffs matrices  and  all  obtained  extracts 

were  analyzed  using  gas  chromatography  coupled  to  tandem  mass  spectrometry  (CG‐

MS/MS). Using of gas chromatography requires a derivatization step due to the presence of 

polar hydroxyl groups in the structure of bisphenols which can decrease peak intensity. The 

derivatization step for  this method  is based on silylation reaction of bisphenols using N, O 

Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA). The results from this study will be used for 

the assessment of total dieatary exposure of these bisphenols.  

Keywords 

Bisphenols,  diglycidyl  ethers,  solid  phase  extraction,  gas  chromatography  tandem  mass 

spectrometry 

Acknowledgements This project was supported by Ministry of Health, Czech Republic – conceptual development 

of  NIPH  in  Prague,  (NIPH  75010330)  and  project  Assessment  of  the  entry  of  new 

contaminants to the environment from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic (FCH‐S‐15‐2869).  

Page 55: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

55 

 

References 

[1] Y. DECEUNINCKA, E. BICHONA and col.  : Development and validation of a specific 

and  sensitive  gas  chromatography  tandem  mass  spectrometry  method  for  the 

determination  of  bisphenol A  residues  in  a  large  set  of  food  items  (2014),  Journal  of 

Chromatography A, vol. 1362, pp. 241‐249.  

[2] S. C. CUNHA, J. O. FERNANDES: Assessment of bisphenol A and bisphenol B in canned 

vegetables and  fruits by gas chromatography–mass spectrometry after QuEChERS and 

dispersive liquid–liquid microextraction (2013). In: Food Control, vol. 33, pp. 549–555.  

******

Monitoring of Chlorate and Perchlorate in Czech Food Basket 

Kavrik, R., Nevrla, J., Caslavsky, J., Rehurkova, I., Ruprich, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Perchlorate occurs naturally in the environment in deposit of nitrate and potash fertilizers. It 

may  be  formed  in  atmosphere  and  precipitate  into  the  soil  and  groundwater.  The 

anthropogenic way of contamination by perchlorate  is  fundamental. Perchlorate  is used as 

propellant for a rocket fuel, in a manufacturing process of explosives, fireworks and airbags. 

It  is  a degradation product  of  sodium hypochlorite  and may be generated  from  chlorine‐

based biocidal products which are used as disinfectants in water [1]. In the past perchlorate 

was  used  as  herbicide,  this  practise  is  in  Europe  prohibited  since  2010  [2].  Impact  of 

perchlorate on a human health is in inhibition of the thyroxin (T3) and triiodothyronin (T4) 

production in the thyroid gland by blocking of uptake of iodide from the blood [3, 4]. U. S. 

National Academy of Sciences announced a perchlorate  reference dose of 0. 7 μg/kg body 

weight/day [5]. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives derived PTMDI value 

of  0.  01  mg/kg  body  weight.  Chlorate  occurs  as  accompanying  substance  of  sodium 

hypochlorite. Its oxidation ability causes blood cell damage. Ministry of Health, Labour and 

Welfare of Japan announced a chlorate reference dose of 30 μg/kg body weight/day. Chlorate 

and  perchlorate were  observed  in many  of  food matrices.  The  higher  concentration  is  in 

vegetables (hundred μg/kg), in fruits (dozens μg/kg), vegetable and fruits juice and in infant 

formulae. The aim of this study  is development of LC‐MS/MS method for determination of 

these two substances in food. The pre‐treatment of samples is developed and optimized for 

different matrices. These results will be used for Program of monitoring of dietary exposure 

(National  Institute  of Public Health)  and  the dietary  exposure will  be  estimated.  Samples 

were analyzed using method for the analysis of residues of highly polar pesticides in food of 

plant origin with LC‐MS/MS detection. Method was modified and optimized for analysis of 

other  food matrices.  In  the 2015 are analyzed over 400 samples of plant and animal origin 

from  the Czech  food basket. To  the best of our knowledge  it  is probably one of  the most 

comprehensive  study  from  the  Central  Europe  area.  In  this  project  was  tested  effect  of 

transfer of  chlorate  and perchlorate  from  contamination water  to vegetables. This  transfer 

may be caused by irrigation or washing by contamination water. The transfer from water to 

vegetables  was  observed  and  quantified.  Perchlorate  in  food,  especially  in  fruits  and 

vegetables is very serious subject in the presence in EU. The actual situation is described in 

Page 56: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

56 

 

Scientific Opinion  by  EFSA  [6].  This  document  concluded  that  short  period  exposure  to 

perchlorate could induce adverse effect in groups of population such breast‐fed infants and 

small children with low iodine intake. Results from this project will be used for estimation of 

total dietary exposure to these contaminants and in discussion about national maximal level 

of chlorate/perchlorate in food too.  

Keywords 

chlorate, perchlorate, dietary exposure 

Acknowledgements 

This project was supported by Ministry of Health, Czech Republic – conceptual development 

of  NIPH  in  Prague,  (NIPH  75010330)  and  project  Assessment  of  the  entry  of  new 

contaminants to the environment from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic (FCH‐S‐15‐2869).  

References 

[1] K. KOSAKA, M. ASAMI, S. KUNIKANE: Perchlorate: origin and occurrence in drinking 

water (2011). In: Encyclopedia of environmental health, Elsevier 

[2] COMMISSION  DECISION  of  10  November  2008  concerning  the  non‐inclusion  of 

chlorate  in  Annex  I  to  Council  Directive  91/414/EEC  and  the  withdrawal  of 

authorisations for plant protection products containing that substance (2008). In: Official 

Journal of the European Union, Brussels 

[3] M. A. GREER, G. GOODMAN, R. C. PLEUS, S. E. GREER: Health effects assessment for 

environmental perchlorate contamination:  the dose response for  inhibition of  thyroidal 

radioiodine uptake  in human  (2002).  In: Environ Health Perspect, vol. 110  (9), p. 927–

937.  

[4] A. SRINIVASAN, T. VIRARAGHAVAN: Perchlorate health effects and technologies for 

its removal from water resources (2009). In: Int J Environ Res Public Health, vol. 6 (4), p. 

1418–1442 

[5] National  Research  Council:  Health  implications  of  perchlorate  ingestion  (2005).  In: 

National Academies Press, Washington DC: 

[6] EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) : Scientific Opinion on the 

risks  to public health related  to  the presence of perchlorate  in food,  in particular fruits 

and vegetables (2014). In: EFSA Journal, vol. 12 (10), 3869 

Page 57: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

57 

 

******

Evaluation of Occurrence of Selected Groups of Fatty Acids in Fish and Fish 

Products 

Vitkova, L.1, 2, Bukackova, M.1, 2, Caslavsky, J.1, 2, Rehurkova, I.1, Ruprich, J.1  

 1National Institute of Public Health in Prague, Centre for Health, Nutrition and Food in Brno, 

Palackého 3a, CZ‐612 42 Brno, CZECH REPUBLIC  2Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno 

University of Technology, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Fatty  acids  (FA)  are  a  necessary part  of  every  cell  of  organism  and  serves  as  a  source  of 

energy. These  compounds  are divided by  the  saturation  to  saturated  (SAFA), which have 

adverse  effects  to  human  organism,  and  unsaturated.  This  group  is  then  subdivided  to 

monounsaturated  (MUFA)  and  polyunsaturated  (PUFA).  The  group  of  unsaturated  fatty 

acids  comprising  trans  configuration  on  the  double  bond  in  their  chain  is  called  trans‐

unsaturated fatty acids (TFA). Fatty acids are found in a wide variety of foods. Vegetable oils 

and some foodstuff of animal source (e. g. meat, milk and milk products, eggs, fish oil) are 

considered  as  their main  sources. Essential  fatty  acids  such  as PUFA  omega‐3  and PUFA 

omega‐6  are  very  important  for  human  organism  but  human  body  cannot  produce  these 

compounds.  For  this  reason,  these  fatty  acids must  be  obtained  from  food  [1].  For  the 

determination of  fatty acids  is at  first necessary  to extract  the  fat. Liquid–liquid extraction 

belongs  to  the most  commonly  used method  followed  by  esterification  of  fatty  acids  to 

obtain  fatty  acid methyl  esters  (FAMEs).  In  this  study  the  esterification with methanolic 

solution  of  KOH  was  used.  FAMEs  were  detected  by  gas  chromatography  with  flame‐

ionization detector which  is  the most suitable due  to  its high sensitivity and selectivity  [2]. 

The aim of  this study was  the determination of 37  fatty acids  in  fish and  fish products.  In 

samples of marine fish (16 samples) were found different ratios of SAFA, MUFA and PUFA 

in  comparison with  freshwater  fish  (22  samples of  carp). Marine  fish  contained 4. 5  times 

higher amount of SAFA and 3. 3 times lower amount of MUFA in comparison to freshwater 

fish. Levels of FA in canned fish, smoked and marinated fish (in total 64 samples) were also 

compared. It was found that canned fish show higher values of MUFA than marine fish. This 

could be due to the fact that some fish were loaded in oil with higher concentration of oleic 

acid.  

Keywords 

fatty acids, fish, fish products, FAME, SAFA, MUFA, PUFA 

Acknowledgements 

This project was supported by Ministry of Health, Czech Republic – conceptual development 

of  NIPH  in  Prague,  (NIPH  75010330)  and  project  Assessment  of  the  entry  of  new 

contaminants to the environment from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic (FCH‐S‐15‐2869).  

Page 58: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

58 

 

References 

[1] AP.  SIMOPOULOS,  Omega‐3  fatty  acids  in  health  and  disease  and  in  growth  and 

development., Am J Clin Nutr. 1991 Sep 54 (3) :438‐63.  

[2] K.  EDER, Gas  chromatographic  analysis  of  fatty  acid methyl  esters.  J Chromatogr  B 

Biomed Appl. 1995 Sep 15 671 (1‐2) :113‐31.  

******

Determination of Sildenafil, Vardenafil and Tadalafil in Wastewater by 

HPLC/MS 

Smutna, M., Caslavsky, J 

Institute of Chemistry and Technology of Environmental ProtectionBrno University of Technology 

Faculty of ChemistryPurkyňova 118 CZ‐612 00 Brno CZECH REPUBLIC 

Abstract 

This work  is  focused  on  the  determination  of  phosphodiesterase  5  selective  inhibitors  in 

communal  wastewater.  Phosphodiesterase  inhibitors  are  the  main  active  ingredients  of 

medicaments which are used  in the treatment of erectile dysfunction. The aim of this work 

was  determination  of  three  phosphodiesterase  inhibitors  in  communal  wastewater 

specifically it was sildenafil citrate, vardenafil hydrochloride and tadalafil. These compounds 

are the main active ingredients of medicaments with trade names Viagra, Levitra and Cialis. 

In  this  study  phosphodiesterase  inhibitors  in  municipal  wastewater  from  three  sewage 

treatment plants with different numbers  of  equivalent  inhabitants were  analysed:  Sewage 

treatment plant in Brno – Modřice (630 000 EI), Hodonín (90 000 EI) and Luhačovice (16 200 

EI). In each of the above mentioned facilities 24 ‐ hour cumulated samples of the influent and 

effluent wastewater were  collected.  On  the  Brno  ‐ Modřice  sewage  treatment  plant  also 

weekly monitoring  of  the  concentration  of  phosphodiesterase  inhibitors was  realized. At 

first,  the  analytical method was  optimized  and  then  applied  on  real wastewater  samples. 

Solid phase  extraction  (SPE) was used  for  the pre‐treatment of wastewater  samples. High 

performance  liquid  chromatography‐mass  spectrometry  with  electrospray  ionization 

(HPLC/ESI‐MS)  was  applied  for  the  identification  and  quantification  of  the  target 

compounds.  It  was  assumed  that  the  most  widely  used  of  these  drugs  is  Viagra  (this 

assumption was based on survey in pharmacies), so sildenafil would be found in the largest 

quantities. In spite of this, only vardenafil was detected at concentrations exceeding the limit 

of detection and quantification and only in influent wastewater its levels were between 0. 1 

and 0. 6 ng/l. Due  to good efficiency of  the  treatment process  its concentrations at outflow 

water were bellow  limit of detection. Tadalafil had  to be excluded  from  the measurement 

because of his extremely low recovery during SPE extraction optimization.  

Keywords 

sildenafil, vardenafil tadalafil, wastewater, SPE extraction, HPLC/MS 

Acknowledgements 

This  study was  supported  by  the  project  FCH‐S‐15‐2869  from  the Ministry  of  Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

Page 59: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

59 

 

References 

[1] STAŇKOVÁ,  M.  Determination  of  the  presence  of  phosphodiesterase  inhibitors  in 

municipal wastewater. Brno University of Technology, Faculty of chemistry, 2014. 84 p. 

Master‘s thesis supervisor: doc. Ing. Josef Čáslavský, CSc.  

******

Morphology of Plant Cuticles as The Limiting Barrier for the Uptake of 

Fertilizers 

Lastuvkova, M., Turkeova, I., Smilek, J., Sedlacek, P., Kratochvilova, R., Schmiedova, V., 

Klucakova, M.  

Material Research Centre, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐

61200 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The uptake of pesticides  into plant  foliage varies with plants  and  chemicals  are based on 

adjuvants and environmental condition. The penetration of nutrients into plant leaves relates 

to the physicochemical properties of the active ingredients (molecular size and lipophilicity). 

For the penetration studies of active ingredients are usually used thin layers from the leaves 

surfaces  –  cuticles. These  barriers  are  isolated  by  specialized methods  (enzymatically  and 

chemically) and  they can be used  for evaluate  the  leaf  surface permeability. However,  the 

uptake  rate  of  a  compound  or  function  can  be  influenced  by  isolation methods. During 

isolation process the structure of cuticles or function of stomates of cuticles can be changed.  

The  cuticles were  characterized by Fluorescence Lifetime  Imaging Microscopy  (FLIM) and 

Isothermal  Microcalorimetry  (IMC).  These  methods  enable  to  study  of  binding  and 

interaction of compounds with  the cuticles surface. Optical Microscopy  (OM) was used  for 

inner  state  the  structure  of  cuticles  and  their  changes  influence  effect  of  water,  air  or 

potassium  lignohumate  (LHA).  Change  of  inner  structure  were  study  of  Fluorescence 

Microscopy  (FM), cuticles are enable  to excitation  for different wavelength. Thicknesses of 

cuticles were measured by Profilometer.  

The  knowledge  obtained  from  the measuring  is  very  important  for  the  next  research  of 

improving foliar uptake and problem with nutrients overloading in soil and degradation not 

only soil, but ground water as well.  

Keywords 

foliar fertilizers, cuticles, morphology 

Acknowledgements This work has been supported by Materials Research Centre at Faculty of Chemistry, Brno 

University  of  Technology  –  Sustainability  and Development,  REG  Lo1211, with  financial 

support  from  National  Program  for  SustainabilityI  (Ministry  of  Education,  Youth  and 

Sports).  

Page 60: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

60 

 

******

Reactivity‐Mapping Tool Based on Diffusion Techniques for 

Characterization of Biocolloids 

Smilek, J., Kalina, M., Lastuvkova, M., Turkeova, I., Sedlacek, P., Klucakova, M.  

Materials Research Centre, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00, Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The  universal  reactivity‐mapping  tool  was  developed  for  characterization  and  study  on 

barrier properties of  selected biopolymers. The  reactivity of biocolloids  (humic  acids) was 

studied by both diffusion techniques (break‐through diffusion technique and non‐stationary 

diffusion). The rate of reactivity of humic acids was compared by the interactions with basic 

cationic  organic dye  (Methylene Blue)  because  of  the  positive  interactions  among  anionic 

supramolecular  humic  acids  and  cationic  organic  dyes were  expected.  The  reactivity  and 

barrier properties of biocolloids were compared by determination of fundamental diffusion 

parameters such as effective diffusion coefficient, sorption capacity, break‐through time (the 

time needed for penetration of chosen organic dye through hydrogel porous barrier) or the 

concentration of organic dye on the interface hydrogel‐solution. The original combination of 

simple diffusion experiments of suitable diffusion probe (organic dye) with the advantages 

of hydrogel porous media (simple preparation of hydrogels, the diffusion is undisturbed by 

convection,  etc.)  provides  very  valuable  information  about  the  reactivity  of  chosen 

biocolloids.  

Keywords 

diffusion, biocolloids, hydrogels, reactivity, humic acids 

Acknowledgements 

This work has been supported by Materials Research Centre at Faculty of Chemistry, Brno 

University  of  Technology  –  Sustainability  and Development,  REG  Lo1211, with  financial 

support  from  National  Program  for  SustainabilityI  (Ministry  of  Education,  Youth  and 

Sports).  

******

Thermodynamics of Metal Ion Interaction with Humic Acids 

Turkeova, I., Enev, V., Klucakova, M., Krouska, J., Lastuvkova, M.  

Material Research Centre, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Humic substances presented in soil are capable to bond with pollutants, water and nutrients. 

Considering their bonding with pollutants it is generally observed, that humic substances are 

able  to  bond  heavy metals  ions  in  nature.  Study  of  thermodynamics  of  these  reactions 

significantly improves our knowledge about reactivity of humic substances. The object of our 

study were two various samples of HA. HAs were isolated from two different organic origin 

Page 61: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

61 

 

– compost and South Moravian lignite. Isolation of soil HA was performed according to the 

procedure recommended by the International Humic Substances Society (IHSS). All samples 

of HA were  characterized by  elemental  analysis  (EA). The  reactivity  (thermodynamics) of 

humic  acids  (HAs)  and metals was  studied  by  isothermal  titration  calorimetry  (ITC). As 

model metals  were  chosen  Cu  (II)  and  Pb  (II)  ions.  Reaction  enthalpy  of  systems  were 

calculated and discussed as well as amount of metal binding by specific humic acid.  

Keywords humic acid, heavy metals, isothermal titration calorimetry, reaction enthalpy 

Acknowledgements 

Acknowledgement:  This work was  supported  by  project Nr.  LO1211, Materials  Research 

Centre at FCH BUT‐Sustainability and Development (National Programme for Sustainability 

I, Ministry of Education, Youth and Sports).  

******

Fluorescence Analysis of Cu (II), Pb (II) and Hg (II) Ion Binding to Humic 

and Fulvic Acids 

Enev, V., Turkeova, I., Szewieczkova, J., Doskocil, L., Klucakova, M.  

Material Research Centre, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Various methods and techniques have been used for studying humic substances binding to 

metal ions, among which steady‐state fluorescence spectroscopy has proven to be one of the 

most promising and productive. The aim of this work was study molecular and quantitative 

analysis of metal  ion binding  to humic  substances  (HS). The object of our  study was  two 

standards of humic substances (Elliott Soil standard HA 1S102H and Elliott Soil standard FA 

2S102F). All samples of  IHSS standards HS were characterized by elemental analysis  (EA), 

ultraviolet‐visible  spectroscopy  (UV/Vis),  Fourier  transform  infrared  spectroscopy  (FTIR) 

and  steady‐state  fluorescence  spectroscopy. UV/Vis  spectra  of  aqueous  solutions HS were 

measured  by  spectrophotometer Hitachi U‐3900  in  the wavelength  range  of  200–900  nm. 

Absorption coefficients (EET/EBz and E465/E665) of HS were calculated from the absorbance 

values. Infrared spectroscopy is a useful technique in characterization of structure, functional 

groups and formation modes of HS. For the fluorescence experiments the final concentration 

of  the HS was adjusted  to 15 mg.L–1. All  fluorescence spectra were performed on a Horiba 

Scientific Fluorolog. The fluorescence intensity (IF) values (in CPS) of samples were corrected 

using method of Lakowicz. A fluorescence titration method was used for determining metal 

ion  complexing  capacities and  stability  constants of metal  ion  complexes of  standards HS. 

Titration with  Cu  (II),  Pb  (II)  and Hg  (II)  ions  decreased  fluorescence  intensities  of HS. 

Chemical parameters on the complexation of Cu (II), Pb (II) and Hg (II)  ions,  including the 

conditional  stability  constants  and  the  percentage  of  fluorophores  participating  in  the 

complexation, were estimated by the modified Stern–Volmer equation.  

Page 62: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

62 

 

Keywords 

humic  substances,  titration,  steady‐state  fluorescence  spectroscopy, Stern‐Volmer equation, 

fluorescence quenching 

******

Optimization of Method for the Determination of Fatty Acids with Regard 

to Their Trans and Cis Isomers 

Vitkova, L.1, 2, Bukackova, M.1, 2, Caslavsky, J.1, 2, Rehurkova, I.1, Ruprich, J.1  

 1National Institute of Public Health in Prague, Centre for Health, Nutrition and Food in Brno, 

Palackého 3a, CZ‐612 42 Brno, CZECH REPUBLIC  2Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno 

University of Technology, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Gas  chromatography  coupled  to  flame  ionization  detector  is  widely  used  method  for 

determination  of  fatty  acids  (FA),  however  for  better  determination  they  have  to  be 

converted  by  esterification  to  more  volatile  compound  ‐  fatty  acid  methyl  esters. 

Esterification can be acid‐catalysed or base‐catalysed, depending on the type of used reagent. 

Acid‐catalysed esterification requires a higher temperature than ambient which is sufficient 

for  base‐catalysed  esterification.  The  most  commonly  used  reagents  for  acid‐catalysed 

esterification  are hydrochloric  acid,  sulfuric  acid  and  boron  trifluoride  (BF3)  in methanol, 

which is suitable for all types of lipids. Potassium hydroxide (KOH) in methanol and sodium 

methoxide  is  the most often used for base catalysed esterification. Disadvantage of sodium 

methoxide  is  its  unsuitability  for  esterification  of  free  fatty  acids  [1,  2].  Selection  of  the 

stationary phase  for GC separation  is another very  important step. Capillary columns with 

highly polar or polar stationary phase are preferred, e. g. HP‐88, CP‐SIL 88, SP‐2560. The aim 

of  this  study was  the  optimization  of  the method  for  the  determination  of  fatty  acids  in 

sample with declared values of FA and comparison of separation of cis‐ and trans‐isomers of 

fatty acid methyl esters on two capillary columns with highly polar stationary phases ‐ HP‐

88 and Select FAME which was chosen for optimal cis/trans separations of FAMEs. From the 

obtained  results  follows  that  Select  FAME  column  provided  better  resolution  of  targeted 

FAMEs than HP‐88. Moreover, five esterification methods were assessed. Three of them were 

based on base‐catalysed esterification and  remaining  two methods used both alkaline and 

acidic  reagent.  Esterification with methanolic  solution  of  KOH  and  BF3  provided  better 

results than the other methods.  

Keywords acid‐catalysed esterification, base‐catalysed esterification, FAME, KOH, BF3 

Acknowledgements 

This project was supported by Ministry of Health, Czech Republic – conceptual development 

of  NIPH  in  Prague,  (NIPH  75010330)  and  project  Assessment  of  the  entry  of  new 

contaminants to the environment from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic (FCH‐S‐15‐2869).  

Page 63: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

63 

 

References 

[1] EDER  K.  Gas  chromatographic  analysis  of  fatty  acid methyl  esters.  J  Chromatogr  B 

Biomed Appl. 1995 Sep 15 671 (1‐2) :113‐31.  

[2] M.  C.  MILINSK,  M.  MATSUSHITA,  J.  V.  VISENTAINER,  L.  F.  DIAS,  M.  M. 

YAMAGUCHI, M. R. PEDRO, N. E. de SOUZA,  Influence of  the esterification method 

on  the  quantification  of  olive  oil  fatty  acids,  Semina:  Cincias  Exatas  e  Tecnológicas 

(Londrina) 2011, Vol. 32 No. 2, pp. 139‐150, ISSN 1676‐5451 

******

Degradation of Estriol by Photocatalysis 

Olejnickova, Z., Dzik, P., Vavrova, M., Vesely, M.  

Brno University of Technology, Faculty of chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00, Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Presence  of  hormones  in  water  ecosystems  is  a  problem  of  great  interest  nowadays. 

Estrogens (female sex hormones) are one of the most debated substances. These compounds 

with steroid structure play an important role in medicine, they are part of oral contraceptives 

and  are  used  for  hormone  substitution  therapy  [1].  They  can  be  difficult  to  remove 

completely  by wastewater  and  drinking water  treatment  technologies  therefore  they  are 

found in natural aquatic ecosystems and in potable water [2, 3]. This fact is associated with a 

potential  serious  risk  to  the  environment  and  human  health  [1].  Photocatalysis  is  one  of 

promising methods  for  removal  of  estrogens  from  water  [4]  therefore  in  this  study  we 

focused  on  assessment  of  TiO2  photocatalysis  to  eliminate  natural  estrogen  estriol. 

Photocatalytic experiments were conducted in a glass circulated reactor with a rotary holder 

of immobilised TiO2 and UV‐A LED light source (365 nm emission wavelength). Printing ink 

was  prepared  from  water  dispersion  Tiodispers  NA‐AS  (Centre  for  Organic  Chemistry, 

Czech Republic) and deposited by  inject printing onto soda‐lime glass substrate  [5].  Initial 

concentration of estriol in ultrapure water samples was 5 mg/L. Estriol levels were measured 

by  liquid  chromatography  coupled  with  mass  spectrometry.  Four  hours  photocatalytic 

process  led  to  reduction  in  estriol  concentration  about  54 %. The  same  time of photolysis 

(without TiO2) or adsorption (without light) had no effect to estriol levels.  

Keywords photocatalysis, estrogens, HPLC‐MS 

Acknowledgements 

This study was supported by the project No. FCH‐S‐15_2869 from the Ministry of Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

References [1] Hazardous Substances Data Bank  (HSDB)  [online database]. Available at http://toxnet. 

nlm. nih. gov/cgi‐bin/sis/htmlgen?HSDB.  

[2] YING,  Guang‐Guo,  Rai  S.  KOOKANA,  Anu  KUMAR  and  Munro  MORTIMER. 

Occurrence  and  implications  of  estrogens  and  xenoestrogens  in  sewage  effluents  and 

Page 64: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

64 

 

receiving waters from South East Queensland. Science of The Total Environment. 2009, 

vol. 407, issue 18, p. 5147‐5155.  

[3] VULLIET,  Emmanuelle,  Cécile  CREN‐OLIVÉ  and  Marie‐Florence  GRENIER‐

LOUSTALOT. Occurrence of pharmaceuticals and hormones  in drinking water  treated 

from surface waters. Environmental Chemistry Letters. 2011, vol. 9, issue 1, p. 103‐114.  

[4] FRONTISTIS,  Zacharias,  Vasileia  M.  DASKALAKI,  Evroula  HAPESHI,  Catherine 

DROSOU,  Despo  FATTA‐KASSINOS,  Nikolaos  P.  XEKOUKOULOTAKIS  and 

Dionissios  MANTZAVINOS.  Photocatalytic  (UV‐A/TiO2)  degradation  of  17‐

ethynylestradiol  in  environmental matrices: Experimental  studies  and  artificial  neural 

network modeling. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2012, vol. 

240, p. 33‐41.  

[5] ČERNÁ, Marcela, Michal VESELÝ, Petr DZIK, Chantal GUILLARD, Eric PUZENAT and 

Martina  LEPIČOVÁ.  Fabrication,  characterization  and  photocatalytic  activity  of  TiO2 

layers  prepared  by  inkjet  printing  of  stabilized  nanocrystalline  suspensions. Applied 

Catalysis B: Environmental. 2013, vol. 138, p. 84‐94.  

******

Superabsorbent Polymers and Their Effect on Soil Water Retention 

Kratochvílová, R., Klučáková, M., Laštůvková, M., Kalina, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Agricultural  land  is  in  a  very  bad  condition  in  the Czech Republic  nowadays. There  is  a 

problem  of  pollution  caused  by  previous  synthetic  fertilizing.  The  land  lost  its  natural 

property  of  water  controlling.  Rain  has  rather  devastating  than  beneficial  effect  for  the 

ground.  Artificially  applied  nutrients  are  often  flushed  away  and  only  a  bit  of  them  is 

transported to the targeted location. Solution of these problems can be found in application 

of natural fertilizer in form of hydrogel matrix. Superabsorbent polymers were used for this 

purpose  in  this work.  The  aim  of  this work  is  to  develop  superabsorbent  polymer with 

incorporated  fertilizer  in  its structure and confirm  its ability  to enable controlled release of 

fertilizer  from  hydrogel matrix.  This  system  should  also  provide  enhancement  of  natural 

ground humidity. Water retention tests were then also carried out. Several different samples 

of superabsorbent polymers based on acrylic acid were observed during our research. They 

differed in a basic composition of superabsorbent and mainly in a type of fertilizer. Common 

synthetic  NPK  fertilizer  was  used  as  well  as  natural  lignohumate  fertilizer.  The  role  of 

dosage  of  these  components  was  also  studied.  This  work  proves  that  novel  form  of 

agricultural  preparation  was  developed.  The  superabsorbent  polymer  allows  controlled 

release of variety  fertilizers.  Its role as  the water reservoir system was proved as well. The 

usage  of  superabsorbent  polymers  in  agriculture  can  have  a  very  positive  effect  on  crop 

yield.  

Keywords 

superabsorbent polymers, controlled release, fertilizer 

Page 65: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

65 

 

******

Removal of Heavy Metals from Aqueous Solutions by Low‐Cost Bio 

Materials 

Iman Nazari1, Behrouz Shaabani2, Amir Zarei3 

1Department of Chemical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, IRAN 2Department of Inorganic chemistry, University of Tabriz, Tabriz, IRAN 3Department of Applied Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, IRAN  

Abstract In  small  quantities  certain  heavy metals  are  nutritionally  essential  for  a  healthy  life.  The 

heavy  metals  linked  most  often  to  human  poisoning  are  lead,  mercury,  arsenic  and 

cadmium, other heavy metals, including copper, zinc and chromium are actually required by 

the  body  in  small  quantity  but  can  also  be  toxic  in  large  doses,  nowadays,  we  have 

contamination  to  this heavy metals  in some untreated  industrial waste waters and even  in 

several populated cities drinking waters around the world, the contamination of ground and 

underground water sources to heavy metals can be concentrated and travel up to food chain 

by  drinking  water  and  agricultural  products,  in  recent  years  the  need  for  safe  and 

economical methods for removal of heavy metals from contaminated water has necessitated 

research interest towards the finding low‐cost alternatives. Bio‐adsorbents have emerged as 

low  cost And  efficient materials  for  the  removal of heavy metals  from waste  and ground 

waters. The bioadsorbents have affinity  for heavy metals  ions  to  form metal complexes or 

chelates due  to having  functional groups  including  carboxyl, hydroxyl,  imidazole and etc. 

the  objective  of  this  study  is  to  review  researches  in  less  expensive  adsorbents  and  their 

utilization  possibilities  for  various  low‐cost  bio‐adsorbents  such  as  coffee  beans,  ricehusk 

and saw dust for the removal of heavy metals from contaminated waters.  

Keywords 

Heavy Metals, Bio Adsorbents, Public Health, Low cost material 

References 

[1] ALLURI,  H.  K.,  RONDA,  S.  R.,  SETTALLURI,  V.  S.,  BONDILI,  V.  S., 

SURYANARAYANA,  V.,  VENKATESHWAR,  P.  (2007),  Biosorption:  An  eco‐friendly 

alternative for heavy metal removal. Afr. J. Biotechnol. 6, 11, 2924‐2931.  

[2] BABEL S. and KURNIAWAN T. A., (2003), Low‐cost adsorbents for heavy metals uptake 

from contaminated water: a review, J. of Hazard Mater, 97, 219–243.  

[3] BASU,  A.,  MUSTAFIZ,  S.,  ISLAM,  M.  R.,  BJORNDALEN,  N.  RAHAMAN,  M.  S., 

CHAALAL, O. (2006), A Comprehensive Approach for Modeling Sorption of Lead and 

Cobalt  Ions  through  Fish  Scales  as  an  Adsorbent,  Chemical  Engineering 

Communications, 193, 580–605 

[4] CARTWRIGHT,  P.  S.,  (1985),  ʺMembranes  Separations  Technology  for  Industrial 

Effluent Treatment ‐ A Reviewʺ, Desalination, 56, 17.  

[5] D. MOHANA and C. U. PITTMAN Jr, (2007), Arsenic Removal from Water/wastewater 

using Adsorbents‐ A Critical Review, 105‐111.  

[6] GHABRIS,  A.,  ABDEL‐JAWAD,  M.,  and  ALY,  G.,  (1989),  ʺMunicipal  Wastewater 

Renovation by Reverse Osmosis, State of the Artʺ, Desalination, 75, 213.  

Page 66: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

66 

 

[7] GOPALRATNAM, V. C,  et  al.  (1988),  ʺThe  Simultaneous Removal  of Oil  and Heavy 

Metals  from  Industrial Wastewater by  Joint Precipitation and Air Flotation.  ʺ Environ. 

Prog., 7, 84.  

[8] GOTTIPATI Ramakrishna and MISHRA Susmita, (2012), Application of respons surface 

methodology for optimization of Cr (III) and Cr (VI) adsorption on commercial activated 

carbons, Research Journal of Chemical Sciences, 2 (2), 40‐48.  

[9] KWON J. S., YUN S. T., LEE J. H., KIM S. O., JO H. Y., (2010), Removal of divalent heavy 

metals  (Cd,  Cu,  Pb,  and  Zn)  and  arsenic  (III)  from  aqueous  solutions  using  scoria: 

kinetics and equilibrium of sorption, J. of Hazar Mater, 174, 307–313.  

[10] POLLARD  S.  J.  T.,  FOWLER  G. D.,  SOLLARS  C.  J.  and  PERRY  R.,  (1992),  Lowcost 

adsorbents  for waste  and wastewater  treatment,  a  review,  Sci.  of Total Environment, 

116, 31–52.  

[11] SATAPATHY D., NATARAJAN G. S.,  (2006), Potassium bromated modification of  the 

granular activated carbon and its effect on nickel adsorption, Adsorption, 12 147‐154.  

[12] SLATER, C., AHLERT, R., and UCHRIN, C., (1983), ʺApplications of Revers Osmosis to 

Complex Industrial Wastewater Treatmentʺ, Desalination, 48, 171.  

[13] SRIVASTAVA, N. K., MAJUMDER, B. C.,  (2008), Novel  biofiltration methods  for  the 

treatment of heavy metals from industrial wastewater. J. Hazard. Mate 1:1‐8.  

[14] SRIVASTAVA, V. C., SWAMY, M. M., MALL, I. D, PRASAD, B., MISHRA, I. M. (2006) 

Adsorptive  removal  of  phenol  by  bagasse  fly  ash  and  activated  carbon:  Equilibrium, 

kinetics  and  thermodynamics,  Colloids  and  Surfaces  A:  Physicochemical  and 

Engineering Aspects, 272: 89‐104..  

[15] WANG  S., ANG H. M.  and  TADE M. O.,  (2008), Novel  applications  of  red mud  as 

coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes, Chemosphere, 

72, 1621–1635.  

******

Determination of Heavy Metals and Nitrate in Drinking Water of Capital 

City of Iran and its Side Effects in Public Health 

Iman Nazari1, Pegah Abbasifar2, Nasim Pouya3 

1 Department of Chemical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, IRAN 2 Faculty of Pharmacy, University of Tabriz Medical Science, Tabriz, IRAN 3 Department of Analytical Chemistry, University of Tabriz, Tabriz, IRAN 

Abstract Regarding to the dramatic rise of cancer prevalence of cancers  in Iran and also base on the 

investigations  around  environmental  factors  which  causes  cancer,  The  air  and  water 

pollution is in high level in Iran’s capital city this issue motivated us to start an investigation 

on  concentration  of  heavy  metals  and  nitrate  in  Tehran’s  Tap  water,  additionally  we 

investigated  the effects of  this contaminations on publichealth,  it  is clear  that heavy metals 

and  also  nitrate  are  causes  cancers  directly  and  indirectly,  we  divided  the  city  to  four 

districts  (1) North,  (2) East,  (3) West,  (4) South and  totally collected over 30  samples  from 

noted  districts,  we  Obvious  difference  in  concentrations,  after  a  study  we  founded  the 

reasons of this difference, the old distribution system, non‐standard sewage disposal system, 

travel  up  from  contaminated  rains,  releasing  industrial  wastes  waters  without  any  pre‐

Page 67: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

67 

 

treatment, the most important one is the old distribution system, Tehran is an old city hence 

distribution system is old too we know that the old water pipes were built from alloys which 

containing several of this harmful heavy metals, releasing of this heavy metals from pipes to 

the  tap  water  isone  of  the  most  Important  reasons,  as  the  result  we  presented  the 

concentrations by districts and the alternatives to decreasing the level of this contaminations.  

Keywords 

Drinking water, Water effect on health, Heavy metals concentration, Nitrate concentration, 

Flame AAS 

References 

[1] L. KENNISH. Toxicity of Heavy Metals: Effects of Cr and Se on Human&#039 s Health. 

Journal of IndianPublic Health Education, India, (1992) 2:36 – 64 

[2] B.  S. CONNELL, M. COX,  and  I.  SINGER. Nickel  andChromium  In: Brunner,  F.  and 

Coburn,  J. W.  (eds)  :Disorders  of Minerals metabolism. Academic  press, New  York, 

(1984) Pp. 472 – 532 

[3] WHO, 1985b ECETOC, 1988 

[4] X.  ZHAO,  W.  H.  HÖLL,  G.  YUN.  Eliminationof  Cadmium  Trace  Contaminations 

fromDrinking Water. IWA., (2002) 36 (4) :851‐8 

[5] O. LESMANA, N. FEBRIANA, F. E. SOETAREDJO,  J. SUNARSO, S.  ISMADJI. Studies 

onPotential  Applications  of  Biomass  for  theSeparation  of Heavy Metals  from Water 

andWastewater. Bioch. Eng. J., (2009) 44 (1) :19‐41 

[6] WHO.  Nitrate  and  Nitrite  in  Drinking‐Water.  World  Health  Organization,  2011, 

WHO/SDE/WSH/07. 01/16/Rev/1 

[7] H.  A.  ELLIOT, M.  R.  LIBERALI,  C.  P.  HUANG.  Competitive  Adsorption  of  Heavy 

Metals by Soil. Environ Qual. J., (1986) 15:214‐219 

[8] D. W. CONNELL, G. J. MILLER. Chemistry and Ecotoxicology of pollution. John Wiley 

& Sons, N. Y., (1984) P. 444‐445 

[9] S. M.  DAEINIAKI,  A.  TAKDASTAN, M.  A.  ZAZOULI, M.  SEDDIGHMORTAZAVI. 

Application  of Nanofiltration Technology  in Heavy Metals  (Ni, Cu  and Zn) Removal 

from Wastewater. WWWJ. (2012) (1) :125‐131 [Persian] 

[10] J.  BUSCHMANN, M.  BERG,  C.  STENGEL,  L. WINKEL, M.  L.  SAMPSON,  P.  T.  K. 

TRANG,  et  al.  Contamination  of  Drinking  Water  Resourcesin  the  Mekong  Delta 

Floodplains: Arsenicand  other  Trace Metals  Pose  Serious HealthRisks  to  Population. 

Environ. Int., (2008) 34 (6) :756‐64 

[11] Arch Iran Med 2010 13 (2) : 143 – 146 

[12] B. V. L’VOV, Fifty Years of Atomic Absorption Spectrometry. J. Anal. Chem., (2005) 60: 

382–392 

Page 68: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

68 

 

******

Lichen Hypogymnia Physodes – Bioindicator Tested for the Determination 

of Palladium in Urban Air in Brno, Czech Republic 

Komendova, R., Hajdova, J.  

Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno 

University of Technology, Purkyňova 118, CZ‐612 00, Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Palladium  is a metal with exceptional properties, whose demand for a practical use for the 

past  several  years  greatly  increased.  It  is  used  in  electronics,  jewelry, medicine,  chemical 

industry,  but  also  together  with  platinum  and  rhodium  for  its  catalytic  properties  in 

automotive  catalysts.  Now  due  to  the  ever  increasing mass  use  of  automotive  catalytic 

converters  are  becoming  increasingly  environmental  contamination.  The  platinum  group 

metals  in automotive  catalytic  converters  eliminate  toxic  exhaust gases  (carbon monoxide, 

hydrocarbons  and  nitrogen  oxides)  generated  from  the  combustion  process  at  non‐toxic 

(carbon  dioxide, water  and  elemental  nitrogen).  Palladium  releases  into  the  environment 

from automotive catalysts due to the high temperature flue gas, mechanical abrasion, riding 

style  in  and  under  influence  of  catalyst  poisons  [1]  in  elemental  form  or  in  the  form  of 

surface‐oxidized particles. Detectable amounts of palladium were found in all objects of the 

environment  ‐  in  atmospheric  aerosol,  road  and  tunnel  dust,  soils,  plants,  in  aquatic 

ecosystems and  in river sediments [2, 3]. Palladium  is most soluble (compared with Pt and 

Rh), mobile  and bioavailable. Palladium  subject  to bioaccumulation  and  its  contents were 

found in the root systems of plants, in biological fluids of animals and birds feathers [4]. The 

object of the study was to identify and assess the actual contamination of air by palladium in 

Brno. The actual processing was preceded by finding optimal conditions for pretreatment of 

real samples, SPE preconcentration and optimization of the determination conditions using 

electrothermal  atomic  absorption  spectrometry. Was  applied  form of  active biomonitoring 

called dry ʺbagʺ monitoring technique, using lichen (Hypogymnia physodes) as bioindicator. 

Lichens  are  poikilohydric  organisms  that  are  able  to  withstand  harsh  environmental 

conditions and stress factors. Their insole is covered with cuticle is no other safety features. 

They  have  root  system  breathe  entire  body  surface,  which  allows  a  large  degree  of 

absorption of hazardous elements. Lichens were located in the immediate vicinity of the nine 

roads with heavy traffic, adhering to the inside of the barriers. In order staggered exposure 

time were placed in each section three ʺbagsʺ which were collected sequentially after 3, 4 and 

5 months.  

Keywords 

palladium, autocatalyst, lichen, Hypogymnia physodes, SPE, ET‐AAS 

Acknowledgements This  work  was  supported  by  the  institution  research  plan  No.  FCH‐S‐15‐2869  from  the 

Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.  

References 

[1] TWIGG, M. V., Catalysis Today 163 (2011) 33‐41.  

Page 69: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

69 

 

[2] MELBER, Ch., KELLER, D., MANGELSDORF,  I.,  Environmental Health Criteria  226. 

Palladium, World Health Organization, Geneva (2002) 1‐172.  

[3] ROSNER,  G.,  COENEN‐STASS,  D.,  KÖNIG,  H.,  Environmental  Health  Criteria  125. 

Platinum, World Health Organization, Geneva (1991) 1‐139.  

[4] KIELHORN,  J., MELBER, Ch., KELLER, D., MANGELSDORF,  I.,  Int.  J. Hyg. Environ. 

Helath 205 (2002) 417‐432.  

******

UV‐VIS Spectral Characteristics of Humic Substances in Chernozems 

Hábová, M., Pospíšilová L.,  

Mendel University in Brno, Faculty of Agronomy, Department of Agrochemistry, Soil Science, 

Microbiology and Plant Nutrition, Zemědělská 1, CZ‐61300 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract We  aimed  at  evaluation  of  humic  substances  quality  using  visible  and  ultraviolet 

spectroscopy. Object  of  our  study were  ten  subtypes  of  Chernozems  intensively  used  in 

agriculture. UV‐VIS spectra were recorded within the range 200 nm to 700 nm. Absorbance 

indexes were calculated at: 253/203, 253/230, 250/365, 253/410, 465/665 a 255/465 nm. Results 

showed differences in absorbance and calculated indexes values between different subtypes 

of Chernozems. The lowest absorbance was characteristic Arenic Chernozem and the highest 

for  Phaeoic  Chernozem.  One  of  the  most  important  calculated  colour  index  was  the 

A465/A665.  

Keywords Keywords: Chernozems, humic substances, UV‐VIS spectroscopy 

Acknowledgements 

Study was supported by the projects IGA IP 29/2015: Effect of soil conditioners on quantity 

and quality humic substances content in soil, and NAZV QJ 1210263.  

References [1] FASUROVÁ, N. & POSPÍŠILOVÁ, L.  (2010). Characterization of soil humic substances 

by  ultraviolet  visible  and  synchronous  fluorescence  spectroscopy.  Journal  Central 

European Agriculture Vol. 11, No 3: 351‐358.  

[2] DEL VECCHIO & BLOUGH, N. V.  (2004)  : On  the origin of  the optical properties of 

Humic Substances. Environ. Sci. Technol. 38: 3885‐3891.  

Page 70: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

70 

 

******

Study of the Effect of Interferents on Spectrophotometric Determination of 

Anionic Surfactants 

Řezáčová, V., Osinová, P.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Chemistry and Technology of 

Environmental Protection, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Surfactants  are  widely  used  compounds  because  of  their  characteristic  properties.  They 

consist of two parts, namely a hydrophilic and a hydrophobic part. They are classified by the 

nature of the hydrophilic part as anionic, nonionic, cationic and amphoteric. The hydrophilic 

part of anionic surfactants generally consists of either sulfonate or sulfate or carboxyl groups. 

The anionic surfactants containing linear alkylbenzene sulfonates are widely used in laundry 

detergents  and  household  cleaners.  Anionic  surfactants  are  usually  determined  by 

spectrophotometric method [1, 2] based on the association of the anionic surfactants with the 

cationic methylene  blue  dye.  The  formed  ionic  pair  is  extracted  into  chloroform  and  the 

absorbance of blue complex is measured at 650 nm. Methylene bleu is a heterocyclic aromatic 

compound used  in biology and chemistry. However, this dye may form colored complexes 

together with different types of analytes, not only with anionic surfactant. In this work, the 

effect  of  several  interference  substances  on  spectrophotometric  determination  of  anionic 

surfactants  is  studied.  Five  interferents  from  the  variety  of many  possible were  chosen. 

Namely, diclofenac,  that may be determined  spectrophotometrically  in blue  complex with 

methylene blue [3] nitrates, which may transfer methylene blue into the chloroform phase [4] 

cationic  surfactants,  as  they  create  more  stable  complex  with  anionic  surfactants  than 

methylene  blue  [5]  fenol,  as  the  expected  interferent  [6]  and  humic  acid,  because  of  its 

interesting structure and possible presence in sampling water.  

Keywords anionic surfactants, methylene blue, spectrophotometry 

Acknowledgements 

This study was supported by the Grant No. FCH‐S‐15‐2869 from the Ministry of Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

References [1] ISO 7875‐1, 1996. Water quality. Determination of Surfactants. Part 1:Determination of 

Anionic Surfactants by Measurement of the Methylene Blue Index (MBAS). ISO/TC 147.  

[2] ČSN  EN  903  (75  07534).  Water  quality:  Determination  of  Anionc  Surfactants  by 

Methylene Blue (ISO 7875‐1:1984 modified). Praha: ČNI, 1996. [in Czech] 

[3] ČAPKA L., ZLÁMALOVÁ GARGOŠOVÁ H., VÁVROVÁ M., URBÁNKOVÁ L. : Chem. 

Listy 107, 550 (2013). [in Czech] 

[4] GEORGE A. L., WHITE G. F. : Environ. Tox. Chem. 18 (10), 2232 (1999).  

[5] EATON  A.  D.,  CLESCERL  L.  S.,  GREENBERG  A.  E.  in:  Standard Methods  for  the 

Examination of Water  and Wastewater.  20th  ed. American Public Health Association, 

United Book Press, Inc., 1999. ISBN 0‐87553‐235‐7  

Page 71: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

71 

 

[6] Designation: D 2330 – 02. Standard Test Method for Methylene Blue Active Substances 1. 

An  American  National  Standard,  2002.  Available  at:  http://library.  sut.  ac. 

th:8080/astm/cd11022005/PDF/D2330. pdf 

******

Effects of Organic Lining Materials and Plastic Pipes to the Chemical 

Content of Drinking Water 

Johanna Rajasärkkä, Jonáš Lašňák, Luděk Bláha 

Masaryk University, Research Centre fo Toxic Compounds in the Environment (RECETOX), 

Kamenice 753/5 pavillion A29, 625 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Clean  drinking water  is  among  the most  important  health  issues  in  the world. Chemical 

contamination of drinking water can occur at several stages of its journey from source to tap. 

Drinking water distribution system is one plausible source of contaminants. Since water can 

reside  in  the distribution system  for several days before reaching  the user,  the materials  in 

distribution  system  have  a  great  impact  on  water  chemical  content  (Kekki  et  al.  2007). 

Organic  materials  used  in  distribution  system  include  pipes  made  of  plastics,  such  as 

polyethylene  (PE)  and  polyvinylchloride  (PVC),  as  well  as  pipe  inner  surface  lining 

materials, for example epoxy resins. Plastic pipes are common especially in new construction 

sites, whereas  epoxy  lining  is  an  increasingly  popular method  for  renovating  old water 

pipes. In recent years  lining technique has been applied to household drinking water pipes 

due to its ease and suitability for narrow pipe diameters. The inner surface of the pipes are 

coated in situ using spray‐on or cured‐in‐place techniques (Ellison et al 2010). Organic pipe 

materials can leach chemicals with harmful health effects or unwanted taste or odor. Epoxy 

resins  are  known  to  leach  bisphenol A  or  F  among  other  chemicals  (Bruchet  et  al  2014, 

Satchwill 2002). The quality of lining process is important: poorly cured lining is very likely 

to  leach  chemicals  (Pelto‐Huikko&Kaunisto  2011).  Plastic  PE  pipes  leach,  for  example, 

methyl‐tertbutyl  ether  (MTBE),  ethyl‐tertbutyl  ether  (ETBE),  tert‐butanol,  2,  4‐di‐tert‐butyl 

phenol (DTBP), and BTEX (Lund et al. 2011, Skjevrak et al. 2003, Kowalska et al. 2011). PVC 

pipes  can  leach  vinyl  cholride monomer  (VCM)  and  organotin  or  lead metal  stabilizers 

(Kekki et al. 2007, Kowalska et al. 2011). Organic materials leach chemicals especially at the 

beginning of their use. However, their ageing process and long term leaching properties are 

poorly understood. In this research project chemicals in drinking water from buildings with 

different age epoxy coated or PE pipes are studied. Samples from drinking water treatment 

plants and municipal distribution system serve as comparisons  for evaluating  the effect of 

pipe materials  to water quality. Samples are  collected  in  the Czech Republic and Finland. 

Several organic volatile and non‐volatile chemicals are monitored. Water samples of 1 L are 

extracted using Oasis HLB solid phase cartridges (method details by Bono‐Blay et al. 2012), 

and  analyzed with  liquid  chromatography  for  bisphenol A  and  F,  their diglycidyl  ethers, 

nonyl  phenol,  and  nonyl  phenol  ethoxylates.  Gas  chromatography  is  used  to  detect 

phthalates and volatiles  such as BTEX, DTBP, MTBE, ETBE, TBA, VCM.  In addition,  total 

organic carbon and  total metals are measured. The  investigation covers  the  impact of each 

pipe material and its age on water chemical burden, including assessment of possible risk of 

chemicals in different materials to humans and the environment.  

Page 72: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

72 

 

Keywords 

Drinking water, distribution system, plastic pipes, epoxy resin, lining materials, bisphenol A, 

volatile organic chemicals 

Acknowledgements 

The  project  is  financed  from  the  SoMoPro  II  programme.  The  research  leading  to  these 

results has acquired a financial grant from the People Programme (Marie Curie action) of the 

Seventh Framework Programme of EU according to the REA Grant Agreement No. 291782. 

The research is futher co‐financed by the South‐Moravian Region. The abstract reflects only 

the  author´s  views  and  that  the Union  is not  liable  for  any use  that may  be made  of  the 

information contained therein. This work is carried out with the support of core facilities of 

Research  Centre  for  Toxic  Compounds  in  the  Environment  (RECETOX)  –  National 

Infrastructure  for  Research  of  Toxic  Compounds  in  the  Environment,  project  number 

LM2011028,  funded by  the Ministry of Education, Youth and Sports of  the Czech Republic 

under  the  activity  „Projects  of  major  infrastructures  for  research,  development  and 

innovations” and project LO1214.  

References 

[1] KEKKI  T.,  KEINÄNEN‐TOIVOLA  M.,  KAUNISTO  T.,  LUNTAMO  M.  2007.  Report 

(WANDER Nordic Water and Materials Institute). ISBN 978‐952‐99840‐1‐5 (PDF).  

[2] ELLISON D., SEVER F., ORAM P., LOVINS W. et al. 2010. Report (EPA/Water Research 

Foundation). ISBN 9781605730943.  

[3] BRUCHET  A.,  ELYASMINO  N.,  DECOTTIGNIES  V.,  NOYON  N.  2014.  Water  Sci 

Technol: Water Supply 14:383‐389.  

[4] SATCHWILL, T. 2002. Report by The City of Calgary, Engineering and Environmental 

Services Department, Waterworks Division.  

[5] PELTO‐HUIKKO  A.,  KAUNISTO  T.  2011.  Report  (WANDER  Nordic  Water  and 

Materials Institute). ISBN: 978‐952‐67166‐7‐1.  

[6] LUND  V.,  ANDERSON‐GLENNA M.,  SKJEVRAK  I.  STEFFENSEN  I.  2011.  J Water 

Health 9:438‐497.  

[7] SKJEVRAK I., DUE A., GJERSTAD K., Herikstad H. 2003. Water Res 37:1912‐1920.  

[8] KOWALSKA B., KOWALSKI D., ROZEJ A. 2011. J Water Supply Res T 60:137‐146.  

[9] BONO‐BLAY F., GUART A., de la FUENTE B., PEDEMONTE M. et al. 2012. Environ sci 

pollut r 19 (8) :3339‐49.  

******

Testing of Special Binders for Immobilization of Toxic Elements 

Staněk, T., Sulovský, P.  

1Research Institute for Building Materials, Hněvkovského 65, 617 00 Brno, CZECH REPUBLIC  2Department of Geology, Faculty of Science, Palacký University, tř. 17. listopadu 12, 771 49 

Olomouc, CZECH REPUBLIC 

Abstract The paper deals with development of cementitious binders that would be able to efficiently 

immobilize toxic elements contained in various types of wastes. The basic component of the 

proposed  binders  are  clinkers with  phosphorus  incorporated  into  the  structure  of  clinker 

Page 73: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

73 

 

silicates, mixtures  of  cement with  ash  containing  hydroxylapatite,  and  belite‐rich  clinkers 

activated with  sulfate  anions.  The  prepared  binders were mixed with water  doped with 

various toxic elements after a defined period of cement stone hydration the test beams were 

subjected  to  long‐term  testing  of  leachability  of  individual  toxic  elements.  The  research 

methods involved besides leaching tests also optical and electron microscopy.  

Keywords 

cementitious binders, toxic elements, immobilization 

Acknowledgements 

This research was done within  the project No. P104/12/1494  financed by  the Czech Science 

Foundation.  

******

Development and Validation of Spectrophotometric Method for 

Determination of Biochemical Oxygen Demand in Wastewater 

Diana Yudin1*, Anton Yudin2, Andreea Iordache3, Claudia Sandru3, Sonia Suvar1, Monica 

Culea1 

1Univ. Babes‐Bolyai, Dept. of Physics, 1 Kogalniceanu Str, 400084, Cluj‐Napoca, ROMANIA E‐mail: 

diana_f79@yahoo. com 2Wolf Kunststoff Gmbh, Heisenbergstr. 63‐65, 50169, Kerpen, GERMANY 

3National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies, Uzinei Str. 4, 240050, Rm. 

Valcea, ROMANIA 

Abstract 

Water  is  an  essential  component  of  life  on  the Earth. All  living  organisms  need water  as 

internally or living environment. Besides drinking water, there is another important class of 

water,  wastewaters,  resulted  from  household  and  sanitary  land  or  industrial  uses. 

Wasteaters  from  household  are  charged  with  organic  substances,  ammonia  compounds, 

surfactants  and  fats. Wastewaters  from  industrial use  contain  compounds  that  came  from 

technological processes. In Romania, requirements from quality of wastewater depend from 

the  place  in which  are  discharged  this waters.  Romanian  orders, No.  352/2005,  prescribe 

technical  norms  (regulation),  by  NTPA  001  wastewaters  qualities  that  are  discharge  in 

natural receivers (rivers, lakes) and NTPA 002 for sewage network or wastewaters treatment 

plants.  A  valuble  parameter  regarding  biodegradability,  and  who  indicate  the  type  of 

treatement process  is biochemical oxygen demand. To validate a method,  it  is basically  the 

process  of  defining  an  analytical  requirement  and  confirming  that  the  method  under 

consideration has  capabilities  consistent with what  the  application  requires1. The method 

gave good validation parameters for linearity, the correlation coefficient being 0. 99. Limit of 

detection and quantification were also good. To prove that the spectrophotometric method is 

proper for the determination of BOD, they were also tested precision and accuracy and that 

showed valuble  results. The measurement of BOD was evaluated  in a  range between 3÷25 

ppm. The measurement of BOD for determination of wastewaters quality is accreditated by 

Romanian Accreditation Association – RENAR, which recognize our laboratory competence.  

Page 74: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

74 

 

Keywords 

validation  parameters,  accreditation,  Romanian  orders,  wastewater,  biochemical  oxygen 

demand.  

Acknowledgements 

This work was supported by National Research and Development  Institute  for Cryogenics 

and Isotopic Technologies – ICIT Rm. Valcea, Romania.  

References 

[1] Eurachem  Guide  ‐  The  Fitness  for  purpose  of  Analytical  methods,  Second  Edition, 

(2014).  

[2] FLORESCU D., IORDACHE A. M., COSTINEL D., HORJ E., IONETE R. E., CULEA M. : 

Rom. Journ. Phys., 58 (1‐2), p. 211, (2013).  

******

Activity of Biomimetic Antimicrobial Polymers Against Cyanobacteria and 

Green Algae 

Mikula, P.1, Minarikova M.1, Sovadinova, I.1, Nadres, E.2, Takahashi, H.2, Kuroda, K.2, 

Babica, P.1  

1Masaryk University, Research Centre for Toxic Compounds in the Environment (RECETOX), 

Kamenice 753/5, CZ‐625 00 Brno, CZECH REPUBLIC 2University of Michigan, School of Dentistry, Department of Biologic and Materials Sciences, 1011 

North University Avenue, Ann Arbor, MI‐48109, USA 

Abstract Massive  proliferations  of  cyanobacteria  in  aquatic  ecosystems  reduce  water  quality  and 

impair  the  use  of  water  reservoirs  for  drinking  water  supply,  recreational  activities, 

agricultural  or  aquacultural  purposes.  Most  commonly  used  methods  for  control  of 

cyanobacterial growth include chemical treatments, such as application of aluminum or iron 

salts, which might  be  toxic/dangerous  to  non‐target  aquatic  organisms. Other  approaches 

suitable for cyanobacteria management, such as biological or physical methods, are usually 

less  effective  in  comparison with  the  chemical  treatment and often associated with higher 

costs.  Water‐soluble  synthetic  polymeric  compounds  represent  a  possible  alternative  to 

traditional algicides. One of the most promising classes of such polymers is synthetic mimics 

of  naturally  occuring  host‐defence  antimicrobial  peptides  found  in  the  innate  immune 

system.  Peptide‐mimetic  antimicrobial  polymers  of  interest  are  based  on  convential 

methacrylate polymers and have been shown  to elicit potent activity against heterotrophic 

bacteria with minimal  toxicity  to mammalian  cells. Preparation  of  these polymers  is  cost‐

effective  and  facile,  allowing  industrial‐scale  production.  Moreover,  the  versatility  of 

methacrylate  polymer  chemistry  enables  a wide  exploration  of  the  structural  parameters 

which  can  be  finely  tuned  to  optimize  their molecular  properties  to  increase  activity  and 

selectivity  against  cyanobacteria  over  non‐target  aquatic  organisms.  In  this  study,  we 

investigated  effects  of  eight  biomimetic  methacrylate  polymers  on  several  species  of 

cyanobacteria  (Synechococcus  elongatus,  Microcystis  aeruginosa)  and  green  algae 

(Pseudokirchneriella  subcapitata,  Desmodesmus  quadricauda).  In  algal  growth  inhibition 

Page 75: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

75 

 

assays,  several  antimicrobial methacrylate  polymers were  found  to  be  potent  and  highly 

selective  cyanocidal/cyanostatical  agents  with  significantly  lower  toxicity  to  green  algae. 

Additionally,  effects  of  these  polymers  on  other  non‐target  aquatic  organisms  are  being 

investigated using ecotoxicological bioassays  in order to further evaluate their potential for 

cyanobacteria management in environmental and water treatment applications.  

Keywords 

Algicides, Antimicrobial activity, Cyanobacterial water blooms, Cyanobacteria management, 

Cyanocides, Synthetic biomimetic polymers 

Acknowledgements 

This project was supported by the National Sustainability Programme of the Czech Ministry 

of Education, Youth  and Sports  (LO1214), RECETOX  research  infrastructure  (LM2011028), 

and NSF CARRER Award (DMR‐0845592).  

******

Organic Contaminants in the Indoor Environment: Linking Sources and 

Human Exposure 

Melymuk, L.1, Bohlin Nizzetto, P.2, Vojta, S.1, Klanova, J.1 

1RECETOX, Faculty of Science, Masaryk University, Kamenice 5, 62500 Brno, Czech Republic[2] 

Norwegian Institute for Air Research, Instituttveien 18, NO‐2027, Kjeller, NORWAY 

Abstract 

Elevated  levels of pollutants  in  indoor  environments are gaining  recognition as  important 

risk  factors  for human health worldwide. The  contribution of  indoor air pollution  to  total 

human  exposure  to pollutants  is  an  important  consideration,  since people, particularly  in 

more  developed  countries,  spend  >90%  of  their  time  indoors  and  the  indoor  air 

concentrations  of  some  pollutants  are  orders  of magnitudes  higher  than  those  outdoors. 

Additionally, indoor air pollution in schools, hospitals, retirement homes and other sensitive 

environments affects population groups  that are particularly vulnerable due  to  their health 

status and a large amount of time spent indoors. Despite this, the public health awareness of 

indoor  air  pollution  has,  until  recently,  lagged  behind  that  of  outdoor  air  pollution.  The 

contaminant  load  in  indoor  environments  is  significant,  as many  pollutants  of  emerging 

concern,  such  as  brominated  and  fluorinated  compounds,  phthalates,  organophosphate 

esters, parabens  and phenols, have mainly  indoor  sources. Many of  these  compounds  are 

used  in  consumer products  and  building materials,  and  thus  their primary  emissions  are 

directly to indoor environments, and a main route of human exposure is through the indoor 

environment.  This  presentation will  give  an  overview  of  the  current  state  of  the  science 

linking  consumer  and  building  products with  indoor  levels  of  pollutants,  and  ultimately 

with  human  exposure.  A  particular  focus will  be  given  to  the  range  of  flame  retardant 

compounds  that  are measured  indoors,  and  the  relationship between  the  sources of  these 

compounds, their distribution in indoor media (air, dust, surface films) and human exposure 

pathways. Case study examples on the spatial and seasonal variability of  indoor pollutants 

will demonstrate the techniques used in determining the overall picture of indoor exposure, 

Page 76: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

76 

 

and integrated assessment of the currently available data will show the challenges and future 

research directions in the field of indoor pollution.  

Keywords 

indoor environments, organic pollutants, human exposure 

Acknowledgements 

This  research was  supported by  the European Social Fund  and  state budget of  the Czech 

Republic  (project  ʺEmployment  of  Best  Young  Scientists  for  International  Cooperation 

Empowerment” CZ. 1. 07/2. 3. 00/30. 0037) and  the RECETOX  research  infrastructure was 

supported by the projects of the Czech Ministry of Education (LO1214 and LM2011028).  

******

Environmental Radioactivity at Tritium Removal Facility‐ ICIT 

Mihaela Vladu 

University of Pitesti, Faculty of Mechanics and Technology, 110040 Pitesti Str. Targul din Vale, nr. 

1, Arges, ROMANIA 

Abstract 

Romanian  national  nuclear  regulations  require  that  for  every  new  nuclear  installation  a 

preoperational program  for  the monitoring  of  the  environmental  radioactivity  around  the 

installation should start at least two years before the commissioning of the installation. The 

goal  of  this  paper  is  to  present  the  results  recorded  in  the  last  year  on  levels  of  the 

beta/gamma  radioactivity around  the Pilot Plant  for Tritium and Deuterium Separation at 

ICIT  (Institute  for  Cryogenic  and  Isotopic  Technologies)  Ramnicu  Valcea.  Hundreds  of 

samples of soil, sediment, water and vegetation, over a circle of 5 km  radius around  ICIT, 

have  been  collected  and  analyzed  according  to  the  frequencies  established  within  the 

preoperational program. The results obtained for water samples are presented here.  

Keywords 

environmental radioactivity, gamma, beta, water.  

Acknowledgements 

This work was supported by : Project POSDRU/159/1. 5/S/138963– „Performanţă sustenabilă 

în cercetarea doctorală şi post doctorală ‐ PERFORM” 

References 

[1] Fundamental Norms for Radiological Safety (NSR 01)  

[2] Norms for the monitoring of environmental radioactivity in the vicinity of a nuclear or 

radiological facility (NSR 22)  

[3] ISO  10703:2007  –  Water  quality:  Determination  of  the  activity  concentration  of 

radionuclides. Method by hight resolution gamma‐ray spectromentry  

[4] ISO 9697:2008 – Water quality: Measurement of gross beta activity  in non saline water. 

Thick source method.  

Page 77: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

77 

 

******

Study on Metal Contamination in Water, Sediments and Soils Samples from 

N‐W Romania, using ICP‐MS 

Voica, C.1, Iordache, A. M.2, Suvar, S.3, Culea, M.3, Ionete, R. E.2 

1National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67‐103 

Donat, RO‐400293 Cluj‐Napoca, ROMANIA 2National Institute for Research and Development of Cryogenics and Isotopic Technologies, 4 Uzinei, 

Raureni, RO‐240050 Ramnicu Valcea, ROMANIA 3Babes Bolyai University, Faculty of Physics, 1 M. Kogalniceanu, RO‐400084, Cluj‐Napoca, 

ROMANIA 

Abstract A study was carried out to determine the accumulation of trace metals  in water, sediments 

and soil from several locations in the Northwest part of Transylvania region (Cluj and Salaj 

counties  ‐ Romania), using a  tool  for rapid elemental determinations,  the semi‐quantitative 

analysis by  inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS). A significant number 

of metals were  identified  in  the  investigated  samples,  part  of  them  being  recognized  as 

potentially  toxic  (e.  g.  Pb,  Cd,  As,  Hg).  Except  for  those  elements  considered  as 

micronutrients (e. g. Fe, Cu, Zn, Mn) found in water samples at concentrations that can reach 

tens of μg/l, the toxic metal concentrations were found  lying  in the range of several μg/l  in 

most investigated waters, being within permissible limits. A seasonal variation of the metals 

content was also observed water samples collected in the same area at different time periods 

of  the year registered higher concentrations of Ca and Mg  in  the warmer months, while  in 

the colder months Ca, Mn, Ti, V and Fe showed higher values. Moreover, a comparison of 

the  metals  concentration  in  sediment,  soil  and  vegetation  samples  coming  from  the 

surrounding areas of the same water reservoir revealed a stronger concentration of rare and 

toxic metals in sediments than in soil and vegetation.  

Keywords 

elemental analysis, ICP‐MS, sediment, soil, water quality 

Acknowledgements 

This work was possible due to the financial support of the Sectorial Operational Program for 

Human Resources Development 2007‐2013, co‐financed by the European Social Fund, under 

the project number POSDRU/159/1. 5/S/132400 with the title „Young successful researchers – 

professional development in an international and interdisciplinary environment”.  

References 

[1] S. MELAKU, T. WONDIMU, R. DAMS, L. MOENS, L. (2005). Multi‐element analysis of 

Tinishu Akaki River Sediment, Ethiopia, by ICP‐MS after microwave assisted digestion, 

Canadian Journal of Analytical Sciences and Spectroscopy, 2005, 50 (1), pp 312.  

[2] H.  CHEN,  E.  DABEK‐ZLOTORZYNSKA,  E.  PAT,  N.  HASSAN,  M.  LANOUETTE, 

Evaluation of semiquantitative analysis mode in ICP‐MS, Talanta, 2008, 74, pp. 1547 

Page 78: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

78 

 

******

Comparison of Separation Efficiency at Different Levels of Technological 

Line For Drinking Water Treatment at Švařec  

Repková M., Šípková, H.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

In  recent years  the  analyzes keeping us updated  on  the  content  of biodegradable  organic 

substances  and  the  possibility  of  secondary  propagation  of  microorganisms  in  drinking 

water have  come  into  the  center of our attention. The drinking water  that does not allow 

propagation  of  microorganisms  even  at  the  minimum  residual  concentrations  of 

disinfectants is labeled as biologically stable water. Permanganate chemical oxygen demand 

(CODMn),  absorbance  at  254  nm  (A254)  and  culturable  microorganisms  are  commonly 

determined  as  frequently  monitored  parameters  that  indicate  the  presence  of  organic 

substances[1, 2]. This work deals with comparing separation efficiency of individual degrees 

of technological processes of drinking water treatment  in Švařec water treatment plant and 

focuses on the presence of organic substances in treated water and biological stability of this 

water. The determination of assimilable organic carbon (AOC) using the reference strain of 

Pseudomonas fluorescens (P17) was introduced to determine the biological stability of water. 

The highest values of CODMn  and A254 were measured  in  raw water. During  the water 

treatment  a  gradual  decrease  in  both  indicators was  observed.  The  largest  decrease was 

recorded after the coagulation with sand filtration. Sanitation and alkalization did not prove 

a  significant  impact  on  the  values  of  the measured  indicators  of CODMn  and A254.  The 

highest  biological  recovery  was  recorded  in  July.  The  water  was  dominated  by  the 

filamentous cyanobacteria of Aphanizomenon genus that subjects to easy disintegration into 

individual  fibers  and  cell  lysis.  The  results  show  a  gradual  reduction  in  the  number  of 

individuals  and  cells  in  the water  surrounding  the  technological  line. Preozonization was 

followed by a slight decrease in the numbers of organisms caused probably by the decay of 

some cells due to ozone exposure. Coagulation with sand filtration resulted in the removal of 

most  organisms  from water.  Further  elimination  occurred  at  GAU.  The measured  AOC 

concentration in raw water ranged from 33 to 58 g.l‐1. The observed changes in AOC content along  the water  treatment  technological  line  corresponded with  available  resources.  The 

obtained  results  prove  good  separation  efficiency  of  the  coagulation  followed  by  sand 

filtration when a significant reduction in all monitored indicators was noticeable. The GAU 

filters that reduced the values of the majority of the analyzed parameters also participated in 

separation. As a part of  the  research biological  stability of water using  the AOC  indicator 

was  monitored.  This  indicator  evaluates  water  quality  in  the  terms  of  the  potential 

development of the microorganisms with secondary reproduction.  

Keywords 

drinking  water  treatment,  separation  efficiency,  biological  stability,  chemical  oxygen 

demand, assimilable organic carbon 

Page 79: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

79 

 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  institution  research  plan  No.  FCH‐S‐15‐2869from  the 

Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.  

References 

[1] VAN  DER  KOOIJ,  Dirk.  Assimilable  Organic  Carbon  (AOC)  in  Drinking Water.  In 

Drinking Water Microbiology. Brock/Springer Series in Contemporary Bioscience, 1990, 

pp. 57‐87. ISSN: 1432‐0061.  

[2] WANG, Q.  TAO,  T. XIN, K.  The Relationship  between Water  Biostability  and  Initial 

Bacterial Growth Variations  to Different Organic Carbon Concentrations.  In  Procedia 

Engineering.  Vol.  89,  2014,  pp.  160‐167.  [online].  [cit.  2015‐03‐28].  ISSN:  1877‐7058. 

Dostupné z: http://www. sciencedirect. com/science/article/pii/S1877705814022875.  

******

Contamination of Environment by Musk Compounds 

Tobková, L., Švestková, T., Vávrová, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Synthetic musk  compounds  are  artificial  organic  substances  commonly  used  as  fragrant 

constituents of personal care products as perfumes, cosmetics, detergents, in‐house cleaning 

and washing agents. Due  to  the  large area of  their applications and persistence,  they have 

leaked  into all parts of ecosystem, especially aquatic one. Studying  these compounds,  their 

properties and fate in the different parts of ecosystems have come into the center of attention 

in  the  last  years.  The  aim  of  this  research  was  to  determinate  five  representatives  of 

macrocyclic  musk  compounds  (habanolide,  exaltolide,  ambrettolide,  musk  MC4  and 

ethylene brassylate) in waste water samples from influent and effluent of three waste water 

treatment plants  (WWTP Brno‐Modřice, WWTP Lednice and WWTP Mikulov). One of  the 

main tasks was to optimize the method for the determination of selected musk compounds 

in waste water and evaluation and interpretation of the results. Solid phase micro extraction 

(SPME)  technique  was  used  for  the  extraction  of  analytes,  consequently  gas 

chromatography‐mass  spectrometry  was  used  for  analysis  of  the  selected  analytes. 

Following  evaluation  the  removal  efficiency  of  musk  compounds  in  the  waste  water 

treatment  plant  was  assessed.  The  concentration  of  selected  musk  compounds  was 

determined  in  the  range  of  units  to  hundredths  ng.ml‐1  in  waste  water.  Habanolide, 

exaltolide and ethylene brasylate were found on the influent of WWTP Brno‐Modřice. Only 

habanolide was  found  on  the  influent  of WWTP Mikulov  and  Lednice. Ambretolide  and 

musk MC4 were not detected anywhere. Musk compounds  in very small concentrations or 

under their detection limits were found on the effluent. The efficiency of cleaning process in 

waste water  treatment plant,  calculated  from  experimental data  ranged  from  76. 03  to  88. 

33 %.  

Keywords 

Macrocyclic musk compounds,  fragrance, waste water, waste water  treatment plant, solid‐

phase microextraction, gas chromatogramy‐mass spektrometry 

Page 80: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

80 

 

Acknowledgements 

This  study was  supported  by  the  project  FCH‐S‐15‐2869  from  the Ministry  of  Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

References 

[1] SOMMER, C.  : The Role of Musk  and Musk Compounds  in  the Fragrance. Syntehitic 

Musk Fragrances in the Enviroment. 2004 

[2] ABRAMSSON‐ZETTERBERG,  L.  SLANINA,  P.  : Macrocyclic musk  compounds  ‐  an 

absence of genotoxicity in the Ames test and the in vivo Micronucleus assay. Toxicology 

Letters. 2002, vol. 135, 1‐2, s. 155‐163. DOI: 10. 1016/s0378‐4274 (02) 00257‐6 

[3] ZHANG, X. YAO, Y. ZENG, X. QIAN, G. GUO, Y. WU, M. SHENG, G. FU, J. : Synthetic 

musks  in  the  aquatic  environment  and  personal  care  products  in  Shanghai,  China. 

Chemosphere. 2008, vol. 72, issue 10, s. 142‐155. DOI: 10. 1021/bk‐2001‐0791. ch008 

[4] VALLECILLOS, L. POCURULL, E. BORRULL, F. : An automated headspace solid‐phase 

microextraction  followed  by  gas  chromatography–mass  spectrometry  method  to 

determine  macrocyclic  musk  fragrances  in  wastewater  samples.  Analytical  and 

Bioanalytical Chemistry. 2013, vol. 405, issue 29, s. 9547‐9554. DOI: 10. 1007/s00216‐013‐

7375‐2 

******

Problems of Contamination of Wastewater Drugs 

Vávrová, M., Dvořáková, P., Sýkora, R., Clemensová, G., Lisá, H., Olejníčková, Z.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

This work focuses on the occurrence of drug residues in the environment. Non‐steroidal anti‐

inflammatory substances  represent a group of pharmaceuticals  that undergoes progressive 

development  and  finds  its  frequent  and  constant  applications,  particularly  in  human 

medicine.  The  risk  of  their  penetration  into  the  environment,  especially  its  water 

compartment,  is  rising during  recent years. This work  concentrates on  these non‐steroidal 

anti‐inflammatory  drugs  (salicylic  acid,  ibuprofen,  caffeine,  naproxen,  ketoprofen, 

diclofenac)  in waste water.  The  aqueous  environment  contaminated with  pharmaceutical 

residues  has  become  the  most  affected  environmental  compartment.  These  harmful 

substances leak into water mainly from sewage treatment plants, which are able to eliminate 

them  only  partially.  The  work  also  deals  with  the  determination  of  sulfonamides  and 

tetracyclines  in waste waters. Sulphonamides and  tetracyclines are widely used  in human 

and  veterinary  medicine.  This  thesis  sheds  light  on  the  determination  of  macrolide 

antibiotics – with  the  strong accent on erythromycin,  clarithromycin and  roxithromycin  in 

wastewater. Recently  these drugs  rank  among  frequently prescribed pharmaceuticals. We 

focused mainly on two estrogenic hormones – estradiol and ethinylestradiol. Sulphonamides 

and  tetracyclines  are  biologically  active  compounds  which  block  biological  processes  in 

waste  water  treatment  plants.  These  substances  can  influence  microorganisms  in  the 

environment. They penetrate  into the environment from  industrial production, households, 

hospitals, veterinary clinics and  fish  farms. Sulfonamide antibiotics, which are used  in  the 

Page 81: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

81 

 

treatment  of  urinary  and  respiratory  tract  infections  as well  as  in  the  treatment  of  other 

infectious  diseases,  were  chosen  as  target  compounds.  The  method  was  optimized  and 

elaborated using model water samples. This method was used for the determination of the 

analytes  contained  in  real water  samples. Waste water  samples were  collected  from  the 

large‐scale wastewater  treatment  plant  (WWTP)  in  Brno‐Modřice  and WWTP  in  Podivín, 

Pohořelice, Hustopeče, Valtice, Lednice and Mikulov. Solid phase extraction (SPE) was used 

for  the  real  sample  treatment  and  their  pre‐concentration.  The  determination  itself  was 

performed using high performance  liquid chromatography withmass spectroscopy method 

(LC‐MS)  or  gas  chromatography  with  mass  spectroscopy  method  (GC‐MS)  after 

derivatization. These optimized methods were applied for the analysis of real samples.  

Keywords 

drugs,  nonsteroidal  antiinflammatory  substances,  hormones,  antibiotics,  gas 

chromatography, liquid chromatography, mass spectrometry 

Acknowledgements 

This  study was  supported  by  the  project  FCH‐S‐15‐2869  from  the Ministry  of  Education, 

Youth and Sports of the Czech Republic.  

References 

[1] HERNANDO, M. D. et al. : Environmental risk assessment of pharmaceutical residues in 

wastewater effluents, surface waters and sediments. Science Direct. 2005, vol. 69, s. 334‐

342.  

[2] MICHAEL,  I. et al.  : Urban wastewater  treatment plants as hotspots  for  the  release of 

antibiotics  in  the  environment: A  review. Water Research.  2013,  vol.  47,  s.  957  –  995. 

HIRSCH, R., et al. Occurrence of antibiotics  in the aquatic environment. The Science of 

the Total Environment. 1999, no. 225, s. 109‐118.  

[3] DÍAZ‐CRUZ, M. S. LÓPEZ DE ALDA, M. J. BARCELÓ, D. Environmental behavior and 

analysis  of  veterinary  and  human  drugs  in  soils,  sediments  and  sludge.  Trends  in 

Analytical Chemistry. 2003, vol. 22, no. 6, s. 340‐351.  

[4] KOSJEK,  Tina  a  Ester  HEATH.  Applications  of  mass  spectrometry  to  identifying 

pharmaceutical transformation products in water treatment. TrAC Trends in Analytical 

Chemistry. 2008, vol. 27, issue 10, s. 807‐820. DOI: 10. 1016/j. trac. 2008. 08. 014.  

[5] IRMAK, Sibel, Oktay ERBATUR a Aydin AKGERMAN. Degradation of 17‐estradiol and 

bisphenol A  in aqueous medium by using ozone and ozone/UV  techniques.  Journal of 

Hazardous Materials. 2005, vol. 126, issue 1‐3, s. 54‐62. DOI: 10. 1016/j. jhazmat. 2005. 05. 

045.  

[6] ZHAO, Yaping,  Jiangyong HU  a Wei  JIN. Transformation of Oxidation Products  and 

Reduction  of  Estrogenic  Activity  of  17‐Estradiol  by  a  Heterogeneous  Photo‐Fenton 

Reaction.  Environmental  Science.  2008,  vol.  42,  issue  14,  s.  5277‐5284.  DOI:  10. 

1021/es703253q.  

Page 82: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

82 

 

******

Occurence of Organic Compounds in Tar Produced from Biomass 

Combustion and Gasification 

Hájek, R., Chytil, V., Vávrová, M., Lisý, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC)  

Abstract 

In recent times the global effort is made to find such a source of energy which would replace 

the  use  of  fossil  fuels  for  another,  possibly  renewable  technology.  Biomass  is  the most 

common form of renewable energy. Biomass combustion counts among basic  technological 

procedures. Another way of biomass processing comprises of gasification techniques, which 

leads  to  production  of  combustible  gas  mixture  usable  in  cogeneration  devices.  These 

thermo‐chemical conversion processes contribute no ʺnewʺ carbon dioxide to the atmosphere 

and  therefore  can be  considered  as  a  realtively pure way of  energy generation. However, 

there are still some potentially harmful substances formed as for example fine dust particles, 

inorganic nitrogen and sulphur compounds. Also residual amounts of organic compounds, 

especially phenols, volatile compounds (BTEX), organic acids, alcohols, esters and polycyclic 

aromatic  hydrocarbons  (PAH),  cause  difficulties  both  in  combustion  and  gasification 

facilities and in the environment. These substances condense as a complex mixture known as 

tar. Tar composition depends on many conditions, particularly on the fuel type, its humidity 

and the operating temperature. From this reasons it is essential to develop preparation and 

analytical methods for tar analysis in order to optimize tar production processes and increase 

the economical and ecological potential of this technology. Within the scope of this work the 

analysis of tar samples from different materials was performed. As an appropriate analytical 

method  the  gas  chromatography  combined with  flame  ionization detection  (GC‐FID)  and 

time‐of‐flight mass  spectrometry  (GC‐TOF‐MS) was  chosen. The  concentrations of volatile 

organic compounds known as BTEX, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and phenolic 

compounds were assessed.  

Keywords 

biomass  combustion,  biomass  gasification,  tar,  BTEX,  polycyclic  aromatic  hydrocarbons, 

phenols, gas chromatography, mass spectrometry 

References 

[1] MCKENDRY,  P.  Energy  production  from  biomass  (part  2)  :  conversion  technologies. 

Bioresource Technology. 2002, vol. 83,  issue 1, pp. 47‐54. DOI: 10. 1016/s0960‐8524  (01) 

00119‐5.  

[2] LI,  Ch.,  SUZUKI,  K.  Tar  property,  analysis,  reforming  mechanism  and  model  for 

biomass gasification  ‐ An overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009, 

vol. 13, issue 3, s. 594‐604. DOI: 10. 1016/j. rser. 2008. 01. 009.  

[3] DEMIRBAŞ, A. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels 

and chemicals. Energy Conversion and Management. 2001, vol. 42,  issue 11, s. 445‐494. 

DOI: 10. 1016/b978‐012410950‐6/50014‐3.  

Page 83: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

83 

 

[4] NOLLET, L. M. Chromatographic  analysis of  the  environment.  3rd  ed.  /. Boca Raton: 

CRC/Taylor, 2006, xx, 1297 p. Chromatographic science, v. 93. ISBN 08‐247‐2629‐4.  

******

Hormones in Drinking and Waste Water 

Čáslavský, J., Vávrová. M., Remerová, M., Jurasová, L.  

Institute of Chemistry and Technology of Environmental Protection, Faculty of Chemistry, Brno 

University of Technology, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Hormones in organisms of mammals play important role of chemical signalling necessary for 

keeping of  the homeostasis and guiding  for  the proper growth and development. Many of 

compounds present in the environment as contaminants could after entering the living body 

negatively  influence  the hormonal system by  interfering with  the hormones present  in  the 

organism – they can turn on, shut off or modify response to signals that hormones carry. The 

resulting  effects  could  be  very diverse:  abnormal  function  and  appearance  of  the  thyroid 

gland,  decreased  fertility,  quality  and  quantity  of  sperm,  feminization  of  males, 

masculinization of females, decreased pup survival, changes in the immune system function, 

behaviour  changes, malformations of  the  sexual organs, altered  sex  ratio and  in  the worst 

case  even  disappearance  of  populations.  Compounds  showing  these  effects  include 

industrial  chemicals  (e.  g.  polychlorinated  biphenyls,  polychlorinated  diphenylethers, 

polybrominated  diphenylethers)  and  byproducts  (polychlorinated  dibenzo‐p‐dioxins  and 

furans),  pesticides  and  insecticides  (DDT,  permethrin),  plastic  softeners  (phthalates), 

phytoestrogens  (genistein, daidzein), pharmaceuticals  (mainly  contraceptives),  compounds 

contained  in detergents, cleaning agents, cosmetics, compounds produced during cooking, 

heavy metals and  their derivatives  (tin and  tributyltin  in harbours) and  some others. Our 

study was focused on the occurrence of contraceptives  in waste water and also  in drinking 

water.  Samples  of waste water were  collected  at  the WWTP  in  the  town  of  Břeclav with 

capacity of cca 50 thousands of EI. 24‐hour mixed samples were taken at inflow and outflow 

of  the WWTP  in duration of one week. Hormones estriol, estradiol, ethinylestradiol, estron 

and diethylstilbestrol were  found  to be present  at  levels  above  the LOQ values. Removal 

efficiency of the cleaning process for these compounds varied between 75 – 85 %. Samples of 

drinking water were  collected  at  the  treatment  plan  of Mostiště, where  raw water  from 

valley reservoir is used for preparation of drinking water. At this place both active sampling 

and passive  sampling by POCIS  type  samplers were applied. At  collected  samples estriol, 

estron  and  alpha‐estradiol  were  identified  and  quantified,  whilst  beta‐estradiol, 

diethylstilbestrol,  progesteron  and  norethindron  were  only  identified,  because  their 

concentrations were below their LOQ values.  

Keywords 

waste water,  drinking water,  hormones,  passive  sampling,  liquid  chromatography, mass 

spectrometry 

Page 84: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

84 

 

Acknowledgements 

This work was supported by the project No. FCH‐S‐15‐2869 “Assessment of the entry of new 

contaminants to the environment” from Ministry of education, youth and sports of the Czech 

Republic.  

******

Ecotoxicological Evaluation of Polymeric Substances 

Zlámalová Gargošová, H., Milatová, M., Kučera, F.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Polymers or their additives may become parts of a wide range of products. After the end of 

life cycle useful parts of  the products are  recycled but significant part becomes communal 

waste. According  to of European directive REACH  it  is  therefore necessary  to evaluate not 

only chemicals, but also additives and products in terms of their impact on the environment. 

For  these  purposes  ecotoxicity  test  are  used, which  allow  prediction  of  effects  of  tested 

compounds on the environment. Via ecotoxicity tests the effects of polypropylene grafted by 

itaconic anhydride and maleic anhydride on the environment were assessed, as well as that 

of their additives ‐ maleic anhydride and itaconic anhydride. Polymer additives were tested 

in aquatic arrangement via animal and plant testing organisms. Plant organisms were used 

in the following tests: the root elongation inhibition test on Sinapis alba, the root elongation 

inhibition  test  on  Allium  cepa  L.  and  the  semi‐chronic  toxicity  test  on  Lemna minor  L. 

Aquatic animal organisms were used for the tests of acute toxicity THAMNOTOXKIT FTM 

on  the Thamnocephalus platyurus and acute DAPHTOXKIT FTM on Daphnia magna. The 

tests on seawater organisms Artemia salina was also used. Grafted polypropylene substances 

are  poorly  water  soluble  and,  therefore,  were  tested  in  a  contact  arrangement,  via 

phytotoxicity  test  on  lettuce  Lactuca  sativa.  The  representative  animal  soil  organism was 

springtails  Folsomia  candida  and  enchytraeid  Enchytraeus  crypticus.  Based  on  the  test 

results values of IC50, LC50, EC50 for the tested substances were determined and compared 

to  their  toxicity. Additives of grafted polypropylene  showed mild  toxic  effects on  the  test 

organisms (values of above mentioned criteria were within the range of tens or hundreds of 

mg/L) maleic anhydride exhibited a higher toxic effect than itaconic anhydride (e. g. values 

168hIC50 for maleic anhydride and itaconic anhydride on L. minor were 48. 65 mg/l and 132. 

42 mg/l, respectively 24hLC50 for these compounds on T. platyurus were 44. 65 mg/l and 84. 

55 mg/L, respectively). Grafted polypropylenes contain very low amount of additives (e. g. in 

PP‐g‐IAH  the  amount  of  itaconic  anhydride  is  0.  35  %)  and  polypropylene  itself  is 

environmentally  inert.  Test  in  contact  arrangement  proved  that  there  is  no  release  of  the 

bound monomer into the environment and these specially modified compounds should not 

pose any environmental risk.  

Keywords 

Polymers, monomers, ecotoxicity tests 

Page 85: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

85 

 

Acknowledgements 

This project was  supported by  the project No. FCH‐S‐15‐2869 “Assessment of  the entry of 

new contaminants to the environment” from Ministry of education, youth and sports of the 

Czech Republic.  

******

A Novel Strategy for The Determination of Polycyclic Aromatic 

Hydrocarbons (PAHs) Metabolites in Urine 

Darina Lankova, Katerina Urbancova, Jana Pulkrabova and Jana Hajslova 

University of Chemistry and Technology, Prague, Faculty of Food and Biochemical Technology, 

Department of Food Analysis and Nutrition, Technicka 3, 166 28 Prague, CZECH REPUBLIC 

Abstract Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous environmental pollutants. Chronic 

exposure to certain PAHs is associated with a variety of adverse health effects (carcinogenity, 

mutagenicity,  teratogenicity).  In  the  exposed  organisms  these  compounds  are  rapidly 

hydroxylated  in  the  liver and  then undergo conjugation,  typically  to  the glucuronides and 

sulfates, which  are  excreted  in  urine.  Biomonitoring  of  PAH metabolites  is  an  important 

approach  for  the  evaluation  of  body  burden  of  these  pollutants.  The  most  frequently 

measured biomarker  for PAHs  inhalation  exposure  is pyren‐1‐ol  (1‐OH‐Pyr). However,  1‐

OH‐Pyr does not provide a complete assessment of human exposure to PAH mixtures due to 

the  different  molecular  sizes,  shapes,  and  metabolism  rates  of  various  PAHs.  More 

importantly, pyrene  itself  is not  carcinogenic and does not possess a bay  region, a  feature 

closely  associated with  carcinogenicity.  Therefore,  it  seems more  appropriate  to monitor 

biomarkers of carcinogenic benzo[a]pyrene. However due to its trace levels in air compared 

to pyrene and predominantly elimination of  its metabolites  in  feces,  recently hydroxylated 

metabolites (OH‐PAHs) of abundant gas‐phase PAHs such as naphtalene and phenanthrene 

have gained attention as biomarkers of PAH exposure. The main aim of our study was  to 

implement  the method for  the ultratrace analysis of 11 OH‐PAHs  in urine using ultra‐high 

performance  liquid  chromatography  tandem  mass  spectrometry  (UHPLC–MS/MS).  The 

spectrum of analytes  included major 2‐, 3‐ and 4‐rings metabolites, namely naphtalen‐1‐ol, 

naphtalen‐2‐ol  fluoren‐2‐ol  five  isomers  of  phenanthrenol  1‐OH‐Pyr  3‐benzo[a]pyren‐3‐ol 

and  chrysen‐6‐ol.  Since  these  compounds  are  excreted  from  organism  as  conjugates,  the 

conditions  of  enzymatic  hydrolysis were  also  optimized.  For  the  isolation  of  OH‐PAHs, 

commonly used solid phase extraction (sorbent C18) was tested, but several difficulties were 

observed  during  optimization  experiments.  The  most  significant  problem  was  the 

insufficient  extract purity, which  resulted  in high matrix  effects  (signal  suppression up  to 

90%) and  increment of  limits of quantification  (LOQs). From  these  reasons,  the  simplified, 

rapid and very easy sample preparation procedure based on the isolation of OH‐PAHs with 

ethylacetate was newly developed. The organic extract was purified using dispersive SPE (d‐

SPE) with sorbent Z‐Sep, which is suitable for the removal of pigments in biological samples. 

Finally,  the method  was  successfully  validated:  the  recoveries  for  all  target  compounds 

ranged  from  75  to  121% with  relative  standard deviations  lower  than  16%  and  the LOQs 

were  in  the range of 0. 01–0. 8 ng/ml of urine. Within our study, also the stability of  target 

OH‐PAHs including their deuterated analogues, which were used as internal standards, was 

Page 86: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

86 

 

monitored. In  the next phase of our pilot study,  the newly developed method will be used 

for  the  analysis  of  urine  samples  obtained within  the  project  Impact  of  air  pollution  to 

genome of newborns (No. 13‐13458S).  

Keywords PAHs, hydroxylated metabolites of PAHs, urine, UHPLC‐MS/MS 

Acknowledgements 

This study was funded by the Czech Science Foundation Project No. 13‐13458S.  

******

Assessment of Body Burden of Czech Population to Polycyclic Aromatic 

Hydrocarbons 

Pulkrabová J., Lanková D., Urbancová K., Švarcová A., Stupák M., Hajšlová J.  

Department of Food Analysis and Nutrition, University of Chemistry and Technology, Prague, 

Technická 3, 166 28 Prague, CZECH REPUBLIC 

Abstract The aim of this contribution is to summarize the main results obtained within the assessment 

of  body  burden  of  Czech  population  from  two  region  of  the  Czech  Republic  (České 

Budějovice  and  Karviná)  differing  in  atmospheric  contamination  by  polycyclic  aromatic 

hydrocarbons  (PAHs).  This  particular  study  is  a  part  of  the  project  concerned with  the 

impact  of  atmospheric  carcinogens  / mutagens  on  the  genetic  damage  of  newborns.  To 

characterize all the conceivable mothers´ and their newborns´ exposure pathways to PAHs i. 

e. through inhalation and /or diet, we analyzed not only air (sampled by HiVol samplers of 

PM2. 5), but also one week diet of pregnant women and their breast milk. A complementary 

information was obtained also by determination of PAHs hydroxy metabolites  (OH‐PAHs) 

in urine. The samples were collected during  two periods  (i) summer/autumn 2013 and  (ii) 

winter  2013/2014.  The  newly  optimized  and  validated  analytical  procedures  for  the 

determination  of  parent  PAHs  (n=24)  using  gas  chromatography  in  combination  with 

tandem mass spectrometry (GC–MS/MS) were applied for their analysis. In case of hydroxy 

metabolites of PAHs (n=11) in urine, a novel sample preparation procedure with ultra‐high 

performance  liquid  chromatography  (UHPLC) hyphenated  to MS/MS was  employed. The 

levels of all  targeted PAHs  in s both diet and breast milk samples were very  low,  in most 

cases  below  0.  01  ng/g.  No  significant  differences  between  the  sampling  localities  were 

identified.  Regarding  the  atmospheric  contamination  in  the  highly  industrialized  locality 

Karviná,  more  than  5×  higher  concentrations  were  determined  and  also  significant 

differences during  the monitored periods were  found. The  contribution  of  the diet  to  the 

total PAHs  exposure  is  around  30%  in Karviná  and  80%  in  České Budějovice. Regarding 

urine  samples,  the most  abundant  representatives of OH‐PAHs were naphthalen‐2‐ol  and 

phenanthren‐1‐ol  (quantified  in  all  samples).  Other  analyzed  compounds were  found  in 

more  than 70 % of samples with exception of chrysene‐6‐ol and benzo[a]pyren‐3‐ol, which 

were not detected  in any of  the  tested urine extracts. In general,  the concentrations of OH‐

PAHs  in children urine  (median 7. 0 g/g of creatinine) was 1. 5×  lower compared  to  their 

mothers (median 11 g/g of creatinine).  

Page 87: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

87 

 

Keywords 

PAHs, OH‐PAHs, human exposure, diet, air, urine 

Acknowledgements This study was funded by the Czech Science Foundation Project No. 13‐13458S.  

******

Can Currently Used and Emerging Pesticides in Agriculturally Used 

Fluvisols be Risky for Human and Ecosystem Health? 

Hofman, J., Šimek, Z., Bielská, L., Hvězdová, M., Sáňka, M., Scherr, K., Šmídová, K., 

Škulcová, L., Šudoma, M., Svobodová, M., Vašíčková, J.  

Research Centre for Toxic Compounds in the Environment, Masaryk University, Faculty of Science, 

Kamenice 753/5, Brno, CZ‐62500, CZECH REPUBLIC hofman@recetox. muni. cz 

Abstract 

Fluvisols are soils developing in vicinity of rivers by periodic settling of alluvial sediments at 

floodplains  and periodic  interruptions  to pedogenesis by  flooding. They  are known  to be 

significant for agricultural production: although they cover only 6 % of agricultural land in 

the Czech Republic,  their  relevance  for  crop production  is much higher due  to  their high 

fertility. On  the other hand,  they are known  to be stressed both naturally  (floods, dynamic 

pedogenesis,  groundwater  level...)  and  by  human  activities  (lowlands  and  river  basins  as 

areas of intensive industry and agriculture and of high population density...). Fluvisols have 

been many times reported to be seriously contaminated by both heavy metals and persistent 

organic pollutants mainly  coming with  settled  sediments during  floods  (Vácha  et  al.  2013 

Hilscherová et al. 2007 Schwartz et al. 2006). Recently, the research focus has extended also to 

other types of pollutants such as pharmaceuticals, endocrine disruptors and others (Yun 2008 

Woelz 2012 Liu et al. 2010). There is important question if current praxis of the agriculture – 

using of high amounts of pesticides  (currently used pesticides – CUP) – brings additional 

stress  for  fluvisols  and  increases  the  risks  for  human  health  and  ecosystem  quality.  To 

discuss  this question will be  the main goal of  the  lecture.  In  the  recent decades,  there has 

been  significant  effort  to  replace  persistent  and  bioaccumulative  pesticides  (mostly 

organochlorine ones) by  compounds which  are  less persistent  and more biodegradable  to 

reduce pesticides hazards to ecosystems and humans. However, this is difficult to achieve as 

these  properties  are  often  related  to  bioaccumulative  and  toxic  properties  which  make 

pesticides efficient towards pests. Thus, despite the fact that there are currently many non‐

bioaccumulative (logKow < 0), non‐persistent, quickly degradable CUP (e. g. MCPA, 2, 4‐D, 

glyphosate,  chlormequat),  there  are  also  CUP  for  which  high  bioaccumulation  and 

persistency  in  soils  can  be  expected,  based  on  their  logKow,  logKoc,  and  DT50  (e.  g. 

cypermethrin, pendimethalin, chlorpyrifos, acetochlor, azole fungicides). Many of CUP have 

also been repeatedly found accumulated  in agricultural soils (Gamon et al. 2003 Park et al. 

2013 Yang et al. 2010 Vega et al. 2005) and/or in adjacent ground‐ or surface‐water (Kodeš et 

al. 2011 Senseman et al. 1997 Vega et al. 2005 Yang et al. 2010), most likely as a result of the 

high  volume  usage  in  agriculture.  Although,  pesticides  cannot  be  introduced  into  the 

environment  unless  they  are  authorized  in  strict  registration  processes  (e.  g.  European 

regulation  1107/2009),  it  is  practically  impossible  to  foresee  all  the  possible  risks  at  site 

Page 88: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

88 

 

specific scenarios. Therefore even authorized pesticides deserve full attention and intensive 

research because they are applied in huge amounts and may have significant side effects for 

the  ecosystem  and  human  health.  Exposure  to  increased  levels  of  pesticides  is  known  to 

cause  serious  health  effects  including  liver  damage,  immune‐suppression,  endocrine  and 

reproductive disorders, and cancer (Hester et al. 2012 Bassil et al. 2007 Sanborn et al. 2007). 

Pesticides can also seriously affect not‐target soil species (Hussain et al. 2009 Frampton et al. 

2006 Strandberg et al. 2012) and decrease soil quality, fertility and productivity. New Czech 

project has been started  in 2015 with  the goal  to elucidate  the mechanisms, principles and 

factors of behaviour and bioavailability of CUP and emerging pesticides (nanopesticides) in 

agriculturally used fluvisols. Studies will employ number of different soils, different CUPs, 

several  chemical  methods,  including  novel  passive  samplers,  and  different  biological 

receptors (earthworms and plants) to address aspects of crop quality linked to human health 

and soil quality  linked  to ecosystem health. Pilot results  from  the  first phase of  the project 

will  be  presented  and  discussed  in  the  lecture  ‐  levels  of CUP  in  the  agriculturally  used 

fluvisols of the Czech Republic.  

Keywords pesticides, soil quality, fluvisols, agriculture, ecotoxicology, human health, food quality, crop 

protection, bioavailability 

Acknowledgements 

Financial support was obtained from GACR project 15‐20065S.  

References [1] VÁCHA R, SÁŇKA M, SÁŇKA O, SKÁLA  J, ČECHMÁNKOVÁ  J. 2013. The Fluvisol 

and  sediment  trace  element  contamination  level  as  related  to  their  geogenic  and 

anthropogenic source. Plant Soil Environ 59: 136‐42 

[2] HILSCHEROVA  K,  DUŠEK  L,  KUBÍK  V,  ČUPR  P,  HOFMAN  J,  KLANOVA  J, 

HOLOUBEK I. 2007. Redistribution of organic pollutants in river sediments and alluvial 

soils related to major floods. J Soil Sedim 7:167‐177 

[3] SCHWARTZ  R,  GERTH  J,  NEUMANN‐HENSEL  H,  BLEY  S,  FORSTNER  U.  2006. 

Assessment  of  highly  polluted  fluvisol  in  the  Spittelwasser  floodplain  ‐  Based  on 

national guideline values and MNA‐Criteria. J Soil Sedim 6:145‐155 

[4] YUN  SH,  ADDINK  R,  McCABE  JM,  OSTASZEWSKI  A,  MACKENZIE‐TAYLOR  D, 

TAYLOR AB, KANNAN K. 2008. Polybrominated diphenyl ethers and polybrominated 

biphenyls  in sediment and  floodplain soils of  the Saginaw River watershed, Michigan, 

USA. Arch Env Contam Tox 55:1‐10 

[5] WOELZ  J,  GROSSHANS  K,  STRECK  G,  SCHULZE  T,  RASTALL  A,  ERDINGER  L, 

BRACK W, FLEIG M, KUEHLERS D, BRAUNBECK T. 2012. Estrogen receptor mediated 

activity  in  bankside  groundwater,  with  flood  suspended  particulate  matter  and 

floodplain soil ‐ An approach combining tracer substance, bioassay and target analysis. 

Chemosphere 85: 717‐723 

[6] LIU H,  LIANG H,  LIANG Y, ZHANG D, WANG C, CAI H,  SHVARTSEV  SL.  2010. 

Distribution  of phthalate  esters  in  alluvial  sediment: A  case  study  at  JiangHan Plain, 

Central China. Chemosphere 78: 382‐388 

[7] KODEŠ V., VEJVODOVÁ  J., ACKERMANOVÁ M.  2011. Results  of national pesticide 

screening in the Czech Republic. Geophysical Research Abstracts 13Senseman SA, Lavy 

Page 89: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

89 

 

TL, Daniel TC. 1997. Monitoring groundwater for pesticides at selected mixing/loading 

sites in Arkansas. Environmental Science & Technology 31 (1) :283‐288.  

[8] VEGA AB, FRENICH AG, VIDAL  JLM.  2005. Monitoring of pesticides  in  agricultural 

water  and  soil  samples  from  Andalusia  by  liquid  chromatography  coupled  to mass 

spectrometry. Analytica Chimica Acta 538 (1‐2) :117‐127.  

[9] YANG  XB,  YING  GG,  KOOKANA  RS.  2010.  Rapid  multiresidue  determination  for 

currently  used  pesticides  in  agricultural  drainage  waters  and  soils  using  gas 

chromatography‐mass spectrometry. Journal of Environmental Science and Health Part 

B‐Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes 45 (2) :152‐161.  

[10] PARK B‐J, LEE B‐M, KIM C‐S, PARK K‐H, KIM J‐H, KWON H, PARK S‐W, CHOI G‐H, 

LIM S‐J. 2013. Long‐term Monitoring of Pesticide Residues in Arable Soils in Korea. The 

Korean Journal of Pesticide Science 17 (4) :283‐292.  

[11] GAMON  M,  SAEZ  E,  GIL  J,  BOLUDA  R.  2003.  Direct  and  indirect  exogenous 

contamination  by  pesticides  of  rice‐farming  soils  in  a Mediterranean  wetland.  Arch 

Environ Cont Tox 44: 141‐51 

[12] HUSSAIN  S,  SIDDIQUE  T,  SALEEM M,  ARSHAD M,  KHALID  A.  2009.  Impact  of 

Pesticides on Soil Microbial Diversity, Enzymes, and Biochemical Reactions. Adv Agron 

102: 159‐200 

[13] FRAMPTON GK, JANSCH S, SCOTT‐FORDSMAND JJ, ROMBKE J, Van den BRINK PJ. 

2006.  Effects  of  pesticides  on  soil  invertebrates  in  laboratory  studies:  A  review  and 

analysis using species sensitivity distributions. Environ Toxicol Chem 25: 2480‐9 

[14] STRANDBERG B, MATHIASSEN SK, BRUUS M, KJAER C, DAMGAARD C, et al. 2012. 

Effects of herbicides on non‐target plants: How do effects in standard plant test relate to 

effects in natural habitats? Pest Res 137 

[15] HESTER S, MOORE T, PADGETT WT, MURPHY L, WOOD CE, NESNOW S. 2012. The 

Hepatocarcinogenic  Conazoles:  Cyproconazole,  Epoxiconazole,  and  Propiconazole 

Induce a Common Set of Toxicological and Transcriptional Responses. Toxicol Sci 127: 

54‐65 

[16] BASSIL  KL,  VAKIL  C,  SANBORN M,  COLE DC,  KAUR  JS,  KERR  KJ.  2007.  Cancer 

health  effects  of  pesticides  ‐  Systematic  review. Canadian  Family  Physician  53:  1705‐

1711.  

[17] SANBORN M, KERR KJ,  SANIN  LH,  COLE DC,  BASSIL KL, VAKIL  C.  2007. Non‐

cancer  health  effects  of  pesticides  ‐  Systematic  review  and  implications  for  family 

doctors. Canadian Family Physician 53: 1713‐1720.  

******

The Possibilities of Voltammetric Determination of Different Antioxidants 

in Biodiesel 

Tomášková, M., Chýlková, J.  

University of Pardubice, Faculty Chemical Technology, Institute of Environmental and Chemical 

Engineering, Studentská 95, 53210 Pardubice, CZECH REPUBLIC 

Abstract Biodiesels are commercial products and, as with any other product with a potential  impact 

on the environment, detailed analysis  is necessary. As a material, biodiesel  is not toxic and 

Page 90: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

90 

 

undergoes  biodegradability.  Furthermore,  addition  of  biodiesel  into  the  diesel  is  now 

obligatory according to the EU rules, therefore, motor vehicles with diesel engine have to use 

such mixed diesel fuel [1]. On the contrary, one of the disadvantages of biodiesel  is  its  low 

oxidation stability in comparison with diesel oil [2, 3]. Resistance to oxidation is increased by 

addition of various synthetic antioxidants [4]. Antioxidants are used to retard the process of 

oxidative degradation of food products, polymers like rubber and plastics, fats and oils and 

others  such  as  elastomers,  fibers,  fuels  and  lubricating  oils  [5]. The most  commonly used 

synthetic antioxidants are: butylated hydroxytoluene (BHT, butylated hydroxyanisol (BHA), 

tert‐butylhydroquinone  (TBHQ),  and  N‐phenyl‐1‐naphtylamine  (PNA)  [6].  The  present 

paper describes  the newest  results obtained  from  the experimental  studies of antioxidants 

determination. The aim of  the  research was  to  reduce  the negative  impacts  from  industry 

and  transport upon  the  environment:  in particular  to  reduce  the production of wastes,  to 

minimize pollution of soil and water,  to  increase  the operational safety. Also discussed are 

the problems of biodiesel  storage and  the  therewith  connected  experimental  conditions of 

voltammetric determination of different synthetic antioxidants.  

Keywords antioxidant, voltammetry, biodiesel 

References 

[1] Council Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council Official J. 

Eur. Union 52, 2009, pp. 16–62.  

[2] A.  MONYEM,  J.  H.  VAN  GERPEN,  The  effect  of  biodiesel  oxidation  on  engine 

performance and emissions, Biomass Bioenergy 20, 2001, p. 317.  

[3] L. M. DUPLESSIS,  J. B. M. DEVILLIERS, W. H. VANDERWALT,  Stability  studies  on 

methyl and ethyl fatty‐acid esters on sunflowerseed oil, J. Am. Oil Chem. Soc. 62, 1985, 

p. 748.  

[4] F.  VLK, Alternative  drive  of motor  vehicles  (In  Czech).  Vlk  publishing,  Brno  Czech 

republic, 2006, ISBN 80‐239‐6461‐5.  

[5] A. K. MUKHOPADHYAY, Antioxidants – Natural and  synthetic. Amani  International 

Publishers, Kiel Germany, 2006, ISBN 978‐3‐938054‐05‐5.  

[6] G. KARAVALAKIS, D. HILARI, L. GIVALOU, D. KARONIS,  S.  STOURNAS,  Storage 

stability and ageing effect of biodiesel blends treated with different antioxidants. Energy 

36 (1), 2011, p. 369‐374.  

******

The Determination of Moluscocide Methiocarb using DPV – the Possibility 

of Monitoring for The Supress of Zooplankton Growth 

Chýlková, J., Tomášková, M., Šelešovská, R.  

University of Pardubice, Faculty Chemical Technology, Institute of Environmental and Chemical 

Engineering, Studentská 95, 53210 Pardubice, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The most commonly used pesticide with insecticidal and molluscicidal activity is Methiocarb 

(MTC  3,  5‐dimethyl‐4‐  (methylthio)  phenyl  methylcarbamate).  Methiocarb  belongs  to  a 

Page 91: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

91 

 

group of carbamates. Carbamates are one of the major classes of synthetic pesticides and due 

to  their  broad  biological  activities,  these  compounds  are  used  on  large  scale  around  the 

world  [1]. The example being  its use  for  reducing  the overgrowth of zooplankton  [2‐4].  In 

this paper was tested the newly proposed method during solubility of methiocarb in water. 

The aim was  to determine  the ability of Methiocarb  to suppress  the undesirable growth of 

some  zooplankton  (during  its  gradual  release  from  the  preparation). This  assay  has  been 

made with Mesurol® product which, in Czech Republic, is the only available source of MTC 

added into natural water collected in a pond. This work reports on the electrochemistry and 

voltammetric determination of Methiocarb at such a BDDE.  It was proposed a simple and 

quickly‐to‐use process to determine Methiocarb in samples of environmetal character – in a 

commercial product and pond water.  

Keywords 

moluscocide, pesticide, voltammetry, methiocarb 

References 

[1] H. P. LI, J. H. LI, G. C LI, J. F. JEN, Simultaneous Determination of airborne carbamates 

in workplace by high performance  liquid chromatography with fluorescence detection, 

Talanta 63, 2004, p. 547‐553.  

[2] V. VLČEK, M. POHANKA, Environmental aspects of organophosphorus and carbamate 

pesticides approved for use in the Czech Republic, Chem. Listy 105, 2011, p. 908‐912.  

[3] M. POHANKA, K. MUSÍLEK, K. KUCA, Progress of biosensors based on cholinesterase 

inhibition, Current Medicinal Chemistry 16, 2009, p. 1790‐1798.  

[4] R. FAINA, J. MÁCHOVÁ, Z. SVOBODOVÁ, H. KROUPOVÁ, O. VALENTOVÁ, Použití 

přípravku Diazinon 60 EC v rybníkářské praxi k tlumení nadměrného rozvoje hrubého 

dafniového  zooplanktonu,  Jihočeská  univerzita  v  Českých  Budějovicích,  Výzkumný 

ústav rybářský a hydrobiologický ve Vodňanech, 2007, pp. 18‐19.  

******

Sensitive Determination of Anti‐Inflammatory Drug Sulfasalazine using 

Green Electrochemical Sensor Based on Silver Solid Amalgam 

Janíková, L., Šelešovská, R., Štěpánková, M., Chýlková, J.  

University of Pardubice, Faculty of Chemical Technology, Institute of Environmental and Chemical 

Engineering, Studentská 537, CZ‐532 10 Pardubice, CZECH REPUBLIC 

Abstract Sulfasalazine (SSZ) belongs to the aminosalycilate group of pharmaceuticals and is primarily 

applied  for  treatment  of  inflammatory  bowel  diseases,  rheumatoid  arthritis,  ankylosing 

spondylitis,  psoriatic  arthritis,  and  juvenile  rheumatoid  arthritis  [1].  Electrochemical 

methods  represent  very  good  alternative  to  time  and  money  consuming  analytical 

techniques  like  liquid  chromatography,  which  are  commonly  used  for  sensitive 

determination of pharmaceuticals [2]. The presented voltammetric method, which employed 

non‐toxic silver solid amalgam [3, 4] as a material of working electrode, citrate buffer of pH 5 

as a supporting electrolyte, and adsorptive stripping square wave voltammetry (AdS SWV) 

as  a  measuring  technique,  proved  excellent  results  like  high  repeatability  (RSD  of  15 

Page 92: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

92 

 

repeated measurements of 2. 50×10‐7 mol L‐1 was 2. 79 %), good  repeatability of  repeated 

determination of various SSZ concentration levels (RSD (5) <= 5. 33 %), wide linear dynamic 

range  (5×10‐9  ‐ 4×10‐6 mol L‐1) and  low  limit of detection  (LOD = 3. 24×10‐9 mol L‐1), which 

confirms  high  sensitivity  of  the  proposed method. Moreover,  the  proposed method was 

successfully applied for voltammetric determination of SSZ in the sample of pharmaceutical 

preparation. Finally, it can be concluded, that silver solid amalgam electrode in combination 

with AdS SWV represents sensitive tool for determination of SSZ.  

Keywords 

Sulfasalazine, Silver solid amalgam electrode, Voltammetry, Pharmaceuticals, 

Determination.  

Acknowledgements 

This work was  supported  by  The Ministry  of  Education, Youth  and  Sports  of  the Czech 

Republic  (project  No.  CZ.  1.  07/2.  3.  00/30.  0021  “Strengthening  of  R&D  Teams  at  the 

University  of  Pardubice”)  and  by  the  University  of  Pardubice  (project  No. 

SGSFChT_2015006).  

References 

[1] www. sulfasalazine. com, downloaded on 25th May 2015.  

[2] S. A. ÖZKANA,  B. USLUA, H.  Y. ABOUL‐ENEIN, Analysis  of  Pharmaceuticals  and 

Biological  Fluids  Using  Modern  Electroanalytical  Techniques,  Critical  Reviews  in 

Analytical Chemistry 33 (2003), 155‐181. 

[3] L. NOVOTNÝ, B. YOSYPCHUK,  Solid  Silver Amalgam Electrode, Chemické Listy  94 

(2000) 1118‐1120.  

[4] B.  YOSYPCHUK,  J.  BAREK,  Analytical  Applications  of  Solid  and  Paste  Amalgam 

Electrodes, Critical Reviews in Analytical Chemistry 39 (2009) 189‐203.  

******

Preparation of Sorbents from Tar Deposits.  

Pryszcz, A.  

VŠB ‐ TU Ostrava, Institute of Environmental Technologies 

Abstract 

Tar is produced from the thermochemical processes, and is disposed as an dangerous waste, 

leading  to  environmental  pollution.  Removal  or  conversion  of  tar  is  considered  to  be  a 

technologically  very  challenging  problem.  Tars  can  condense  or  polymerize  into  more 

complex structures, which may lead to clogging of pipes and heat exchangers. The main goal 

of this paper was to find a useful solution for decomposition of tar deposits. Extraction of tar 

deposits and afterwards activation  for preparing of sorbents seems  to be a promising way. 

The tar deposits from tar storage tanks were chosen for the experimental part. Tar deposits 

were extracted by acetone,  toluene, pyridine and quinoline. Next step was  in activation of 

these extraction products with potassium hydroxide and  finally surface characterization of 

these prepared carbon sorbents were made.  

Page 93: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

93 

 

Keywords 

Key words: Tar, Active carbon, Tar deposits, Extraction, Activation 

Acknowledgements This article was created with the financial support of the Ministry of Education, Youth and 

Sports within targeted support program „Národní program udržitelnosti I“, projekt LO1208 

„TEWEP“ 

******

Sources and Transfer of Emerging Halogenated Contaminants Across the 

Food Chain 

Hajslova, J., Pulkrabova, J., Lankova D.  

University of Chemistry and Technology, Institute of Chemical Technology, Technická 3, CZ‐16 628 

Prague, CZECH REPUBLIC 

Abstract Continuous  industrial  development  has  resulted  in  an  increasing  production  of  various 

types  of  chemicals  and  their  subsequent  release  into  the  environment. While most  of  the 

earlier  monitoring  studies  focused  on  various  chlorinated  persistent  organic  pollutants 

(POPs), in the recent decades, toxicological concerns emerged on the ubiquitous occurrence 

of  fluorine and bromine containing com pounds  that may also accumulate  in  food chains. 

The  high  volume  production  of  perfluoro  alkylsubstances  (PFASs)  and  brominated  flame 

retardants (BFRs), the latter represented mainly by polybrominated diphenylethers (PBDEs), 

hexabromo cyclododecanes (HBCDs) and tetrabromobisphenol A (TBBPA), have led to their 

widespread  distribution  in  the  environment.  As  regards  to  PFASs,  due  to  their  unique 

characteristics such as chemical  inertness, stability, hydrophobicity and  lipophobicity,  they 

are used in a variety of industrial and consumer applications while BFRs are used to reduce 

the  flammability  of  treated  materials.  Non‐occupational  human  exposure  to  PFASs  and 

BFRs,  that may occur  through a variety of pathways  including  inhalation of contaminated 

dust particles or food drinking water ingestion, has been clearly documented by findings of 

these  chemicals  and  their  (bio)  transformation  products  in  human  tissues  and  fluids 

including plasma and breast milk. The latter matrix is a widely used bioindicator that can be 

used to assess the body burden of these environmental pollutants especially with regard to 

its importance as the first food for the new born. To enable assessment of the health risks for 

humans, European Food Safety Authority (EFSA) launched at the end of last decade the call 

for providing more information on these ´emerging´ contaminants.  

In the first part of this presentation, the overview of advanced analytical strategies (mainly 

based  on  hybride  high  resolution  mass  spectrometry,  HRMS/MS)  applicable  for  multi‐

analyte/ multi‐matrix analyses will be provided. In the next phase, a number of case studies 

focused on  the transport of a wide range of PFASs, BFRs and their metabolites across food 

chain will be presented. Worth to notice that dietary intake has been documented to be the 

major  source  of  humans´  exposure  to  these  hazardous  chemicals  regarding  the 

contamination  level  in  the  analyzed  food  commodities  following  order  decreasing  was 

Page 94: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

94 

 

observed within EU PERFOOD project (http://www. perfood. eu) : seafood > pig/bovine liver 

>> freshwater/marine fish > hen egg > meat >> butter.  

Keywords 

halogenated contaminants, analytical strategies, food chain 

Page 95: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

95 

 

Food Chemistry 

Comparison of Sensory Quality of Model Swiss Cheese with Commercially 

Obtained Corresponding Product 

Vítová, E., Sůkalová, K., Mahdalová, M., Butorová, L., Musilová, L., Pecinová, E.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, 612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Swiss  cheese  is  a  generic name  for  several  related  varieties  of  cheese  resembling  the  true 

Emmental. Swiss cheese types have ivory to light yellow colour, firm, slightly elastic texture, 

characteristic mild, nutty, sweetish flavour and a distinctive appearance some cheeses have 

round regular holes known as ʺeyesʺ, while some do not (known as ʺblindʺ). Three types of 

bacteria are  typically used  to make Swiss cheese  (these can vary slightly depending on  the 

manufacturer)  :  Streptococcus  salivarius  subsp.  thermophilus,  Lactobacillus  spp.  and 

Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii). Propionic acid fermentation is essential 

to  obtain  characteristic  eyes  and  the  nutty  flavour.  Today  Swiss  cheeses  are  produced  in 

many countries and a great variety  is available on  the world market. The aim of  this work 

was to produce new type of Swiss cheese with the comparable or even better sensory quality 

than commercially available corresponding products. The model samples were produced in 

pilot plant using standard  technology procedure  fresh milk  in “bio” quality was used as a 

basic  raw material.  The  sensory  quality  of model  samples was  compared with  standard 

Swiss  cheese purchased on  the Czech market. The  sensory  analyses were  carried out  in  a 

sensory  laboratory  (ISO 8589:2008). Twenty‐three assessors were  selected  from  students of 

the faculty and used for evaluation of the samples. Five main sensory attributes (appearance, 

colour, odour, flavour and texture) were evaluated using five point ordinal hedonic scale (1‐ 

excellent  to  5  ‐  unsatisfactory).  Paired  comparison  test  (ISO  5495:2005)  was  used  to 

investigate preference of assessors/consumers. The significant differences (P < 0. 05) in odour, 

flavour and texture were found between samples. Odour and flavour of model samples were 

quite  strong  and piquant, which  is probably  the  reason why  they were  less preferred  by 

conservative Czech consumers/assessors, however, prospectively they could be offered at the 

Czech market as a new nontraditional cheese product.  

Keywords Swiss cheese, sensory quality, sensory analysis 

Acknowledgements 

This work was supported by a Standard project of specific research No. FCH‐S‐15‐2827.  

References 

[1] FOX, P. F., GUINEE, T. P., COGAN, T. M., MCSWEENEY, P. L. H. Fundamentals  of 

Cheese Science. 1st. ed. Gauthersburg (Maryland, USA) : Aspen Publication, 2000, 638 p. 

ISBN 0‐8342‐1260‐9.  

[2] ROGINSKI, H., FUQUAY,  J. W., FOX, P. F.  : Encyclopedia of Dairy  Science. London: 

Academic Press, 2002, pp. 363–371. ISBN 0‐12‐227235‐8.  

Page 96: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

96 

 

[3] KOCAOGLU‐VURMA, N. A., ELIARDI, A., DRAKE, M. A., RODRIGUEZ‐SAONA, L. 

E., HARPER, W.  J.  Rapid  Profiling  of  Swiss Cheese  by Attenuated  Total  Reflectance 

(ATR) Infrared Spectroscopy and Descriptive Sensory Analysis. Journal of Food Science, 

2009, Vol. 74, No. 6, pp. S232‐S239. ISSN 0022‐1147.  

[4] KOCAOGLU‐VURMA,  N.  A.,  HARPER, W.  J.,  DRAKE,  M.  A.,  COURTNEY,  P.  D. 

Microbiological,  chemical,  and  sensory  characteristics  of  Swiss  cheese manufactured 

with  adjunct Lactobacillus  strains using  a  low  cooking  temperature.  Journal  of Dairy 

Science, 2008, Vol. 91, No. 8, pp. 2947‐2959. ISSN 0022‐0302.  

******

Assessment of Antioxidant Properties of Different Types of Herbs by EPR 

and UV‐VIS Spectroscopy 

Butorová, L., Polovka, M., Tobolková, B., Vítová, E.  

Department of Food Chemistry and Biotechnology, Faculty of Chemistry, Brno University of 

Technology, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Department of Chemistry and Food Analysis, National Agricultural and Food Centre, VÚP Food 

Research Institute, Priemyselná 4, P. O. Box 25, SK‐824 75 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

xcbutorova@fch. vutbr. cz 

Abstract There  is  an  increasing  interest  in  complex  characterization  of  medical  herbs  and  herb 

products and isolation of their main active components including antioxidants. The first step 

of effective isolation of antioxidants from herbs is the extraction, which must be fast, simple 

and  inexpensive,  but  also  sensitive  to  respective  bioactive  components,  environmental 

friendly and easy to automate. The aim of this contribution was to perform the assessment of 

antioxidant  properties  of  various  types  of  herbs  commonly  available  in  this  territory  in 

different extraction media by using modern  spectroscopic  techniques. Selected herbs were 

extracted  in  four  different  solvents,  i.  e.,  distilled  water,  50%  ethanol,  50%  acetone  and 

dimethylsulfoxide  and  subsequently  analysed  by  EPR  and  UV‐VIS  NIR  spectroscopy 

involving  several  assays.  Total  content  of  polyphenols  (TPC),  total  content  of  flavonoids 

(TFC) and color characteristic using  the CIE L*a*b* system were determined using  the UV‐

VIS‐NIR spectroscopy. Antioxidant activity of extracts was tested by 2, 2´‐azino‐bis (3‐ethyl‐

benzothiazoline‐6‐sulphonic  acid  cation  radical  (ABTS•+)  assay. The  capability  of  extracts 

components  to  terminate  the  hydroxyl  radicals  (•OH)  generated  by  chemical  reaction 

directly  in  the  experimental  system  via  thermal  decomposition  of  potassium  persulfate 

(K2S2O8)  radical  initiator  in  the presence of 5, 5‐dimethyl‐1‐pyrroline‐N‐oxide  (DMPO) as 

spin  trap  was  also  investigated.  Obtained  results  clearly  proved  the  solvent‐dependent 

isolation  of  antioxidants, mainly  influenced  by  the  solvent  polarity  and  the  character  of 

isolated compounds. Additional experiments are in progress in order to correlate the results 

of  antioxidant  activity  assays  with  the  composition  of  the  investigated  medical  herbs 

determined by LC and mineral content, evaluated by ICP‐OES.  

Keywords 

medical herbs, antioxidant properties, EPR, UV‐VIS 

Page 97: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

97 

 

******

The Development of Volatile Flavour Compounds During Ripening of 

Gouda Cheese 

Mahdalová, M., Vítová, E., Ryglová, H., Sůkalová, K., Buňka, F.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLICTomas Bata University in Zlín, Faculty of Technology, Nám. T. G. Masaryka 275, CZ‐

762 72 Zlín, CZECH REPUBLIC 

Abstract Cheese  belongs  to  the  group  of  fermented dairy products.  Its  flavour profile depends  on 

many factors, e.g. milk type, milk heat treatment, starter cultures, the maturation period etc. 

Gouda cheese belongs to the Dutch type cheeses which are known for their characteristic and 

unique aroma. In general, cheese undergoes the most significant changes during its ripening. 

Proteins,  saccharides  and  fat  are  important  for  flavour  formation. Biochemical  changes  in 

cheese  may  be  grouped  into  primary  (lipolysis,  proteolysis  and  metabolism  of  residual 

lactose, lactate and citrate) or secondary (metabolism of fatty acids and amino acids) events. 

The  flavour of  cheese  is  a  result of  the  interaction of  starter bacteria,  enzymes  from milk, 

rennet, native  lipases and secondary microflora. Fatty acids arise during  lipolysis they may 

be  the precursors of  the other compounds such as esters,  lactones, ketones and aldehydes. 

More  than 600 volatile compounds have been  identified  in  cheese  so  far, but only a  small 

fraction of  these compounds are responsible  for cheese  flavour. Except  flavour, also cheese 

texture, rheology and pH change during production and ripening. The aim of this study was 

to characterize flavour development the ripening of Gouda cheeses. Most of published works 

is  focused  on  flavour  changes  in Gouda  cheese  during  ripening,  but  there  are  not many 

papers  which  investigates  also  raw  materials  and/or  by‐products  from  cheese  making. 

Several authors analyzed changes in flavour of whole pasteurized milk as affected by storage 

time and/or packaging material. The raw cheese and ripe cheese were analyzed for content of 

volatile  flavour  compounds.  These  were  extracted  by  solid  phase  microextraction  and 

assessed by gas chromatography with flame ionization detector.  

Keywords 

Gouda cheese, ripening, volatile flavour compounds, SPME‐GC‐FID 

Acknowledgements This work was kindly supported by a Standard project of  specific  research No. FCH‐S‐15‐

2827.  

References 

[1] FATMA  A.  M.  HASSAN,  MONA  A  M.  ABD  EL‐  GAWAD,  A.  K.  ENAB,  Flavour 

Compounds in Cheese (Review), Research on Precision Instrument and Machinery Vol. 

2, Iss. 2, 2013, pp 15‐29.  

[2] MCSWEENEY, PAUL L. H., Biochemistry of Cheese Ripening,  International  Journal of 

Dairy Technology, Vol. 57, Issue 2/3, 2004, pp 127‐144.  

Page 98: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

98 

 

[3] ALEWIJN,  M.,  SLIWINSKI,  E.  L.,  WOUTERS,  J.  M.  T.,  Production  of  fat‐derived 

(flavour) compounds during the ripening of Gouda cheese, International Dairy Journal, 

Vol. 15, Iss. 6‐9, 2005, pp 733‐740.  

[4] CURIONI, P. M. G., BOSSET, J. O., Key odorants in various cheese types as determined 

by gas chromatography‐olfactometry, International Dairy Journal, Vol. 12, Iss. 12, 2002, 

pp 959‐984.  

[5] VAN  LEUVE,  I.,  VAN  CAELENBERG,  T.,  DIRINCK,  P.,  Aroma  characterisation  of 

Gouda‐type cheeses, International Dairy Journal, Vol. 18, Iss. 8, Gent, 2008, pp 790‐800.  

[6] KARATAPANIS,  A.  E.,  BADEKA,  A.  V.,  RIGANAKOS,  K.  A.,  SAVVAIDIS,  I.  N., 

KONTOMINAS,  M.  G.,  Changes  in  flavour  volatiles  of  whole  pasteurized  milk  as 

affected by packaging material and storage time. International Dairy Journal, 2006, Vol. 

16, Iss. 7, pp 750‐761.  

******

Simply Method of DNA Isolation from Lactic Acid Bacteria 

Fričová, M., Čuta, R., Křížová, J., Španová, A., Rittich, B.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLICMasaryk University, Faculty of Science, Institute of Experimental Biology, Kotlářská 

2CZ‐611 37 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Identification of bacterial DNA consists of several steps: cell lysis, extraction and purification 

of  DNA  followed  by  the  identification  of  the  bacterial  species  using  polymerase  chain 

reaction  (PCR).  Genomic  DNA  was  isolated  from  Lactobacillus  plantarum  CCM  7039, 

Lactobacillus fermentum CCM 7192, Lactobacillus rhamnosus CCM 1825, Lactobacillus casei 

subsp.  casei  CCM  7088,  and  Bifidobacterium  bifidum  CCM  3762  by  fenol  extraction 

procedure and by the salting out with NaCl solution. Crude cell lysates were prepared using 

standard procedure and using of laundry powder. The quality of isolated DNA was verified 

by UV spectrophotometry and by agarose gel electrophoresis. Isolated DNA was used as a 

template for PCR.  

Keywords 

Lactobacillus Bifidobacterium cell lysates DNA isolation NaCl PCR rep‐PCR 

Acknowledgements 

The financial support of internal grant FCH‐S‐13‐1912 is gratefully acknowledged.  

References 

[1] BERNARDEAU M., VERNOUX, V. S., DUBERNET H., GUÉGEN M. Safety assessment 

ofdairy microorganisms:  the Lactobacillus genus.  Int.  J. Food Microbiol. 2008, vol. 126, 

issue 3, s. 278‐285.  

[2] WALTER J. Ecological Role of Lactobacilli in the Gastrointestinal Tract: Implications for 

Fundamental and Biomedical Research. Appl. Environ. Microbiol. 2008, vol. 74, issue 16, 

s. 4985–499674.  

Page 99: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

99 

 

[3] DUBERNET  S.,  N  DESMASURES  N.,  M  GUÉGUEN  M.  A  PCR‐based  method  for 

identification  of  lactobacilli  at  the  genus  level.  FEMS Microbiol.  Lett.,  2002,  vol.  214, 

issue 2, s. 271‐275. 

[4] WALTER  J., TANNOCK G. W., TILSALA‐TIMISJÄRVI A., RODTONG S., LOACH D. 

M.,  MUNRO  K.,  ALATOSSAVA  T.  Detection  and  identification  of  gastrointestinal 

Lactobacillus  species  by  using  denaturing  gradient  gel  electrophoresis  and  species‐

specific PCR primers. Appl. Environ. Microbiol., 2000, vol. 66, issue 1, s. 297‐303.  

[5] SAMBROOK J., RUSSEL D. W. L. Molecular cloning: a laboratory manual. 3rd. ed. New 

York: Cold Spring Laboratory Harbor Press, 2001.  

[6] GIRAFFA G., ROSSETI L., NEVIANI E. An evaluation of chelex‐based DNA purification 

protocols for the typing of lactic acid bacteria. J. Microbiol. Methods, 2000, vol. 42, s. 175‐

184.  

[7] RITTICH,  B.,  ŠPANOVÁ,  A.,  2013.  SPE  and  purification  of  DNA  using  magnetic 

particles. J. Sep. Sci., 2013, vol. 36, issue 15, s. 2472‐2485.  

******

Solid ‐ Phase DNA Extraction Using Various Types of Magnetic 

Microparticles 

Konecna, J., Spanova, A., Horák, D., Rittich, B.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Heyrovský Sq. 2, 

CZ‐162 06 Prague, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Isolation of DNA  is  an  important  step  in  the molecular diagnostics of microorganisms. A 

high quality of  isolated DNA  is necessary  for DNA amplification by  the polymerase chain 

reaction.  The  conventional  DNA  isolation  using  phenol‐chloroform  extraction  and  DNA 

precipitation  in  ethanol  is  time‐consuming and  requires  the use of  toxic phenol. Magnetic 

separation techniques using magnetic solid particles are one of modern methods to speed up 

the nucleic acids isolation. The aim of of this work was to use 3 different types of magnetic 

microparticles, prepared by Horák, for solid ‐ phase DNA extraction. The amounts of DNA 

in  separation  mixtures  were  measured  by  using  UV‐VIS  spectrophotometry.  The  first 

experimental conditions were tested on chicken erythrocytes DNA. Phosphate buffer (pH 7, 

7. 6 and 8) was used for adsorption of magnetic particles. It was shown that approximately 

one half of DNA was adsorbed  to  the particles. The elution  conditions of DNA were also 

optimized. Secondly bacterial DNA was  tested. This DNA eluted  from  the particles was  in 

PCR – ready quality.  

Keywords 

DNA isolation, magnetic particles, PCR 

Page 100: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

100 

 

******

Influence of Vegetable Oils on Fatty Acids Composition in Processed 

Cheese Analogues 

Sůkalová, K., Vítová, E., Buňka, F., Mahdalová, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC  

Bata University in Zlín, Faculty of Technology, Nám. T. G. Masaryka 275, CZ‐762 72 Zlín, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Knowledge  of  the  individual  fatty  acid  composition  of  neutral  lipids  in  dairy  products, 

especially processed cheese and processed cheese analogues is important in terms of health 

aspect  as well  as  consumer  acceptance.  Fatty  acids  (FA),  especially  polyunsaturated  fatty 

acids originating from vegetable oils, added to the processed cheese, may offer benefit to the 

final  consumer  in  the  form  of higher nutritive  value  of products. The  important  index  of 

sensory quality and durability could be free fatty acids (FFA), their content and composition. 

FFA, produced during lipolysis and also during technology procedure, contribute directly to 

cheese  flavour,  especially  short‐  and  medium‐chain  FFA.  In  addition,  they  also  act  as 

substrates for further reactions producing highly flavoured catabolic end products. The aim 

of this work was to assess the total FA and FFA content in the model samples of processed 

cheese  analogues  produced  with  addition  of  different  vegetable  oils  (apricot  kernel, 

blackcurrant,  flaxseed and grape  seed oils). The FA  composition was  then  compared with 

standard  processed  cheese  (without  addition  of  vegetable  oil).  The  lipids  from  cheese 

samples were extracted using ISO 1735, FA were esterified by methanolic KOH according to 

ISO  5509  and  determined  by  gas  chromatography  with  flame‐ionization  detection.  For 

obtaining  FFA  the  lipid  extracts were  fractionated  using  Solid  Phase  Extraction method 

before  esterification  process.  The  total  content  of  lipids,  FA  and  FFA  content  and 

composition  were  then  compared  and  differences  between  samples  were  evaluated. 

Processed  cheese  analogues  are known  to be  characteristic by  a  relatively high  content of 

monounsaturated (MUFA) and polyunsaturated fatty acids (PUFA) and by a favourable ratio 

of n‐6  to n‐3  fatty acids. Following FA were present  in  samples  in highest quantity: oleic, 

palmitic, myristic,  stearic  and  linoleic  acid. When  comparing  the  SFA: MUFA:  PUFA  no 

significant differences between samples were found.  

Keywords 

Processed cheese analogue, fatty acid, free fatty acid 

Acknowledgements 

This work was supported by a Standard project of specific research No. FCH‐S‐15‐2827 and 

by “Materials Research Centre – Sustainability and Development” project Nr. LO1212 of the 

Ministry of Education, Youth and Sports 

Page 101: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

101 

 

******

Small Berries as an Important Source of Antioxidants 

Olšovcová, Z.1, Vespalcová, M.1, Diviš, P.1, Matějíčková, J.2, Kaplan, J.2, Matějíček, A.2 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Research and Breeding Institute of Pomology Holovousy Ltd., Holovousy 1, CZ‐508 01 Horice, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract Moderate clima provides a number of berry fruit, which have a high content of biologically 

active substances, which are important for human health. Especially small dark berries, fruits 

like  elderberry,  black  currant,  aronia,  honeysuckle,  mulberry  and  jostaberry  contain 

significant amounts of antioxidants, substances which belong to polyphenols, anthocyanins 

and vitamin C. These small fruits have two very interesting aspects for food industry. First, 

enhance the market by the new products, and second, production red colour natural origin.  

The  aim  of  this work was  determination  of  selected  of  chemical  substances  small  fruits, 

which  are  important  for  the  assessment  of  health  benefits  (content  of  total  phenolics 

compounds, anthocyanins and vitamin C). Then were determined parameters important for 

the  industrial processing of  food products  (pH of  juice, yield of  juice,  titratable acids, etc.). 

For  the determination of selected substances were used  instrumental methods  (HPLC, UV‐

VIS spectrophotometer) and manual laboratory procedures by the CSN.  

Fruit comes from the Research and Breeding Institute of pomology Holovousy. The content 

of total polyphenols in black currants was determined in the range from 396, 0 to 551, 1 mg, 

for jocheline it was 288, 4 mg, for josta it was 379, 1 mg and for Black Negus was value to 263, 

2  mg  per  100  g  of  fruit.  The  content  of  anthocyanins  pigments  is  highly  influenced 

differences  between  fruit.  For  blackcurrants  was  ranges  from  123,  7  to  232,  0  mg,  for 

elderberries from 0, 0 to 297, 8 mg, for jocheline value was determined to 43, 3 mg, 106, 9 mg 

for josta and for Black Negus 93, 7 mg per 100 g of fruits. And very important vitamin C was 

determined for black currants ranges from 132, 3 to 299, 7 mg, in elderberries fruits was from 

7, 0 to 12, 7 mg, jocheline and jost was determined the content to 82, 0 mg resp. 91, 3 mg and 

for black negus the value was measured to 34, 4mg per 100 g of fruits.  

Keywords 

jostaberry,  jocheline, elderberry, black currant, elderberry, anthocyanins, phenolics, vitamin 

C, HPLC 

Acknowledgements 

The study was financially supported by the project no. QI111141 MA.  

Page 102: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

102 

 

******

Determination of Content of Hordein Peptides in Beer 

Mikulíková, R., Svoboda, Z., Benešová, K., Běláková, S.  

Research Institute of Brewing and Malting, Plc., Malting Institute Brno Mostecká 7, 614 00 Brno, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Celiac disease  is  a  lifelong  condition  caused  by  gluten  intolerance. The  only  therapy  is  a 

gluten‐free diet, i. e. a complete exclusion of wheat, rye, barley, oats and products made from 

them.  In  the  effort  to  improve  the quality of  life  for  celiac people,  the  assortment of  food 

products suitable for gluten‐free diet has been extended recently. Gluten‐free beer belongs to 

new drinks suitable for people with celiac disease. Since January 1, 2012, the amendment of 

the  Commission  Regulation  (EC)  No  41/2009  concerning  labelling  the  gluten‐free  food 

products  has  been  in  force.  The  Regulation  defines  a  single  limit  for  gluten‐free  food 

products  regardless  raw  materials  used  for  their  production  in  the  amount  of  20  mg 

gluten/kg of food ready for consumption. To be able to get in this category, a producer must 

guarantee the fulfillment of the Regulation (the product must be laboratory tested and have a 

label on the product packaging indicating its gluten‐free content). Hordein peptides in beer 

were  determined  by  a  competitive  immunoenzymatic  method  recommended  for  the 

determination of peptide fragments in beers and other food products containing hydrolyzed 

proteins. The used monoclonal antibody R5 recognizes among others toxic sequence QQPFP, 

which occurs repeatedly  in prolamin molecules. To assess  the suitability of beers  for celiac 

people,  beers  from  retail  shops  were  analyzed  using  the  competitive  immunoenzymatic 

assay. In fifty five samples of Czech and foreign beers analyzed, gliadin contents varied from 

5. 0  to 1690 mg/l. Only 7 % of samples did not exceed  the  limit set up by  the Commission 

Regulation.  

Keywords 

Celiac disease, gliadin, ELISA, beer 

Acknowledgements This  study was  funded  by  the  institutional  support  of  the Ministry  of Agriculture  of  the 

Czech Republic (No. RO1915)  

References 

[1] MOLINA‐DELGADO, M. A., AGUILAR‐CABALLOS, M. P., GÓMEZ‐HENS, A., 2011: 

Usefulness  of  gold  nanoparticles  as  labels  for  the  determination  of  gliadins  by 

immunoaffinity chromatography with light scattering detection. Talanta. 85: 2391‐2396 

[2] GUERDRUM, L.  J., BAMFORTH, C. W.,  2011: Levels  of  gliadin  in  commercial  beers. 

Food Chemistry. 129: 1783‐1784 

[3] PICARIELLO, G.,  BONOMI,  F.,  IAMETTI,  S.,  RASMUSSEN,  P.,  PEPE, C.,  LILLA,  S., 

FERRANTI, P., 2011: Proteomic and peptidomic characterisation of beer: Immunological 

and technological implications. Food Chemistry. 124: 1718‐1726 

[4] HULÍN,  P., DOSTÁLEK,  P., HOCHEL,  I.,  2008: Methods  for  determination  of  gluten 

proteins in foods. Chem. Listy. 102: 327‐337.  

Page 103: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

103 

 

******

Detection of Lactobacillus Acidophilus Species in the Probiotic Meat 

Product 

Vašíček, R, Vaňásek, J, Konečná, J, Trachtová, Š, Španová, A, Rittich, B,  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Probiotic bacteria have beneficial effects on human health. They positively influence the host 

immune  system  and  the  composition  of  intestinal  microflora.  They  can  reach  the 

gastrointestinal  tract with  food.  Probiotic  bacteria  are  found  in  dairy  products  and  food 

supplements most often. They can be used  in other matrices  including meat products. The 

aim of  this study was  to detect Lactobacillus acidophilus cells  in probiotic  fermented meat 

product “Ovčácká klobása” using the PCR method. Attention was paid to the preparation of 

the sample (homogenization, lysis of cells) and optimization of methods for the isolation of 

DNA  in  quality  suitable  for  PCR  using  magnetic  microparticles.  The  use  of  magnetic 

particles  with  immobilized  antibody  antiLactobacillus  was  also  tested  for  Lactobacillius 

acidophilus bacterial cells isolation from homogenized product. Bacterial cells bound on the 

magnetic  particles  were  identified  using  PCR.  Specific  PCR  products  for  the  species 

Lactobacillus acidophilus were detected in both cases. In the control fermented meat product 

“Orlík”, which had not been declared to contain L. acidophilus, the species was not detected. 

It was  demonstrated  that  immunomagnetic  separation  can  be  used  for  the  isolation  and 

concentration of cells.  

Keywords Probiotic bacteria, PCR, fermented meat product 

******

Determination of Total Polyphenol Content and Total Antioxidant Activity 

of Different Currant and Gooseberry Cultivars Grown in the Czech 

Republic 

Divis, P., Christovova, S., Porizka, J., Vespalcova, M., Matejicek, A.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Currants  and  gooseberries  have  been  known  in  Europe  since  the  14th  century.  They  are 

consumed either fresh or as  juices and  jams or as a fermented fruit beverages. Currant  is a 

small shrub belonging to the family of Grossulariaceae of the genus Ribes. The currant bush 

grows  up  to  a  height  of  1–1,  5  meters.  Its  leaves  are  yellowish‐green  in  color  and  are 

arranged  spirally  on  the  stems  in  bunches  of  five.  During  each  season  the  shrub  bears 

pendulous  chain  of  small  berries. Depending  on  the  berries  colour,  red, white  and  black 

currants  varieties  can  be  distinguished. Gooseberries  are  deciduous,  fast  growing  shrubs 

Page 104: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

104 

 

reaching  1 m  in  height  and  1,  5 m  in width  under  optimum  conditions.  The  leaves  are 

alternate, single, deeply  lobed, and glossy dark green. The fruit, borne singly or  in pairs at 

the axils,  is a berry with many miniature  seeds at  the center. A gooseberry may be green, 

white,  yellow,  or  in  shades  of  red  from  pink  to  purple  to  almost  black.  Currants  and 

gooseberries  are  important  source  of  biologically  active  substances  and  have  essential 

importance for humans. In this work the antioxidant activity of different cultivars of currants 

and  gooseberries  grown  in  the  Czech  Republic was  determined  using DPPH  and ABTS 

antioxidant assays. UV‐VIS spectrophotometry was applied to gooseberry samples, electron 

paramagnetic  resonance  (EPR)  spectrometry was used  for  black  currants. The  antioxidant 

activity  of  analysed  fruits  was  compared  with  the  content  of  polyfenolic  compounds 

determined by Folin‐Ciocalteu method.  

Keywords 

ABTS assay, DPPH assay, EPR, antioxidants, fruit 

Acknowledgements 

This work was  supported  by Ministry  of Agriculture  of  the Czech  Republic,  project No: 

QI111A141 

******

Determination of Trans‐2‐nonenal in Barley Varieties Recommedned for 

Production of Czech Beer 

Svoboda, Z., Mikulíková, R., Benešová, K., Běláková, S.  

Research Institute of Brewing and Malting, Plc., Malting Institute Brno Mostecká 7, 614 00 Brno, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract Fatty acids contained in barley caryopses and subsequently in malt can be one of sources of 

flavor‐active  substances  in  beer.  Enzymatic  hydrolysis  of  triglycerides  and  following 

oxidation  of  released  unsaturated  fatty  acids  produce  substances  in  malt  that  can 

unfavorably affect the taste and aroma of the produced beer. Trans‐2‐nonenal, the aldehyde 

derived  from  the oxidation of  free  fatty acids,  is a basic component contributing  to  rancid 

beer taste. The threshold concentration for perception of trans‐2‐nonenal in beer is 0. 1g. l‐1 

The  headspace  solid‐phase  microextraction  (SPME)  was  used  for  the  extraction  and 

following  concentration  of  trans‐2‐nonenal.  Trans‐2‐nonenal  was  analyzed  using  gas 

chromatography with  a  flame  ionization  detector  and  the  capillary  column  Supelcowax. 

Trans‐2‐nonenal content was analyzed  in  ten barley varieties recommended  for production 

of beer with the protected geographical indication (PGI) České pivo (Czech Beer) and malts 

produced from them.  

Content of trans‐2‐nonenal in barleys and malts varied from 0. 28 – 3. 06 g. kg‐1 and 8. 90 – 38. 54 g. kg‐1, respectively. Multiply higher content of trans‐2‐nonenal in malt compared to 

barley grain is caused by an increased enzymatic activity at malting. Further, ten beers with 

the PGI  České pivo  bought  in  retail  shops were  analyzed.  In  these beers,  trans‐2‐nonenal 

content moved from 1. 06 – 4. 02 g. l‐1 and 1. 06 – 4. 02 g. l‐1.  

Page 105: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

105 

 

Keywords 

Trans‐2‐nonenal, barely, malt, czech beer, SPME‐GC‐FID 

Acknowledgements This  study was  funded  by  the  institutional  support  of  the Ministry  of Agriculture  of  the 

Czech Republic (No. RO1915)  

References 

[1] SVOBODA  Z., MIKULÍKOVÁ  R.,  BĚLÁKOVÁ  S.,  BENEŠOVÁ  K.,  NESVADBA  Z.  : 

Determination  of  lipid  content  and  fatty  acid  representation  in  barley  caryopses  and 

malt, Kvasný průmysl 11‐12, 2009, roč. 55, s. 315 ‐320.  

[2] SKADHAUGE, B., KNUDSEN S., LOK, F., OLSEN, O.: Barley for production of flavour‐

stable beer, Proceedings of 30th Congress of the European Brewery Convention, Prague, 

2005, p. 676 ‐ 678.  

[3] SCHERER R. WAGNER R. HOFFMANN KOWALSKI C. TEIXEIRA GODOY H. : (E) ‐2‐

Nonenal determination  in Brazilian beers using headspace solid‐phase microextraction 

and gas chromatographic coupled mass spectrometry (HS‐SPME‐GC‐MS), Ci‐nc. Tecnol. 

Aliment. vol. 30 supl. 1 Campinas, 2010, p. 161‐165.  

[4] VESELY, P. et al. Analysis of aldehydes  in beer using solid‐phase microextraction with 

on‐fiber  derivatization  and  gas  chromatography/mass  spectrometry.  Journal 

Agricultural Food Chemistry, v. 51, n. 24, 2003, p. 6941‐6944.  

******

Uncertainty Characterization Procedure for Drinking Water Laboratory 

Analysis 

Diana Yudin1*, Anton Yudin2, Irina Geana3, Gili Saros3, Iuliana Piciorea3, Monica Culea1 

1Univ. Babes‐Bolyai, Dept. of Physics, 1 Kogalniceanu Str, 400084, Cluj‐Napoca, ROMANIA e‐mail: 

[email protected] 2Wolf Kunststoff Gmbh, Heisenbergstr. 63‐65, 50169, Kerpen, GERMANY 

3National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies, Uzinei Str. 4, 240050, Rm. 

Valcea, ROMANIA 

Abstract 

Uncertainty  can  give  the  information  about  quality  of  result  providing  the  dispersion  of 

values which  can  be  attributed  to  the  analyte.  The  term  of  uncertainty  relates  estimation 

based on uncertainty budget including all known uncertainty contribution1. Several sources 

contribute  to  the  deviation  of  an  individual  result  from  an  unknown  ‘true’  value2. 

Conductivity is the numerical expression of the ability of water to carry an electrical current 

and a measure of free ion content in the water. An increased conductivity can be the result of 

released  heavy metals  ions  from water  pollutants.  A  higher  conductivity  reflects  higher 

water pollution3. Determinations of electrical conductivity for water quality were made with 

a complex system monitoring Horiba U‐23, in which 8 sensors are conected simultaneously. 

For  conductivity,  the  instrument  can measure  between  0.  00‐9.  99  S/m.  To  estimate  the 

uncertainty of conductivity, we had to quantify the possible sources of uncertainty which can 

be  counted  as  follow  repeatability,  instrument  etalonation  and  resolution,  certification  of 

Page 106: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

106 

 

reference  material,  bias  and  purity  of  work  solution  (substance).  The  extended  relative 

uncertainty of calculated value was determinated. To every result obtained with this method, 

an  extended  uncertainty  will  be  calculated  and  associated  with  that  result.  Validation 

parameters were also determinated as precision, accurancy and detection  limit. Romanian 

Order, No.  311/2004  for  drinking water,  requests  that  validation  parameter  for  electrical 

conductivity  has  to  be  10%  from  MCA  (maximum  admissible  concentration).  From 

experimental data, detection limit, accuracy and precission are in conformity with Romanian 

regulation and we consider that potentiometric method to determin electrical conductivity is 

liniar, exactly and precise.  

Keywords Romanian  Orders,  detection  limit,  accuracy,  precision,  liniarity,  uncertainty,  electrical 

conductivity, drinking water.  

Acknowledgements 

This work was supported by National Research and Development  Institute  for Cryogenics 

and Isotopic Technologies – ICIT Rm. Valcea, Romania.  

References 

[1] PICIOREA I., OUBRAHAM A., STEFANESCU A., MLADIN C. : Proceedings of the 16th 

International  ICIT Conference Progress  in Cryogenics and  Isotopes Separation, p. 147, 

42, (2010).  

[2] PICIOREA I. : The Second International Proficiency Testing Conference, p. 123, (2009).  

[3] FLORESCU D., IONETE R. E., SANDRU C., IORDACHE A., GEANA E. I., SAROS G.  : 

Asian Journal of Chemistry, 23 (12), 5209, (2011).  

******

The Effect of Heat Treatment, Temperature of Coagulation, Calcium 

Chloride and Enzyme Concentration on The Rennet Coagulation of Cow 

Milk 

Buňka, F., Černíková, M., Pachlová, V., Salek, R. N., Stašková, I.  

Tomas Bata University in Zlín, Faculty of Technology, nám. T. G. Masaryka 5555, CZ‐760 01 Zlín, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Gelation of milk proteins is the crucial first step in cheese manufacture. Rennet coagulation 

of milk may be divided  into primary  (enzymatic hydrolysis)  and  secondary  (aggregation) 

stages, although these stages normally overlap to some extent during cheese making. During 

the  primary  stage,  kappa‐casein  is  cleaved  by  rennet  at  phenylalanine‐methionine  bond 

(Lucey,  2002).  During  ageing  of  casein,  structural  changes  take  place  that  affect  gel 

parameters  such  as  storage  modulus  (G´)  and  hardness  of  gel  (Mellema  et  al.,  2002). 

Nowadays, cheese manufacturers have developed new approaches that could contribute to 

improve  of  yield  during  renneting.  A  possible  approach  could  lie  in  increasing  of  heat 

treatment  –  from  temperatures  approximately  72  –  75  °C  for  15  –  20  s  to heat  regimes  in 

range  of  75  –  85  °C  for  30  –  40  s.  The  changes  of  heat  treatment  crucially  influence  the 

properties  of  curd. Therefore,  additional  technological  procedures  should  be  included  for 

Page 107: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

107 

 

achieving of  curd of appropriate properties. Temperature of  coagulation,  calcium  chloride 

concentration  and/or  enzyme  concentration  could  be  studied  to  adjust  of  curd  properties 

(Awad,  2007  Nájera  et  al.,  2003).  Dynamic  oscillation  rheometry  (especially  storage 

modulus),  texture analysis  (especially hardness of gel) and yield markers has been used  in 

the study.  

Keywords 

Milk Rennet Heat treatment Storage modulus Hardness.  

Acknowledgements 

The  financial  support  from  the  Tomas  Bata  University  in  Zlin,  Internal  Grant  Agencies 

(projects IGA/FT/2015/004) is gratefully acknowledged.  

References 

[1] S. AWAD  (2007). Effect of sodium chloride and pH on  the  rennet coagulation and gel 

firmness. LWT, 40, 220 – 224.  

[2] J. A. LUCEY  (2002). Formation and physical properties of milk protein gels.  Journal of 

Dairy Science, 85, 281 – 294.  

[3] M. MELLEMA, P. WALSTRA, J. H. J. van OPHEUSDEN, T. van VLIET (2002). Effects of 

structural  rearrangements  on  the  rheology  of  rennet‐induced  casein  particle  gels. 

Advanced in Colloid and Interface Science, 98, 25 – 50.  

[4] A. I. NÁJERA, M. DE RENOBALES, L. J. R. BARRON (2003). Effects of pH, temperature, 

CaCl2  and  enzyme  concentration  on  the  rennet‐clotting  properties  of  milk:  a 

multifactorial study. Food Chemistry, 80, 345 – 352.  

******

Determination of the Metal Content in Seafood and Fish Species From the 

Romanian Market 

Iordache, A. M.1, Voica, C.2, Suvar, N. S.3, Culea, M.3, Ionete, R. E.2 

1National Institute for Research and Development of Cryogenics and Isotopic Technologies, 4 Uzinei, 

Raureni, RO‐240050 Ramnicu Valcea, ROMANIA 2National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67‐103 

Donat, RO‐400293 Cluj‐Napoca, ROMANIA 3Babes Bolyai University, Faculty of Physics, 1 M. Kogalniceanu, RO‐400084 Cluj‐Napoca, 

ROMANIA 

Abstract Food is the primary source of essential elements for humans but it is also an important path 

of exposure to toxic elements. Particularly, fish is an important part of the human diet and a 

good  indicator  of  pollution with  trace metals  in  the  aquatic  ecosystem.  The metals  high 

toxicity, bioaccumulation and persistence  in  the environment make  them  to present health 

risk  for organism. Therefore, routinely  investigation of  food  is a prerequisite  in knowledge 

the level of essential and toxic elements. In this work, the levels of several trace metals (As, 

Cd, Cu, Mn,  Pb,  Zn, Ni, Co, Al)  in  10  seafood  and  10  fish  feed  samples,  collected  from 

markets  in Romania, were determined  by  inductively  coupled plasma mass  spectrometry 

(ICP‐MS), after microwave digestion. A Perkin Elmer ELAN DRC (e)  instrument was used. 

Page 108: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

108 

 

Recoveries were  quantitative  for  all  studied  elements  (over  80 %).  The  relative  standard 

deviation was less than 10 %. In order to assess the suitability of the analysed fish species for 

human  consumption  in  respect  to  concentrations  of  some  heavy metals  found  in  edible 

muscle  tissue, was observed  that  the contents of Cd, Pb and As  in  fish  feed samples were 

lower  than  the  maximum  permissible  values,  as  described  by  the  Directive  2002/32/EC 

concerning the undesirable substances in animal feeds.  

Keywords metal content, ICP‐MS, fish, seafood 

Acknowledgements 

ʺThis work was possible due  to  the  financial support of  the Sectorial Operational Program 

for Human Resources Development  2007‐2013,  co‐financed  by  the  European  Social  Fund, 

under  the  project  number  POSDRU/159/1.  5/S/132400  with  the  title  „Young  successful 

researchers  –  professional  development  in  an  international  and  interdisciplinary 

environment”. ʺ 

References [1] W. de VRIES, P. F. ROMKENS, G. SCHUTZE, Critical soil concentrations of cadmium, 

lead,  and  mercury  in  view  of  health  effects  on  humans  and  animals,  Reviews  of 

Environmental Contamination and Toxicology, 2007, 191, pp 91.  

******

Determination of Nicotine in Different Types of Products 

Matoušková, P., Pražáková, J., Márová, I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Tobacco  is  a  plant  grown  for  its  leaves, which  are  smoked,  chewed,  or  sniffed.  Tobacco 

contains the alkaloid nicotine, a drug classified as a stimulant. Pure nicotine is a hygroscopic, 

colorless oily liquid and it is a poisonous alkaloid. Nicotine effects on the body are complex. 

The  drug  affects  the  brain  and  central  nervous  system  as well  as  the  hypothalamus  and 

pituitary glands of the endocrine system. Nicotine improves memory and concentration, and 

also  increases  the sensation of wakefulness. These beneficial effects may play a  role  in  the 

initiation  and maintenance  of  tobacco  dependence. Withdrawal  symptoms  are  a  sense  of 

emptiness, anxiety, depression, moodiness,  irritability, and  inattentiveness. This work was 

focused on optimization of methods  for  the determination of nicotine  in different kinds of 

products.  Nicotine  was  determined  by  HPLC/PDA.  Quantitative  analysis  of  nicotine 

concentration was performed  in cartridges  for electronic cigarettes, nicotine gums, nicotine 

spray, nicotine lozenges, nicotine or dispersible films and classic cigarettes. For each type of 

product  the  most  appropriate  nicotine  extraction  method  was  tested  too.  Finally,  the 

encapsulation  of  nicotine  was  tested.  As  a material  for  particles  preparation  were  used 

alginate, chitosan and alginate‐starch. The particles were prepared by the method based on 

the principle of gelation and cross‐linking polymers using the Büchi Encapsulator B‐395 Pro. 

The particles were exposed  to model gastrointestinal conditions. After exposition, particles 

Page 109: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

109 

 

stability  and  amount  of  released  nicotine was monitored.  The  stability  of  particles  in  the 

model food was studied too.  

Keywords 

nicotine, HPLC/PDA, tobacco, encapsulation 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  project  “Materials  Research  Centre  –  Sustainability  and 

Development” No. LO1211 (Ministry of Education, Youth and Sport of the Czech Republic).  

******

Comparison of Nutrients Composition of Some Vegetable Oils 

Niculina‐Sonia Suvar1, Andreea Maria Iordache2, Cezara Voica3, Roxana Elena Ionete2, 

Ramona Bleiziffer1, Monica Culea1 

1”Babes‐Bolyai“ University, Biomolecular Physics Department, M Kogalniceanu Str, Cluj‐Napoca, 

ROMANIA 2National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies ‐ICIT, 4 Uzinei Str, ROMANIA 3National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies, 67‐103 

Donat Str, Cluj‐Napoca, ROMANIA 

Abstract Some vegetal oils used as food supplements from Romanian organic market were compared 

with regard of fatty acids and some metal ions contets: hemp seeds, poppy seeds, pumpkin 

seeds,  grape  seeds  and  olive  oils.  Fatty  acids  were  determined  by  capillary  gas 

chromatography‐mass spectrometry (GC/MS). The oils were from Romanian producers and 

the  last two were from Italy. A Trace DSQ ThermoFinnigan quadrupole mass spectrometer 

coupled with a Trace GC was used. The oil samples were derivatized as  fatty acid methyl 

esters (FAME) and separated on a Rtx‐5MS capillary column, 30 m x 0. 25 mm, 0. 25μm film 

thickness, using a  temperature program  from 50oC, 2 min, 8oC/min at 310oC  (10 min)  the 

carrier  gas  was  helium  6.  0  at  a  flow  rate  of  1ml/min.  The  following  conditions  were 

followed:  transfer  line  temperature  250oC,  injector  temperature  250oC  ion  source 

temperature 250oC Splitter: 10:1. Electron energy was 70eV and the emission current, 100μA. 

The  identification  of  fatty  acids was  obtained  by  comparison  of  fatty  acids methyl  esters 

mass spectra with the mass spectra of FAME standards of NIST library. The vegetal oils were 

found with  high  amounts  of  polyunsaturated  fatty  acids  (PUFAs)  ranging  from  68.  53% 

(olive) to 88. 54% (poppy seed) as follows: olive oil 

Keywords 

GC/MS, FATTY ACIDS, METALS, ICP‐MS.  

Acknowledgements 

This work was possible due to the financial support of the Sectorial Operational Program for 

Human Resources Development 2007‐2013, co‐financed by the European Social Fund, under 

the project number POSDRU/159/1. 5/S/132400 with the title „Young successful researchers – 

professional development in an international and interdisciplinary environment”.  

Page 110: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

110 

 

References 

[1] A. FREIJE, J. Oleo Sci., 58, 379 (2009)  

[2] N. SHAPIRA, P. WEILL, O. SHARON, R. LOEWENBACH, O. J. BERZAK, Agric. Food 

Chem., 57, 2249 (2009)  

[3] F. V. DULF,  I. OROIAN, D. C. VODNAR, C.  SOCACIU, A.  PINTEA, Molecules,  18, 

11768 (2003)  

[4] M. MIHOC, G. POP, E. ALEXA, I. RADULOV, Chem. Central J. 6, 122 (2012) 

******

On the Qualitative Parameters of Fruit Juices and Possibilities of their 

Modification via Technological Modifications 

Polovka, M., Tobolková, B., Belajová, E., Durec, J.  

National Agricultural and Food Centre, VUP Food Research Institute, Department of Chemistry and 

Food Analysis, Priemyselná 4, SK‐824 75 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

McCarter, Ltd., Bajkalská 25, SK‐821 01 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC production premises: 

Budovateľská 1247/7, SK‐929 01 Dunajská Streda, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract 

Fruit  juices belong  to  the most popular drinks worldwide. Besides vitamins  and minerals 

they represent rich source of phenolic compounds recognized for their antioxidant activity. 

Increasing  consumer’s  demands  towards  high  quality  and  safe  food  products  push  their 

producers  to  increase  the  production  and  qualitative  standards  of  the  products.  Recent 

innovations  in  juices  production  resulted  in  modification  of  production  conditions, 

comprising the modification of composition (e. g., via the addition of fruit pulp and/or small 

fruit  pieces)  innovations  in  packaging  materials,  as  well  as  the  production  atmosphere 

modification.  The  effects  of  production  conditions  of  fresh  orange  juices with  pulp  and 

pineapple juices and their modification, as well as the effect of conditions of their long‐term 

storage  on  selected  qualitative  characteristics  (antioxidant  activity,  color  changes  and 

concentration  of  selected  phytochemicals)  are  assessed,  dominantly  by  EPR  and  UV‐VIS 

spectroscopy was  evaluated. Results  obtained were processed  by multivariate  statistics  in 

order  to evaluate  the effects of  sample origin and season or production  technology on  the 

monitored  characteristics  and  overall  quality  of  fruit  juices.  Results  obtained  clearly 

indicated  that  pasteurization  influence  the  quality  of  the  product,  although  the  slight 

pasteurization was applied, as in comparison to the fresh – non‐pasteurized samples, slight 

decrease of values of practically all  the monitored parameters was observed. However, as 

regards the post‐pasteurization changes, significant influence of the production atmosphere 

on the monitored qualitative parameters of  juices was noticed, proving that replacement of 

oxygen by inert gases prolongs significantly the juices shelf live. Kinetic study of the changes 

of  the monitored  parameters  upon  the  storage  period  indicate  that  in majority  of  cases, 

gradual  worsening  of  all  the  monitored  parameters  was  observed,  without  respect  on 

technology of  juice processing.  In  the  samples processed under  the modified  atmosphere, 

generally  the  retardation  of  the  decrease  as  a  result  of  inert  atmosphere  application  in 

dependence on type of production gas was noticed. This trend was particularly obvious for 

longer storage periods, whereas in the beginning of storage (6 ‐ 7 weeks after the respective 

Page 111: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

111 

 

juice production), the observed trends were unambiguous. Thus, it can be supposed that this 

“protecting” effect of  inert atmosphere  is  influenced by  the physico‐chemical properties of 

individual gases, mostly by their solubility in the liquid juice medium, apparent particularly 

for CO2 application. It was also proved, that the properties of juices without respect on type 

of  fruit, are  significantly affected by  the effects of  season and  raw  juice origin. As  follows 

from the results of statistical analysis, the year of production is strong discriminant factor as 

on  the basis of all  the monitored characteristics, absolute discrimination of  the samples by 

canonical discrimination analysis was achieved. As regards raw material origin, only partial 

differentiation,  although  with  high  classification  score  was  obtained.  Problematic  was 

particularly the differentiation of the blend sample from that originating from Costa Rica. As 

regards  the  effect  of  production  technology,  the  partially  successful  differentiation  of 

samples  according  to  the  inert  gas  applied was  obtained,  both  for  orange  and  pineapple 

juices.  The  obtained  results  will  help  the  juice  producer  in  optimization  of  the  juice 

production  conditions  in order  to obtain  the product with maximum beneficial properties 

kept during the whole expiration period. Its length can also be optimized on the basis of the 

presented results.  

Keywords 

Fruit  juices, modified  atmosphere,  stability,  antioxidant  activity,  color  changes,  seasoning 

effect, statistics 

Acknowledgements 

This  contribution  is  the  results  of  the  project  “Improvement  of  nutritional  and  sensorial 

parameters of fruity and vegetable drinks via an inert gases application – ITMS 26220220175” 

implementation,  supported  by  the  Research  and  Development  Operational  Programme 

funded by the European Regional Development Fund.  

******

Applications of New Types of Biomaterials Obtained by Fungal Solid‐State 

Fermentation In Bakery Products Manufacturing 

Tatiana Klempova1, Janka Janstova1, Sona Gavurnikova2, Michaela Havrlentova2, Milan 

Certik1 

1Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology, Radlinskeho 9, 812 37 

Bratislava, SLOVAK REPUBLIC  

2National Agricultural and Food Center, Plant Production Research Institute, Bratislavska cesta 122, 

921 68 Piestany, SLOVAK REPUBLIC  

Abstract Cereals (maize, rice, wheat) serve as major food supply with world production of over 2. 5 

billion metric tons (FAOSTAT, 2013). The cereals are rich source of carbohydrates and some 

proteins,  but  they  are  limited  in  various  biologically  active  compounds  such  as 

polyunsaturated  fatty  acids,  carotenoid  pigments,  coenzyme  Q10,  etc.  If  cereals  are 

considered for preparation of functional bakery products, their nutritional properties should 

be  naturally modified  to  enrich  them with  these  compounds.  Therefore,  biotechnological 

technique based on solid state  fermentation  (SSF) has been developed. During  the process, 

Page 112: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

112 

 

Zygomycetous  fungi  (Thamnidium  sp.,  Cunninghamella  sp., Mucor  sp., Mortierella  sp.) 

utilize cereals and convert them to new value‐added cereal‐derived biomaterials that could 

be used in food/feed industry. The work is focused on characterization of flours and breads 

prepared with  addition  of  different  types  of  fermented  cereals  (wheat,  oat,  buckwheat). 

Application  of  these  biomaterials  does  not  only  enrich  the  final  products  with  new 

compound  (PUFA,  ergosterol,  etc),  but  very  significantly  change  the  nutritional  and 

functional  properties  of  cereals  such  as  content  of  starch,  glucans,  dietary  fibre,  etc. 

Fermented  cereals  also  change  rheological  properties  of  the  dough  (increased  water 

absorption,  reduction of dough‐rise, prolonged dough development  time, higher softening 

degree  of  dough)  and  sensorial  properties  of  the  final  cereal  goods  (brownish  color, 

crackness,  accepted  fungal  flavour).  Thus,  biotechnologically  prepared  PUFA‐enriched 

cereals may open novel prospects for the market of functional cereal food.  

Keywords solid‐state fermentation, biomaterial, fungi, bakery applications 

Acknowledgements 

This work was  supported by grant VEGA 1/0574/15  from Ministry of Education, by grant 

APVV‐0662‐11  from  the  Slovak  Research  and  Development  Agency  and  by  grant 

DOMAPLUS from Ministry of Agriculture, Slovak Republic.  

******

Rose Hips – The Sources of Galactolipids for The Production of Food 

Supplements 

Krmela, A., Schulzová, V., Hajšlová, J.  

University of Chemistry and Technology, Faculty of Food and Biochemical Technology, Department 

of Food analysis and Nutrition, Technická 5, CZ‐166 28 Praha, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Traditionally  rose hips have been known  for  its beneficial biological effects on  the human 

body.  Rose  hips  are  already  used  in  food  supplement  production  as  a  remedy  for 

inflammatory  joint  diseases  such  as  osteoarthritis.  Clinical  studies  have  suggested  that 

galactolipids are  the group of compounds  that are responsible  for  this beneficial biological 

effect  on  patients  suffering  from  osteoarthritis. Galactolipids  are  polar  lipids,  basically  a 

diacylglycerols with one or  two bonded galactose molecules. According  to  the number of 

bound  molecules  of  galactose,  they  can  be  divided  into  monogalactosyldiacylglycerols 

(MGDG)  and  digalactosyldiacylglycerols  (DGDG).  The  method  of  extraction  have  been 

developed and  identification of galactolipids have been performed on UPLC‐MS/MS. This 

method was applied to samples of six varieties of rose hips,  in which the profile of present 

galactolipids  was  observed.  Each  variety  was  analyzed  in  fresh  and  dried  form  for  the 

content and stability comparison. Samples of  food supplements made  from dog rose  (Rosa 

canina) were also analyzed. Up  to 13 galactolipids were  identified, 6 MGDG and 7 DGDG. 

An MGDG with  two bonded 18:3  fatty acids was  identified as a major MGDG and DGDG 

with  the  same  fatty  acids  composition was  identified  as  a major  DGDG.  Together  they 

represent more than 50 percent of identified galactolipids.  

Page 113: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

113 

 

Keywords 

rose hips biologically active compounds galactolipids LC‐MS/MS 

Acknowledgements This  research  was  carried  out  within  the  project  MSMT  COST  LD14092  and  specific 

university research MSMT no. 20/2015 (supported by the Ministry of Education of the Czech 

Republic)  

******

HRMS Based Metabolomic Fingerprinting for Berries and Cranberries 

Authentication 

Hůrková, K., Rubert, J., Hajšlová, J.  

University of Chemistry and Technology, Prague, Department of Food Analysis and Nutrition, 

Technická 3, CZ‐166 28, Praha‐Dejvice, CZECH REPUBLIC 

Abstract Berry  crops  belonging  to  the  Vaccinium  genus  represent  a  popular  source  of  bioactive 

compounds, mainly  plyphenols.  The  phytochemicals  contained  in  cranberries  have  been 

shown  to  have  a  positive  effect  on  cardiovascular  and  immune  systems,  some  in  vitro 

experiments have also documented anticancer activity. Another well‐known effect of  these 

red  berries  is  prevention  of  urinary  tract  infections  (UTI)  Recently,  fraud  suspicion  on 

cranberries‐based  products  has  been  reported  Vaccinium  vitis‐idaea  are  partly  or  evevn 

totally  replaced by  cheaper Vaccinium macrocarpon berries. Although PCR methods may 

provide solution, these are not available in routine laboratories focused on food analysis. On 

this account, alternative analytical strategies have to be searched. In this study, metabolomic 

fingerprinting employing instrumental platform consisting of ultra‐high performance liquid 

chromatography coupled  to high resolution  tandem mass spectrometry  (HPLC‐HRMS/MS) 

has  to  be  investigated. For  this purpose, polar  and non‐polar  extracts  of Vaccinium  vitis‐

idaea  and  Vaccinium  macrocarpon  together  with  their  admixtures  were  prepared  and 

analyzed  by  HPLC‐HRMS/MS.  Subsequently,  chemometric  evaluation  was  performed  to 

assess  the differences between  the  samples  and  to  identify  significant markers, which  are 

present  exclusively  or more  significantly  present  in  one  of  the  fruit  species.  In  parallel, 

accurate mass of MS and MS/MS  spectra, different  software packages and different online 

libraries were  tentatively employed  for marker  identification. More pronounced  clustering 

and  significant differences between  samples were  found  for polar  extract  in both positive 

and negative ionization modes. Especially, polyphenols (catechin, epicatechin, procianidins) 

and  glycosides  (Myricetin  3‐glucoside,  peonidin  pentose)  were  identified  as  markers 

responsible for berries and cranberries differentiation.  

Keywords 

Cranberries, authenticity, metabolic fingerprinting, HRMS 

Acknowledgements 

This work was supported by the Czech Republic National Agency for Agricultural Research 

(Project no. QJ1530272)  

Page 114: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

114 

 

******

The Study of Distribution of Sesquiterpene Lactones in Model Systems of 

Human Prostate Cancer Cells and Macrophages 

Fenclova, M., Rimpelova, S., Zachariasova, M., Hajslova, J.  

University of Chemistry and Technology, Prague, Department of Food Analysis and Nutrition, 

Technicka 3, 166 28 Prague 6, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Higher plants are known to be a source of numerous substances with various positive, health 

promoting biological effects,  from which  the  substance with potential anticancer effect are 

currently of a high  interest.  In  fact, almost 70 % of anticancer drugs  are based on natural 

products  or  their  derivatives.  One  of  the  representatives  of  such  biologically  active 

substances are sesquiterpene lactones, secondary metabolites of plants related mainly to the 

Asteraceae and Apiaceae  family. This study  is  focused on  three structurally  (and  thus also 

biologically)  related  sesquiterpene  lactones,  namely  thapsigagrin,  trilobolide  and 

archangelolide. The latter two of them can be isolated also from the plants occurring in the 

Czech ecosystems. All of these substances pose the cytotoxic effect related to their ability to 

target  the sarco/endoplasmic reticulum  (ER) calcium ATPase  (SERCA) pump and  inhibit  it 

from  transporting  the  Ca2+  from  the  cytosol  into  the  ER.  The  high  cytosolic  Ca2+ 

concentrations  lead  to  the generation of  reactive oxygen species, ER stress and subsequent 

cell death. Regarding this effect, the mentioned sesquiterpene lactones have a potential to be 

used  as  anticancer  drugs  (the most  extensively  studied  thapsigargin  is  already  in  cancer 

clinical trials). Additionally, thapsigargin and trilobolide are also potent immunostimulatory 

agents,  as  they  are  able  to  induce  the  cytokine  interferon‐?  secretion  and  nitric  oxide 

production (both of which playing key roles in anti‐infectious immune defense mechanisms) 

in rodent and human macrophages. The aim of the study was to evaluate and compare the 

real ability of  thapsigargin,  trilobolide and archangelolide  to  cross  the  cell membrane and 

enter the intracellular compartment of the model systems of human prostate cancer cells and 

also macrophages. For this purpose, a sensitive and high throughput analytical method for 

the  quantitative  determination  of  the  three mentioned  sesquiterpene  lactones  in  the  cell 

cultures  and  culture media was  developed  using  reverse‐phase  ultra‐performance  liquid 

chromatography  coupled  to  tandem  mass  spectrometry  (RP‐UPLC‐QtrapMS/MS).  The 

method  was  applied  for  the  quantification  of  the  target  analytes  in  the  samples  of  cell 

cultures and  related culture media  from  the model  systems of  two human prostate cancer 

cell  lines  (LNCaP  and  PC‐3)  and  one macrophages  (RAW  264.  7)  treated with  particular 

sesquiterpene lactones in vitro.  

Keywords 

Sesquiterpene lactones, cancer cells, macrophages, UPLC‐MS/MS 

Acknowledgements 

Financial  support  from  specific  university  research  (MSMT No  20/2015)  and  from  Czech 

Science Foundation (GAČR) Grant 303/14/04329‐S.  

Page 115: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

115 

 

References 

[1] GHANTOUS, A. GALI‐MUHTASIB, H.  VUORELA, H.  SALIBA, N. DARWICHE, N. 

What made sesquiterpene  lactones  reach cancer clinical  trials?. Drug Discovery Today 

2010, 15, 668–678. 

[2] HARMATHA,  J.  BUDĚŠÍNSKÝ, M.  VOKÁČ,  K.  KOSTECKÁ,  P.  KMONÍČKOVÁ,  E. 

ZÍDEK,  Z.  Trilobolide  and  related  sesquiterpene  lactones  from  Laser  trilobum 

possessing immunobiological properties. Fitoterapia 2013, 89, 157–166.  

[3] KMONÍČKOVÁ,  E.  HARMATHA,  J.  VOKÁČ,  K.  KOSTECKÁ,  P.  FARGHALI,  H. 

ZÍDEK,  Z.  Sesquiterpene  lactone  trilobolide  activates  production  of  interferon‐  and nitric oxide. Fitoterapia 2010, 81, 1213–1219.  

******

GC‐HRTOF: A Powerful Tool for Evaluation of Whisky Quality and 

Authenticity 

Stupák M., Hajšlová J.  

University of Chemistry and Technology, Faculty of Food and Biochemical Technology, Prague, 

Technická 5 166 28 Praha 6 CZECH REPUBLIC 

Abstract Whisky  is  one  of  the most popular  spirits  in  the word.  Since  the most  famous whisky  is 

originally from Scotland, the Scotch whisky is very often the subject of adulteration. For this 

reason both  consumer protection agencies and producers  require analytical  laboratories  to 

support their consumer and brand protection programmes with effective brand authenticity 

analyses. Plenty of methods have been developed for quality and authenticity of whisky, e. 

g. UV/VIS spectroscopy for evaluation of compounds formed during the maturation process, 

near  red spectroscopy or capillary electrophoresis. Furthermore, gas chromatography  (GC) 

coupled  to  flame  ionization detector  or mass  spectrometry  (MS) has been  applied  for  the 

quality assessment and in some studies for analysis of volatiles compounds also solid phase 

microextraction coupled to GC‐MS was used. To the best of our knowledge, GC hyphenated 

with high resolution mass spectrometry (HRMS) has never been used for  the evaluation of 

whisky adulteration. Therefore, we developed a new approach for authenticity assessment of 

whisky based on GC‐HRMS. During the development of this method, several analytical GC 

columns  (both polar and non‐polar stationary phases) and different  type of  inlets  (splitless 

and split) were  tested. With  this new procedure, more  than 140 authentic whisky samples 

(mainly  single malt  and  blended)  from different  regions provided  by The  Scotch Whisky 

Research  Institute were  analyzed.  For  the  chemometric  evaluation  of  the  data,  principal 

component  analysis  (PCA),  partial  least  squares  discriminant  analysis  (PLS‐DA)  and 

orthogonal  PLS‐DA were  applied. Using  these  statistical methods, we  achieved  adequate 

distribution  of  samples  according  to  the  type  of whisky  and  the  region  based  on  specific 

markers.  

Keywords 

whisky, authenticity, adulteration, GC‐HRMS 

Page 116: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

116 

 

******

Why is this Product Smelling: Application of SPME Coupled with GC‐

HRMS 

Hradecký J. and Hajšlová J.  

University of Chemistry and Technology, Department of Food Analysis and Nutrition, Prague, 

Technická 5 166 28 Praha 6 CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Odor emissions of plastic materials employed for production of various articles of daily use 

may  represent  a  serious  problem  which  may  result  in  customers’´  complaints  and, 

consequently  producers´  losses  of  market  position.  The  identification  of  such  ´smelly´ 

compounds  and  explanation  of  their  release  is  a  real  laboratory  challenge  since  in many 

cases,  they are present at  (ultra)  trace  level, nevertheless have  a very  low odor  threshold. 

Non target screening of headspace volatiles employing solid phase microextraction coupled 

to gas chromatography / mass spectrometry (SPME‐GC/MS) is e technique of choice. For this 

purpose, instrument equipped with high resolution time of flight mass analyzer (HR TOF) is 

the  most  suitable  for  tracing  ´unknowns´  since  it  provides  full  spectral  information, 

deconvolution  of  components  occurring  in  complex  mixtures,  and  their  identification  / 

confirmation  based  on  accurate masses  of  detected  ions  and  their  isotopic  pattern.  In  a 

particular, two case studies will be presented. In the first one, ´chemical´ odor was emitted 

by plastic kettle,  in  the  latter case,  the distributor complained on  ´strange´  smell of plastic 

inhalator. The analytical strategy aimed at characterization of the problem will be presented. 

Worth  to notice,  that  In general  terms, recycling of raw materials might be associated with 

such  type  of  problems,  moreover,  health  risks  due  to  consumers´  exposure  to  various 

contaminants has to be taken into consideration.  

Keywords 

solid  phase microextraction,  non‐target  screening,  gas  chromatography  ‐  hight  resolution 

time of flight mass spectrometry 

******

Impact Of Different Processing Atmospheres on the Volatiles of Orange 

Juice with Pulp 

Kopuncová, M., Kolek, E., Sádecká, J.  

National Agricultural and Food Centre, Food Research Institute, Department of Chemistry and Food 

Analysis, Priemyselná 4, SK‐824 75 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

Comenius University, Faculty of Natural Science, Chemical Institute, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 

SK‐842 15, Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract The  effectiveness  of  three  different  processing  atmospheres  to  preserve  the  volatiles  of 

orange  juice  with  pulp  during  storage  was  investigated  over  two  years.  Application  of 

Page 117: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

117 

 

conventional “air”, and nitrogen atmosphere was evaluated  in 2014 use of  two  inert gases, 

nitrogen and carbon dioxide, was monitored in 2015.  

Headspace‐solid phase microextraction (HS‐SPME), gas chromatography‐mass spectrometry 

(GC‐MS) and gas  chromatography  coupled  to  flame  ionisation detection and olfactometry 

(GC/FID‐O) were used  for extraction, and subsequently  for analysis of  the volatile  fraction 

composition. Individual compounds were identified on the basis of comparison of their mass 

spectra,  linear  retention  indices, GC  analysis  of  standards,  and by  comparison  of data  on 

occurrence and odour description with literature.  

Statistical  processing  of  GC‐MS  data  proved  that  use  of  nitrogen  atmosphere  in  the 

production  of  orange  juice  had  different  effect  on  the  composition  of  its  volatile  fraction 

during  4‐month  storage  than  technological  processing  of  the  identical  juice  in  the 

conventional  atmosphere.  Effectiveness  of  the  application  of  carbon  dioxide  as  inert 

atmosphere was  comparable with  nitrogen  but  its  acceptability  by  consumers  have  to  be 

considered because of the sparkling character of final products.  

None of investigated inert atmospheres was able to avoid all changes in the composition of 

volatiles during 4‐month  storage. However, parallel GC/FID‐O analyses proved  that  these 

changes  were  not  sensorially  significant  and  they  did  not  lead  to  the  worsening  of 

organoleptic  properties  of  juices.  On  the  contrary,  negative  sensory  changes  in  flavour, 

mainly increase of bitter and astringent taste along with certain loss of freshness and fruity 

sweetness, were observed for  juices processed in conventional “air” atmosphere. GC/FID‐O 

analyses revealed that generation of some aldehydes could be responsible for this off‐flavour 

phenomenon occurred during storage.  

Keywords 

gas chromatography, inert atmosphere, orange juice, storage, volatiles 

Acknowledgements 

This work is a partial study of the research project “Improvement of nutritional and sensorial 

parameters of fruity and vegetable drinks via an  inert gas application” – ITMS26220220175 

supported by the Research and Development Operational Programme funded by the ERDF. 

McCarter  Ltd.,  Bratislava  (production  premises  Dunajská  Streda),  Slovakia,  is  gratefully 

acknowledged for player friendly cooperation and samples provision.  

Page 118: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

118 

 

******

Comparison of Sensory Quality of Commercial and Home‐Made Model 

Swiss Cheese 

Vítová, E., Sůkalová, K., Mahdalová, M., Butorová, L., Musilová, L., Pecinová, E.  

Department of Food Chemistry and Biotechnology, Faculty of Chemistry, Brno University of 

Technology, Purkyňova 118, 612 00, Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Swiss  cheese  is  a  generic name  for  several  related  varieties  of  cheese  resembling  the  true 

Emmental whose  name  comes  from  the  location where  it  supposedly  originated,  Emme 

valley in the canton of Bern in Switzerland.  

Swiss  cheese  types  have  ivory  to  light  yellow  colour,  firm,  slightly  elastic  texture, 

characteristic mild, nutty, sweetish flavour and a distinctive appearance some cheeses have 

round regular holes known as ʺeyesʺ, while some do not (known as ʺblindʺ). Three types of 

bacteria are  typically used  to make Swiss cheese  (these can vary slightly depending on  the 

manufacturer)  :  Streptococcus  salivarius  subsp.  thermophilus,  Lactobacillus  spp.  and 

Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii). Propionic acid fermentation is essential 

to obtain characteristic eyes and the nutty flavour.  

Today Swiss cheeses are produced in many countries and a great variety is available on the 

world market.  The  aim  of  this work was  to  produce  new  type  of  Swiss  cheese with  the 

comparable  or  even  better  sensory  quality  than  commercially  available  corresponding 

products.  The  model  samples  were  produced  in  pilot  plant  using  standard  technology 

procedure fresh milk in “bio” quality was used as a basic raw material. The sensory quality 

of  model  samples  was  compared  with  standard  Swiss  cheese  purchased  on  the  Czech 

market.  

The sensory analyses were carried out in a sensory laboratory (ISO 8589:2008). Twenty‐three 

assessors were selected from students of the faculty and used for evaluation of the samples. 

Five main sensory attributes (appearance, colour, odour, flavour and texture) were evaluated 

using five point ordinal hedonic scale (1‐ excellent to 5 ‐ unsatisfactory). Paired comparison 

test  (ISO  5495:2005)  was  used  to  investigate  preference  of  assessors/consumers.  The 

significant differences (P < 0. 05) in odour, flavour and texture were found between samples. 

Odour and flavour of model samples were quite strong and piquant, which is probably the 

reason why  they were  less preferred by conservative Czech consumers/assessors, however, 

prospectively  they  could  be  offered  at  the Czech market  as  a  new  nontraditional  cheese 

product.  

Keywords 

Swiss cheese, sensory quality, sensory analysis 

Acknowledgements This work was supported by a Standard project of specific research No. FCH‐S‐15‐2827.  

Page 119: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

119 

 

References 

[1] FOX,  P.  F.,  GUINEE,  T.  P.,  COGAN,  T.  M.,  MCSWEENEY,  P.  L.  H.,  2000: 

Fundamentals  of Cheese  Science.  1st.  ed. Gauthersburg  (Maryland, USA)  : Aspen 

Publication, 638 p. ISBN 0‐8342‐1260‐9.  

[2] ROGINSKI, H., FUQUAY, J. W., FOX, P. F. : Encyclopedia of Dairy Science. London: 

Academic Press, 2002. pp. 363–371. ISBN 0‐12‐227235‐8.  

[3] KOCAOGLU‐VURMA, N. A., ELIARDI, A., DRAKE, M. A., RODRIGUEZ‐SAONA, 

L.  E.,  HARPER,  W.  J.  Rapid  Profiling  of  Swiss  Cheese  by  Attenuated  Total 

Reflectance  (ATR)  Infrared Spectroscopy and Descriptive Sensory Analysis.  Journal 

of Food Science, 2009, Vol. 74, No. 6, pp. S232‐S239. ISSN 0022‐1147.  

[4] KOCAOGLU‐VURMA, N. A., HARPER, W.  J., DRAKE, M. A., COURTNEY, P. D. 

Microbiological, chemical, and sensory characteristics of Swiss cheese manufactured 

with adjunct Lactobacillus strains using a low cooking temperature. Journal of Dairy 

Science, 2008, Vol. 91, No. 8, pp. 2947‐2959. ISSN 0022‐0302.  

******

Occurence of Organic Contaminants in Food Supplements Based on Fish 

Oil 

Drabova, L., Pulkrabova, J., Hrbek, V., Kocourek, V., Hajslova, J.  

University of Chemistry and Technology Prague, Department of Food Analysis and Nutrition, 

Technická 3, CZ‐16628 Prague 6, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

In the last decade, a consumption of fish oil supplements has increased worldwide. They are 

recommended  as  an  additional diet  source of omega‐3, omega‐6  fatty acids, minerals  and 

vitamins. However, fish oil may contain relatively high concentrations of organic pollutants, 

especially  halogenated,  such  as  polychlorinated  biphenyls  (PCBs),  various  organochlorine 

pesticides  (OCPs),  polybrominated  diphenyl  ethers  (PBDEs)  and  also  polycyclic  aromatic 

hydrocarbons  (PAHs).  Therefore,  the  consumption  of  nutritional  supplements  with  oil 

components may  increase  a dietary  intake  of various POPs  and PAHs. During  the  recent 

years  several  RASFF  notifications  on  PAHs,  in  fish  oil  supplements  were  released.  The 

maximum  limit  set  by  the  Regulation  No.  1881/2006/EC  on  PAH  4  (sum  of 

benz[a]anthracene,  benzo[a]pyrene,  benzo[b]fluoranthene,  and  chrysene)  for  oils  and  fats 

intended for direct human consumption is 10 g/kg.  

The main aim of this study was to analyse altogether 44 dietary supplement products based 

on fish oil available at the Czech market and to assess levels of halogenated POPs and PAHs. 

The  rapid  and  simple  sample preparation procedure  for  the  simultaneous  isolation of  the 

above  mentioned  target  contaminants  from  fish  oil  supplements  is  based  on  a 

extraction/clean‐up  step  employing  solid‐phase  extraction  (SPE)  on  silicagel minicolumn 

followed  by  two‐dimensional  gas  chromatography  coupled  with  time‐of‐flight  mass 

spectrometry (GCxGC TOFMS) was used. Needed to emphasize that this procedure enables 

simultaneous determination of PAHs, PCBs, PBDE and OCPs,  thus  in  this way  significant 

increase of laboratory throughput is achieved.  

Page 120: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

120 

 

The levels of PAHs and POPs in analyzed samples (0. 35‐53. 73 μg. kg‐1 for  8 PAHs, 0. 2‐55. 

7  μg.  kg‐1  for  7PCBs  and  0.  2‐10.  3  μg.  kg‐1  for  PBDEs) were  comparable with  those 

reported  in  literature. Three of  the analyzed samples exceed  the maximum  limit set by  the 

Reg. 1881/2006/EC for PAH 4.  

Keywords 

food supplements, contaminants, PAHs, POPs, fish oil 

Acknowledgements 

The financial support by the “Operational Program Prague – Competitiveness“ (CZ. 2. 16/3. 

1. 00/22197) and “National Program of Sustainability“  (NPU  I  (LO) MSMT  ‐ 34870/2013)  is 

gratefully acknowledged 

Page 121: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

121 

 

Chemistry of Silicates 

The Particle Sizes Influence on The Properties of Portland Cement Pastes 

Pavel Šiler, Iva Kolářová, Tomáš Sehnal, Roman Snop, Tomáš Opravil, František Šoukal 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 

464/118, Brno, CZ‐612 00, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The  consumption  of  concrete  as  a  building  material  is  still  increasing  over  the  world. 

Concrete production  is closely associated with CO2 and other greenhouse gases emissions. 

The reduction of  these emissions can be achieved by a higher utilization of secondary raw 

materials  in  cement mixtures. Particle  size  is an  important  factor  for more effective use of 

these materials.  This  work  is  focused  on  the  calorimetric  determination  of  the  effect  of 

particle size of cement, finely ground granulated blast furnace slag (GBFS), high‐temperature 

fly ash (FA) and fluidized fly ash (FFA) on the Portland cement hydration. Effect of particle 

size on the hydration of pure cement pastes and pastes with the addition of secondary raw 

materials  is monitored by  isoperibolic calorimetry. Other part of  this work  is aimed on  the 

mechanical properties of resulting materials. The flexural strength and compressive strength 

were observed after 1, 7 and 28 days of curing.  

Keywords 

Portland cement,  isoperibolic calorimetry, ground blasted  furnace slag,  fly ash, mechanical 

properties 

Acknowledgements 

This work was financially supported by the project Materials Research Centre at FCH BUT‐ 

Sustainability and Development. REG LO1211 with financial support from National Program 

for  Sustainability  I  (Ministry  of  Education  Youth  and  Sports)  and  Czech  Scientific 

Foundation number: GA13‐41018S.  

References 

[1] S. WILD. S. J. M. KHATIB: Cem Concr Res Vol. 27 (1997). p. 137–146 

[2] J. DUCHESNE. E. J. REARDON: Cem Concr Res Vol. 25 (1995). p. 1043–1053.  

[3] F. P. GLASSER. J. MARCHAND E. SAMSON, E. Cem Concr Res Vol. 38 (2008). P. 226–

246.  

[4] P. ŠILER. T. BAYER. T. SEHNAL. I. KOLÁŘOVÁ. T. OPRAVIL. F. ŠOUKAL: Cons Build 

Mat Vol. 78 (2015). p. 181–188.  

[5] P. ŠILER.  J. KRÁTKÝ.  I. KOLÁŘOVÁ.  J. HAVLICA  and  J. BRANDŠTETR: Chem pap 

Vol. 67 (2013). p. 213–220.  

[6] P. ŠILER. I. KOLÁŘOVÁ. J. KRÁTKÝ. J. HAVLICA. J. BRANDŠTETR: Chem pap Vol. 68 

(2014). p. 90–97.  

[7] V. RAHHAL. R. TALERO: J Therm Anal Calorim Vol. 78 (2004). p. 191 – 205.  

Page 122: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

122 

 

******

The Preparation of Heat Insulating Moulded Refractories 

Bednárek, J., Novotný, R., Šoukal, F., Tvrdík, L.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The  thesis deals with  the study of  influence of  the  foaming agent Schäumungsmittel W 53 

addition  on  the  specific  weight  and  mechanical  characteristics  of  mullite‐based  heat 

insulating  refractory  castables. The  effect of dosing and mixing  time was observed  in  this 

work. The influence of partial substitution of mullite matrix by kaolin on specific weight and 

mechanical  characteristics  was  also  studied.  Kaolin  was  added  in  dry  matter  or  in  the 

foamed state. Optimal dosage of the agent was 0. 25 % and the optimal mixing time was 10 

min. The addition of kaolin was the most effective in the foamed state.  

Keywords refractory castable, foaming agent, water foam, mullite, kaolin 

Acknowledgements 

The paper was prepared with  financial  support of TAČR  through project no. TA02010995 

andwith  support  of  project  Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT‐  Sustainability  and 

Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National  Programme  for 

Sustainability I (Ministry ofEducation, Youth and Sports).  

References 

[1] SCHACHT, C. A.  2004. Refractories Handbook. Boca Raton: CRC Press.  ISBN  0‐8247‐

5654‐1.  

******

Possibilities of Using Plasticizers and Superplasticizers in Alkali‐Activated 

Systems 

Hajdúchová, M., Langová, M., Enev, V., Kalina, L.  

Brno University of TechnologyFaculty of Chemistry, Materials Research CentrePurkyňova 118CZ‐

612 00 Brno CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The study deals with the preparation process and properties of alkali‐activated blast furnace 

slag with different addition of plasticizers and superplasticizers. The goal of this study is to 

find  the  suitable  plasticizer  or  superplasticizer,  which  improve  the  workability  and 

mechanical  properties  of  alkali‐activated  slag.  The  behavior  of  plasticizing  admixture  in 

alkali environment was studied by infrared spectroscopy (FT‐IR).  

Keywords 

blast furnance slag, alkali‐activation, plasticizing admixture 

Page 123: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

123 

 

Acknowledgements 

This work was financially supported by the project: Materials Research Centre at FCH BUT‐ 

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

References 

[1] AÏTCIN,  Pierre‐Claude.  Vysokohodnotný  beton.  1.  české  vyd.  Praha:  Pro  Českou 

komoru  autorizovaných  inženýrů  a  techniků  činných  ve  výstavbě  (ČKAIT)  a  Českou 

betonářskou  společnost  vydalo  Informační  centrum  ČKAIT,  2005,  320  s.  Betonové 

stavitelství. ISBN 80‐86769‐39‐9.  

[2] PROVIS,  John. Alkali activated materials:  state‐of‐the‐art  report, RILEM TC 224‐AAM. 

pages cm. ISBN 9789400776715.  

[3] COLLEPARDI,  Mario.  Moderní  beton.  1.  vyd.  Praha:  Pro  Českou  komoru 

autorizovaných  inženýrů  a  techniků  činných ve výstavbě  (ČKAIT)  vydalo  Informační 

centrum ČKAIT, 2009, 342 s. Betonové stavitelství. ISBN 978‐80‐87093‐75‐7.  

[4] SHI, Caijun, P KRIVENKO a D ROY. Alkali‐activated cements and concretes. New York: 

Taylor & Francis, 2006, ix, 376 p. ISBN 0415700043.  

******

Chloride Resistance of Alkali Activated Slag Pastes With Fly Ash 

Replacement 

Parizek, L., Bilek Jr., V., Brezina, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

High energy requirements due to producing of Portland cement  leads to a tendency to use 

secondary  raw materials  or  completely  new  kind  of materials. One  of  the  possibilities  is 

using the materials based on alkali activated slag (AAS). In this paper the influence of partial 

replacement of ground granulated blast furnace slag by fly ash in AAS pastes on mechanical 

properties and porosity of was investigated. For practical applications it is also necessary to 

know  their  resistance  to  environment  such  as  salty  water.  Chloride  resistance  was 

investigated by setting the experiment as external chloride attack and measuring the changes 

of mechanical properties, porosity and composition of the pastes.  

Keywords 

Alkali activated slag, chloride resistance, fly ash, Mercury intrusion porosimetry 

Acknowledgements 

This work was financially supported by the project ʺMaterials Research Centre at FCH BUTʺ‐

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Program forSustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports)  

Page 124: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

124 

 

******

Strength and Porosity of Alkali Activated Materials 

Bilek Jr., V., Parizek, L., Kosar P., Kratochvil, J., Kalina, L.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

This  study  investigates  the  effect  of  different  admixtures  on  strength  and  porosity 

development  of mortars  and  pastes  based  on  alkali  activated  slag  (AAS).  Fluidized  bed 

combustion fly ash and by‐pass cement kiln dust were used to replace slag in the binder by 

5%wt. and 10%wt., respectively. Pure slag mortar was also modified by a shrinkage reducing 

admixture. The use of all the admixtures resulted in a reduction in early age strength, while 

only  shrinkage  reducing  admixture  had  significant  impact  on  pore  size  distribution. 

Properties of AAS based specimens were compared to those of specimens based on ordinary 

Portland cement (OPC).  

Keywords 

alkali  activated  slag,  FBC  fly  ash,  by‐pass  cement  kiln  dust,  Portland  cement,  strength, 

porosity 

Acknowledgements 

This work was financially supported by the project: Materials Research Centre at FCH BUT‐ 

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

******

Optimization of Alternative Aggregates Based on Fluid Combustion Fly 

Ashes 

Jiří Kratochvíl, Hana Kalousová, Tomáš Opravil 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Effective usage of fluidized bed combustion fly ash is very low. These valuable resources are 

mostly  deposited  or  in  the  best  case  used  as  a  filler  in  excavated  areas. Only  very  small 

amount  is  used  differently.  This  paper  presents  one  of  the  possibilities  of  usage  of  these 

interesting  secondary  resources.  The  goal  of  this  paper  is  to  investigate  possibilities  of 

preparation  of  alternative  aggregate  based  on  fluid  combustion  fly  ashes.  The  work  is 

focused on the study of mechanical properties of prepared aggregates. Monitoring of other 

properties including impact of the quality of fly ash in time, which has been stabilized as far 

as possible in recent years, will be addressed in the following work.  

Page 125: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

125 

 

Keywords 

Power industry, fly ash, flue – gas desulfurization products, aggregates, artificial aggregates, 

lightweight aggregates 

Acknowledgements 

This  work  was  financially  supported  by  Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐ 

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).).  

References [1] AHMARUZZAMAN, M. A review on the utilization of fly ash. Progress in Energy and 

Combustion Science. 2010, vol. 36, issue 3, s. 327‐363. DOI: 10. 1016/j. pecs. 2009. 11. 003.  

[2] GEETHA, S. a K. RAMAMURTHY. Environmental friendly technology of cold‐bonded 

bottom  ash  aggregate  manufacture  through  chemical  activation.  Journal  of  Cleaner 

Production. 2010, vol. 18, issue 15, s. 1563‐1569. DOI: 10. 1016/j. jclepro. 2010. 06. 006.  

******

The Leachability of Heavy Metals from Alkali‐Activated Fly Ash and Blast 

Furnace Slag Matrices 

Jan Koplík, Miroslava Smolková, Jakub Tkacz 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The ability of alkali‐activated materials to fix and immobilize heavy metals was investigated. 

Two raw materials were used to prepare alkali‐activated matrices – high‐temperature fly ash 

and blast furnace slag (BFS). NaOH served as alkaline activator. Two heavy metals (Mn, Ni) 

were added in various amounts into the matrices to find out the influence of dosage of heavy 

metal on the leachability and mechanical properties of matrices. Leachability was measured 

as  concentration  of  heavy metals  in  leachates  (ČSN  EN  12457‐4)  by  inductively  coupled 

plasma/optical  emission  spectrometry  (ICP/OES).  Structure  of  prepared  matrices  was 

characterized by scanning electron microscopy. Increasing of dosage of heavy metals added 

to the matrices led to decrease of mechanical properties. The leaching tests showed that both 

matrices can  immobilize Mn and Ni  in dosages of added heavy metal 0. 1 – 2, 5%. Higher 

dosages  caused  deterioration  of  the  matrices  and  increasing  of  leachability  of  fly  ash 

matrices.  After  alkali  activation  both  heavy  metals  were  transformed  into  the  form  of 

insoluble salts.  

Keywords 

fly ash, blast furnace slag, alkaline activation, leachability 

Acknowledgements This work was financially supported by the project ʺMaterials Research Centre at FCH BUTʺ 

–  Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

Page 126: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

126 

 

******

Effect of Phosphates on the Hydration Process of Alkali Activated Materials 

Kalina, L., Bílek, V., Komosná, K., Novotný, R., Tkacz, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The study deals with  the one of  the  important  feature of alkali activated blast  furnace slag 

which  is very  rapid  initial  setting. Therefore,  the  influence of  the  retarding agents  such as 

phosphates was  tested. It  is shown  that phosphates decreases  the hydration heat evolution 

and  retards  the  hydration  reaction  of  alkali  activated  slag  effectively.  The mechanism  of 

retardation is studied through the microcalorimeter and electron microscopy equipped with 

energy dispersive  analyzer  (SEM EDS). The optimal dosage of  retarding  admixture  in  the 

means of mechanical properties has been determined.  

Keywords alkali activation, blast furnace slag, phosphates 

Acknowledgements 

This work was financially supported by the project: Materials Research Centre at FCH BUT‐ 

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports.  

******

Mechanisms of Macro‐Pores Origin in The MDF Composites Fabrication 

Masilko, J., Soukal, F., Zurova, M., Havlica, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Paper  deals with  the  description  of  the MDF  composite microstructure  and  the  possible 

emergence  of  macro‐pores.  MDF  composites  show  enhanced  mechanical  properties, 

especially  flexural  strength.  Where,  the  flexural  strength  can  be  associated  with  the 

elimination  of  critical  cracks  in  the  material.  One  of  the  steps  of  production  of  MDF 

composites is high‐shear mixing, that just helps to achieve defect‐free structure. The primary 

aim of this work  is to specifically describe the origin of the macro‐pores  in the structure of 

MDF  composites.  The  secondary  one  is  to  find  appropriate  setup  for  high‐shear mixing 

equipment in order to eliminate main macro‐pores (shear speed, distance between the rollers 

etc.).  

Keywords 

macro‐defect‐free, composite, macro‐pore, high‐shear mixing 

Page 127: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

127 

 

Acknowledgements 

The work has been supported by grant project no. GA13‐41018S financed by Czech Science 

Foundation  and  by  project Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐  Sustainability  and 

Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National  Programme  for 

Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports of Czech Republic).  

References 

[1] BIRCHALL J. D., HOWARD A. J., and KENDALL K., Flexural strength and poros¬ity of 

cement. Nature (1981) 289, (29) : p. 388 – 390 

[2] ODLER  I., Special  inorganic cement. 1st ed. London: E & F. N. Spon  (2000) p. 226 247, 

ISBN: 0‐419‐22790‐3 

[3] POPOOLA O. O., KRIVEN W. M., YOUNG  J.  F., Microstructural  and microchemical 

characterisation of  a  calcium  aluminate–polymer  composite  (MDF  cement).  Journal of 

the American Ceramic Society (1991) 74, (8) : p. 1928 – 33 

******

The Role of Temperature on Binary System of Metakaolin/Portland Cement 

Martin Boháč, Radoslav Novotný, Miroslava Hajdúchová, Jakub Tkacz, František Šoukal, 

Tomáš Opravil, Martin Palou 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The  role  of  temperature  of  metakaolin/Portland  cement  binary  system  was  studied  by 

isothermal calorimetry. Samples with 10, 20, 30, 40 and 50 % of metakaolin replacement were 

monitored at 30 °C, 40 °C 50 °C and 60 °C and compared to pure Portland cement. Structural 

and  chemical  characterization  of  hardened  pastes was  obtained  by  scanning  electron  and 

Raman microscopy.  Paper  deals with  kinetics  of main  exothermal  reactions  during  early 

hydration of the system. Activation energies were calculated for each heat flow exothermic 

peak.  The  role  of  composition  on  activation  energies  of  separate  peaks  is  discussed.  The 

nature  of  hydration  products  at  different  temperatures  was  revealed  by microstructural 

studies.  

Keywords 

Portland  cement,  metakaolin,  role  of  temperature,  hydration,  activation  energy, 

microstructure 

Page 128: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

128 

 

******

The Influence of Barium Compounds on the Formation of Portland Cement 

Clinker 

Zezulova, A.1, Stanek, T.1, Opravil, O.2  

1Research Institute for Building Materials, Hněvkovského 65, CZ‐617 00 Brno, CZECH REPUBLIC  2Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Portland clinker is thanks to its large‐scale production a continuously studied topic. Clinker, 

or  Portland  cement,  is  used  for  construction  purposes  or  for  insulation  and  special 

applications.  One  of  these  special  applications  could  be  shielding  of  different  types  of 

radiation  by making  use  of  the  content  of  barium  ions.  The  present  article  examines  the 

influence of barium oxide on the formation and properties of Portland clinker, which could 

be, by incorporation of barium ions into the system, used as a binder for buildings resistant 

to various types of radiation.  

Barium  sulphate  and  barium  carbonate were  added  to  the  raw meal  in  order  to  prepare 

clinkers with different  content  of  barium  oxide. The  effect  of  barium  on  the  formation  of 

clinker  phases  was  studied  (by  XRD  –  Rietveld  analysis  and  by  the  microscopic  point 

counting  method),  as  well  as  the  rate  of  alite  formation  under  isothermal  conditions. 

Furthermore, the ability of barium to become a part of clinker minerals was studied by SEM 

with EDS.  

Keywords 

Portland clinker, alite, belite, barium oxide, barium content determination, Portland cement, 

raw meal, barium carbonate, barium sulfate.  

Acknowledgements 

This  paper  was  elaborated  with  the  institutional  support  for  long‐term  development  of 

research organizations by the Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic.  

References 

[1] N. K. KATYAL, S. C. AHLUWALIA, R. PARKASH, Effect of barium on the formation of 

tricalcium silicate, Cement and Concrete Research. 1999, vol. 23, 1857‐1862.  

[2] I.  JUEL,  E.  JONS,  The  influence  of  earth  alkalis  on  the mineralogy  in  a mineralized 

Portland cement clinker, Cement and Concrete Research. 2001, vol. 31, 893‐897.  

[3] L. CHEN,  X.  SHEN,  S. MA,  Y. HUANG,  B.  ZHONG,  Effect  of  barium  oxide  on  the 

formation and coexistence of tricalcium silicate and calcium sulphoaluminate, Journal of 

Wuhan University of Technology‐Mater. 2009, vol. 24, issue 3, 457‐461.  

[4] W. KURDOWSKI,  R. WOLLAST,  Solid  solution  of  BaO  in  tricalcium  silicate,  Silicate 

Industriels. 1970, vol. 35, 153‐159.  

[5] P. APPENDINO, M. MONTORSI, The influence of Sr, Ba, and Mg on the polymorphous 

transformations of tricalcium silicate, II, Cemento. 1971, vol. 68, 89‐98.  

Page 129: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

129 

 

[6] M.  R.  REZAIE,  H.  R.  REZAIE,  R.  NAGHIZADEH,  The  effect  of  SiO2  additions  on 

barium aluminate  cement  formation and properties, Ceramics  International. 2009, vol. 

35, issue 6, 2235‐2240.  

[7] T. STANĚK, Vliv SO3 a MgO na tvorbu portlandského slínku, Sborník Cement 93, Stará 

Lesná 1993, 203 – 208.  

[8] S.  HORKOSS,  R.  LTEIF,  T.  RIZK,  Influence  of  the  clinker  SO3  on  the  cement 

characteristics, Cement and Concrete Research. 2011, vol. 41, issue 8, 913‐919.  

******

Possibilities of Using Energy by‐Products as Raw Materials for 

Hydrothermal Reaction 

Galvánková, L., Opravil, T.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The  aim  of  this  contribution  is  study  of  possibilities  of  processing  energy  by‐products, 

especially coal fly ash, by hydrothermal treatment. Thanks to hydrothermal conditions and 

proper alkali activation of fly ashes we can obtain new materials, mainly zeolites. The results 

of hydrothermal  synthesis  are  influenced by many  factors, while  temperature  of  reaction, 

solution/fly ash ratio and different concentration of alkali activator (NaOH) were examined. 

Phase  composition of prepared  samples was characterized by X‐ray diffraction  (XRD) and 

scanning  electron  microscopy  (SEM).  Also  the  ability  of  exchanging  Mg2+  cations  of 

prepared samples was determined.  

Keywords 

Fly ash, hydrothermal reaction, zeolites, alkali activator, cation exchange capacity.  

Acknowledgements 

This study was supported by project of Materials Research Centre on Faculty of Chemistry, 

Brno University of Technology ‐ sustainability and development r. c. LO1211 with financial 

support  of  National  program  of  sustainability  I  (The Ministry  of  Education,  Youth  and 

Sports).  

References 

[1] M. AHMARUZZAMAN, A review on the utilization of fly ash, Prog. Energy Combust. 

Sci. 36, (2010) 327‐363.  

[2] A. MOLINA, C. POOL, A  comparative  study using  two methods  to produce  zeolites 

from fly ash, Miner. Eng. 17, (2014) 167‐173.  

[3] X. QUEROL, N. MORENO, J. C. UMAÑA, A. ALASTUEY, E. HERNÁNDEZ, A. LÓPEZ‐

SOLER, F. Plana. Synthesis of zeolites from coal fly ash: an overview, Int. J. Coal Geol. 

50, 1‐4, (2002) 413‐423.  

[4] M. MIYAKE, Ch. TAMURA, M. MATSUDA, Resource recovery of waste incineration fly 

ash: synthesis of zeolites A and P, J. Am. Ceram. Soc. 85, (2002) 1873‐75.  

Page 130: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

130 

 

******

Synthetic Preparation of Thaumasite 

Masarova, A.  

Masarova, A. : Research Institute for Building Materials, Hněvkovského 65, CZ‐617 00 Brno, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract 

AFt phases – mainly ettringite and thaumasite, as products of sulfate attack in concrete, can 

cause  serious  damage  to  cement  binder.  The  second  mentioned,  thaumasite 

CaSiO3·CaCO3·CaSO4·15H2O, is connected to lower temperatures. It is less common and less 

known. For further research of this mineral, it is fundamental to prepare thaumasite in clear 

form  in  laboratory  conditions.  The  aim  of  this  work  was  to  try  several  possibilities  of 

thaumasite preparation ‐ firstly by burning of mixes consisting of stoichiometric proportions 

of particular  components  in  thaumasite and  secondly by method  in  sugar  solution and  in 

MgSO4 solution.  

Keywords 

sulfate attack, AFt phases, ternesite, thaumasite, cement, X‐ray powder diffraction 

Acknowledgements This  paper  was  elaborated  with  the  institutional  support  for  long‐term  development  of 

research organizations by the Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic.  

******

The Basics of Low Volume Weight Aerated Autoclaved Concrete 

Preparation 

Koutný, O., Opravil, T.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

This work deals with the basics and possibilities of preparation non‐bearing, heat‐insulating 

material  based  on  autoclaved  aerated  concrete.  The  ultra‐low  volume weight  (under  200 

kg/m3) and sufficient compressive strength is achieved using standard industrial technology. 

The  low volume weight and  therefore  low heat conductivity can be reached due  to highly 

porous structure. Such a material can be prepared by foaming very fine material powder like 

silica  fume and very  finely ground sand. Unfortunately,  foams consisting of  fine  inorganic 

hydrophilic  particles  are  highly  unstable.  Therefore  it  is  necessary  to  use  an  effective 

stabilization mechanism.  In  this work  the  stabilization mechanism  is based on addition of 

small amount of water‐soluble organic admixtures.  

Keywords autoclaved aerated concrete, inorganic foam stabilization, heat‐insulanting material, volume 

weight 

Page 131: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

131 

 

Acknowledgements 

This  work  was  financially  supported  by  Materials  Research  Centre  at  FCH  BUT  – 

Sustainability  and  Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  National 

Programme for Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports)  

References 

[1] KOUTNÝ,  O.  OPRAVIL,  T.  POŘÍZKA,  J.  Application  of Metakaoline  in  Autoclaved 

Aerated Concrete Technology. Advanced Materials Research, 2014, vol. 1000, pp. 174‐

177. ISSN: 1022‐ 6680.  

[2] BROTHÁNKOVÁ, A.  Technologie  pórobetonu.  Brno:  Brno University  of  Technology, 

Faculty of Chemistry, 2012. pp 41. Supervisor Ing. Tomáš Opravil, Ph. D..  

[3] VIVALDINI, D. O., A.  P.  LUZ, V.  R.  SALVINI  a V.  C.  PANDOLFELLI. Why  foams 

containing  colloidal  hydrophilic  particles  are  unstable?. Ceramics  International.  2013, 

vol. 39, pp. 6005 – 6008.  

[4] KRUGLYAKOV,  Pyotr  M.,  Svetlana  I.  ELANEVA  a  Natalya  G.  VILKOVA.  About 

mechanism of  foam  stabilization by  solid particles. Advances  in Colloid and  Interface 

Science. 2011, vol. 165, pp. 108 ‐ 116 

******

Application of Sol‐Gel Method to Investigate the Influence of P2o5 on the 

Course of Reactions in CaO‐SiO2 system 

Baraček, J., Palou, M., Másilko, J., Wasserbauer, J., Šoukal, F., Boháč, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Slovak Academy of Sciences, Institute of Construction and Architecture, Dúbravská cesta 9, 845 03 

Bratislava 45, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract 

The  influence of P2O5 or calcium phosphate upon  the reactivity and burnability of cement 

raw meal has been intensively investigated during the last decade [1‐4]. The main motivation 

to undertake this research program was the potentiality of meat and bone meal (MBM) to be 

used as secondarzy energy source  for  the production of Portland clinker, since  the organic 

part  serves  as  energy  source while  the  inorganic part may  serve  as  raw materials  for  the 

formation of clinker minerals reducing thus the part of natural raw materials [1, 2]. The ashes 

of bone meal (rich in Ca3P2O8, referred to as Ca3 (PO4) 2 or C3P) are the origin of phosphorus 

incorporation into the phases of clinker. The main obstacle facing the massive use of MBM is 

the relatively high content of P2O5 found as Ca3 (PO4) 2 or hydroxyapatite compound[4‐6] in 

bone  ashes.  Thenceforth  CaO  from  apatite  in  bone meal  has  been  accounted  in material 

balance as potential reactant susceptible  to produce clinker phases. Our recent works [3, 4] 

undertaken to elucidate the preferential distribution of P2O5 inside the clinker minerals has 

established  the  formulas of C2S  and C3S  solid  solutions. Also,  a high  level of phosphorus 

oxide  inhibits  the C3S  (3CaO. SiO2 or Ca3SiO5)  formation. Stanek et al.  [2] has proved  that 

with increasing content of P2O5 in raw meal up to 3 %, the formation of C3S is fully hindered. 

The  progress  in  the  knowledge  upon  the  kinetics  and mechanism  of  clinker  formation, 

Page 132: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

132 

 

namely the formation of C3S, has revealed that higher amounts of P2O5  lead to preferential 

formation  of  phosphatic  dicalcium  silicate  solid  solutions  with  the  stabilization  of  high 

temperature  polymorphs  ’  and  ?  of  C2S  (2CaO.  SiO2  or  Ca2SiO4)  [6‐8].  Diouri  et  al.  [5] 

showed that the substitution of SiO44‐ by PO43  ‐ ions stabilizes the high temperature forms of 

C2S.  It  is proposed  that P5+  substitutes  for Si4+  in  the C2S  lattice with  the average  chemical 

composition  set primarily  by  the mechanisms  available  for  charge  compensation[6]:Ca2+  + 

2Si4+ = V0 + 2P5+ (1a) 2SiO44‐ = 2PO43‐ + ?Ca, where ?Ca is a Ca2+ vacancy. (1b) During the P5+ 

ion  substitution  for  Si4+  ion  the  vacancies  are  built  up  as  a  result  of  need  to  maintain 

electroneutrality  [7]. General  formula  of dicalcium  silicates  solid  solutions with  stabilized 

P2O5 is following: (Ca2‐x/2?Ca x/2) (Si1‐xPx) O4, where 0, 02 

Keywords 

Sol‐gel method,  reactivity, mechanism of  reaction, microstructure, phase diagram, element 

distribution 

Acknowledgements 

The  authors  are  grateful  to  the VEGA Grant No.  2/0082/14  and  also  to  project  „Excellent 

young researchers at Brno University of Technology“, CZ. 1. 07/2. 3. 00/30. 0039.  

References 

[1] S.  PUNTKE,  Auswirkungen  des  Phosphateintrages  in  Drehofenanlagen  der 

Zementindustrie  auf  Klinkermineralogie  und  Zementeigenschaften,  Dissertation,  TU 

Clausthal, 2004.  

[2] T.  STANĚK,  P.  SULOVSKÝ,  The  influence  of  phosphorous  pentoxide  on  the  phase 

composition and formation of Portland clinker, Mater. Charact. 60 (2009) 749‐755.  

[3] T.  IFKA, M. T. PALOU, Z. BAZELOVÁ, The  influence of CaO and P2O5 of bone ash 

upon  the  reactivity  and  the  burnability  of  cement  raw mixtures, Ceram.  Silik.  56  (1) 

(2012) 76–84.  

[4] T.  IFKA,  M.  PALOU,  J.  BARAČEK,  F.  ŠOUKAL,  M.  BOHÁČ,  Evaluation  of  P2O5 

distribution inside the main clinker minerals by the application of EPMA method, Cem. 

Concr. Res. 59 (2014) 147‐154.  

[5] A. DIOURI, A. BOUKHARI, J. ARIDE, F. PUERTAS, T. VAZQUEZ, Elaboration of ?‐C2S 

form of belite in phosphatic clinker. Study of hydraulic activity, Mater. Constr. 48 (249) 

(1998) 23– 32.  

[6] B. MATKOVICH,  J. F. YOUNG, Dicalcium  silicates doped with phosphates,  in: Finep 

(Ed.), 2, 8th ICCC, Rio de Janeiro, Brazil, 1986, pp. 276– 281.  

[7] W. GUTT, High  temperature phase  equilibria  in  thesystem  2CaO.  SiO2–3CaO. P2O5–

CaO,  Nature  197  (1963)  142  –  149.  8.  R.  W.  Nurse,  J.  W.  Welch,  W.  Gutt,  High 

temperature phase equilibria  in the system dicalcium silicate – tricalcium phosphate, J. 

Chem. Soc. (1959) 1077–1083.  

Page 133: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

133 

 

Organic Electronics 

Simple Method for Determination of Type Charge Carriers in 

Semiconductors 

Florian, P., Pospisil, J., Zmeskal, O.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

It  is  important  to  know  type  of  charge  carriers  for  right  function  of  electronic  and 

optoelectronic applications structures (e.g. organics photovoltaic devices) in the thin layers of 

electronic  components.  Three  basic  methods  of  determination  type  charge  carriers’  are 

known. First  is based on  the principle Hall effect,  i. e. on  the measurement of Hall voltage 

generated  by  electrical  current  in  external  magnetic  field,  the  second  is  based  on  the 

measurement  voltage  induced  by diffusion  of  thermally  generated  charge  carriers during 

local  heating,  the  third method  is  based  on  the measurement  dependence  capacitance  of 

sandwich structure on voltage at gap structure at adequately high frequencies of alternating 

current.  

This work  is focused on next very simple method of determination  type charge carriers by 

measurement  of  current‐voltage  characteristics  of  gap  structure  (between  two  equal 

interdigital electrodes) for constant positive and negative voltages at upper sandwich (gate) 

electrode. Magnitude  of  electric  current  between  gap  electrodes  depends  on  polarity  of 

voltage on  sandwich  structure. This polarity determines  type of charge carriers. When  the 

current‐voltage  characteristic  is more  linear  than  in  the  case  of  opposite  voltage  on  gate 

electrode,  the current  is going dominantly  through  the underside of semiconducting  layer, 

where charge carriers are here concentrated. If voltage on gate electrode  is positive for this 

case,  the material  is of p‐type,  if voltage on gate electrode  is negative,  the material  is of n‐

type.  

Keywords 

Hall  effect measurement, Hot  point  probe, MOS  analysis,  Determination  of  type  charge 

carriers 

Acknowledgements Authors thank to Ministry of Education, Youth and Sports of Czech Republic for support by 

national project COST LD14131 and for support by project Sustainability and Development 

REG LO1211 addressed to Materials Research Centre at FCH VUT.  

References 

[1] VAN  ZEGBROECK,  Barth.  Principles  of  Semiconductor  Devices:  The  ʺhot‐probeʺ 

experiment  (2011)  on  http://ecee.  colorado.  edu/~bart/book/book/chapter2/ch2_11. 

htm#2_11_9 

[2] VAN ZEGBROECK, Barth. Principles of Semiconductor Devices: The Hall Effect (2011) 

on http://ecee. colorado. edu/~bart/book/book/chapter2/pdf/ch2_7_5. pdf 

Page 134: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

134 

 

[3] VAN ZEGBROECK, Barth. Principles of Semiconductor Devices: MOS Capacitors (2011) 

on http://ecee. colorado. edu/~bart/book/book/chapter6/ch6_3. htm 

[4] ZMEŠKAL, O. DZIK, P. POSPÍŠIL, J. ŠEDINA, M. AC and DC Characterization of Gap 

and Sandwich Structures Based on ZnPc/PCBM Composite. International Conference on 

Recent Trends in Advanced Materials ICRAM‐2012. Vellore, India: VIT University, 2012. 

pp. 227‐227.  

[5] ZMEŠKAL, O. NEŠPŮREK, S. WEITER, M. Charge carrier transport in semiconductors: 

a  fractal approach.  International Conference on Recend Trends  in Advanced Materials 

ICRAM‐2012. Vellore, India: VIT University, 2012. pp. 16‐16.  

[6] ZMEŠKAL, O. POSPÍŠIL,  J. ALTŠMÍD,  J. NEŠPŮREK, S. Barrier Properties of Printed 

Composite Zinc Phthalocyanine/ Fullerene Sandwiched between Indium Tin Oxide and 

Alluminium  Electrodes.  International  Journal  of  Information  and  Electronics 

Engineering, 377 (2013) 156‐160. ISSN: 2010‐ 3719.  

******

Optical Characterization of Graphene Oxide Films by Spectroscopic 

Ellipsometry 

Schmiedova V.1, Pospisil J.1, Zmeskal O.1, Vretenar V.2 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkynova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Danubia NanoTech, s. r. o, Ilkovicova 3, SK‐841 04 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract Optical  properties  of  graphene  oxide  films  attract  considerable  attention  due  to  their 

potential application  in many  technological  fields such as nanoelectronics, nanocomposites 

and  sensors. Graphene  oxide  (GO)  could  be  used  as  a  transparent  and  flexible  electronic 

materials.  It  can be used as  interlayer of photovoltaic  cells  for hole  carriers  transport. The 

paper deals with  the study of optical properties of  inject‐printed GO. Defined structure of 

GO  can be obtained by  reducing of prepared  layers  either by heating or by UV  radiation 

(rGO). The dispersion function for refractive index and extinction coefficient of GO and both 

rGO thin films were measured by spectroscopic ellipsometry in the wavelength range of 200 

– 850 nm. Spectroscopic ellipsometry (SE) was used characterize the optical response of layer 

UV  reduced GO and  thermal  reduction GO  in visible  range. The Tauc Lorentz model was 

used for this matter. Thickness of the layers were measured by mechanical profilometer and 

used  as  an  input  parameter  for  optical  modeling.  Based  on  the  developed  model,  the 

ellipsometric data were analyzed with respect to the molecular structure of studied GO and 

morphology of thin film layers. Thus, the detailed analysis of the ellipsometric data provides 

a unique  tool  for  qualitative  and  also  quantitative description  of  the  optical properties  of 

graphene  oxide  thin  films  for  electronic  applications.  The  results  will  be  used  for 

optimization of the layer properties in terms of thickness and absorption properties 

Keywords 

Graphene Oxide Spectroscopic Ellipsometry Optical properties 

Page 135: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

135 

 

Acknowledgements 

Authors thanks to Ministry of Education, Youth and Sports of Czech Republic for support by 

national project COST LD14131 and for support by project Sustainability and Development 

REG LO1211 addressed to Materials Research Centre at FCH BUT.  

References 

[1] YANG, J. et al. Applied Surface Science, 258 (2012) 5056‐5060 

[2] JUNG, I. et al. J. Phys. Chem. C, 112 (2008) 8499‐8506 

[3] SHEN, Y. et al. Appl. Phys. Lett. 99, 141911 (2011)  

******

Diketopyrrolopyrrole Based Donors for Bulk Heterojunction Organic Solar 

Cells 

Honova, J., Kovalenko, A., Vala, M., Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Nowadays, strong effort has been put on searching for the new materials to use in low cost 

organic  electronics. Compared  to  frequently  used  polymers,  small molecules  show many 

advantages, as higher possibility of  supramolecular organization, higher purity and easier 

production. In this study we focused on diketopyrrolopyrrole based small molecules, which 

are high performance materials, originally used in dye industry, recently successfully used in 

organic electronics and photovoltaics as well. Up to now, our group has synthesised various 

diketopyrrolopyrrole derivatives and studied  them with respect  to  their structure‐property 

relationship. As a result of previous study and theoretical calculations, we have introduced 

groups  of  novel  diketopyrrolopyrrole  derivatives  and  characterised  their  properties with 

various optical and electrical methods. Hole  transporting properties were described, using 

those materials as a semiconductors for organic field effect transistors. Solar cell prototypes 

were prepared, using mentioned materials  as  a donor. Basic  optimization  of photovoltaic 

properties  was  performed  for  each material  in  following  parameters:  Choice  of  solvent, 

donor:acceptor  ratio, different acceptor material,  thermal annealing,  solvent annealing and 

spin‐coating  optimization.  Results  of  performed  study  will  be  discussed  within  the 

contribution.  Studied materials  showed  to  be  well  working  donor materials  for  organic 

photovoltaics.  

Keywords 

Diketopyrrolopyrrole, organic solar cells 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S, research 

infrastructures was supported by project MSMT No. LO1211.  

Page 136: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

136 

 

******

New Ionic Liquid Based Electrolytes for Application in Electrochemical 

Sensors 

Altsmid, J.1, 2, Kubersky, P.2, Navratil, J.2, Nespurek, S.1, 2, Hamacek, A.2, Zmeskal, O.1 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkynova 464/118, 612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2University of West Bohemia, Faculty of Electrical Engineering/RICE, Univerzitni 8, 306 14 Plzen, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Amperometric NO2  sensor with a new  type of printed  solid polymer  electrolyte has been 

developed. The  sensor, prepared  in planar  three  electrode  configuration,  consisted of  two 

platinum  electrodes  (counter  and  pseudoreference),  polymer  electrolyte  containing  ionic 

liquid and a working  top electrode prepared  from  carbon nanotubes  (CNT) by aerosol  jet 

printing  (AJP).  The  thickness  of  the  fully  functional  electrode was  in  order  of  tenths  of 

nanometers.  Thus,  the AJP  technique  enabled  us  to  significantly  save  electrode material, 

especially in comparison with previously used drop casting technique [1]. The solid polymer 

electrolyte,  consisting  of  ionic  liquid,  poly  (vinylidene  fluoride)  (PVDF),  and  1‐methyl‐2‐

pyrrolidone (1:1:3 weight), was prepared according to procedure described in Ref. [1]. Before 

the AJP deposition of carbon nanotubes  the sample was heated at 120 oC  for about 3 min. 

The analyte, gaseous nitrogen dioxide, was detected by reduction at  ‐500 mV vs. platinum 

pseudoreference  electrode.  The  measurement  of  electrochemical  response  during  NO2 

exposure  was  performed  under  laboratory  conditions  by  KEITHLEY  2636.  Required 

concetrations of  the analyte were obtained by  the mixing of  the nitrogen dioxide  (mixture 

with synthetic air, concentration 100 ppm) with pure synthetic air. The analyte flow rate was 

500 ml/min.  

Five ionic liquids were used in this study: 

1‐ethyl‐3‐methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [EMIM][N (Tf) 2], No. 1 

(lab. mark)  

1‐butyl‐3‐methylimidazolium trifluoromethanesulfonate [BMIM][CF3SO3], No. 4  

1‐butyl‐1‐methylpyrrolidinium  bis  (trifluoromethylsulfonyl)  imide  [BMPYR][N  (Tf)  2], 

No. 5  

1‐ethyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate [EMIM][BF4], No. 9 and  

1‐hexyl‐3‐methylimidazolium  tris  (pentafluoroethyl)  trifluorophosphate  [HMIM][FAP], 

No. 26.  

First  let us discuss first the properties of the sensor with  ionic  liquid [EMIM][N (Tf) 2] and 

carbon printed electrode. The sensor showed a linear behavior in the whole tested range, i. e., 

0  ‐  5  ppm.  Its  sensitivity was  185  nA  per  1  ppm. The  rise/recovery  (t90/t10  –  time when 

response magnitude reaches 90%/10% of it’s maximal/minimal value after start/end of NO2 

exposition)  times were  in  order  of  tens  of  seconds.  The  use  of  carbon  nanotubes  for  the 

preparation  of working  electrode  resulted  in  the  increase  of  the  sensor  sensitivity  to  327 

nA/ppm.  Thus,  we  demonstrated  an  improvement  of  sensitivity  while  the  order  of 

rise/recovery times (1 min for both) remained the same. This fact induced a decision to test 

also other ionic liquids (see above). However, no important improvement of the parameters 

Page 137: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

137 

 

was  observed.  The  parameters  were  the  following  (sensitivity  ‐  rise/recovery  time  in 

minutes) :  

[BMIM][CF3SO3] carbon nanotubes: 142nA/ppm – 1. 33/1. 06 

[BMPYR][N (Tf) 2] carbon nanotubes: 177nA/ppm – 1/0. 73 

[EMIM][BF4] carbon nanotubes: 163nA/ppm – 1/1. 56 

[HMIM][FAP] carbon nanotubes: 168nA/ppm – 1. 03/0. 6 

Keywords NO2 sensor, ionic liquid, electrochemistry, aerosol jet printing, carbon nanotubes.  

Acknowledgements 

This research was supported by the European Regional Development Fund by the Ministry 

of Education, Youth and Sports of the Czech Republic under the Regional Innovation Centre 

for Electrical Engineering (RICE), project No. CZ. 1. 05/2. 1. 00/03. 0094 

Authors  also  thanks  to Ministry  of  Education,  Youth  and  Sports  of  Czech  Republic  for 

support  by  project  Sustainability  and  Development  REG  LO1211  addressed  to Materials 

Research Centre at FCH BUT.  

References [1] P.  KUBERSKY,  A.  HAMACEK,  S.  NESPUREK,  R.  SOUKUP,  R.  VIK,  Effect  of  the 

geometry of a working electrode on the behavior of a planar amperometric NO2 sensor 

based on solid polymer electrolyte Sensors and Actuators B 187 (2013) 546– 552.  

******

Materials with High Fluorescence in Solid State: The Influence of Chemical 

Structure on Optical Properties 

Jan Koutný1, Martin Vala1, Stanislav Luňák1, Karel Pauk2, Zdeněk Eliáš2, Aleš 

Imramovský2, Martin Weiter1 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research CenterPurkyňova 464/118, 

Brno, CZ‐61200, CZECH REPUBLIC 2Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Studentská 573, CZ‐532010 Pardubice, 

CZECH REPUBLIC 

Abstract Study of a relationship between fluorescence emission in a solid state and chemical structure 

has received considerable attention in the recent years. Acquisition of new material with high 

emission  in  the  solid  state  is  important,  particularly  because  of  their multiple  potential 

applications such as organic light‐emitting diodes, organic light emitting thin‐film transistors 

and organic solid state  lasers. The performance of conjugated molecules  in solution and  in 

solid  state  is  very  different  due  to  molecular  aggregation.  This  difference  is  caused  by 

intermolecular  interaction  of  the  excited  molecules  with  the  adjacent  molecules.  This 

interaction may be  caused by  transfer  of  energy  and  electrons,  formation  of  excimers  etc. 

This interaction leads to new quenching channels that reduce fluorescence emission. Most of 

these interactions depend on the distance between the molecules and their mutual position. 

Relatively small variation of  the chemical structure brings significantly different molecules 

Page 138: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

138 

 

geometry in solid‐state and thus diverse optical properties. Dependence on distance between 

‐conjugated planes were studied using diketopyrrolopyrrole sulfonic anionts with varying 

size of the counter cations. The influence of chemical structure modification was investigated 

with  the  help  of  various  donor‐?‐conjugated  bridge‐acceptor molecules where  the  bridge 

represents framework with bulky substituents oriented perpendicular to conjugated plane. Optical properties such as absorption, fluorescence, fluorescence quantum yield (PLQY) and 

lifetime in the solid state were studied and discussed.  

Keywords 

solid state fluorescence, fluorescence quantum yields, fluorescence lifetime, 

diketopyrrolopyrrole 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S, research 

infrastructures were supported by projects MŠMT No. LO1211.  

******

Optimization of Screen Printing Process for Printed Electronic Devices 

Hrabal, M., Omasta, L., Vala, M., Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Semiconducting properties of inorganic materials have been known for more than a century 

but  in  the  last  four  decades  new  organic materials  have  been  recorded  to  have  similar 

properties. Among  such materials  are  PEDOT  (poly  (3,  4‐ethylenedioxythiophene), DPPs 

(diketopyrrolopyrroles), derivatives of phthalocyanines and many others. The great potential 

of semiconducting devices based on organic materials lies in the cost and time consumption 

of their preparation. Organic semiconducting materials can be used in many different fields 

as solar cells, thin‐film transistors (TFTs), light‐emitting diodes to name just few. The aim of 

this work  is mainly  focused on organic electrochemical  transistors  (OECTs)  that could  find 

application  as  detectors  and  biosensors  in  various  biological  systems.  Gas  sensors,  pH 

sensors  or  sensors  for  detecting  cell  growth  are  just  few  examples.  Such  devices  usually 

consists  of  source  (S)  and  drain  (D)  electrodes  that  form  a  transistor  channel  and  a  gate 

electrode (G) which function is to modify the drain current by application of an external gate 

voltage. Electrolyte works  in  this  type of devices both as a connecting bridge between  the 

S/D and G and as a supplier of ions. PEDOT doped with PSS poly (styrene sulfonic acid) is 

reduced by an applied voltage. Conductivity of a reduced  form of PEDOT:PSS  is very  low 

compared  to  the oxidized  form. Our OECTs  consist of  conductive  silver busbars, polymer 

electrodes (source, drain and gate) from PEDOT:PSS and the electrolyte phosphate buffered 

saline (PBS). In the last thirty years a novel approach to manufacture such devices, have been 

developed in contrast to the traditional lithography. Deposition from a solution (specifically 

various  printing  methods)  is  much  more  cost  and  time  convenient  compared  to  the 

traditional method. Both the system of electrodes and conductive busbars have been printed 

by  a  screen  printing.  Silver  paste CB  115 Ag Conductor  from Dupont  has  been  used  for 

printing of conductors and PEDOT:PSS from Heraeus – Clevios for the electrodes. Device IV 

Page 139: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

139 

 

characteristics and morphology of prepared layers are key factors for evaluation whether the 

optimal print parameters have been achieved or not.  

Keywords 

Screen  printing,  organic  electrochemical  transistors,  printed  electronics,  organic 

semiconductor, biosensors 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 13‐29358S, research 

infrastructures were supported by projects MŠMT No. LO1211.  

******

New Diketopyrrolopyrrole Derivatives in OFET Transistors 

Stanislav Stritesky1, Martin Weiter1, Martin Vala1, Petra Horáková2, Lenka Dokládalová2, 

Luboš Kubáč2 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Material Research CentrePurkynova 464/118, 

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 2Centre for Organic Chemistry Ltd., Rybitví 296, CZ‐533 54 Rybitví, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Nowadays,  there  are  several  organic  semiconductors  with  relatively  high  charge  carrier 

mobilities which are used for the construction of organic field‐effect transistors (OFETs). In 

particular, small molecules such as derivatives of pentacenes,  rubrenes and perylenes, and 

polymers such as P3HT and PCDTBT have been widely studied so far. At the present time, 

known  dyes  and  pigments  are modified  for  use  in  organic  electronics.  To  this  group  of 

organic  semiconducting materials  also  include diketopyrrolopyrroles  (DPP)  that  represent 

the family of originally high performance pigments with high thermal and light stability and 

weather fastness. The aim of this study is to elucidate the influence of diketopyrrolopyrroles 

derivatives  chemical  structure  modifications  on  the  performance  of  organic  field  effect 

transistors  (OFETs).  Performance  of  OFETs  is  strongly  dependent  on  the  charge  carrier 

injection  from  contact  and  their  transport  within  the  first  organic  semiconductor  (OSC) 

monolayers  at  the  interface  with  the  gate  dielectric.  Therefore,  in  this  contribution  we 

focused  on  modification  of  self‐assembled  monolayers  (SAMs)  on  OFETs  prototypes 

prepared  on  silicon  substrates  (Fraunhofer  IPMS).  Other  optimization  of  OFETs  was 

performed  in  following parameters:  choice of  solvent,  spin‐coating  and  thermal  annealing 

optimization. Results of this study charge carrier mobility, contact resistance, on/off ratio will 

be  discussed within  this  contribution.  The  studied materials  showed  to  be  promising  for 

organic electronics applications based on the obtained results.  

Keywords 

Organic transistor, diketopyrrolopyrrole, charge carrier mobility, contact resistance 

Acknowledgements This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 13‐29358S, research 

infrastructures were supported by project MŠMT No. LO1211.  

Page 140: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

140 

 

******

Preparation and optimization of printed layers for biosensing 

Omasta, L., Salyk, O., Hrabal, M., Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Organic electrochemical transistors (OECTs) have achieved recognition as useful devices for 

a variety of applications, particularly  in  the area of sensing and biosensing. OECTs exploit 

the ability of organic  semiconductors  to  conduct  ions  in addition  to  electronic  charge and 

provide  unique  opportunities  when  integrated  into  biomedical  systems  as  transducers. 

Devices  can  be  easily  patterned  by  printing,  individually  functionalized,  and  directly 

interfaced with biomolecules and living cells. OECTs offer a unique set of advantages in the 

development  of  biomedical  tools  due  to  simple  and  low  voltage  operation  regime  and 

flexibility.  Moreover  electrochemical  transistors  are  of  high  interest  for  biosensing 

applications, as they are able to operate in liquid environment. In our research we focused on 

preparation and  characterization of  screen and  inkjet printed OECTs based on  conductive 

polymer (PEDOT:PSS) (poly (3, 4 ethylenedioxythiophene) doped with poly (styrene sulfonic 

acid)  as  the  active  transistor  channel  material.  The  silver  circuit  matrix  together  with 

PEDOT:PSS  active  layer  formed  electrochemical  transistors  with  lateral  architecture.  All 

layers were printed on flexible substrates polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene 

terephthalate (PET). Printing processes were done using screen printer RokuPrint SD 05 and 

inkjet Fujifilm Dimatix Material Printer. Structure and morphology of prepared layers were 

evaluated  via mechanical  profilometer.  Adhesivity  and mechanical  properties  of  printed 

structures  in various aqueous  solutions were  tested. Electrical properties of  screen printed 

electrochemical transistors were investigated by testing output and transfer characteristics in 

phosphate  buffered  saline.  The  influence  of  thickness  of  active  layer,  different  pattern 

designs and geometry on OECTs behaviour were evaluated.  

Keywords 

organic  electronics,  PEDOT:PSS,  biosensor,  printed  electronics,  screen  printing,  inkjet 

printing, organic electrochemical transistor 

Acknowledgements This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 13‐29358S, research 

infrastructures was supported by projects MŠMT No. LO1211.  

Page 141: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

141 

 

******

Characterization of Novel Small Molecules for Organic Electronics and 

Photonics 

Sionová, M., Vala, M., Černý, J., Kubáč, L., Krajčovič, J., Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Organic molecules are potential materials for cheap organic electronics and photonics. Small 

molecules  have  some main  benefits  when  compared  to  polymeric materials  (a  perfectly 

defined  chemical  structure,  purification  of  a  single molecule  is  easier,  the  analysis  of  the 

relationship between  structure and properties  is more  straightforward,  etc.) which  lead  to 

greater interest in these materials. The aims of this study were to synthetize and characterize 

novel small molecule materials (based on phthalocyanines or diketopyrrolopyrroles) for use 

in  organic  electronics  and  photonics.  The  easy  solubility  some  of  the  prepared materials 

facilitate  the  preparation  of  thin  film  structures,  eg.  by  printing  technology  which  is 

appropriate  for  possible  their  future  commercial  production.  The  materials  were 

characterized with  respect  to  their molecular  structure. Optical and electrical properties of 

the  devices were  investigated.  These  small molecules  thin  films were  prepared  by  spin‐

coating  and vacuum  evaporation. Their  optical properties was  studied by  absorption  and 

fluorescence spectroscopy,  the electrical conductivity were studied by steady state current‐

voltage  characterization.  Subsequently,  the different  structures  of  organic  solar  cells were 

prepared.  Their  optoelectronic  and  electrical  properties  such  as  spectrally  resolved 

photoconductivity,  charge  carrier  photogeneration  and  photovoltaic  conversion  efficiency 

was studied.  

Keywords 

small molecule, organic solar cell, diketopyrrolopyrrole, phthalocyanine 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S, research 

infrastructures were supported by projects MŠMT No. LO1211.  

******

Functionalization of Textile Materials by Conductive Polymers for Smart 

Textile Applications 

Kubáč, L., Akrman, J., Josefík, F., Dvorský, D., Martinková, L., Marek, J.  

Centre for Organic Chemistry Ltd., Rybitví 296, 533 54, CZECH REPUBLIC 

Inotex Ltd., Štefánikova 1208, 544 01, Dvůr Králové n. L., CZECH REPUBLIC 

Abstract Smart textile applications is based on the connection of sensory elements with the evaluation 

and communication systems. This connection must be done by stable conductive prints or by 

Page 142: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

142 

 

stable conductive  fibres. The most critical part of stability  is  the process of  textile washing. 

The most common way of  the connection  is  the metal based  fibres, which are knitted  into 

fabrics  structure  [1‐5].  Second  possibility  based  on  the  similar  solution  is  the  knitting  of 

carbon wire  into  fabric structure  [6‐8] and  last one possibility  is  the printing of metal  inks 

onto fabric structure connected with encapsulation [9‐11]. The conductive polymers, mainly 

complex  poly‐3,  4‐ethylenedioxythiophene‐polystyren  sulfonate  (PEDOT/PSS)  are  widely 

used  in  the organic electronic systems [12‐14]. Dispersion PEDOT/PSS creates highly stable 

conductive  layers  and  it  is  one  of  the most  useful  parts  of  the  printed  organic  electronic 

systems. Application of this dispersion in the field of smart textile is not effective. The layer 

is not stable after washing and its ability of the charge transfer is low. Alternative way is in 

situ polymerisation of PEDOT directly on chosen textile material surface. The common way 

consists  from  in combination of starting EDOT and  iron  (III)  toluensulfonate  is  insufficient 

too, because the  layer  is not homogenous on the structured textile surface and  it  is washed 

out  too. Highly  efficient  is  in  situ  polymerisation  if  the  textile materials  are modified  by 

materials  containing  two  functional  groups,  one  for  permanent  fixation  in  the  textile 

structure  on  the  second  create  by  sulfo  or  carboxy  group, which  serve  as  dopant during 

polymerisation of EDOT. Such PEDOT modified textile fabrics or fibres have sheet resistance 

less than 102 Ohm.  

Keywords conductive polymers, PEDOT, textile fabric, fibre 

Acknowledgements 

This work was supported by TA CR, project TE01020022, Flexprint 

References 

[1] ZHOU,  T. ZHANG, C. H., CHANG  B.  FAN,  F. R.  TANG, W. WaNg, Z.  L.  : Woven 

Structured Triboelectric Nanogenerator for Wearable Devices, ACS Applied Materials & 

Interfaces (2014), 6 (16), 14695‐147012)  

[2] PAN,  S.  YANG,  Z.  CHEN,  P. DENG,  J.  Li, H.  PENG, H.  : Wearable  Solar  Cells  by 

Stacking Textile Electrodes, Angewandte Chemie,  International Edition  (2014), 53  (24), 

6110‐61143)  

[3] LOU,  C. W.  LIN,  C.  ‐M. HSING, W.  ‐H.  CHEN, A.  ‐P.  LIN,  J.  ‐H.  : Manufacturing 

techniques and electrical properties of conductive  fabrics with  recycled polypropylene 

nonwoven selvage, Textile Research Journal (2011), 81 (13), 1331‐13434)  

[4] KYLBERG,  W.  de  CASTRO,  F.  A.  CHABRECEK,  P.  SONDEREGGER,  U.  CHU,  B. 

NUEESCH,  F.  HANY,  R.  : Woven  electrodes  for  flexible  organic  photovoltaic  cells, 

Advanced Materials (2011), 23 (8), 1015‐10195)  

[5] PERUMALRAJ, R. DASARADHAN,  B.  S. NALANKILLI, G.  : Copper,  stainless  steel, 

glass  core yarn, and ply yarn woven  fabric  composite materials properties,  Journal of 

Reinforced Plastics and Composites (2010), 29 (20), 3074‐30826)  

[6] WANG,  Lu;  FENG,  Xiao;  REN,  Lantian;  PIAO,  Qiuhan;  ZHONG,  Jieqiang; WANG, 

Yuanbo; LI, Haiwei; CHEN, Yifa; WANG, Bo: Flexible Solid‐State Supercapacitor Based 

on  a Metal‐Organic  Framework  Interwoven  by  Electrochemically‐Deposited  PANI,  J. 

Am. Chem. Soc. (2015), 137 (15), 4920‐49237)  

[7] ZHANG,  D.,  MIAO,  M.,  NIU,  H.,  WEI,  Z.:  Core‐Spun  Carbon  Nanotube  Yarn 

Supercapacitors for Wearable Electronic Textiles, ACS Nano (2014), 8 (5), 4571‐4579. 

Page 143: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

143 

 

[8] WU, M. ‐S. GUO, Z. ‐S. JOW, J. ‐J. : Highly Regulated Electrodeposition of Needle‐Like 

Manganese Oxide Nanofibers  on Carbon  Fiber  Fabric  for  Electrochemical Capacitors, 

Journal of Physical Chemistry C (2010), 114 (49), 21861‐218679)  

[9] MAHLTIG,  B. NATARAJAN, H.  S.  El  BRINI, O. WISSLING,  P. HAASE, H.  : Metal‐

containing coatings on textiles: concepts and properties, Textilplus (2013), (1/2), 30‐3310) 

[10]  GAIKWAD,  A.  M.  ZAMARAYEVA,  A.  M.  ROUSSEAU,  J.  CHU,  H.  DERIN,  I. 

STEINGART,  D.  A.  :  Highly  Stretchable  Alkaline  Batteries  Based  on  an  Embedded 

Conductive Fabric, Advanced Materials (2012), 24 (37), 5071‐507611)  

[11] KAZANI,  I.  HERTLEER,  C.  de  MEY,  G.  SCHWARZ,  A.  GUXHO,  G.  van 

LANGENHOVE, L. : Electrical conductive textiles obtained by screen printing, Fibres & 

Textiles in Eastern Europe (2012), 20 (1), 57‐6312)  

[12] KIM W. KIM N. KIM  J. K. PARK  I. CHOI Y. S. WANG D. H. CHAE H. PARK  J. H.  : 

Polymer  bulk  heterojunction  solar  cells  with  PEDOT:PSS  bilayer  structure  as  hole 

extraction layer, ChemSusChem (2013), 6 (6), 1070‐513)  

[13] JEONG  J. NAM  S. KIM  J. WOO  S. KIM H. KIM Y.  : Effect  of  inorganic nanoparticle 

addition to the hole‐collecting buffer layers in polymer solar cells, Journal of nanoscience 

and nanotechnology (2012), 12 (7), 5696‐914)  

[14] KIM J. ‐R. JUNG J. H. SHIN W. S. SO W. ‐W. MOON S. ‐J.  : Efficient TCO‐free organic 

solar  cells with modified  poly  (3,  4‐ethylenedioxythiophene)  :  poly  (styrenesulfonate) 

anodes, Journal of nanoscience and nanotechnology (2011), 11 (1), 326‐30 

******

Molecular Tuning Powerful Tool at Synthesis of Smart Molecules for 

Organic Electronics 

Krajčovič, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Understanding and prediction of  the consequences following  the structural modification of 

the molecules and polymers plays significant role in the organic chemistry synthesis.  

During the last twenty years, the organic chemists have developed tremendous amounts of 

molecular building blocks which have been employed to design various oligomers, polymers 

or  supramolecular  systems according  to  individual demands  for  specific applications. The 

synthesis  of well‐defined  intermediates  based  on monomers  and  oligomers with  a  target 

range  of  properties  is  approach  which  can  be  considered  as  a  major  challenge  for  the 

construction advanced “smart” molecules applicable in organic electronics.  

One particular synthetic approach  is  to achieve  the alternating donor  (D) and acceptor  (A) 

units  to  steer  the molecular  orbital  energy  gaps,  as well  as  the  band gap  of  the  resulting 

copolymers  (so‐called  D–A  oligo‐/polymers).  This  strategy  is  suitable  for  tailoring  the 

properties of conjugated molecules for different applications like OFETs and PSCs [1].  

Page 144: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

144 

 

Specifically,  the  systematic  synthetic  modification  of  the  bandgap  a  series  of 

diketopyrrolopyrroles  (DPP)  [2] and atom substitutions  in  the key positions bis  (2‐thienyl) 

phenylene units [3] will be illustrated.  

Keywords molecular tuning, diketopyrrolopyrroles (DPPs), bis (2‐thienyl) phenylenes, energy gaps 

Acknowledgements 

This work was supported by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S, research 

infrastructures were supported by project MŠMT No. LO1211.  

References [1] G. XIN, M. BAUMGARTEN, K. MÜLLEN, Progress of Polymer Science, 38 (2013) 1832‐

1908.  

[2] M. VALA, J. KRAJČOVIČ, S. LUŇÁK Jr., I. OUZZANE, J‐P. Bouillon, M. Weiter, Dyes 

and Pigments 106 (2014) 136‐142 

[3] J. KRAJČOVIČ, A. KOVALENKO, P. HEINRICHOVÁ, M. VALA, M. WEITER, Journal 

of Luminiscence, (in press, DOI: 10. 1016/j. jlumin. 2015. 06. 043)  

******

Hybrid Organic‐Inorganic Perovskite Solar Cells with Printed Photo‐Anode 

Michal Hatala, Pavol Gemeiner, Milan Mikula 

Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, 

Department of Printing Arts Technology and Photochemistry, Radlinského 9, 821 37, Bratislava, 

SLOVAK REPUBLIC 

Abstract Perovskite  solar  cells  can  be  classified  as  one  of  the  most  promising  photovoltaic 

technologies  of  the  3rd generation of photovoltaic  systems. Primary  structure  is based  on 

solid state Dye Sensitized Solar Cells (ssDSSC), with the exception that these systems employ 

hybrid organometallic perovskites  (CH3NH3MX3 M=Sn, Pb X=F, Cl, Br)  in  the  role of  light 

harvester. High absorption in the full range of visible light spectrum and high mobilities and 

diffuse  lengths  of  free  charge  carriers  formed  in  perovskites  allow  to  achieve  high 

photovoltaic performance. Moreover, thanks to their ambipolar character, perovskites can act 

as p‐ or n‐  type semi‐conductors. Depending on  the structure of  the solar cell, perovskites 

can  serve not only  as  a  sensitizer, but  they  can partially  fulfill  also  the  function of hole  ‐

transporting  material  (HTM).  This  characteristic  allows  to  modify  the  basic  structure, 

especially in terms of the necessity of mesoporous conductive oxide layer. In this paper we 

focused  on  the  preparation  of  the  monolithic  perovskite  solar  cells  on  the  rigid  glass 

substrates.  The  mesoporous  titanium  dioxide  (TiO2)  photoanode  was  prepared  using  a 

screen printing  technique. One‐step and  two‐step method were used  for  the deposition of 

perovskite  layer  at  ambient  conditions.  Spin  coated  precursors  contained  two  elementary 

components  Lead  iodide  (PbI2)  and Methylammonium  iodide  (CH3NH3PbI3). Metal  back 

contacts were  sputtered  directly  onto  perovskite  layer  or  onto  subsequently  spin‐coated 

HTM layer.  

Page 145: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

145 

 

Keywords 

perovskite, solar cells, TiO2 mesoporous photo‐anode, printed electronics 

******

Fully Conjugated Alcohol ‐ and Water Soluble Metallo‐Supramolecular 

Polymers 

Bondarev, D.1 Gladyš, S.2 Polášková, M.1 Huťťa M.1  

 1Tomas Bata University in Zlin, Faculty of Technology, Vavrečkova 275, CZ‐762 72, Zlín, CZECH 

REPUBLIC  2Charles University in Prague, Faculty of Science, Hlavova 2030, CZ‐128‐43, Prague, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Metallo‐supramolecular polymers  represent  special  class of polymer materials  (1). Typical 

metallo‐supramolecular  (MSM) polymer  consists of  the organic unit  end‐capped with  two 

ligands which are capable of chelating selected metal ions. Linear MSM polymer is formed if 

two  ligands  are  chelating  one metal  ion.  Special  type  of MSM  polymers  is  the  one with 

conjugated  organic  block  as  a  ligand‐bearing  unit  (2).  In  such  case we  can  achieve  fully 

conjugated  architecture  which  offers  the  (prospective)  properties  emerging  from  the 

conjugated  units  (absorption‐emission  characteristic,  electron  conductivity,  non‐linear 

optical responses, charge generation) with constitutional dynamics as the coordination bonds 

are much more suitable  for rearrangements  than  the covalent ones and simultaneously  the 

coordination bonds are significantly more stable than hydrogen bonds which are also being 

utilized  in  dynamers  ‐  constitutionally  dynamic  polymer  (3)  of  another  classes.  Main 

advantages of constitutional dynamics are in the tuning of the composition of MSM polymer 

by simple combination of building blocks or  tuning  its molecular weight characteristics by 

selection of organics to metal ion ratios. It is also possible to combine both above mentioned 

approaches  in  combination  with  other  materials  like  common  conjugated  polymers  or 

inorganic  counterparts  to  achieve  supramolecular  assembling  of  such  composites.  It was 

shown  in  numerous  examples  (4)  that  architecture  of  functional  devices,  e.  g.  in 

optoelectronics,  strongly  influences  the  performance  of  the  device.  Therefore,  there  is 

necessary  to  interest ourselves not only  in  the properties of conjugated polymers/materials 

but  also  in  its  assembly  in  thin  layers  or  in  other  functional  arrangements.  One  of  the 

approaches in supramolecular assembling is the utilization of polymers (or other conjugated 

compounds) with different polarity. As example, layer‐by‐layer assembly in thin layer might 

be  achieved by  coating  the  surface  alternately by hydrophobic  and hydrophilic polymers. 

Second  example  is  the  utilization  of  block  or  gradient  polymers  combining  units  or  side 

groups with different polarity or affinity to the selected surface. In our contribution we focus 

on  alcohol‐  and water‐soluble  fully  conjugated metallo‐supramolecular  polymers  as  (i)  it 

represents almost unstudied systems with only rare references (5) offers a (ii) possibility of 

utilization as sensor systems for biomolecules and biomacromolecules (soluble only in water 

and polar solvents)  (iii) polar groups can  take part  in  the  tuning of  the  final assembly and 

finally,  (iv)  present  polar  groups  might  contribute  to  overall  conductivity  by  its  ionic 

conductivity  and/or  can  exhibit  self  doping  (6)  and  thus  improve  charge  transport  and 

generation properties.  

Page 146: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

146 

 

Keywords 

Metallo‐supramolecular  polymer,  organic  electronics,  polythiophene,  self‐assembly, 

conjugated polymer, organometalics 

References 

[1] J. B. BECK, S. J. ROwan J. Am. Chem. Soc., 2003, 125 (46), 13922  

[2] A. WINTER, et al. Macromol. Rapid Commun. 2008, 29, 1679  

[3] J. LEHN, Prog. Polym. Sci., 2005, 30, 814  

[4] H. SIRRINHAUS Nature, 1999, 401, 865  

[5] P. ŠTENCLOVÁ‐BLÁHOVÁ et al. DOI: 10. 1039/c5cp01000d  

[6] A. VIINIKANOJA et al. Langmuir 2003, 19, 2768 

******

SEC‐DAD – Application of the Method for the Characterization of ‐conjugated polymers 

Trhlíková, O.1, Gladyš, S.2 Sedláček, J.2 Bondarev, D.3  

 1Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Sciences of Czech Republic, Heyrovského nám. 

2, CZ‐162 06, CZECH REPUBLIC 2Charles University In Prague, Faculty of Science, Hlavova 2030, CZ‐143 28, Prague, CZECH 

REPUBLIC 3Tomas Bata University in Zlin, Faculty of Technology, Vavrečkova 275, CZ‐762 72, Zlín, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Conjugated  polymers  represent  important  class  of  advanced  macromolecular  materials. 

Extraordinary development in the area of conjugated polymers is stimulated not only by the 

scientist´s personal incentives to the research but also by the large scope of already utilized 

or  near‐future  applications  such  as  polymer  light  emitting  diodes,  organic  photovoltaics, 

organic transistors, various sensors or non‐linear optics. The unique properties of conjugated 

polymers  originate  from  its  covalent  structure.  The  main‐chain  double  or  triple  bonds 

alternate  and  therefore  the  ‐electrons  are  more  or  less  delocalized.  Generally,  the 

conjugation i. e. delocalization of  ‐electrons in the polymer is most visibly manifested in the 

absorption  characteristics.  The  band  gap  decreases  with  increasing  delocalization  of  ‐electrons  (extent of conjugation) and  simultaneously occurs  the  red  shift  in  the absorption 

spectrum.  Therefore,  the  absorption  characteristics  are  in  principle  the  first  and  easily 

accessible measure/parameter of the conjugation in the polymer backbone. Molecular weight 

(MW)  characterization  is  important  in  all  areas  of  polymer  research.  Chromatographic 

techniques belong to the most relevant methods of investigation of MW characteristics. Size 

exclusion chromatography  (SEC)  is well established and expanded method although  it has 

some limitations and disadvantages. Main advantage of the SEC is that it provides the MW 

distribution  whereas  other  methods  like  viscometry,  osmometry,  and  light  scattering 

techniques provide averaged molecular weights.  Investigation of absorption characteristics 

of the conjugated polymers is important as the absorption of conjugated macromolecules or 

polymer segments is the macroscopic representation of the conjugation degree. It is obvious 

that  the  extent  of  conjugation  is  crucial  parameter  especially  in  the  case  of  polymers 

Page 147: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

147 

 

utilizable  in  the  optoelectronic  applications.  Secondly,  the  absorption  characteristics  are 

given  primarily  by  the  covalent  structure.  Therefore,  changes  in  the  absorption 

characteristics can reflect some changes in the covalent structure. SEC‐DAD (in the literature 

called  also  SEC‐PDA  (PDA  stand  for  photodiode  array  detector)  is  a  technique  which 

combines  chromatography and  spectrophotometry but  the  reports on  this method are  still 

rare. In our contribution we show several examples of utilization of SEC‐DAD in study of (i) 

alternating  copolymers  of  various  compositions,  the  effect  of  molecular  weight 

characteristics  on  the  optical  properties  (ii)  linear  polythiophenes  in  which  the  optical 

properties depend not only on the molecular weight but also on the orientation isomerism of 

the polymer backbone (iii) investigation of solution and solid state degradation of MEH‐PPV 

which is one of most important conjugated polymers utilized nowadays and its comparison 

with degradation of linear high‐cis polyacetylene. We show that SEC‐DAD allows obtaining 

the  results un‐accessible by  simple  chromatography or absorption  spectroscopy, especially 

pointing out the importance of the data in the field of conjugated polymers.  

Keywords 

Size exclusion chromatography, conjugated polymers, polymer characterization 

******

Printed Organic Sensor for Cardiomyocytes Research 

Salyk, O., Omasta, L., Vala, M. and Weiter, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Organic  electronics  devices  occurred  as  a  proper  solution  for  bioelectronics  sensor 

development  due  to  obvious  biocompatibility  of  organic  semiconductors.  So  called 

biosensors can convert electrochemical processes in touch with cell membranes convert into 

electronic signal. A matrix of such biosensors can simultaneously scan a number of biological 

samples as well as a  tissue  in  living body. The core of  the device  is a  transistor, nowadays 

mostly OECT  (Organic Electro Chemical Transistor)  fabricated by  thin film  technique  from 

semiconducting  biocompatible  polymer  PEDOT:PSS  (poly  (3,  4‐ethylenedioxythiophene) 

polystyrene  sulfonate)  Such  transistors  were  printed  both  by  Ink‐Jet  [1]  and  by  screen 

printing [2] technique and their main characteristics are presented.  

Keywords Bioelectronics, organic electrochemical transistor, cardiomyocyte 

References 

[1] OMASTA,  L.  et  al.  Preparation  and  optimization  of  printed  layers  for  biosensing, 

Chemistry  and Life  2015, Brno[2] HRABAL, M.  et  al. Optimization of  screen printing 

process for printed electronic devices, Chemistry and Life 2015, Brno 

Page 148: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

148 

 

******

Sensors Fabrication Using Screen Printing Technique 

T. Syrový1, P. Kuberský2, J. Řeboun2, L. Syrová1, A. Hamáček2, J. Stejskal3, S. Nešpůrek2 

1Department of Graphic Arts and Photophysics, University of Pardubice, Pardubice, CZECH 

REPUBLIC 2Department of Technologies and Measurement, University of West Bohemia, Faculty of Electrical 

Engineering/RICE, Plzeň, CZECH REPUBLIC 3Institute of Macromolecular Chemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Heyrovsky Sq. 2, 

162 06 Prague 6, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

During last years was performed research in fabrication of several types of sensing elements, 

which were  in many  cases printed by using  screen printing  technique. This  technique has 

several  years  strong  position  in  area  of  printed  electronics  by  its  process  simplicity  and 

unique advantage ‐ possibility to print large variety of thickness of layers in dependence to 

printing  condition  and  printing  setup. Driven  by  needs  of  specific  sensor  element  layers 

were  prepared  different  layers  with  thickness  from  tens  nanometres  to  hundreds  of 

micrometres by using  tens of different  ink  formulations under optimized  specific printing 

conditions for given applications. In many cases the ink formulation was developed.  

By using screen printing technique were prepared different types of humidity sensors, where 

for many of them was sensing response given by dependence of resistivity of sensing layers 

on  relative  humidity.  During  development  of  printing  process  and  ink  formulation  for 

preparation of humidity sensor elements were optimized used printing inks for printing ID 

structures and sensing  layers, their  layer thicknesses, GAP/Finger geometry, etc. In studied 

humidity  sensors  elements were  used  various  types  of  sensing  layers  consisting  of  small 

molecules like phtalocyanines, diketopyrrolopyrroles or selected polymeric layers. For some 

optimized configurations were printed stable sensors with high quality response within the 

range of 20‐95 % of relative humidity and temperature range from 20 to 50 °C.  

Lots of majority of process parameters  influenced  the  fabrication  and  sensing  response of 

nitrogen  oxide  sensor,  where  its  sensing  properties  are  evaluated  by  amperometric 

(electrochemical) detection. During  the  fabrication process  the  lots of problems come  from 

side  of  proper  drying  condition  of  electrolyte  layers,  printing  of working  electrode  over 

hundreds micrometer  high  electrolyte  edge  and  some  other  process  conditions  had  to  be 

optimized.  Using  optimized  printing  condition  parameters  and  ink  formulation 

compositions were printed nitrogen oxide  sensor elements with  sensing  range within 0‐20 

ppm NO2.  

The  chemoresistive  ammonia  sensing  elements  were  printed  from  various  polyaniline 

dispersions, where response of each  type was evaluated  in  test chamber. For  these  type of 

sensor  elements  were  tested  influence  of  different  geometry  of  interdigital  electrode, 

GAP/finger  dimension  and  ordering  of  selected  layers  of  sensor  element  to  sensing 

properties. By using optimal structure was fabricated sensor element with sensing range 0‐

100 ppm.  

Page 149: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

149 

 

In  presentation  will  be  discussed  some  other  fabrication  process  problems,  pitfalls, 

experiences and will be  included some other types of sensors which were printed by using 

screen printing technique.  

Keywords Sensors,  relative  humidity  sensor, NO2  sensor,  amonia  sensor,  printed  electronic,  screen 

printing 

Acknowledgements 

This  research was supported by  the project European Regional Development Fund, by  the 

Ministry  of  Education,  Youth  and  Sports  of  the  Czech  Republic  under  the  Regional 

Innovation Centre for Electrical Engineering (RICE, ED2. 2. 00/03. 0094c) and by Technology 

Agency of the Czech Republic (TE01020022).  

References [1] KUBERSKÝ, P., SYROVÝ, T., HAMÁČEK, A., NEŠPŮREK, S., SYROVÁ, L. Towards a 

fully printed electrochemical NO2 sensor on a flexible substrate using ionic liquid based 

polymer electrolyte (2015) Sensors and Actuators, B: Chemical,. Article in Press.  

[2] KUBERSKÝ, P., SYROVÝ, T., HAMÁČEK, A., NESPŮREK, S., SYROVÁ, L. Fully printed 

electrochemical NO2 sensor (2014) Procedia Engineering, 87, pp. 1043‐1046.  

[3] SYROVÝ  T.,  SYROVÁ  L.,  KAPLANOVÁ.  M.,  ČERNÝ  J.,  KUBÁČ  l.,  ŘEBOUN  J., 

HAMÁČEK A., Printed humidity sensor  for measuring  in wide range of  temperatures 

and relative humidities, Utility model PUV 2013‐27805, 2013.  

******

Diketo‐Pyrrolo‐Pyrrole: A Versatile Chromophore for Organic Electronics 

and Photonics 

Vala Martin1, Weiter Martin1, Krajčovič Jozef1, Stanislav Luňák1, Jan Vyňuchal2, Luboš 

Kubáč3  

1Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkyňova 

464/118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 2Synthesia, a. s., Semtín 103, CZ‐530 02 Pardubice, CZECH REPUBLIC 

3Centre for Organic Chemistry Ltd., Rybitví 296, CZ‐533 54 Rybitví, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

The rapidly progressing fields of organic photonics research has  led to a renaissance  in the 

chemistry of dye molecules, compelling scientists to revitalize old pigments, transform them 

into soluble dyes and apply  them  in  the construction of new and complex semiconducting 

materials. Among other materials (e. g. (iso) indigo, benzodipyrrolidone, benzodifurannone, 

and  others),  the  dyes  based  on  diketo‐pyrrolo‐pyrrole  (DPP)  unit  becomes  to  be  highly 

studied  nowadays.  Derivatives  of  3,  6‐diphenyl‐2,  5‐dihydro‐pyrrolo[3,  4‐c]pyrrole‐1,  4‐

dione, commonly referred to as DPPs, constitute recent industrially important class of high‐

performance  pigments.  They  are  endowed  with  brilliant  shades  and  exhibit  exceptional 

chemical, heat,  light, and weather fastness. If we add to this a  large conjugated system, the 

materials represent an attractive basic core for organic photonics. It has been proved that the 

Page 150: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

150 

 

DPPs can serve as an efficient structure for organic solar cells materials, can exhibit high p‐ 

and n‐type mobility and allow for construction of electroluminescent devices.  

In  this  contribution we  present  the  study  of  the  effect  of DPP  chemical  structure  on  the 

electrical,  optical  and  optoelectronic  properties  for  photonic  applications. We  discuss  the 

influence of various  substitutions  (polar groups,  solubilizing groups). These modifications 

allow  fine‐tuning of  the  frontier molecular orbitals, molecular geometries and  the resulting 

optical and electrical properties. We show that these dyes can offer efficient base for optical 

applications (solid state  lasers, two‐photon absorption) and optoelectrical applications such 

as  photovoltaics. Model  devices  were  prepared  and  characterized  and  the  experimental 

outcomes  compared with  theoretical  results  obtained with  the  help  of  quantum  chemical 

calculations.  

Keywords 

Organic semidonductors, oerganic electronics, organic photonics, diketopyrrolopyrrole 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  Ministry  of  education  youth  and  sport  of  the  Czech 

Republic, project No. LO1211 and by Czech Science Foundation via project No. 15‐05095S.  

Page 151: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

151 

 

Photochemistry and Photocatalysis 

Aqueous Photochemistry of Bisphenols: Mechanistic Aspects  

Salomatova, V.1, Pozdnyakov, I.1, 2, Sherin, P. 3, Grivin, V.1, Bazhin, N.1, Plyusnin, V.1, 2  

1V. V. Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, 3 Institutskaya str., 630090 

Novosibirsk, RUSSIAN FEDERATION  2Novosibirsk State University, 2 Pirogova St., 630090 Novosibirsk, RUSSIAN FEDERATION  

3International Tomography Center, 3a Institutskaya str., 630090 Novosibirsk, RUSSIAN 

FEDERATION 

Abstract 

Bisphenols  (BPs)  are widely  used  in  production  of  polycarbonate  plastics,  epoxy  resins, 

adhesives,  coatings  for  drink  packages  and  food  cans. As  a  consequence  BPs  have  been 

widely detected in the environment and food products [1]. However, many (e. g. well‐known 

bisphenol A) of them refer to endocrine‐disrupting chemicals (EDCs) and were reported to 

possess acute toxicity and estrogenic activity [2]. Conventional treatment techniques are not 

effective  enough  for  the  removal  of  majority  of  EDCs,  while  photochemical  and 

photocatalytic  processes  have  proved  themselves  as  perspective  methods  for  water 

purification  and  disinfection  from  these  compounds.  Besides  the  broad  number  of 

investigations devoted  to decomposition  of BPs using photochemical  approaches,  there  is 

almost no information about mechanistic aspects regarding the photochemistry of BPs. Using 

combination  of  pulsed  photochemical  techniques with  stationary methods  is  comparable 

rarely  used  but  very  informative  approach  for  construction  full  and  reliable  model  of 

photodegradation  of  organic  pollutants.  In  this  work  aqueous  photochemistry  of  three 

bisphenols  (4, 4’‐hydroxyphenylmethane  (BPF), 4, 4’‐hydroxyphenylethane  (BPE) and 4, 4‐

Bis (4‐hydroxyphenyl) valeric acid (DPA)) was studied by means of stationary (XeBr excimer 

lamp, 282 nm) and laser flash photolysis (6 ns, Nd:YAG  laser, 266 nm). Main attention was 

paid  to  determination  of  primary  photochemical  processes,  nature,  spectral  and  kinetic 

properties  of  excited  states  and  primary  intermediates  and  their  further  transformation 

products. For all studied BPs  the main primary photochemical process was observed  to be 

photoinization with formation phenoxyl radical – hydrated electron pair. It was found that 

phenoxyl  radical  decays  in  recombination  and  reaction  with  superoxide  anion  radical 

formed during scavenging of hydrated electron by dissolved oxygen with formation of one 

main product which was determined by LC‐MS method as product of BP hydroxylation. In 

present  work  quantum  yields  of  primary  intermediates  formation  and  BPs 

photodegradation,  rate  constants  of  intermediates  disappearance  and  their  spectral 

properties  were  determined.  Also,  on  the  basis  of  all  obtained  data,  scheme  of  BP 

transformation in aqueous solutions was proposed. UV‐method was found to be sufficiently 

effective way  for BPs  removal  from water, but obviously  this method  is needed  in  further 

improvements and modifications to reach endurable results. Cyclodextrin complexation has 

recently emerged as a new catalytic technology complement to the photochemical treatment 

approaches.  It was  found  for  all  studied  compounds  that  inclusion of BPs  in  cyclodextrin 

cavity leads to great increase of photoionization and fluorescence quantum yields as well as 

Page 152: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

152 

 

fluorescence  lifetime due  to decreasing of  solvent quenching of  the  singlet excited  state of 

BPs.  

Keywords 

Bisphenols, endocrine disruptors, flash photolysis, photodegradation, phenoxyl radical 

Acknowledgements 

The work was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research (No. 14‐

03‐00692_a)  

References 

[1] T.  SUZUKI,  Y. NAKAGAWA,  I.  TAKANO,  K.  YAGUCHI,  Y. KAZUO,  Environ.  Sci. 

Technol., 38, 2004, pp. 2389–2396[2] M. ‐Y. Chen, M. Ike, M. Fujita, Environ. Toxicol., 17, 

2002, pp. 80‐86 

******

Preparation of Covalently Bonded Polyacrylic Layers onto the 

Polypropylene Surface 

Pospíšek, M., Kučera, F.  

B rno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 464/118612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Radical  graft  polymerization  onto  the  polypropylene  surface was  observed  in  solution  of 

various acrylic monomers (acrylic acid, sodium ionomer of acrylic acid and acryl amide) in 

proper  solvent  (water‐acetone  mixture).  The  process  was  initiated  by  photoinitiator 

(benzophenone and acetophenone) and ultraviolet  light source  (medium pressure mercury 

lamp).  Polypropylene  used  to  modification  was  commercial  extrusion  type  with  basic 

stabilization.  Modified  surfaces  were  characterized  by  infrared  spectroscopy  with  ATR 

technique.  The  comparative  parameter  was  carbonyl  index  determined  from  absorption 

peaks  of  functional  methyl  groups  (2950  cm‐1)  and  functional  carbonyl  groups  (1700  ‐ 

1750cm‐1)  of  FTIR‐ATR  spectra.  There  was  determined  effect  of  modification  solution 

thickness on  the modification process. Maximum of modification  intensity was  reached  in 

thickness  of  modification  solution  100  μm.  Influence  of  initiator  concentration  on  the 

modification  process  was  tested  for  both  acetophenone  and  benzophenone.  Intensity  of 

modification  process  increased  with  initiator  concentration  for  both  initiators  and 

modification intensity increased clearly more in case of benzophenone. Time dependence of 

grafting  yield  of  acrylic  monomers  expressed  as  carbonyl  index  was  determined  for 

modification  time  from  30  to  600  s.  The  highest modification  intensity was  reached with 

modification of acrylamide. Test specimens designed for preparation of adhesive joints were 

modified  in  time  from  30  to  600s.  Joints  were  bonded  by  cyanoacrylate  adhesive  that 

provided  reaction  with  surface  of  polyacrylic  acid.  There  were  founded  conditions  of 

modification  that  provided  strength  of  adhesive  joints  higher  than  strength  of 

polypropylene. Confocal microscopy was used  to observe changes of  surface morphology, 

where  surface  roughness  and  thickness  of  grafted  surfaces  that  reached  up  to  4  μm was 

determined.  Modification  of  polypropylene  surfaces  by  acrylic  monomers  seems  to  be 

Page 153: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

153 

 

promising  for  various  industrial  applications  such  as  thin  layer  printing,  dying,  coating, 

improving adhesion in polymer blends, composites and polar adhesives.  

Keywords 

Polypropylene, modification, surface, photo‐grafting, adhesion, FTIR‐ATR, acrylic acid, acryl 

amide.  

******

Principal Component Analysis of NIR Spectral Data used as Forensic 

Method for Inkjet Printed Document 

Oravec, M., Gál, L., Čeppan, M.,  

Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, 

Radlinského 9, 812 37 Bratislava, SLOVAKIA 

Abstract The basic procedure of analysing properties of the graphic documents includes their material 

analysis.  Currently  used  analytical  techniques  as  TLC, HPTLC, GC‐MS,  and HPLC  [1‐3] 

require  suetable  pre‐treatment  of  a  sample  before  analysis.  This  approach  brings  several 

drawbacks, which finally leads to the serious destruction of analysed evidence. This paper is 

focused on the combination of fibre optic reflection spectroscopy in the NIR spectral region 

and multivariate statistical method – Principal component analysis (PCA). The approach of 

the method can be used to verify the authenticity of analyzed documents or identification of 

inks  from documents  for  forensic and  technical analysis. The spectral data of new samples 

were  added  to  the  inkjet  prints  database  in  order  to  improve  results  of  PCA.  The most 

important  part  of  this  work  was  to  design  an  appropriate  procedure  of  pre‐processing 

methods  to  prepare  optimal  spectral  data  for  PCA.  PCA  models  of  various  categories 

depending  on  the  measurement  conditions  and  data  processing  were  created.  The 

combinations of transformation methods were selected with regard to result in PCA model. 

The main goal was to describe maximum variance by the first two principal component. We 

chose transformation methods for example detrending, baseline correction, standard normal 

variate, and we applied them to all spectra. One of the most important outputs of PCA is a 

scatter  plot  of  the  component  scores. Groups  of  points  localized  in  this  plot  represented 

samples  with  analogous  spectral  properties.  The  next  step  of  the  experiment  was 

confrontation of the created groups with the information which we have about devices such 

as device manufacturer, type of printer or originality of used ink of printing documents. The 

last step of experiment was  test of one  treated NIR spectrum  label as “unknown” with  the 

rest of the dataset. The “unknown” sample was projected as point, in the scatter plot of the 

component  score  near  the  sample  which  represented  document,  printed  by  the  same, 

compatible  type of  ink.  In  this way we demonstrated  the potential of comparability of  the 

samples in the method. In most cases the analyzed samples of the same category (the same 

type of paper, measuring conditions and data processing), it is possible to use the differences 

and  relations  between  the  spectral  properties  of  different  samples  for  successful 

identification of  ink  in documents by multivariate  statistical  analysis. The  results  suggest, 

that  the  combination  of  non‐destructive  fibre  optic  reflection  spectroscopy  in  the  NIR 

spectral  region  and  chemometric method  PCA  can  be  a  useful  tool  for  investigating  of 

Page 154: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

154 

 

questioned documents. The measured set of the data collected in this study has established a 

database of the samples printed by inkjet devices. This database will be extended in the near 

future.  

Keywords PCA analysis, NIR spectroscopy, chemometric method 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  Slovak  Research  and  Development  Agency  under  the 

contract  no.  APVV‐0324‐10.  This  publication  is  the  result  of  the  project  implementation: 

Centrum  excelentnosti  bezpečnostného  výskumu  (Center  of  Excellence  for  Security 

Research)  ITMS code: 26240120034 supported by  the Research & Development Operational 

Program funded by the ERDF. Michal Oravec was also supported by an internal STU grant.  

References [1] WILSON,  J. D.  et  al: Differentiation Of  Black Gel  Inks Using Optical And  Chemical 

Techniques, Journalof Forensic Science, Vol. (2004) 49., pp. 364‐370 

[2] WEYERMANN, C. et al: Differentiation of Blue Ballpoint Pen Inks by Laser Desorption 

Ionization MassSpectrometry  and High–performance  Thin–layer  Chromatography,  In 

Journal of Forensic Science., Vol. (2007) 52., pp. 216‐220 

[3] HOFER, R.: Dating of Ballpoint Pen Ink, Journal of Forensic Science, Vol. (2004) 49., pp. 

1353‐1357 

******

Direct And Fulvic Acid Assisted Photolysis Of Drug Propranolol In 

Aqueous Solution: the nanosecond laser flash photolysis study 

Makunina, M., Pozdnyakov, I., Grivin, V., Plyusnin, V.  

Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion SB RAS, Laboratory of Photochemistry, 

Institutskaya str. 3, 630090, Novosibirsk, RUSSIAN FEDERATION 

Abstract Propranolol  (PR)  is  a  sympatholytic  non‐selective  ?‐blocker  which  is  used  to  treat 

hypertension, anxiety and panic. ?‐blockers are  in use for a  long time  in Europe and North 

America  [1].  In natural waters  they were generally detected  in  the ng‐μg/L  range, but  the 

continual infusion into the aquatic environment leads to the chronic exposure of water biota 

with largely unknown consequences [2]. Humic substances (HS) were found to sensitize the 

degradation of many organic pollutants under the sunlight. Application of these compounds 

as photocatalysts or photosensitizers is promising for the water purification photoprocesses 

[3]. This  study  is devoted  to  the  photochemistry  of  fulvic  acid  (FA)  (Henan ChangSneng 

Corporation) and  the effect of FA on photodegradation of propranolol  (hydrochloride salt) 

(99%, Acros)  in aqueous solution by  laser  flash and steady state photolysis methods. Flash 

excitation (355 nm) of FA solutions leads to instant appearance of wide absorption band with 

maximum at   620 nm. In oxygen‐saturated solution we observed dramatic reduction of  the 

intermediate  lifetime, which  allows  us  to  suggest  FA  triplet  state  (3FA)  formation.  Rate 

constant of triplet state quenching by oxygen is equal to 7?108 ?‐1s‐1. Kinetic curves of 3FA 

decay  in  deoxygenated  solution  could  be well  fitted  by  the  third‐order  kinetic  law.  3FA 

Page 155: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

155 

 

decay kinetics depends weakly on pH (2‐10), but  the amplitude of  the  transient absorption 

signal reaches the maximum value in the neutral (6‐7) media and falls in alkaline and acidic 

solutions. This fact is most likely explained by the presence of acid‐base equilibriums for the 

chromophores of FA, as well as by the quenching of excited singlet chromophore states with 

protons of medium, which affects the efficiency of intersystem crossing. Global processing of 

a  set of kinetic curves  in  the  range of 50‐800 s allowed us  to determine  the characteristic 

times of the FA triplet state decay: t1 = 4. 3 ± 2. 2 s, t2 = 54 ± 28 s, t3 = 830 ± 240 s [4]. A mechanistic study of PR photodegradation in the presence of fulvic acid in aqueous solution 

using  flash  (355 nm) and steady‐state photolysis  (365 nm)  techniques was performed. Pure 

PR was found to be stable under irradiation with UV‐A but stationary photolysis (365 nm) of 

oxygenated FA and PR mixture led to photodegradation of amine drug. Flash excitation led 

to  reduction  of  3FA  yield,  thus  indicating  of  complexation  of  FA  with  PR  and  static 

quenching of 3FA by PR via an electron transfer mechanism. Less than 1% of the total 3FA 

participated  in  PR degradation,  and  the  quantum  yield  of  this  process was  3.  5?105. The 

triplet state yield (?T ? 0. 6%) and the T–T absorption coefficient (?T620 nm = 5?104 M‐1?cm‐

1) were  estimated  for  the  first  time  by modeling  the  yields  of  the  FA  triplet  state  in  the 

presence  of PR  [5]. Thus,  fulvic  acid was  shown  to be  a promising  agent  for propranolol 

photodegradation catalysis in aqueous solutions under UV‐A light irradiation. This process 

is mediated with FA triplet states.  

Keywords 

Propranolol,  fulvic  acid,  aqueous  solution,  laser  flash  photolysis,  triplet  state, 

photodegradation.  

Acknowledgements 

This work was  supported  by  the  Russian  Foundation  for  Basic  Research  (projects  11‐03‐

00268, 12‐03‐00482, 14‐03‐31003_mol_a).  

References 

[1] IMS 2005. IMS Health, MIDAS 21/03/2005.  

[2] Y. CHEN, C. HU, X. HU, J. QU. Environ. Sci. Technol., 2009, vol. 43, P. 2760–2765.  

[3] G.  STOCHEL,  M.  BRINDELL,  W.  MACYK,  Z.  STASICKA  and  K.  SZACILOWSKI. 

Bioinorganic Photochemistry, Wiley, 2009, p. 377.  

[4] M. P. MAKUNINA, I. P. POZDNYAKOV, V. P. GRININ, V. F. PLYUSNIN. High Energy 

Chem., 2014. vol. 48, P. 197–201.  

[5] M. P. MAKUNINA, I. P. POZDNYAKOV, V. P. GRININ, V. F. PLYUSNIN. Chemospere, 

2015. vol. 119, P. 1406‐1410.  

Page 156: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

156 

 

******

Boron‐Doped Polycrystalline Diamond layers For Organic Photovoltaic 

Devices 

Alexander Kovalenko, Petr Ashcheulov, Patricie Heinrichová, Ladislav Fekete, Martin 

Vala, Martin Weiter, Germà Garcia Belmonte and Irena Kratochvílová 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 2Photovoltaic and Optoelectronic Devices Group, Departament de Física, UniversitatJaume I, ES‐

12071 Castelló, SPAIN 3Institute of Physics, Academy of Sciences Czech Republic v. v. i, Na Slovance 2, CZ‐182 21, 

Prague 8, CZECH REPUBLIC 4Faculty of Nuclear Physics and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague, Zikova 

1, 160 00 Prague 6, CZECH REPUBLIC 

Abstract Considering organic solar cells, which seem to have particular potential, one of the limiting 

factors  is  the  development  of  transparent  electrodes.  At  first  glance,  the  widely‐used 

compound  indium  tin  oxide  (ITO)  seems  to  be  the  perfect  candidate  as  a  material  for 

transparent electrode, as it exhibits superior transparency and a sheet resistance of below 100 

?/sq. However,  the  declining  availability  of  indium  compels  us  to  look  for  an  alternative 

solution. One possibility  is  to  substitute  ITO with carbon‐based electrodes  such as heavily 

boron‐doped conductive diamond polycrystalline films [1‐3]. Polycrystalline diamond films 

can be produced by a  large variety of chemical deposition techniques, such as hot filament 

deposition,  bias  enhanced  deposition,  and  Plasma‐Enhanced  Chemical  Vapor  Deposition 

(PECVD) with  linear antenna delivery, where precursor gases are  ionized  to enhance  their 

chemical  reaction  rates  [1,  2].  One  of  the  advantages  of  the  PECVD  technique  is  the 

possibility to operate on a large variety of substrates at low deposition temperatures, which 

can  be  a  crucial  condition  in  the  manufacture  of  semiconductors.  With  respect  to 

photovoltaic devices, light‐harvesting materials can be directly manufactured by the PECVD 

process. Diamond is recognized to be a remarkable material due to its particularly attractive 

properties  combining  chemical  resistance,  optical  transparency,  thermal  conductivity,  and 

electrochemical  properties.  Once  successfully  doped,  diamond,  which  is  generally 

recognized as an insulating material, becomes a wide‐band gap semiconductor material with 

excellent potential due  to  the unique combination of  its physical and electronic properties. 

The dependence of the above‐mentioned parameters on the optical and electrical properties 

of each BDD was studied in order to achieve optimal conditions for the effective application 

of diamond electrodes  in organic electronics as a replacement  for  ITO. Bulk‐heterojunction 

polymer‐fullerene organic solar cells were fabricated to test the potency of BDD application 

in photovoltaic devices. The obtained  results demonstrated  the possibility of  the described 

application [3].  

Keywords 

boron doped polycrystalline diamond  layer, Plasma‐Enhanced Chemical Vapor Deposition, 

organic solar cells,  

Page 157: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

157 

 

Acknowledgements 

Special  thanks  to  Patrik  Foral  from  Westinghouse  Electric  Czech  Republic  s.  r.  o.  for 

cooperation.  The  authors  acknowledge  financial  support  from  European  R&D  projects, 

TACR  grants  TA01011165,  TA04020156, MEYSCR  grants  LM2011026  and  RVO14000  and 

grants of the Czech Science Foundation 13‐31783S and 14‐10279S.  

References 

[1] P.  ASHCHEULOV,  J.  ŠEBERA,  A.  KOVALENKO,  V.  PETRÁK,  F.  FENDRYCH,  M. 

NESLÁDEK,  A.  TAYLOR,  Z.  VLCKOVÁ  ŽIVCOVÁ,  O.  FRANK,  L.  KAVAN,  M. 

DRACÍNSKÝ, P. HUBÍK, J. VACÍK, I. KRAUS, and I. KRATOCHVÍLOVÁ, Eur. Phys. J. 

B 86 (2013) 443. 

[2] Frantisek FENDRYCH, Andrew TAYLOR, Ladislav PEKSA, Irena KRATOCHVILOVA, 

Jan  VLCEK,  Vladimira  REZACOVA,  Vaclav  PETRAK,  Zdenek  KLUIBER,  Ladislav 

FEKETE, Michael  LIEHR  and Milos NESLADEK:  J.  Phys.  D:  Appl.  Phys.  (2010)  43, 

374018  

[3] Alexander  KOVALENKO,  Petr  ASHCHEULOV,  Antonio  GUERRERO,  Patricie 

HEINRICHOVÁ,  Ladislav  FEKETE,  Martin  VALA,  Martin  WEITER,  Irena 

KRATOCHVÍLOVÁ,  and  Germà  GARCIA‐BELMONTE  Solar  Energy  Materials  and 

Solar Cells, 143 (2015) 73‐79,  

******

Spectral Analysis of Laser Prints for Forensic Investigation 

Belovičová, M., Čeppan, M., Baráthová, A.  

Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and Food Technology, 

Department of Graphic Arts Technology and Applied Photochemistry, Radlinského 9, 812 37, 

Bratislava, SLOVAK REPUBLIC 

Abstract An  important part  of  forensic  analysis  is  identification  or document  authentication which 

carries some information. This investigation regards many types of documents can give rise 

to many different problems. One of them is characterizing the toners and inks used to print 

the document. The aim of this study is linking the two approaches: chemometry and spectral 

analysis  of  laser  prints  of  toners  from  different  manufacturers.  Methods  of  molecular 

spectroscopy in IR, Vis and NIR area were used. Forty‐eight samples of prints from different 

types of cartridges produced by 9 manufacturers were studied using ATR‐Fourier transform 

infrared  spectrometry  (ATR‐FTIR)  and  fiber  optic  reflection  spectroscopy  in  the  Vis‐NIR 

region. The sets of spectra were processed by chemometric method  ‐ Principal Component 

Analysis  (PCA). This combination appears  to be a suitable  tool  for  the study of properties 

and  identification  of  toners  in  questioned documents.  Selected  samples were  subjected  to 

accelerated  light  and  thermal  aging  and  spectral  properties  of  prints  during  ageing were 

studied. The obtained  results allow creating database of spectral properties of  laser prints, 

which could be useful in forensic investigations of questioned documents.  

Keywords 

Toner, ATR‐FTIR, Principal Component Analysis, Forensic 

Page 158: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

158 

 

******

Printed UV Dosimeter 

Michal Veselý, Petr Dzik, Mária Veselá, Ivana Uhrová, Oldřich Zmeškal 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Sun bathing  is very  important for maintenance of health but  the excessive exposure  to sun 

light  during  leisure  or  working  time  can  cause  deleterious  effects  such  as  skin  burns, 

immunosuppression,  and  skin  cancer. For  this  reason,  sun protection products  for  topical 

application are strongly recommended to minimize those effects. For safe sun bathing people 

need a simple  indicator of UV exposure dose – a simple UV dosimeter which would warn 

people  against  excessive  exposure  to  UV  light.  This  warning  can  be  realised  through 

coloured strip which would change its colour after reaching the maximal UV dose still safe 

for  people  sun  bathing.  UV  dosimeter  based  on  nanocrystaline  titanium  dioxide  was 

prepared  and  studied.  This  dosimeter  utilises  photocatalytical  degradation  of  suitable 

azodye controlled by additives to achieve required sensitivity. Colour change after required 

UV dose can be  further  tuned by means of auxiliary dye. A successful preparation of such 

dosimeter  on  a  substrate  suitable  for dosimeter  application  strongly  depends  of  carefully 

tuning  of  surface  tension  of  titanium  dioxide  suspension  with  polymeric  binder  and 

additives. Initially, coating of such composition on plastic foil was realized by a doctor blade 

film applicator, later by printing. The printing process with slot‐die technique was realized in 

roll‐to‐roll material  printer.  The  optical  density,  layer  thickness  UV  light  sensitivity  and 

deviation from Bunsen‐Roscoe reciprocity law of the printed dosimeters were evaluated.  

Keywords 

UV dosimeter, titanium dioxide, material printing, slot‐die 

Acknowledgements 

Authors  thank  to  Technology  Agency  of  the  Czech  Republic  for  support  by  project 

TA03010548.  

******

Automated Monitoring of Self‐Cleaning Glass Photocatalytic Activity 

Dzik, P., Veselý, M., Bednárková, J., Uhrová I.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Self‐cleaning surfaces account  for a rather successful example of commercial application of 

photocatalytic processes. They are almost exclusively  composed of  thin  transparent  titania 

coating of various origin, sometimes accompanied by auxiliary  layers  improving adhesion, 

durability  and  activity.  The  principle  of  their  action  is  based  on  the  combined  effect  of 

photoinduced  superhydrophilicity  and  oxidizing  activity  of  photogenerated  holes  it  the 

Page 159: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

159 

 

semiconducting titania valence band. Once these materials entered the markets, the need for 

standard quality evaluation  tools became urgent. Many methods have been proposed and 

some eventually were articulated  in the form of ISO standards. However, the  issue has not 

been settled completely  in a satisfactory way yet and several new ISO standards are under 

consideration  at  the moment. Dye bleaching  is  a very popular  approach  to photocatalytic 

activity testing. The methylene blue test has been generally recognized and transformed into 

an  ISO  standard.  Another  proposal  utilizing  this  process  is  under  consideration  at  the 

moment.  It  is based on  the bleaching of a  thin semi‐dry colored  layer of  indicator  ink. The 

color change is supposed to be monitored by means of cheap digital imaging devices such as 

flatbed scanner or digital camera. We investigated this approach in more details and would 

like  to  report on our  findings. We  constructed  a  compact dedicated  reactor  featuring UV‐

LED actinic radiation source  for photocatalyst excitation and a visible wavelength LED  for 

the  indicator  color  change  observing.  The  indicator  ink  bleaching  can  be  conveniently 

monitored  by  a  compact  USB  spectrometer  equipped  with  fiber  optics.  This  approach 

enables an automated continuous recording of the sample transmittance/reflectance changes 

and  a  quick  analysis  of  the  recorded  kinetic  profiles.  Moreover,  the  accuracy  and 

repeatability of the method can be further  improved when a better defined method  is used 

for the indicator ink deposition. While the present proposal suggests the use of a spiral bar, 

we employed material printing (inkjet preferably) for the indicator ink deposition. The inkjet 

printing provided us a complete control over the deposition process parameters and gave us 

the  possibility  to  easily  fabricate  patterns  of  arbitrary  shape  and  thickness.  The  additive 

nature of  the process  together with  the excellent efficiency of material consumption makes 

this  approach  very  economic  and  environment  friendly. Moreover,  our  tests  have  clearly 

shown  that  also  a  digital  multimeter  with  an  optical  sensor  can  provide  relevant 

transmittance data. This further minimizes the equipment investment without compromising 

the method robustness.  

Keywords 

photocatalysis, self‐cleaning surface, indicator ink, activity testing, material printing 

Acknowledgements 

Authors  thank  to  Technology  Agency  of  the  Czech  Republic  for  support  by  project 

TA03010548.  

******

CO2 Photocatalytic Reduction in Gas Phase over Photocatalyst Based on the 

TiO2 

Huo, P., Matějová, L., Šihor, M., Reli, M., Obalová, L., Kočí, K.  

Institute of Environmental Technology, Energy Units for Utilization of non Traditional Energy 

Sources, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, VŠB‐Technical University of Ostrava, 17. 

listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Over  the past  years,  a  serious  contemplation  has  revealed  the  need  to  resolve  two major 

complications: global warming due to rising levels of atmospheric carbon dioxide (CO2) and 

Page 160: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

160 

 

the  alarming  consumption  of  energy  resources.  CO2  is  the  main  contributor  to  the 

greenhouse effect. The global concentration of CO2  in  the atmosphere  is  increasing mainly 

due to the emissions from fossil fuel combustion. The reduction of CO2 by photocatalysis is 

one  of  the most  promising methods  since CO2  can  be  reduced  to  useful  compounds  by 

irradiating it with UV light at room temperature and ambient pressure.  

TiO2  supported on  spheres was prepared by  the  sol‐gel process  controlled within  reverse 

micelles  and  impregnation  under  vacuum.  Textural,  structural,  optical  and  electronic 

properties  of photocatalysts were  characterized  in detail  by using nitrogen physisorption, 

powder X‐ray diffraction and diffuse reflectance UV‐Vis spectroscopy and their performance 

was explored in the CO2 photocatalytic reduction by water vapor. The reaction was carried 

out in homemade photoreactor. Methane and hydrogen were observed as the main products. 

The ratio of CO2/water vapor played the key role in the CO2 photocatalytic reduction.  

Keywords 

CO2 reduction, Photocatalysis, TiO2 

Acknowledgements 

The  financial support of  the Grant Agency of  the Czech Republic  (  (projects No. 14‐23274S 

and 14‐35327J), “National Feasibility Program I”, project LO1208 “TEWEP” from Ministry of 

Education, Youth and Sports of the Czech Republic and SP2015/125 are acknowledged.  

******

Determination of Photocatalytic Activity of Self‐Cleaning Paints Using 

Smart Inks 

Baudys, M., Krýsa, J.  

Department of Inorganic Technology University of Chemistry and Technology Prague, Technická 5 

166 28 Praha 6, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Self‐cleaning paints contain besides usual pigments and fillers also particle of photocatalytic 

material  mostly  TiO2  of  anatase  modification.  The  current  commercial  application  of 

photocatalytic  paints  is  mainly  with  regard  to  exterior  facade  paint  which,  via  the 

photocatalytic processes  are not  susceptible  to  soiling  and  so help  to keep  the  exterior  of 

building clean.  

This work  is a continuation of a previous report  [1]  from  this group which  focused on  the 

effect  of  weathering  of  acrylic  photocatalytic  paints  containing  TiO2  and  ZnO,  on  their 

photocatalytic  activities  as  assessed using  a  test based on  the bleaching of Acid Orange  7 

(AO7) in aquesous solution. The objective of this work is an application of a new method of 

photocatalytic activity assessment based on smart  inks. This method  recently published  in 

papers [2. 3]  is based on  irreversible colour change of dye  in  ink on photocatalytic surface. 

Excited positive holes are trapped by sacrificial electron donor mostly glycerol which is than 

oxidized  to glyceric acid and excited electrons  reduce dye  in  ink which  is  than  connected 

with  colour  change. Compared  to oxidative bleaching of dyes  this process  is due  to good 

charge separation very quick and the color change take few seconds. The results of this test is 

Page 161: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

161 

 

calculation of time in which 90% of overall color change occurs (Ttb90). The aim of this work 

is  the determination  of photocatalytic  activity  of  various paints using Resazurin  (Rz)  and 

Acid Violet 7 (AV7) ink. Results of photocatalytic activity of two commercial paints – exterior 

and interior is compared with laboratory acrylic formulation containing 8% of TiO2 P25.  

Exterior paint shows the lowest photocatalytic activity. The Ttb90 for Rz ink was about 4000 

s, and  for AV7 no measurable photocatalytic activity  (no color change) was observed even 

after 70 minutes of UV irradiation. Contrary in case of exterior paint the situation is opposite. 

This  paint  exhibits  very  high  activity.  This  can  be  due  to  the  higher  amount  of  the 

photocatalyst. The reduction of Resazurin  to Resorufin  is very quick and Resorufin  is  than 

reduced to another form which is colourless. For determination of photocatalytic activity we 

had  to use AV7  ink and  the Ttb90 was about 360 s.  In  the case of  laboratory acrylic paint 

various Ttb90 values for each ink was observed. For Rz the Ttb90 was about 80 s on the other 

hand for Acid Violet 7 Ttb90 was about 2770 s.  

Keywords photocatalytic paints, smart inks, Resazurin, Acid Violet 7 

Acknowledgements 

Financial support of INTEC project (FP7‐NMP‐2012‐CSA‐6, GA No. 319210)  

References 

[1] M.  BAUDYS,  J. KRÝSA, M.  ZLÁMAL, A. MILLS, Chemical  Engineering  Journal  261 

(2015) 83‐87. 

[2] A. MILLS et all, J. Photochem and Photobiol A: Chemistry 272 (2013) 18‐20.  

[3] A. MILLS et all, J. Photochem and Photobiol A: Chemistry 290 (2014) 63‐71 

******

TiO2 Nanostructures for Electrochemical Water Splitting 

Paušová Š., Kment Š., Krýsa J.  

1Department of Inorganic Technology, UCT Prague, Technická 5, Prague 6, 166 28, CZECH 

REPUBLIC 2Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Na Slovance 1999/2, Praha 8, 182 21 CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

With  increasing  demands  on  energy  supply,  necessity  of  usage  of  an  efficient  renewable 

source of energy is growing. One of the possibilities is conversion of solar light to electricity 

or  fuel. Since  the photocatalytic water  splitting on TiO2 was discovered by Fujishima  and 

Honda  [1],  the great  effort has been devoted  to  application of TiO2  in  energy  conversion. 

Although TiO2  is a suitable candidate for water splitting, some main drawbacks have to be 

overcome, such as high electron‐hole recombination or short excited state life time. Using 1‐

D  nanostructures  (nanotubes,  nanorods,  nanowires  or  nanofibers)  seems  to  be  one  of  the 

possible  ways  how  to  increase  the  TiO2  effectivity.  However,  even  usage  of  TiO2 

nanostructures  is  limited by usage of UV  light  irradiation,  so  the modification of  the TiO2 

Page 162: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

162 

 

with metal and/or non‐metal ion doping to narrow the bandgap or sensitization by quantum 

dots or plasmon enhancement is necessary.  

1‐D nanostructures can be prepared by many different methods. Nanotubes are commonly 

prepared  by  anodization  of  Ti  substrates  or  Ti  thin  layers,  by  template  synthesis  or 

hydrothermal  synthesis  nanorods  by  hydrothermal  synthesis,  oblique‐angle  deposition  or 

metal‐organic  chemical  vapour  deposition  and  nanowires  or  nanofibers  by  template 

synthesis, electrospinning synthesis, hydrothermal synthesis or hydrothermal corrosion of Ti 

metal substrate.  

So  far  for  pristine  TiO2,  nanorods  seems  to  be  the  nanostructure  exhibiting  the  highest 

usability for water splitting showing photocurrent density of 1. 01 mA/cm2 at 0. 62 V vs RHE 

[2]. Among  the modified  structures, CdTe quantum dots modified TiO2 nanotubes exhibit 

photocurrent density six times higher than pristine TiO2 ‐ 6 mA/cm2 at 0. 6 V vs RHE [3].  

Keywords 

TiO2 nanostructures, water splitting, photocurrent 

Acknowledgements 

Authors  acknowledge  the  financial  support  from  Grant  Agency  of  the  Czech  Republic 

(project number 15‐19705S).  

References 

[1] A. FUJISHIMA and K. HONDA, Nature, 238 (1972) 37.  

[2] B.  SUN,  T.  SHI,  Z.  PEng, W.  SHENG,  T.  Jiang  and G.  LIAO, Nanoscale  Res  Lett,  8 

(2013) 1.  

[3] X. ‐F. GAO, H. ‐B. LI, W. ‐T. SUN, Q. CHEN, F. ‐Q. TANG and L. ‐M. PENG, The Journal 

of Physical Chemistry C, 113 (2009) 7531.  

Page 163: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

163 

 

Physical Chemistry & Life 

 “Vinum Regnum – Rex Vinorum”. 1H NMR Spectroscopy Study of the 

Slovak Tokaj Wines 

Milan Mazur, Lucia Husáriková, Michal Kaliňák, Marián Valko 

Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, 

Radlinského 9, SK ‐ 812 37 Bratislava, SLOVAK REPUBLIC milan. mazur@stuba. sk 

Abstract The present contribution analyses the characteristic properties of the Slovak Tokaj wines by 

high  resolution  1H NMR  spectroscopy.  The  following  original wines  of  various  vintages 

were  selected  for NMR  experiment: Tokaj Furmint, Tokaj Lipovina, Tokaj Yellow Muscat, 

Tokaj “samorodne” dry and sweet wine, Tokaj 2‐, 3‐, 4‐, 5‐ and 6‐ puttony select wines, and 

Tokaj  essence.  All  Tokaj  wines  were  produced  by  classic  Tokaj  „oxidative”  processing 

technology. Additionally,  the  Tokaj  select wines  and  Tokaj  essence were  prepared  using 

„cibebs“  ‐ grape raisins affected by noble rot Botrytis cinerea and were stored  in Tokaj tuff 

cellars for 3‐6 years of aging in oak wood barrels. In summary, the NMR spectroscopy can be 

used for the detection of organic and amino acids present in the Tokaj wines. The 1H NMR 

spectra can be utilized as the unique “fingerprints” of the original Slovak Tokaj wines.  

Keywords 

NMR spectroscopy, Tokaj wines, minor compounds 

Acknowledgements 

This work was  supported by  the Scientific Grant Agency of  the Slovak Republic  (Projects 

VEGA 1/0765/14 and VEGA 1/0041/15)  

******

Binding of Surfactant to Polyelectrolyte in Non‐Standard Conditions ‐ 

Fluorescence Study 

Mondek, J., Mravec, P., Pekař, M.  

Brno University of Technology, Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract Steady‐state and  time‐resolved  fluorescence and UV‐vis  techniques were used  to study  the 

formation  and  dissociation  of  dodecylacridine  orange  in  order  to  investigate  hyaluronan‐

dodecylacridine  orange,  hyaluronan‐CTAB  (cetyltrimethylammonium  bromide), 

polystyrenesulfonate‐acridine  orange,  and  polystyrenesulfonate‐CTAB  interactions  in 

aqueous  solution.  Steady‐state  and  time‐resolved  fluorescence  and  the  dimer:monomer 

absorbance ratio of dodecylacridine orange (DAO) were used to determine dimer formation 

on  polymer  chains  of  polyelectrolytes.  After  the  addition  of  surfactant, we  observed  an 

enhancement  of  fluorescence  intensity,  indicating  the  dissociation  of  DAO  dimers  into 

Page 164: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

164 

 

monomers and the replacement of dodecylacridine orange on polymer chains by surfactant 

molecules.  Importantly, we  show  that  surfactant molecules bind  to polymer  chains before 

the critical micelle concentration is reached and form the so‐called “bottle‐brush” structure.  

Keywords Hyaluronan, Surfactant, acridine orange dimer, dodecylacridine orange 

Acknowledgements 

This work was supported by the Materials Research Centre at FCH BUT‐ Sustainability and 

Development,  REG  LO1211,  with  financial  support  from  the  National  Programme  for 

Sustainability I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

References 

[1] COSTANTINO, L. GUARINO, G. ORTONA, O. VITAGLIANO, V., Journal of Chemical 

& Engineering Data 29, 1 (1984).  

[2] PEYRATOUT,  C.  DONATH,  E.  DAEHNE,  L.,  Journal  of  Photochemistry  and 

Photobiology A: Chemistry 2001, 142, 1 (2001)  

[3] LAMM, M. E. NEVILLE, D. M., The Journal of Physical Chemistry 69, 11 (1965).  

[4] ANTONOV, L. GERGOV, G. PETROV, V. KUBISTA, M. NYGREN, J., TALANTA 49, 1 

(1999).  

[5] LAURETTI, F., Lucas de MELO, F., BENATI, F. CIO, J. de MELLO Volotão, E. SANTOS, 

N. LINHARES, R. E. C. NOZAWA, C., Journal of Virological Methods 114, 1 (2003).  

[6] ITO, F. KAKIUCHI, T. Nagamura, T., The Journal of Physical Chemistry C 111, 19 (2007).  

[7] SARKAR, D. MISRA, T. N., Biomaterials 10, 3 (1989).  

[8] SMAL, J. KATHURIA, S. De MEYTS, P., FEBS Letters 1989, 244, 2 (1989).  

[9] WANG, F. YANG,  J. WU, X. WANG, X. FENG, L.  JIA, Z. GUO, C.,  Journal of Colloid 

and Interface Science 2006, 298, 2 (2006).  

[10] MONDEK,  J.,  MRAVEC,  F.,  HALASOVÁ,  T.,  HNYLUCHOVÁ,  Z.,  PEKAŘ,  M., 

Langmuir, 30, 29 (2014).  

[11] MATTEINI, P. DEI, L. CARRETTI, E. VOLPI, N. GOTI, A. PINI, R., Biomacromolecules, 

10, 6 (2009).  

[12] BAIN,  C.  D.  CLAESSON,  P.  M.  LANGEVIN,  D.  MESZAROS,  R.  NYLANDER,  T. 

STUBENRAUCH, C. TITMUSS, S. von KLITZING, R., Advances in Colloid and Interface 

Science, 155, 1‐2 (2010).  

[13] GODDARD, E. D., Journal of Colloid and Interface Science, 256, 1 (2002).  

Page 165: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

165 

 

******

Study of Agarose Gelation Process by Unconventional Dynamic Light 

Scattering Method 

Michal Kalina, Jiří Smilek, Romana Kratochvílová, Šárka Krňávková, Marcela 

Laštůvková, Martina Klučáková 

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Hydrogels represent nowadays material with broad application in different areas (medicine, 

agriculture, food…). One of the important parameters of these systems is their temperature 

of  gelation.  The main  purpose  of  this  contribution  was  the  utilization  of  dynamic  light 

scattering  technique  as  new  tool  for  the  study  of  gelation  process.  As  an  example  of 

thermoreversible  hydrogel,  agarose  was  selected.  The  gelation  process  of  this  linear 

polysaccharide  is well‐known  and discussed  in  literature. Results  obtained  from dynamic 

light  scattering  measurement  were  in  good  agreement  with  classical  macrorheology 

(oscillation  test  and  temperature  ramp).  The  temperature  of  gelation  of  1 wt. %  agarose 

hydrogel determined by macrorheology tests was 45. 2 °C, 40. 2 °C in case of dynamic light 

scattering method. These results are indicating that the method of determination of gelation 

point based on dynamic light scattering seems to be very useful tool in investigation of sol‐

gel  processes  of  different  substances  especially  biopolymers  and  biocolloids  and  can  be 

comparable with different conventional techniques.  

Keywords 

agarose, dynamic light scattering, gelation, rheology 

Acknowledgements 

This work has been supported by Materials Research Centre at FCH BUT‐ Sustainability and 

Development, REG LO1211, with financial support from National Program for Sustainability 

I (Ministry of Education, Youth and Sports).  

******

Characterization of Nanoporous Membranes with Controlled Permeability 

Smilek, J., Kynclová, H., Sedláček, P., Prášek, J., Klučáková, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 464/118, CZ‐61200 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Thin two‐dimensional nanostructured films are abundantly used for the development of the 

whole range of sensors especially biosensors. Growing  interest about usage of nanoporous 

materials in sensory analysis is given mainly by their specific permeability, which is primary 

driven  by  pore  size  and  shape.  These  important  parameters  can  be  influenced  by  the 

modification of preparation process. Necessary assumption for practical utilization of these 

nanoporous membranes  is  their  characterization  especially with  regard  to  their  transport 

Page 166: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

166 

 

properties  –  determination  the  critical  size  of  particle,  which  are  penetrated  through 

membrane  undisturbed.  Promising methodology  for  the  study  on  penetration  of  chosen 

diffusion  probe  through  nanoporous  membranes  seems  to  be  diffusion  cell  technique. 

Diffusion of  suitable probes  (organic dyes) will be  realized  through prepared nanoporous 

membranes  and  fundamental  transport parameters,  such  as  effective diffusion  coefficient, 

will be calculated from the concentration change of chosen diffusion probe in acceptor part 

of diffusion cell. The change of concentration will be determined by UV‐VIS spectroscopy. 

Results  obtained  from  these  experiments  will  contribute  to  the  draft  of  electrochemical 

microsensor for detection of various substances in solutions and pores as well.  

Keywords nanoporous membrane diffusion conductivity permeability 

Acknowledgements 

This work  has  been  supported  by  the  project  FCH/FEKT‐J‐15‐2663  IGA Development  of 

sensors based on nanoporous membranes with controlled ion permeability, by project FEKT‐

S‐14‐2300 A  new  types  of  electronic  circuits  and  sensors  for  specific  applications  and  by 

project  ʺMaterials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐  Suistainability  and  Developmentʺ No. 

LO1211 of Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.  

******

Preparation and Utilization of Alumina Oxide Membranes for Sensor 

Devices 

Kynclová, H., Smilek, J., Prášek, J., Sedláček, P., Klučáková, M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 464/118, CZ‐61200 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Anodic  alumina  oxide  is promising material  for  application  into  sensor devices  based  on 

sorting of substances, filtration and purification. Alumina membranes are fabricated by two 

step anodic oxidation of high purity aluminium  foil  in acidic solutions under  the constant 

voltage. Obtained membranes contain hexagonally arranged nanopores which are uniform, 

straight and perpendicular to the surface. The nanopores have diameter in range from 4 nm 

to  250  nm  and  thick  from  1  μm  to  tens  of micrometers. Morphological  parameters  are 

controllable  by  changing  of  experimental  condition  such  as  anodization  voltage,  current 

density, type of acidic electrolyte (oxalic acid, sulphuric acid, phosphoric acid), temperature 

and time of anodization. Anodic oxidation of aluminium sheet is relatively low cost method 

with good  reproducibility which provides nanoporous membranes with unique properties 

like chemical stability, hydrophility, hardness, inertness and biocompatibility.  

Keywords 

nanoporous membrane anodic alumina alumina oxide anodization sensor 

Acknowledgements 

This work  has  been  supported  by  the  project  FCH/FEKT‐J‐15‐2663  IGA Development  of 

sensors based on nanoporous membranes with controlled ion permeability, by project FEKT‐

Page 167: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

167 

 

S‐14‐2300 A  new  types  of  electronic  circuits  and  sensors  for  specific  applications  and  by 

project  ʺMaterials  Research  Centre  at  FCH  BUT  ‐  Suistainability  and  Developmentʺ No. 

LO1211 of Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.  

******

Overview of the Polysaccharide‐Protein Complexes 

Martin Chytil, Pavla Hájovská, Vasile Simulescu, and Alena Sereda 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Physical and Applied Chemistry, 

Purkyňova 118, Brno, CZ‐612 00, CZECH REPUBLIC 

Abstract Albumin with  its  incredible  binding  to  various  kinds  of  organic molecules, metabolites, 

drugs, etc., and hyaluronan, which has been utilized  in medicine, pharmacy and cosmetics 

for several years due to its unique properties can provide an intriguing combination of their 

properties.  The mutual  interactions  between  these  two  polymers were  investigated  using 

rheology,  interfacial  rheology,  turbidity  measurements,  dye‐solubilization  method, 

tensiometry,  and  SEC‐MALLS  (Size  Exclusion  Chromatography‐Multi‐Angle  Laser  Light 

Scattering)  in  order  to  elucidate  the  formation  of  the  hyaluronan‐albumin  complexes, 

stoichiometry of  the  interactions,  solubilization ability of  the  complexes and  their gelation 

behavior. The mentioned methods approved a formation of complexes and aggregates by e. 

g.  relative  decrease  in  viscosity,  increase  in  turbidity  or  capability  of  the  dye  probe 

solubilization by the complexes. The complex gels formation occurred at temperatures nearly 

9  °C  lower  than  for  the protein  sample  of  the  same polymer  concentration  and  exhibited 

values of the storage modulus higher nearly by one order in the magnitude.  

Keywords 

hyaluronan,  bovine  serum  albumin,  mutual  interactions,  complexes,  gelation,  rheology, 

interfacial rheology 

References [1] K. THALBERG, B. LINDMAN. Interaction between hyaluronan and cationic surfactants. 

J. Phys. Chem. 93 (1989) 1478–1483.  

[2] K. HOLMBERG, B.  JÖNSSON, B. KROBERG, B. LINDMAN, Surfactants and polymers 

in aqueous solution, John Wiley ? Sons Ltd, 2002.  

[3] M. PISÁRČIK, M. SOLDÁN, D. BAKOŠ, F. DEVÍNSKY, I. LACKO, Viscometric study of 

the  sodium  hyaluronate‐sodium  chloride‐alkyl‐  (n)  ‐ammonium  surfactant  system, 

Colloid. Surface. A 150 (1999) 207–216.  

[4] ?. HERSLÖF, L. O. SUNDELÖF, K. EDSMAN,  Interaction between polyelectrolyte and 

surfactant  of  opposite  charge.  Hydrodynamic  effects  in  the  sodium 

hyaluronate/tetradecyltrimethylammonium  bromide/sodium  chloride/water  system,  J. 

Phys. Chem. 96 (1992) 2345–2348.  

[5] K.  FUKADA,  E.  SUZUKI,  T.  SEIMIYA,  Rheological  properties  in 

decyltrimethylammonium bromide aqueous solutions, Langmuir 15 (1999) 4217–4221.  

[6] M.  CHYTIL,  S.  STRAND,  B.  E.  CHRISTENSEN, M.  PEKAŘ,  Calorimetric  and  light 

scattering  study  of  interactions  and  macromolecular  properties  of  native  and 

hydrophobically modified hyaluronan. Carbohyd. Polym. 81 (2010) 855–863.  

Page 168: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

168 

 

[7] T.  HALASOVÁ,  J.  KROUSKÁ,  F.  MRAVEC,  M.  PekAř,  Hyaluronan‐surfactant 

interactions  in  physiological  solution  studied  by  tensiometry  and  fluorescence  probe 

technique, Colloid Surf. A‐Physicochem. Eng. Asp. 391 (2011) 25–31.  

[8] L.  LAPČÍK,  L.  LAPČÍK  jr,  S.  De  SMEDT,  J.  DEMEESTER,  P.  CHRABREČEK, 

Hyaluronan:  Preparation,  structure,  properties,  applications.  Chemical  Reviews  98 

(1998) 2663–2684.  

[9] M. K. COWMAN, S. MATSUOKA, Experimental approaches  to hyaluronan  structure. 

Carbohyd. Res. 340 (2005) 791–809.  

[10] K. P. VERCRUYSSE, G. D. Prestwich, Hyaluronate derivatives in drug delivery. Critical 

Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems 15 (1998) 513–555.  

[11] A.  PRŮŠOVÁ,  D.  ŠMEJKALOVÁ  M.  CHYTIL,  V.  VELEBNÝ,  J.  KUČERÍK,  An 

alternative DSC approach to study hydration of hyaluronan. Carbohyd. Polym. 82 (2010) 

498–503.  

[12] W. E. KRAUSE, E. G. BELLOMO, R. H. COLBY, Rheology of sodium hyaluronate under 

physiological conditions. Biomacromolecules 2 (2001) 65–69.  

[13] I. GATEJ M. POPA, M. RINAUDO, Role of the pH on hyaluronan behavior in aqueous 

solution. Biomacromolecules 6 (2005) 61–67.  

[14] P.  MLČOCHOVÁ,  S.  BYSTRICKÝ,  B.  STEINER,  E.  MACHOVÁ,  M.  KOOS,  V. 

VELEBNÝ,  Synthesis  and  characterization  of  new  Biodegradable  hyaluronan  alkyl 

derivatives. Biopolymers 82 (2006) 74–79.  

[15] S. NAVEENRAJ, S. ANANDAN, Binding of serum albumins with bioactive substances – 

Nanoparticles to drugs. J. Photoch. and Photobio. C 14 (2013) 53–71.  

[16] H.  LENORMAND,  F.  TRANCHEPAIN,  B.  DESCHREVEL,  J.  C.  VINCENT,  The 

hyluronan–protein complexes at  low  ionic strength: How  the hyaluronidase activity  is 

controlled by the bovine serum albumin. Matrix Biology 28 (2009) 365–372.  

[17] H.  LENORMAND,  B.  DESCHREVEL,  J.  C.  VINCENT,  Chain  length  effects  on 

electrostatic interactions between hyaluronan fragments and albumin. Carbohyd. Polym. 

82 (2010) 887–894.  

******

Protein‐Polysaccharide Gels 

Hájovská, P., Chytil M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

Albumin and hyaluronic acid are biodegradable, endogenous substances with potential use 

as drug carriers. These properties combined with the physical structure of the gel can lead to 

the  formation of biologically active materials with application  in medicine. The aim of  this 

study  is  to  examine  the  gelation  process  of  albumin  solutions  and  mixed  solutions  of 

albumin and  the high molecular weight hyaluronic acid due  to heating. Study was carried 

out by measuring rheological properties of the solutions, formed gels and gelation process. 

With increasing concentration of the polymeric component, the gel point is shifted towards 

lower  temperature  values.  The  resulting  gels  exhibit  higher  values  of  loss  and  storage 

moduli. Similar behavior was observed also in the samples influenced by the ionic strength 

Page 169: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

169 

 

as a result of alternation of the electrostatic  interactions between the charged groups of the 

polymer chains and as a result of change of this charge due to the pH reduced below the pI 

value of the protein. For the mixed solutions of protein and polysaccharide the effect of the 

polysaccharide concentration was observed. Based on the measurements, it can be assumed 

that the dependence of the complex modulus on the polysaccharide concentration will reach 

a peak at the certain concentration and after exceeding this limit concentration, the values of 

complex modulus will decrease.  

Keywords 

albumin, hyaluronic acid, protein‐polysaccharide interactions, gels, rheology 

******

From Atom of Hydrogen to Molecule of Water 

Pavel Osmera, Pavel Werner, Pavel Osmera junior 

1Brno University of Technology, Department of Automation and Computer Science, Technicka 2, 2Brno, Czech RepublicDepartment of Imaging Methods, Faculty of Medicine of Masaryk University 

Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Properties of atoms are largely determined by the structure of their electron shells. However, 

the standard model does not allow  this structure determine exactly. Fractal descriptions of 

Nature are very promising  [1‐3]. New VFRT  (vortex‐fractal‐ring‐theory) can solve  this  lack 

[3]. VFRT works with fractal annular structure of the electron, proton and neutron, and can 

describe  the  inner structure of atomic nuclei. This  theory assumes  that  the arrangement of 

electron  shells  arises  from  the  structure  of  the  atomic  nucleus.  Electrons  are  not  in  orbit 

around the atomic nucleus, but each electron levitates with the corresponding proton of the 

nucleus. The  levitation bond  is  formed by an electromagnetic vortex structure. The atomic 

nucleus  can be built  from  the  ring protons  and neutrons using  the  following  rules:1. The 

proton cannot be directly connected with the proton, except for two parallel protons with the 

same axis that are connected together by nuclear forces. 2. Next proton with a different axis 

can  be  connected  via  the  coupling  neutron  to  another  proton.  3.  On  one  axis  can  be 

maximally two protons and two neutrons and two electrons with opposite spins. 4. Next one 

or two neutrons can be inserted between two parallel protons to form isotopes. It seems that 

the combination of these four basic rules can create any real structure of atoms. Nucleons in 

the  nucleus  are  not  arranged  in  the  shells  as  in  case  of  electrons,  but  forms  spherical 

substructures with a maximum of 10 nucleons. Nuclear forces can bind only a small number 

of neighbouring nucleons. Spherical substructures of  the nucleus  (GS globe sub‐structures) 

are sequentially occupied by pairs of proton‐neutron in the number 3, 4, and 5 pairs. These 

GSs are connected via  two parallel protons  into more complex units. GS with a maximum 

occupation of nucleons is an extremely stable part of the nucleus analogously to atom with a 

completely filled electron levels. The hydrogen and the helium have an atypical structure of 

the nucleus and the electron shells. At the hydrogen, the electron ring levitates in the plane 

to the ring proton, i. e. with zero distance of their centres of gravity. At isotopes of individual 

elements, the number of neutrons  in the nucleus  increases and these neutrons are typically 

located between two parallel protons. The covalent bond is formed by two bound electrons 

Page 170: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

170 

 

with opposite outer spins. These  two electrons may have  the same quantum number,  then 

have  the  same  radius  or  have different  quantum  numbers,  and  then  have different  radii. 

Different radii of electrons have for example polar covalent bonds between the hydrogen and 

the oxygen. The electron of the hydrogen has quantum number n = 1 and the electron of the 

oxygen has quantum number n = 2. Two counter‐rotating electron rings can create a pair that 

behaves like a classical point electron. VFRT (vortex‐ring‐fractal theory) is a new and original 

view  of  elementary particles  and  the  structure  of  atomic nuclei,  atoms  and molecules.  Its 

basics are simple for understanding through comprehensive topological structure that does 

not need to describe their complicated mathematical apparatus. This theory, based on the use 

of the vortex, fractal and ring structures,  interconnects all the current knowledge, based on 

quantum  theory  and quantum  fractal  theory. VFRT  is  trying  to  achieve  some progress  in 

understanding  the  phenomena  related  to  the  physics  of  elementary  particles  and  atomic 

structures  that we  have  not  been  able  to  clarify within  existing  theories.  It  allows  us  to 

understand the fundamental physical and chemical reasons for the stability and reactivity of 

atoms  and  molecules.  VFRT  gives  us  a  tool  that  helps  us  explain  phenomena  so  far 

unexplained and meet new laws, phenomena and processes that we are not able in detail to 

know. We believe that this theory will allow us expand our horizons of knowledge and push 

the frontiers of knowledge.  

Keywords vortex‐fractal‐ring‐structures,  covalent  bond,  models  of  atoms  and  molecules,  atom  of 

hydrogen, molecule of water 

References 

[1] L. PAULING. : General Chemistry, Dover publication, Inc, New York, 1988 

[2] O. ZMESKAL, M. NEZADAL, M.  BUCHNICK:  Fractal‐Cantorial  geometry, Hausdorf 

dimension and fundamental laws of physics, Chaos, Solitons and Fractals 17, 2003, 113‐

119 

[3] P.  OSMERA:  The  Vortex‐ring‐fractal  Structure  of  Hydrogen  Atom,  Proceeding  of 

WCECS  2009,  2009,  San  Francisco,  USA,  89‐94More  about  VFRT  on  http://www. 

pavelosmera. cz/public/public. html 

******

Thermal and Chemical Stability of Metal‐Humic Complexes 

Klucakova M.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract The aim of  this work was  the  study of  relation between  chemical and  thermal  stability of 

complexes of humic acids with heavy metals  (nickel,  cobalt and  copper). Complexes were 

prepared with metal solutions of three different initial concentrations. Chemical stability was 

determined as an amount of releasedmetal ions, two of extraction agents were used (solution 

of  MgCl2  and  HCl),  total  boundedamount  was  distribute  into  three  different  fractions 

residual fraction, strongly bound fractionand mobile and ion‐exchangeable fraction. Changes 

that  occured  in  the  structure  of  humic  acidsafter  complexation  and  extraction  were 

Page 171: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

171 

 

investigated  by  FT‐IR  spectrometry.  Thermo‐oxidative  stability  was  tested  by  means  of 

thermal analysis.  

Keywords 

humic acid, metal, stability 

Acknowledgements 

This work was supported by Ministry of Education, Youth and Sports, Project LO1211.  

******

Conformational Arrangement of Humic Particles in Aqueous Solutions 

Klucakova M., Veznikova K., Kalina M., Chytilova A.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Materials Research Centre, Purkyňova 118, 

CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Conformational changes of humic acids in different aqueous solutions are studied by means 

of several methods. The method of ultrasound spectrometryis based on the measurement of 

parameters of ultrasonic waves propagating  throughthe  sample. The attenuation describes 

the decay of the amplitude of the ultrasonic wave with distance traveled. The velocity is the 

speed of  this wave and  is related  to  the wavelength and  the  frequency of oscillation of  the 

deformation. It  is determined by the density and elasticity of the sample, which  is strongly 

influenced by the molecular arrangement. Mathod of dynamic light scattering provided data 

characterizing  particle  sizes  and  polydisperzity.  Their  combination  with  charge  and 

rheological characteristics can give a complex description of conformational arrangement of 

humic particles in solutions.  

Keywords humic acids, conformational arrangement, particle size and charge 

Acknowledgements 

This work was supported by Ministry of Education, Youth and Sports, Project LO1211 

******

Decomposition of Selected Alkaloids by Diaphragm Discharge 

Klimova, E. J., Jonisova, L., Krcma, F.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Plasma discharges in contact with or directly inside liquids represent a rapidly growing field. 

Their  possible  applications  cover  broad  range  from  material  science  (functionalization, 

surface modification) to biomedicine (sterilization, wound healing). A lot of the interest goes 

into  environmental  applications.  In  this work,  two  representatives  of  alkaloids  have  been 

subjected to a diaphragm discharge to evaluate the possibility of their degradation. Caffeine 

Page 172: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

172 

 

is considered to be an indicator of human pollution in environment. Quinine is known for its 

use  as  an  antimalaric drug,  and  also  serves  as an  additive  in drinks  and  cosmetics. Batch 

diaphragm  reactor  was  used  with  1  hour  experimental  time.  Discharge  efficiency  was 

quantified by hydrogen peroxide production  its concentration was compared  for  reference 

solutions  (NaCl  in purified water)  and  solutions  containing  the  alkaloid.  For detection  of 

caffeine  decomposition, UV‐VIS  spectrometry was  utilized. Concentration  of  quinine was 

studied  by  fluorescence  spectrometry.  Final  solution  after  the  treatment was  subjected  to 

HPLC‐MS analysis. Up to 92 % of degradation was reached for caffeine and 98 % for quinine 

in anode part. Detected hydrogen peroxide dropped by half in alkaloid solutions, as a part of 

it goes into the degradation process.  

Keywords 

plasma, diaphragm, underwater discharge, hydrogen peroxide, alkaloid, caffeine, quinine 

Acknowledgements 

This work has been supported by COST TD1208 Action – Electrical discharges with liquids 

for  future applications and by Czech Ministry of Education, Youth and Sports, project No. 

LD14014.  

******

Radical Reactions of Secondary Amines in the Presence of Some H‐

Abstracting Agents 

Omelka L., Šafaříková L.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐61200 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Typical H‐abstracting agents, RO2? radicals and PbIV+ compounds (PbO2, Pb (OAc) 4) were 

applied  by  the  reaction  with  different  types  of  secondary  amnines  R1–NH–R2. 

Consecutively, the radical products of the reaction were identified using EPR spectroscopy1, 

2. By the action of catalytically generated RO2? radicals prepared using the system tBuOOH‐

Co  (acac)  2  the  generation  of  aminoxyl  radicals  R1–NO?–R2  proceeds  in  the  first  step. 

However, RO2? radicals can enter the reactions with primary aminoxyl radicals  in the case 

when  mentioned  radicals  contain  –CH2–  groups  in  the  vicinity  of  –NO?–  function  in 

alkylaryl‐  and  dialkylamines.  Here,  the  attack  of  peroxyradicals  on  this  group  under 

intermediate formation of nitrones is observed. The nitrone formed react in later steps of the 

reaction as spin traps and, as a result of this series of consecutive reactions, the formation of 

secondary  aminoxyl  radicals X–CH  (OOtBu)  –NO?–Y was proved. By  the  action of PbIV+ 

agents (PbO2, Pb (OAc) 4) on secondary amines R1–NH–R2 their hydrogen‐abstracting effect 

was evidenced not only in relation to –NH– group (formation of aminyl radicals R1–N?–R2) 

but to C–H bonds in substituent R1 and R2 as well. In both cases, it was possible to identify 

N–  and C–radicals  using  spin‐trapping method.  The  application  of  first  or  second model 

depends  on  the  structure  of  secondary  amine  or  PbIV+  agent  used.  For  example,  clear 

tendency  to  the abstraction of hydrogen atom –NH– group was observed by  the  series of 

alkylarylamines (N‐alkylanilines). Active site for the formation of C–radicals is ?‐position in 

Page 173: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

173 

 

substituents R1 and R2, in numerous cases the abstraction of hydrogen from terminal CH3–

group  was  proved.  Simultaneously,  it  has  to  be  emphasized  that  EPR  spectra  of  above 

mentioned radical products were in many cases combined with EPR spektra of some radical 

additives  formed  by  the  reaction  of  PbIV+  agents with  spin  trap  (nitrosobenzene) which 

results  in the formation either of diphenylaminoxyl radical Ph–NO?–Ph or phenylaminoxyl 

radical Ph–NO?–H.  

Keywords EPR spectroscopy, secondary amines, spin trapping 

References 

[1] ŠAFAŘÍKOVÁ L., OMELKA L., MAJZLÍK  P.,  SVĚTLÍK  J.  : Monatsh. Chem.  144,  163 

(2013)  

[2] ŠAFAŘÍKOVÁ L., OMELKA L. : Monatsh. Chem. 146, 79 (2015)  

******

Plasma Chemical Reduction of Model Corrosion Brass Layer Prepared in 

Soil 

Radkova, L., Fojtikova, P., Prikryl, R., Krcma, F.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

This paper discusses  the removal of corrosion  layers  form archaeological artifacts. The  low 

pressure  plasma  reduction  was  used  for  this  purpose.  Plasma  chemical  reduction  of 

corrosion layers was developed by Stanislav Veprek et. al. at the end of the 20th century at 

Institute of Inorganic Chemistry, University of Zürich. This method was applied mainly for 

the  treatment of  iron artifacts  [1]. Before Veprek, Daniels used  similar method  for plasma 

reduction  of  silver  tarnish  on  Daguerreotypes  [2].  Under  the  presented  study,  the  brass 

plates were prepared with model  corrosion  layer  because  the  real  archaeological  artifacts 

could be damaged during  the method optimization  and  they have  too different  corrosion 

history.  Samples  corroded  naturally more  than  two  years  in  the  soil  in  the  vertical  and 

horizontal positions, so the corrosion  layers were  the most similar  to  the corrosion  layer of 

original  archaeological  artifacts.  The  samples  were  treated  in  the  low  pressure  (150  Pa) 

quartz  glass  plasma  reactor  (90  cm  long  and  9.  5  cm  in  diameter).  The  reactor  was 

surrounded by two external copper electrodes supplied by radio‐frequency generator (13. 56 

MHz). The experiments were carried out in a hydrogen‐argon gas mixture at mass flows of 

30 sccm  for hydrogen and 20 sccm  for argon  for 90 minutes. 13 samples were  treated. The 

plasma  power was  100,  200,  300,  and  400 W  in  continuous  and  pulsed mode. Maximum 

sample temperature was set at 120 °C. To avoid exceeding this temperature, power control or 

the  duty  cycle  in  pulse  mode  were  automatically  controlled.  The  whole  process  was 

monitored by optical emission spectroscopy and the obtained data were used to calculate the 

relative  intensity  of OH  radicals  and  rotational  temperature. The  relative  intensity  of OH 

radicals is associated with the degradation of the corrosion layer. The main reactions during 

reduction were  the  reaction between oxygen and chloride contained  in  the corrosion  layer 

Page 174: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

174 

 

and the hydrogen ions and neutral atoms generated in the plasma. The results showed that 

the  higher  power  had  the  greater  maximum  intensity  of  the  OH  radicals  and  rapidly 

degraded  the  corrosion  layer.  Corrosion  layer  was  not  completely  removed  during  the 

reduction, but due to the reactions which occur in the plasma corrosion layer became brittle 

and after plasma chemical treatment can be removed easily.  

Keywords 

Brass, plasma chemical treatment, relative intensity of OH radicals 

Acknowledgements 

This work was  supported  by  the Ministry  of Culture  of  the Czech Republic,  project No. 

DF11P01OVV004.  

References 

[1] S.  VEPŘEK,  J.  PATSCHEIDER,  J.  ELMER,  Recent  progress  in  the  restoration  of 

archeological  metallic  artifacts  by  means  of  low‐pressure  plasma  treatment,  Plasma 

Chemistry and Plasma Processing. 8 (1988) 445‐466 

[2] V.  DANIELS,  Plasma  reduction  of  silver  tarnish  on  Daguerreotypes,  Studies  in 

Conservation. 26 (1981) 45‐49 

******

Density Functional Theory Study of the Anticorrosive Properties of Two 

Quinoline Chalcones 

Gece, G.  

Bursa Technical University, Faculty of Natural Sciences, Architecture and Engineering, Osmangazi, 

16190 Bursa, TURKEY 

Abstract The use of inhibitors is the most appropriate way to isolate the metal from corrosive agents 

and thus to reduce corrosion reactions. Most of the well‐known acid corrosion inhibitors are 

organic  compounds  containing  heteroatoms  (nitrogen,  sulfur,  and  oxygen  atoms)  and 

aromatic rings [1, 2]. There has been a considerable surge of experimental inquiry in recent 

years  into  understanding  the  factors  responsible  for  the  corrosion  inhibition  efficiency  of 

chalcones, however,  the question of what actually determines  the efficiency still  remains a 

topic of debate. In the recent years, quantum chemical calculations have been proven to be an 

important  tool  for  investigation  of  the  structure  and  inhibition  properties  of  corrosion 

inhibitors and for the interpretation of experimental data arising from industrial interest and 

applications [3]. The geometry of the inhibitors in their ground states, as well as the nature of 

their molecular  orbitals, HOMO  (highest  occupied molecular  orbital)  and  LUMO  (lowest 

unoccupied molecular  orbital)  are  involved  in  the  properties  of  inhibitors’  activity.  Thus, 

insights  obtained  from  computational methods  are  extremely  valuable.  In  this  study,  the 

dependence  of  the  inhibition  effect  of  such  two  compounds,  namely,  3‐  (3‐oxo‐3‐phenyl‐

propenyl) ‐1H‐quinolin‐2‐one and 3‐ (3‐oxo‐3‐phenyl‐propenyl) ‐1H‐benzoquinolin‐2‐one on 

their  molecular  and  electronic  structure  is  analyzed  using  density  functional  theory 

calculations.  Quantum  chemical  parameters  such  as  highest  occupied  molecular  orbital 

energy  (EHOMO),  lowest unoccupied molecular orbital energy  (ELUMO), and energy gap 

Page 175: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

175 

 

(?E)  have  been  calculated  at  the  B3LYP/6‐311++G  (d,  p)  basis  set.  In  agreement  with 

experiments,  this  study  found  strong evidence  to  link  corrosion  inhibition property of  the 

compounds to their actual molecular structures in acidic media.  

Keywords corrosion inhibitors chalcones DFT carbon steel 

References 

[1] G. GECE, Drugs: A review of promising novel corrosion inhibitors, Corros. Sci., 53, 2011, 

pp. 3873‐3898.  

[2] G.  GECE,  Theoretical  evaluation  of  the  inhibition  properties  of  two  thiophene 

derivatives on corrosion of carbon steel in acidic media, Mater. Corros., 64, 2013, pp. 940‐

944.  

[3] G. GECE, The use of quantum chemical methods in corrosion inhibitor studies, Corros. 

Sci., 50, 2008, pp. 2981‐2992.  

******

The Aggregation Properties of Triton X‐100 and Rhamnolipid Mixtures 

Mańko, D., Zdziennicka, A., Jańczuk, B.  

Maria Curie‐Skłodowska University, Faculty of Chemistry, pl. Marii Curie‐Skłodowskiej 3, 20‐031 

Lublin, POLAND 

Abstract 

Biosurfactants  are  natural  surface  active  agents  synthesized  by  different  types  of 

microorganisms.  These  compounds  are  an  ecological  alternative  for  classical  surfactants 

produced  by  chemical  synthesis.  Biosurfactants  have  very  interesting  properties  such  as: 

good biodegradability, low toxicity or effectiveness at extreme temperature, pH and salinity 

and  they  are  biocompatible  with  human  skin  and  mucous  membranes.  Among  natural 

surfactants  rhamnolipids  are  of  a  special  interest.  They  are  produced  by  Pseudomonas 

aeruginosa and they are a mixture of different homologous. Rhamnolipids can be treated as 

potential substitutes of chemical compounds because of their valuable properties (e. g. : high 

surface activity,  low value of critical micelle concentration and very high biodegradability). 

They  have  various  applications  such  as  pharmaceuticals,  cosmetics  products,  food  items, 

detergents  and  bioremediation  enhancers.  On  the  other  hand,  the  high  cost  of  their 

production  limits  their  wide  practical  application.  But  they  can  be  used  as  additive  for 

classical  surfactants.  Among  of  synthetic  surfactants  the  most  important  are  nonionic 

polyoxyethylene ones. However,  in  the  literature  the practical applications of such kind of 

mixtures  are  not  exactly  explained  by  physicochemical  properties.  For  this  reason  the 

aggregation properties of  the  rhamnolipid and Triton X‐100 mixtures were  studied by  the 

surface  tension, density and viscosity measurements. From  the obtained  results  the critical 

micelle  concentration  (CMC)  was  determined  and  the  thermodynamic  considerations 

dealing with the mutual influence of the rhamnolipid and Triton X‐100 on their micellization 

process  were  carried  out.  The  tendency  of  rhamnolipid  and  Triton  X‐100  mixtures  to 

micellization was compared to their adsorption efficiency. The obtained results suggest e. g. 

that CMC should be  treated rather as a range of concentration at which aggregates can be 

formed but not as one pinpoint or  that each method of CMC determination  is sensitive  to 

Page 176: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

176 

 

different  sizes  of  aggregates. Moreover,  it  is  interesting  that  the presence  of  rhamnolipid, 

even at  its very  low concentration, considerably decreases  the critical micelle concentration 

of Triton X‐100.  

Keywords biosurfactant, rhamnolipid, Triton X‐100, micellization 

******

Using of Argon‐Hydrogen Plasma as a Tool for Removing of Corrosion 

Layers from Bronze Samples 

Fojtikova, P.1, Radkova, L.1, Janova, D.2, Krcma, F.1,  

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Technická 2896/2, CZ‐612 00 

Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract Our research is focused on application of low‐pressure low‐temperature plasma on corroded 

samples. In presented case, the bronze plates with dimension of 20 × 50 mm, were used as a 

samples. The process of  corrosion  layers  creation  taken place  in  the  soil  for 2 years at  the 

ambient conditions and  thus simulated natural process. The samples with corrosion  layers 

were treated in the plasma chemical apparatus. The argon‐hydrogen mixture was chosen as 

a working gas. The power was supplied to the system from the rf generator by two copper 

electrodes places outside of the reactor. The reactor was evacuated by the rotary oil pump. 

The plasma chemical apparatus was controlled by the specially designed software. After the 

sample  temperature approached  to 120  °C,  the delivered power was  reduced. The  sample 

temperature exceeding this limit is dangerous for bronze because tin can be sputtered due to 

overheating  at  atomic  scale. The  emission  spectra were  scanned  every minute during  the 

plasma  treatment  by  the  optical  emission  spectrometer.  For  the  process monitoring,  the 

spectrum  between  307  and  310  nm  is  significant  because  it  corresponds  to OH  radicals, 

which are produced by the reaction of hydrogen atoms from plasma with oxygen bounded 

in  the  corrosion  layers. The  relative  integral  intensity of OH  radicals was  calculated  from 

obtained data and  reflects  the  removal process. The  samples were analysed by a  scanning 

electron  microscope  (SEM)  in  order  to  obtain  high  resolution  surface  morphology  and 

chemical composition by energy dispersive X‐ray analysis (EDX).  

Keywords 

argon‐hydrogen  plasma,  bronze,  optical  emission  spectroscopy,  scanning  electron 

microscopy 

Acknowledgements 

This  research  has  been  conducted within  the  project DF11P01OVV004  „Plasma  chemical 

processes and  technologies  for conservation of archaeological metallic objects“  founded by 

the Ministry of Culture of the Czech Republic.  

Page 177: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

177 

 

******

Artefact Conservation Using Thin Films Based on Parylene C and Silicone‐

Acrylate Resin 

Prochazka, M.1, Blahova, L.1, Horak, J.1, Pekarek, J.2, Prikryl, R.1, Krcma, F.1 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Brno University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Communication, Technicka 

3058/10, CZ‐616 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Archaeological depositories are being filled by newly discovered artefacts. These items wait 

there  until  they  are  cleaned  and  conserved.  Cleaning  and  conservation  are  demanding 

processes,  regarding  both  time  and  human  resources.  New  approaches  are  required  to 

reduce  costs  and  time  needed  for  their  treatment.  Deposition  of  thin  films might  bring 

interesting  results  to  the  field  of  artefact  conservation.  Protective  thin  films  have  already 

been  used  successfully  in many  industrial  applications,  e.  g.  automotive,  electrotechnics, 

microelectronics and medicine. Their use in archaeology can profit from previous success in 

those branches. This study focusses on conservation of metallic archaeological  items. Using 

thin film deposition methods, new protection  layers for artefacts are suggested: Parylene C 

(or chlorinated poly‐p‐xylylene) and Laksil (silicon‐acrylate resin). Both of them show good 

protection  properties  against  gases, water  and  corrosion  in  their  respective  fields  of  use. 

Parylene C and Laksil were compared to standard protection  layers – microcrystalline wax 

and  acrylic  resin  (Paraloid  B72).  Several  types  of  samples  were  coated  by  these  films. 

Corrosion  resistance was  tested as well as oxygen  transmission  rate and colour difference. 

Parylene  C  provides  excellent  protection  against  corrosion  in  comparison with  standard 

protection  layers.  Parylene  films  are  compact,  pin‐hole  free  layers,  protecting  the  artefact 

even  on  edges.  Laksil  barrier  properties  are  nearly  as  good  as  those  of  standard  layers. 

However,  the  best  protection  was  achieved  by  combination  of  Laksil  and  Parylene  C. 

Furthermore, Laksil can be removed easily  from  the substrate which enables  to  inspect  the 

artefact surface after many years. Both Parylene C and Laksil form transparent films, making 

almost no change to the appearance of the artefact. They succeeded in all tests (compared to 

standard  microcrystalline  wax  and  acrylic  resin)  and  are  suitable  for  application  in 

archaeological artefacts conservation.  

Keywords 

archaeological artefacts, metals, conservation, corrosion protection, parylene C 

Acknowledgements 

This work has been supported by the Ministry of Culture of the Czech Republic, project No. 

DF11P01OVV004.  

Page 178: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

178 

 

******

The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor 

Gerald H. Pollack 

University of Washington, Seattle, USA, ghp@u. washington. edu 

Abstract School  children  learn  that water  has  three  phases:  solid,  liquid  and  vapor.  But we  have 

recently  uncovered  a  fourth  phase.  This  phase  occurs  next  to water‐loving  (hydrophilic) 

surfaces.  It  is  surprisingly  extensive, projecting  out  from  the  surface  by up  to millions  of 

molecular layers. And, its properties differ substantially from those of bulk water.  

Of particular significance is the observation that this fourth phase is charged and, the water 

just beyond is oppositely charged, creating a battery that can produce current. We found that 

light charges this battery. Thus, water can receive and process electromagnetic energy drawn 

from  the  environment  in much  the  same way  as plants. Absorbed  electromagnetic  (light) 

energy can then be exploited for performing work, including electrical and mechanical work. 

Recent experiments confirm the reality of such energy conversion.  

The energy‐conversion framework implied above seems rich with implication. Not only does 

it provide an understanding of how water processes solar and other energies, but also it may 

provide a foundation for simpler understanding natural phenomena ranging from weather 

and green energy all  the way  to biological  issues  such as  the origin of  life,  transport, and 

osmosis.  

The presentations will cover the evidence for this surprisingly extensive phase of water, and 

will  consider  its  potentially  broad  implications  for  physics,  chemistry,  biology,  and 

technology, and particularly for health.  

The recent book dealing with this subject is now available.  

Keywords 

Phase of Water 

Page 179: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

179 

 

Polymer Composites and Nanocomposites 

******

Morphogenesis of Photo‐Polymerized Dimethacrylate Networks, Network 

Formation Kinetics and Viscoelastic Parameters 

Bystricky, Z., Jancar, J.  

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Chemistry, Purkyňova 

484/118, CZ‐612 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

 2CEITEC – Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, Technická 

3058/10, CZ‐616 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract This contribution  refers  to  the process of morphogenesis of dimethacrylate networks used, 

inter alia,  in  the  field of  restorative dentistry.  In  the  study,  the most  commonly employed 

monomers  considering  nowadays dental practice were used. This  includes  rigid  aromatic 

monomers,  bisphenol  A  glycerolate  dimethacrylate  (Bis‐GMA),  ethoxylated  Bis‐GMA 

(EPBDMA),  as  examples  of  bulky  and  viscous  base  monomers,  and  triethylene  glycol 

dimethacrylate (TEGDMA) as an example of viscosity reducer.  

Kinetics  of  polymerization was  studied  regarding  the  structural  differences  and  varying 

molar  ratio of  the  co‐monomers  employed. Data provided  the base  for understanding  the 

supra‐molecular structure evolution. Consequently, an attempt  to quantify  the relationship 

between  the  network  morphology  and  complex  viscoelastic  moduli  was  made.  Curing 

kinetics  was  studied  using  differential  photo‐calorimetry  (DPC).  Complex modulus  was 

measured  using  dynamic‐mechanical  analysis  (DMA).  Thermal  degradation  kinetics  data 

(TGA) were used in order to confirm the estimated morphology of cured networks.  

Monomer reactivity  is derived  from  its molecular structure. The potential  for non‐covalent 

physical  interactions  along  with  monomer  backbone  rigidity  significantly  decrease 

polymerization rate, double bond conversion, and hasten the diffusion‐controlled kinetics of 

fundamental  reaction  steps.  Dilution  by  the  flexible  monomer  backbones  leads  to  the 

synergistic shift of the diffusion controlled kinetics to higher conversion and overall increase 

of  the  reaction  rate.  However,  the  flexibility  of  the  monomer  backbone  promotes  the 

origination  of  structural  heterogeneities  characterized  by  micro‐gel  domains  formation 

associated particularly with the primary cyclization reactions and ineffective cross‐linking.  

Keywords 

Dimethacrylate  monomers  polymer  network  curing  kinetics  photo‐polymerization 

viscoelastic parameters 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  ʺCEITEC  ‐  Central  European  Institute  of 

Technologyʺ (CZ. 1. 05/1. 1. 00/02. 0068) from European Regional Development Fund.  

Page 180: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

180 

 

******

Mechanical Response of Plasma Interlayers in Polymer composites 

Knob, A., Babik, A., Cech, V., Drzal, L. T.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract 

The  study  is  aimed  at  preparation  of  glass  fiber  reinforced  polymer  composites  with 

controlled  interphase  formed  by  plasma‐polymerized  tetravinylsilane  and 

tetravinylsilane/oxygen  thin  film. The polymer  films of specific physicochemical properties 

and  thickness were deposited  to  improve  interfacial adhesion of GF/polyester  composites. 

The  fiber  surface  was  modified  by  using  plasma  enhanced  chemical  vapor  deposition 

(PECVD) in low‐temperature pulsed RF plasma operating in an effective power range of 0. 1 

– 10 W and different treatment time. The process of plasma‐polymerization was preceded by 

pretreatment, improving the film adhesion using oxygen and argon gasses or their mixtures. 

Pretreated  surface  of  glass  fibers  was  modified  by  single  and  double  layer  of  plasma‐

polymerized  thin  film. Mechanical  response of plasma  interlayers was evaluated by direct 

method of testing the interfacial shear strength using unique ITS (Interfacial Testing System) 

apparatus  developed  by  Dow  Chemical  Company  (USA).  The  interfacial  adhesion  of 

unsized,  industrially  sized,  and plasma  coated  fibers was  compared. The  interfacial  shear 

strength of optimized pretreatment and plasma coating shows an increase of 36% compared 

to the industrial sizing. Test results were examined in relation to the interlayer thickness and 

interlayer modulus.  

Keywords Adhesion, interphase, tetravinylsilane, microindentation, PECVD 

******

Role of Water in Electrically Charged Hydrogels During Deformation 

Molecular Dynamics Study 

Kulovaná, E., Žídek, J., Jančář, J.  

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 2Central European Institute of Technology Brno University of Technology, Technická 10, 616 00 

Brno, Czech Republic 

Abstract Hydrogels  are  three‐dimensional  networks  consisting  of  chemically  and/or  physically‐

crosslinked hydrophilic polymers that absorb large amounts of water. It is supposed that the 

water plays an active role during deformation of the gels. Most of recent model approaches 

are focused to behavior of organic and macromolecular components. The role of water is in 

its persistence  in  the vicinity of macromolecular network. The structure of hydrogel model 

was formed by the core of micelle from physically interacting acrylic acid (AA) groups, and 

Page 181: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

181 

 

the shell was formed by hydrophilic PEG chains. The simulation box was solvated by 2447 

molecules  of water.  The  forward‐reverse  shear  deformations were  applied  to  the model 

network. The model enables us to set different charges on the flexible chains from 0. 0 to ‐1. 0 

e  (electron  charge).  The  charge  distribution  on  the molecule  of water was  constant  and 

characteristic for the standard models of water. We found, that the distribution of water and 

the deformation response depend on the charge applied on the network. Structure of water 

was analysed by  radial distribution  functions, by analysis of hydrogen bonds distribution 

and  by  correlation  functions.  The model  data  enable  us  to  test  our  hypothesis  about  the 

active participation of water on the deformation response of hydrogel. The knowledge can be 

applied to the tuning of hydrogel properties by setting a charge in the network.  

Keywords 

hydrogel, molecular dynamics study, forward‐reverse shear deformation 

Acknowledgements 

This work was supported by the project CEITEC ‐ Central European Institute of Technology, 

(CZ. 1. 05/1. 1. 00/02. 0068) from European Regional Development Fund.  

******

Natural Polysaccharide Gum Karaya as Novel Biomaterial for Medical 

Applications 

Postulkova, H., Vojtova, L., Jancar, J.  

Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, Technická 3058/10, CZ‐

616 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Natural polysaccharides  are biodegradable,  freely  available,  relatively  cheap  and nontoxic 

materials  with  great  potential  in  medical  applications.  The  polysaccharide  hydrogels 

supports wound  healing  by  providing moist  environment  and  can  be  utilized  as wound 

dressing  for soft  tissue regeneration  (e. g. skin burns or ulcers). Suitable candidate  is Gum 

Karaya (GK), anionic polysaccharide containing D‐galactose, L‐rhamnose, D‐glucuronic acid 

and D‐galacturonic acid. Natural GK  is partially acetylated high molecular weight polymer 

(Mw ? 9 mil Da), water insoluble, having high swelling and retention capacity, high viscosity 

and inherent antimicrobial activity. [1, 2, 3] The objective of this study is to prepare a soluble 

sample of GK by  alkali  treatment  followed by designing new procedure  for GK hydrogel 

preparation  meeting  properties  of  wound  healing  coverings.  Prepared  samples  were 

characterized by SEM, FTIR, NMR, TGA, DSC and rheological evaluated.  

Keywords 

natural gum, polysaccharide, gum karaya, modification,  characterization, water  solubility, 

deacetylation 

Acknowledgements This  work  was  supported  by  the  project  CEITEC  (CZ.  1.  05/1.  1.  00/02.  0068)  from  the 

European regional development fund.  

Page 182: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

182 

 

References 

[1] B.  SINGH,  N.  SHARMA:  Development of novel hydrogels by functionalization 

of sterculia gum for use in antiulcer drug delivery. Carbohydrate Polymers.  2008,  74,  p. 

489‐497.  

[2] B. SINGH, L. Pal: Development of sterculia gum based wound dressings for use in drug 

delivery. European Polymer Journal. 2008, 44, p. 3222‐3230.  

[3] D. VERBEKEN, S. DIERCKX, K. DEWETTINCK: Exudate gums: occurrence, production, 

and applications. Applied Microbiology and Biotechnology. 2003, 63, p. 10‐21.  

******

Preparation of Poly (Lactic Acid) Grafted with Itaconic Anhydride via 

Radical Grafting in Melt 

Petrus, J., Kucera, F., Petruj, J.  

Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 464/118, 612 00 Brno, Czech 

RepublicCentral European Institute of Technology, Technická 3058/10, 616 00 Brno, Czech Republic 

Abstract 

Proposed  study  deals  with  functionalization  of  poly  (lactic  acid)  (PLA)  with  itaconic 

anhydride (IAH) via radical grafting in melt. Reaction was initiated by 2, 5‐dimethyl‐2, 5‐bis 

(tert‐butylperoxy) hexane (L101). Residence time was 6 min and the reaction temperature of 

187. 4 °C was calculated according to Arrhenius equation. At these reaction conditions L101 

is  completely decomposed  and degradation of PLA  is  limited.  Structure of  thus prepared 

PLA‐g‐IAH  and  grafting  yield  depend  on  several  key  parameters  such  as  temperature, 

IAH/L101  ratio and  reaction  time.  IAH was  covalently bonded onto PLA backbone which 

was  proved  by  Fourier  transform  infrared  spectroscopy  (FTIR).  Isomerization  of  IAH  to 

citraconic  anhydride  (CAH)  was  studied  by  FTIR  where  new  functional  groups  were 

observed depending on the reaction temperature. According to results of structure analysis 

the  effect  of  reaction  conditions  upon  grafting  reaction  on  reaction  mechanism  was 

predicted. Influence of reaction parameters on grafting yield, reaction kinetics and extent of 

side reactions was evaluated. Grafting yield depends on IAH/L101 ratio which was proved 

by acid‐base  titration.  It was  concluded  that extent of  side  reaction depends on  IAH/L101 

ratio. Kinetics  of  grafting  reaction was  determined  as  a  function  of  reaction  temperature, 

reaction time and L101 concentration. Kinetic data proved strong influence of both reaction 

temperature and concentration of L101 on the reaction rate. Proposed methodology of PLA 

modification can be used for preparation of polymeric materials with specific properties. It is 

expected  that  PLA  modified  with  IAH  exhibits  reactivity  towards  synthetic  polymers 

(polyamides), natural polymers (proteins) or filler with variable functional properties.  

Keywords 

poly (lactic acid), itaconic anhydride, radical grafting 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “CEITEC  ‐  Central  European  Institute  of 

Technology” (CZ. 1. 05/1. 1. 00/02. 0068) from European Regional Development Fund. ʺ 

Page 183: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

183 

 

******

Stable Gelatin Nanofibers Modified with Oxidized Cellulose for Soft 

Tissue Engineering 

Švachová Veronika1, 2, Vojtová Lucy2, Jurtíková Veronika3, 4, Hampl Aleš3, Pavliňák David5 

1Vysoké učení technické v Brně, Chemická fakulta Purkyňova 464/118, 612 00 Brno 2CEITEC – Central European Institute of Technology, Vysoké učení technické, Technická 3058/10, 

616 00 Brno 3 Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, Ústav histologie a embryologie, Kamenice 3, 625 00 Brno  4Mezinárodní centrum klinického výzkumu ‐ Centrum biomolekulárního a buněčného inženýrství, 

Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně, Brno, Česká republika  5Ústav fyzikální elektroniky, Masarykova universita, Kotlářská 2, 602 00, Brno 

Abstract 

The  present work  deals with  the  preparation  of  (bio)  polymer  nanofibers  by Nanospider 

technology. The obtained nanofibers are biocompatible, bioadhesive, porous and mimic the 

structure  of  the  extracellular matrix  forming  the  structure  of  tissues.  Gelatin  nanofibers 

modified  by  addition  of  sodium  or  calcium  salt  of  oxidized  cellulose  were  successfully 

prepared. Gelatin is a biocompatible and biodegradable polymer. Oxidized cellulose and its 

salts  are  biocompatible,  biodegradable  and  they  also  exhibit  hemostatic  and  bactericidal 

efficiency.  Crosslinking  process  was  an  another  important  step  to  improve  hydrolytic 

stability  and  mechanical  properties  of  nanofibers.  H441  cell  lines  (human  papillary 

adenocarcinoma  cells) were  seeded  on  prepared  electrospun  nanofibers.  The  viability  of 

H441 cell lines on nanofibers was evaluated. Newly prepared material may have a potential 

application in surgery and regenerative medicine of soft tissues (e. g. decubitus and burns).  

Keywords 

Electrospinning, gelatin, oxidized cellulose, inhibitory effect, nanofibers, tissue engineering 

Acknowledgements 

This  research  has  been  supported  by  the  project  CZ.  1.  05/2.  1.  00/03.  0086  funded  by 

European Regional Development Fund and project LO1411  (NPU  I)  funded by Ministry of 

Education  Youth  and  Sports  of  Czech  Republic  and  by  the  project  “CEITEC  –  Central 

European  Institute  of  Technology”  (CZ.  1.  05/1.  1.  00/02.  0068)  from  European  Regional 

Development Fund.  

Page 184: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

184 

 

******

Radical Grafting of Maleic Anhydride onto Polypropylene via Reactive 

Extrusion 

Matláková, J., Kučera, F., Jančář, J.  

Department of Materials Chemistry, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology Purkyňova 

464/118, 612 00 BrnoCentral European Institute of Technology, Technická 3058/10, 616 00 Brno 

Abstract 

This work contributes to extension of the knowledge in the field of chemical modification of 

polypropylene carried out using reactive extrusion. The grafting reaction is affected by many 

parameters,  such  as  concentration  of  initiators, monomers  or  stabilizers.  The  first  part  is 

focused on  stabilizers  function during grafting  reaction. Considerable decrease  in grafting 

yield  of  maleic  anhydride  (MAH)  was  observed  at  concentration  of  primary  stabilizers 

higher  than  its  induction period. Two  radical  initiators  containing  the different amount of 

peroxide  groups  (the  commonly  used  Luperox  101  and  the  new  Trigonox  301)  were 

employed and compared. The yield of  the PP‐g‐MAH was determined by means acid‐base 

titration  and  FT‐IR  spectroscopy.  The  grafting  reactions  are  accompanied  by  ?‐scission  of 

backbone  irrespective  of  the  nature  and  concentration  of  peroxide  and  monomers.  The 

degree of degradation was measured by melt‐flow rate (MFR). The slight changes in melting 

temperature  and  crystallinity  were  caused  by  degradation  using  differential  scanning 

calorimetry (DSC).  

Keywords 

reactive extrusion, polypropylene, grafting 

******

Polyurethane‐Polyhydroxybutyrate Composites: Synthesis, Biodegradation 

and Morphological Evaluation 

Vojtech Kupka1, 2, Pavla Benesova3, Stanislav Obruca3, Jana Brtnikova2, Lucy Vojtova2, 

Ivana Marova3, Josef Jancar1, 2  

1Institute of Materials Chemistry, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkyňova 

118, 612 00 Brno, Czech Republic  2CEITEC ‐ Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, Technická 

3058/10, 616 00 Brno, Czech Republic  3Materials Research Centre, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Purkyňova 118, 

612 00 Brno, Czech Republic 

Abstract 

Polyurethane‐polyhydroxybutyrate  (PU‐PHB) composites were synthesized by solvent  free 

method  and  degradation  ability  of  prepared  materials  was  tested  in  standard  compost 

media. Changes  in  the material during  the degradation were  investigated  from  structural 

and morphological point of view. Commercial PHB from Sigma‐Aldrich and PHB prepared 

at  Faculty  of Chemistry  BUT were  both  used  in  the  amount  of  1,  5  and  10  filler weight 

Page 185: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

185 

 

content  in  composites.  Scanning  electron  microscopy  revealed  better  dispersion  of 

commercial PHB particles in the material which affected its slower rate of degradation. The 

rate of the degradation for both PHB fillers was quite low signing that the material is stable 

when  exposed  to  the  degradation media.  Structural  changes  of  the  PU‐PHB  composites 

during degradation were studied by differential scanning calorimetry (DSC) and wide‐angle 

X‐ray scattering (WAXS). Both DSC and WAXS confirmed  less ordered crystalline phase  in 

PHB particles after the degradation test. Mechanical properties testing showed that materials 

were  less  stiff, however  the  elongation  at break  increased. Thus,  less ordered  structure of 

PHB  crystalline phase decreased  stiffness of  the material, but  increased  the number of  tie 

molecules  which  resulted  in  higher  elongation  at  break.  Renewable  PHB  microfiller 

improved mechanical  properties when  added  to  the  PU matrix  and  did  not  initiate  any 

unfavorable process (e. g. cracking) when exposed to the degradation media.  

Keywords Polyurethane, polyhydroxybutyrate, composite, renewable, morphology, degradation 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “CEITEC  ‐  Central  European  Institute  of 

Technology” (CZ. 1. 05/1. 1. 00/02. 0068) from European Regional Development Fund.  

******

Rheological Study of Core‐shell Particles in Thermosensitive Copolymer 

Matrix for Bone Regeneration Utilization 

Ivana Chamradová1, 2, Lucy Vojtová2, Josef Jančář1, 2 

1Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Institute of Materials Science, Purkyňova 

464/118, 612 00 Brno, Czech Republic, xcchamradova@fch. vutbr. cz 2CEITEC ‐ Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, Technická 

3058/10, 616 00 Brno, Czech Republic 

Abstract The  goal  of  this work was preparation  and  rheological  study  of  thermosensitive polymer 

composite paste as a potential  resorbable  injectable material  for bone  regeneration. Newly 

prepared  thermosensitive  composite  paste was  consisted  of  aqueous  solution  of  polymer 

matrix  based  on  the  hydrophilic  poly  (ethylene  glycol)  (PEG)  and  hydrophobic  poly 

(lactide—co—glycolide)  (PLA/PGA)  copolymer  (PLGA—PEG—PLGA)  thermogelling  at 

body  temperature with homogeneously distributed hydroxyapatite‐polymer core‐shell (CS) 

particles1. The core in CS was composed from inorganic bioactive nano‐sized hydroxyapatite 

(n‐HAp), whereas  the shell was based on  the same PLGA—PEG—PLGA copolymer as  the 

matrix only different  in end‐functionalization with  itaconyl groups. The polymer shell was 

additionaly  end‐crosslinked  by  carbodiimide  coupling  (zero  crosslinks)  and  stabilized  by 

poly  (vinyl  alcohol).  The  original  PLGA—PEG—PLGA  copolymer  matrix  exhibited  in 

aqueous solution two phase sol‐gel and gel‐suspension transitions. However, addition of 20 

wt. %  of CS  particles  in  copolymer  solution  exhibited  stable  gel  state without  the  sol‐gel 

transition. On  the  other hand,  incorporation up  to  10 wt. %  of CS particles  increased  the 

stiffness of  the original hydrogel matrix almost 4  times  (from 40 kPa up  to 150 kPa) while 

Page 186: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

186 

 

maintaining  two‐phase  sol‐gel  transitions.  Therefore,  this  material  is  suitable  as  drug 

delivery carriers.  

Keywords 

rheology, core‐shell particles, thermosensitive copolymer 

Acknowledgements 

This  work  was  supported  by  the  project  “CEITEC”  (CZ.  1.  05/1.  1.  00/02.  0068)  from 

European Regional Development Fund.  

References 

VOJTOVÁ  L.,  CHAMRADOVÁ  I.,  MICHLOVSKÁ  L.,  JANČÁŘ  J.  :  Czech  Intelectual 

Property, Prague, PUV 2014‐09‐11, registered.  

******

Force‐Assembled Fe3O4 Particle Chains in Polyurethane Matrix 

Zboncak, M., Ondreas, F., Jancar, J.  

1Brno University of Technology, CEITEC, Technická 10, CZ‐616 00 Brno, CZECH REPUBLIC 2Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Purkyňova 118, CZ‐612 00 Brno, CZECH 

REPUBLIC 

Abstract Despite  substantial  research  efforts,  the potential  of polymer nanocomposites has  still not 

been  fully  revealed,  mainly  due  to  poor  control  over  the  dispersion  and  alignment  of 

nanoparticles  (NPs).  Since  nanocomposite  properties  are  controlled  by  the  structural 

variables, it is crucial to achieve control over the NP assembly process.  

Self‐assembly of NPs offers  limited  control over  the NP  spatial arrangement. This process 

results  in a poorly  controlled variation of  simple  structures  such as agglomerates,  clusters 

and  dispersed NPs with  the  resulting  structure  strongly  dependent  a  on wide  range  of 

thermodynamic parameters.  

On  the  other  hand,  force‐assembly  exploits  interactions  between  particles  induced  by 

external  force  fields  overcoming  the  thermodynamic  ones.  Stimulus  of  external  electric, 

magnetic or electro‐magnetic  field  is applied as  the main  force controlling  the assembly of 

NPs. Understanding this process gives us the opportunity to create prescribed NP structures 

with  controlled  shape,  size,  and  anisotropy  by  simple  change  of  the  force  field.  Precise 

control of structure  formation on different  length scales  (from nano  to macro) gives us  the 

opportunity  to  imitate  hierarchical  biological  structures  possessing  unique  balance  of 

stiffness and toughness.  

Here, we report on magnetic field force assembly of Fe3O4 nanoparticles in the polyurethane 

matrix. Resulting NP chain structures were several NP wide and  tens of micrometers  long 

aligned  along  the magnetic  force  lines. Without  the magnetic  field, NP  agglomerates  of 

random size and shape were formed due to their self‐assembly.  

Page 187: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

187 

 

Keywords 

Polymer nanocomposites, Force‐assembly, Biomimetics 

Acknowledgements Authors would like to gratefully thank for magnetic field intensity measurement to Zdenek 

Roubal from FEEC, Brno University of Technology. Funding under the Project 205/15/18495S 

from the Czech Grant Agency is greatly appreciated.  

References 

[1] J.  JANCAR,  J.  F.  DOUGLAS  F. W.  STARR,  S.  K.  KUMAR,  P.  CASSAGNAU,  A.  J. 

LESSER, S. S. STERNSTEIN a M. J. BUEHLER. Current issues in research on structure–

property relationships in polymer nanocomposites, Polymer. 51 (2010) 3321‐3343.  

[2] P.  J.  KROMMENHOEK,  J.  B.  TRACY,  Magnetic  Field‐Directed  Self‐Assembly  of 

Magnetic Nanoparticle Chains in Bulk Polymers, Particle. 30 (2013) 759‐763.  

[3] U. G. K. WEGST, H. BAI, E. SAIZ, A. P. TOMSIA, R. O. RITCHIE, Bioinspired structural 

materials, Nature Materials. 14 (2014) 23‐36.  

[4] M. A. MEYERS, P. Y. CHEN, M. I. LOPEZ, Y. SEKI, A. Y. M. LIN. Biological materials: A 

materials science approach, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 

4 (2011) 626‐657.  

[5] J. AIZENBERG, J. C. WEAVER, M. S. THANAWALA, V. C. SUNDAR, D. E. MORSE, P. 

Fratzl,  Skeleton  of  Euplectella  sp:  Structural  Hierarchy  from  the  Nanoscale  to  the 

Macroscale, Science. 309 (2005) 275‐278.  

[6] J.  B.  TRACY,  T. M.  CRAWFORD, Magnetic  field‐directed  self‐assembly  of magnetic 

nanoparticles. MRS Bulletin. 38 (2013) 915‐920.  

[7] D. FRAGOULI, R. BUONSANTI, G. BERTONI, C. SANGREGORIO, C. INNOCENTI, A. 

FALQUI,  D.  GATTESCHI,  P.  D.  COZZOLI,  A.  ATHANASSIOU,  R.  CINGOLANI, 

Dynamical  Formation  of  Spatially  Localized Arrays  of Aligned Nanowires  in  Plastic 

Films with Magnetic Anisotropy. ACS Nano. 4 (2010) 1873‐1878.  

******

Rheological Behavior of Polymer Nanocomposite Suspensions 

Lepcio, P., Jancar, J.  

Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, Technicka 3058/10, CZ‐

616 00, Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Nanoparticles  (NPs)  cause  nontrivial  changes  in mechanic  response  of  polymers  with  a 

potential  for  properties  enhancement  at  substantially  lower  loadings  than  conventional 

fillers. A threshold length scale is supposed to exist at approximately 50 nm. [1] Above this 

limit, conventional fillers were found to reinforce polymer matrices regardless their chemical 

nature whereas  smaller  particles  can  act  either  as  a  reinforcement  or  as  a  plasticizer  [2] 

because  highly  attractive  nanoparticles  slow  down  chain  dynamics  and  highly  repulsive 

particles accelerate it. [1] NPs significantly influence the reptation dynamics region present at 

low frequencies, whereas  the  influence on  the Rouse dynamic region at high  frequencies  is 

quite  low.  [3]  According  to  the  computer  simulations,  there  are  four  basic  spatial 

organization  states of nanoparticles  in polymer matrix with  regard  to  interfacial polymer‐

Page 188: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

188 

 

particle  strength  at  contact  and  spatial  range  of  particles  attraction.  [4] As  the  polymer‐

particle  interaction  strength  increases,  the  potential  of mean  force  (PMF)  exhibits  higher 

oscillation tendency with more energy wells separated by energy barriers, thus leading to an 

assumption  that  formation  of  kinetic  structures  dominates  the  behavior  of  such  systems. 

Since  nanoparticles  are  often  dispersed  in matrix  in  thermodynamically  non‐equilibrium 

state,  a  kinetic  insight  on  aggregation  phenomena  would  be  more  relevant  to  practical 

applications however, only little is known about this field. This work is an initial stage of a 

study which aim is to link macroscale mechanical properties with nanoscale structures found 

in  polymer  nanocomposites.  To  do  so,  a  suitable  experimental  protocol  for  preparing 

differently organized NPs  in polymer matrix has  to be  find  first  in which both kinetic and 

thermodynamical parameters should be  taken  into account,  i. e. solution casting has being 

investigated.  The  results  presented  here  found  differences  between  nanoparticle  induced 

changes on rheological behavior of polymer solution under large amplitude oscillation shear 

(LAOS).  

Keywords 

Polymer nanocomposite, nanoparticle, rheology, LAOS 

Acknowledgements 

Funding  of  this work  under  the  Project  205/15/18495S  from  the  Czech  Grant  Agency  is 

greatly appreciated.  

References 

[1] JANCAR, J. DOUGLAS, J. F. STARR, F. W. KUMAR, S. K. CASSAGNAU, P. LESSER, A. 

J. STERNSTEIN, S. S. BUEHLER, M. J. Current issues in research on structure–property 

relationships in polymer nanocomposites. Polymer 2010, 51, 3321–3343.  

[2] KOPESKY,  E.  T. HADDAD,  T.  S. McKINLEY,  G. H.  COHEN,  R.  E. Miscibility  and 

viscoelastic  properties  of  acrylic  polyhedral  oligomeric  silsesquioxane–poly  (methyl 

methacrylate) blends. Polymer 2005, 46, 4743–4752.  

[3] HASSABANDI, H. J WILHELM, M. A rheological criterion to determine the percolation 

threshold in polymer nano‐composites, Rheological Acta 2014, 53, 869–882.  

[4] HOOPER,  J.  B.  SCHWEIZER  K.  S.  Theory  of  Phase  Separation  in  Polymer 

Nanocomposites, Macromolecules 2006, 39, 5133–5142.  

******

Thermo‐Mechanical Behavior of Polymer Glasses Probed by Nano‐Particles 

Ondreas, F., Lepcio, P., Zbončák M., Jancar, J.  

Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, Technická 3058/10, CZ‐

616 00 Brno, CZECH REPUBLIC 

Abstract 

Discovering  the  relationship  between  nano‐scale  segmental  dynamics  and  macro‐scale 

mechanical  properties  of  polymer  glasses  is  challenging  scientific  problem with  extreme 

technological  importance.  Interest  in  the  basic  study  of nanostructured polymer materials 

arose  out  of  recognition  that  as  discrete  volumes within  the  constituent  phases  approach 

molecular dimensions, the morphology of the constituent phases and the intrinsic properties 

Page 189: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

189 

 

of  the  structural material  become  dependent  upon  constituent  size,  shape  and  local  and 

global  spatial  packing.  The  understanding  of  the  origin  of  the  observed  large  changes  of 

properties and functions remains in its infancy, partly due to the non‐existence of generally 

accepted molecular models of glassy polymers and their nano‐composites and partly by the 

lack  of  reliable  experimental  data.  In  addition  to  detailed  knowledge  of  the  molecular 

structure  of  the  polymer  matrix,  the  development  of  a  suitable  theory  also  requires  a 

sufficient description of particle dispersion, particle‐chain interactions and effects related to 

the  kinetics  of  nano‐composite  preparation  processes  [1‐3].  We  utilized  rigid  inorganic 

nanoparticles  in  the  polymer  matrix  as  “probes”  that  affect  segmental  ordering  and 

relaxation  dynamic  heterogeneity  in  amorphous  polymers  during  the  preparation  and 

vitrification.  We  investigated  preparation‐structure‐property  relationship  of  polymer 

nanocomposites  constituted  by  polymethylmethacrylate  (PMMA)  as  polymer matrix  and 

commercial colloidal nano‐silica as nano‐filler. We found significant variation of viscoelastic 

properties of prepared nano‐composites connected  to changes of  their  structure caused by 

different preparation protocols.  

Keywords polymer nanocomposite, viscoelastic properties, PMMA, nano‐silica 

Acknowledgements 

Funding  of  this work  under  the  Project  205/15/18495S  from  the  Czech  Grant  Agency  is 

greatly appreciated.  

References [1] JANCAR,  J.,  J.  F.  DOUGLAS,  F. W.  STARR,  S.  K.  KUMAR,  P.  CASSAGNAU,  A.  J. 

LESSER, S. S. STERNSTEIN a M. J. BUEHLER. Current issues in research on structure–

property  relationships  in polymer nanocomposites. Polymer. 2010, vol. 51,  issue 15,  s. 

3321‐3343.  

[2] HOOPER,  J.  B.  a  K.  S.  SCHWEIZER.  Theory  of  Phase  Separation  in  Polymer 

Nanocomposites. Macromolecules. 2006, vol. 39, issue 15, s. 5133‐5142.  

[3] LIU,  J.,  Y.  GAO,  D.  CAO,  L.  ZHANG  a  Z.  GUO.  Nanoparticle  Dispersion  and 

Aggregation  in  Polymer  Nanocomposites:  Insights  from  Molecular  Dynamics 

Simulation. Langmuir. 2011, vol. 27, issue 12, s. 7926‐7933.  

******

Bi‐Functional Silver Nanoparticle Design and Characterization for Bone 

Regeneration Applications 

Matea T. C., Mocan T., Iancu C., Mocan L.  

3rd Surgery Clinic, Department of Nanomedicine, “Iuliu Hatieganu” University of Medicine and 

Pharmacy, Cluj‐Napoca, ROMANIA 

Abstract Silver nanoparticles have attracted the attention of the scientific community due to their ease 

of  synthesis,  biocompatibility  and  antibacterial  effect. Their unique properties make  them 

ideal candidates for applications  in  the field of biology and medicine. We have proposed a 

novel  bio‐nanostructure  based  on  a  silver  nanoparticle  core  functionalized  with  a 

Page 190: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

190 

 

osteogenetic peptide for applications in bone infections treatment and bone regeneration. In 

order to obtain aqueous stable and monodisperse silver nanoparticles they were synthetized 

by reducing Ag+ ions to Ag0 with the aid of citrate ions. For promoting an osteogenetic effect 

in osteoblasts, we have chosen the JAG‐1 peptide, which mimics the function of full‐length 

Jagged‐1  protein  activating  the Notch  pathway.  This  pathway  is  a  complex  network  that 

orchestrates  cell  fate  decisions  in  organisms  ranging  from  insects  to  humans.  The 

functionalization  of  AgNPs  with  the  JAG‐1  peptide  was  achieved  via  direct  thiol‐Ag 

interaction. The obtained bio‐nanocomposite AgNP‐JAG‐1 was assessed by means of UV‐Vis 

spectroscopy  for  stability  assays,  dynamic  light  scattering  for  nanoparticle  size 

determination, ATR‐FT‐IR  spectroscopy  for  the  confirmation  of  the  functionalization  step 

and  atomic  force  microscopy  for  nanoparticle  size  and  shape  measurements.  Also 

evaluations  regarding  the  AgNP‐JAG‐1  stability  in  biological  media  was  addressed  by 

subjecting the bio‐nanocomposite to different concentrations of NaCl and also culture media.  

Keywords 

silver nanoparticles, peptide delivery, AgNP functionalization, JAG‐1 peptide 

Acknowledgements 

This work was  suported  under  the  frame  of  European  Social  Found, Human  Resources 

Development  Operational  Programme,  Human  Resources  Development  Operational 

Programme 2007‐2013, project no. POSDRU/159/ 1. 5/S/138776.  

******

Mucin‐1 Functionalized Gold Nanoparticles for Immunological 

Applications 

Mocan T., Matea T. C., Orasan R., Mocan L.  

3rd Surgery Clinic, Department of Nanomedicine, “Iuliu Hatieganu” University of Medicine and 

Pharmacy, Cluj‐Napoca, ROMANIA 

Abstract Due to their low toxicity and ease of synthesis, gold nanoparticles have drawn much interest 

from the scientific community. Their applications range from electronics, sensors, probes to 

diagnostics,  photodynamic  therapy  and  drug  delivery.  The  Mucin‐1  glycoprotein  is 

overexpressed  and  aberrantly  glycosylated  in  >70%  of  human  colon  cancer, making  it  a 

possible target for anticancer immunotherapy. We have designed a gold nanoparticle based 

bio‐nanocomposite  for  targeted  delivery  of  Mucin‐1.  Citrate  capped  gold  nanoparticles 

(GNPs)  were  synthetized  by  employing  a  modified  Turkevich  method  were  afterwards 

functionalized with mucin‐1 (MUC‐1) protein. The obtained GNP‐MUC‐1 bio‐nanostructure 

was characterized by means of UV‐Vis spectroscopy  for aqueous stability assays, dynamic 

light scattering  for nanoparticle size determination, ATR‐FT‐IR  for  the detection of MUC‐1 

presence on  the GNP  surface  after  functionalization  and  atomic  force microscopy  for  size 

and  shape  the obtained bio‐nanocomposite. Because GNPs  tend  to aggregate  in biological 

media, we have subjected the GNP‐MUC‐1 to stability evaluations in cell culture media.  

Keywords 

gold nanoparticles, mucin‐1 peptide, GNP functionalization 

Page 191: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

191 

 

Acknowledgements 

This work was  suported  under  the  frame  of  European  Social  Found, Human  Resources 

Development  Operational  Programme,  Human  Resources  Development  Operational 

Programme  2007‐2013,  project  no.  POSDRU/159/  1.  5/S/138776.  Also,  we  wish  to 

acknowledge grant numbers PN II‐ID‐PCE‐2012‐4‐0243 and PN‐II‐PT‐PCCA‐2011‐3. 1‐1586.  

   

Page 192: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

192 

 

List of registered participants 

1. Jakub Altsmid, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

2. Monika Bartošková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

3. Jan Bednárek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

4. Haider Behbehani, Kuwait University, Kuwait, [email protected] 

5. Michaela Belovičová, Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of 

Chemical and Food Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

6. Pavla Benešová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

7. Nataliya Bevz, National University of Pharmacy, Kharkiv, Ukraine, 

[email protected] 

8. Vlastimil Bílek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

9. Lucie Blahová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

10. Martin Boháč, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

11. Jitka Bokrová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

12. Dmitrij Bondarev, Tomas Bata University in Zlin, Faculty of Technology, Zlín, Czech 

Republic, [email protected] 

13. Emília Breierová, SAS, Institute of Chemistry, Bratislava, Slovakia, 

[email protected] 

14. Monika Bukačkova, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

15. František Buňka, Tomas Bata University in Zlin, Faculty of Technology, Zlín, Czech 

Republic, [email protected] 

16. Lenka Butorová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

17. Zdeněk Bystřický, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

18. Alfred Crosby, University of Massachusetts, Amherst, United States, 

[email protected] 

19. Josef Čáslavský, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

20. Michal Čeppan, Slovak University of Technology, Faculty of Chemical and Food 

Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

21. Milan Čertík, Slovak University of Technology Bratislava, Faculty of Chemical and 

Food Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

22. Lucie Drábová, University of Chemistry and Technology Prague, Faculty of Food and 

Biochemical Technology, Prague, Czech Republic, [email protected] 

Page 193: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

193 

 

23. Petr Dzik, Brno University of Technology, Faculty of Chemistr, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

24. Pavel Florián, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

25. Pavel Fojt, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

26. Petra Fojtíková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

27. Františka Frajkorová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

28. Michaela Fričová, Faculty of chemistry Brno University of technology, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

29. Lucie Galvánková, Brno University of Technology, Faculty of chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

30. Gökhan Gece, Bursa Technical University, Faculty of Natural Sciences,Architecture 

and Engineering, Bursa, Turkey, [email protected] 

31. Magdalena Hábová, Mendelova univerzita v Brně, Fakulta Agronomická, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

32. Radek Hájek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

33. Pavla Hájovská, Brno University of Technology, Faculty of chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

34. Jana Hajšlova, University of Chemistry and Technology, Prague, Czech Republic, 

[email protected] 

35. Michal Hatala, Slovak University of Technology in Bratislava, Bratislava, Slovakia, 

[email protected] 

36. Jaromír Havlica, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

37. Patricie Heinrichova, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

38. Viliam Hlaváček, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

39. Jakub Hofman, Masaryk University, Faculty of Science, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

40. Jana Honová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

41. Jakub Horák, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

42. Michal Hrabal, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

43. Jaromir Hradecký, University of Chemistry and Technology, Prague, Department of 

Food Analysis and Nutrition, Prague, Czech Republic, [email protected] 

44. Helena Hudečková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

45. Pengwei Huo, VŠB‐Technical University of Ostrava, Ostrava ‐ Poruba, Czech Republic, 

[email protected] 

Page 194: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

194 

 

46. Kamila Hůrková, University of Chemistry and Technology Prague, Faculty of Food 

and Biochemical Technology, Prague, Czech Republic, [email protected] 

47. Ivana Chamradová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

48. Silvia Christovova, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

49. Jaromíra Chýlková, University of Pardubice, Faculty Chemical Technology, Pardubice, 

Czech Republic, [email protected] 

50. Vaclav Chytil, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

51. Martin Chytil, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

52. Petra Innemanová, Charles University in Prague, Faculty of Science, Prague, Czech 

Republic, [email protected] 

53. A.M. Iordache, INC‐DTCI ICSI Rm. Valcea, National Institute R&D of Cryogenics and 

Isotopic Technologies, Ramnicu Vlalcea, Romania, [email protected] 

54. Josef Jančář, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

55. Lenka Janíková, University of Pardubice, Institute of environmental and chemical 

engineering, Pardubice, Czech Republic, [email protected] 

56. Lukáš Kalina, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

57. Radek Kavřík, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

58. Tatiana Klempová, Slovak University of Technology, Faculty of Chemical and Food 

Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

59. Edita Klímová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

60. Martina Klučáková, Brno university of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

61. Antonín Knob, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

62. Renata Komendová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

63. Jana Konečná, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

64. Jan Koplík, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

65. Mária Kopuncová, National Agricultural and Food Centre, Food Research Institute, 

Bratislava, Slovakia, [email protected] 

66. Hedvika Kosárová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

67. Josef Kotlík, VUT v Brně, Fakulta chemická, Brno, Czech Republic, [email protected] 

68. Silvie Kotlíková, VUT v Brně, Fakulta chemická, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

69. Jan Koutný, Brno University of Technology, Faculty fo Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

Page 195: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

195 

 

70. Ondřej Koutný, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

71. Karin Kovar, Zurich University of Applied Sciences ZHAW, School of Life Sciences 

and FAcility Management, Institute of Biotechnology, Wädenswil, Switzerland, 

[email protected] 

72. Jozef Krajčovič, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

73. Jiří Kratochvíl, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

74. Irena Kratochvílová, Institute of Physics AS CR,, Prague 8, Czech Republic, 

[email protected] 

75. Romana Kratochvílová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

76. Aleš Krmela, University of chemistry and technology, Prague, Department of Food 

Analysis and Nutrition, Prague, Czech Republic, [email protected] 

77. Jitka Krouská, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

78. Lubomír Kubáč, Centre for Organic Chemistry Ltd., Rybitví, Czech Republic, 

[email protected] 

79. Eva Kulovaná, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

80. Vojtěch Kupka, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

81. Darina Lanková, UCT Prague, Prague, Czech Republic, [email protected] 

82. Marcela Laštůvková, Materials Research Centre, Brno University of Technology,, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

83. Petr Lepcio, Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, 

Brno, Czech Republic, [email protected] 

84. Martina Mahdalová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

85. Ivana Márová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

86. Martin Palou, CMV‐CMR, Faculty of Chemistry, Brno University of Technology, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

87. Alexandra Masárová, Research Institute of Building Materials, JSC,, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

88. Jiří Másilko, Brno University of Technology, CMV ‐ Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

89. Josef Mašek, Veterinary Research Institute, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

90. Cristian T. Matea, “Iuliu Hatieganu” University of Medicine and Pharmacy Cluj‐

Napoca, Department of Nanomedicine, Cluj‐napoca, Romania, 

[email protected] 

91. Jana Matláková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

92. Petra Matoušková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

Page 196: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

196 

 

93. Milan Mazur, Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical and 

Food Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

94. Lisa Melymuk, Masaryk University, RECETOX, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

95. Přemysl Menčík, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

96. Ewa Miękoś, University of Lodz, Faculty of Chemistry, Lodz, Poland, [email protected] 

97. Vladu Mihaela, Institute for Cryogenic and Isotopic Technologies,, Ramnicu valcea, 

Romania, [email protected] 

98. Milan Mikula, Slovak University of Technology, Faculty of Chemical and Food 

Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

99. Premysl Mikula, Masaryk University, RECETOX ‐ Research Centre for Toxic 

Compounds in the Environment, Brno, Czech Republic, [email protected] 

100. Renata Mikulíková, Research Institute of Brewing and Malting,, Praha, Czech 

Republic, [email protected] 

101. Jakub Mondek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

102. Iman Nazari, University of Tabriz, Chemical engineering, Tehran, Iran, 

[email protected] 

103. Stanislav Nespurek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

104. Suvar Niculina‐Sonia, ʺBabe‐Bolyaiʺ University, Faculty of Physics, Cluj‐Napoca, 

Romania, [email protected] 

105. Stanislav Obruča, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

106. Zuzana Olejníčková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

107. Zuzana Olšovcová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

108. Lukáš Omasta, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

109. Ladislav Omelka, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

110. František Ondreáš, Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, Brno, Czech Republic, [email protected] 

111. Michal Oravec, Slovak University of Technology in Bratislava, Faculty of Chemical 

and Food Technology, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

112. Pavel Ošmera, Brno University of Technology, Mechanical Engineering, Automation 

and Computer Science, Brno, Czech Republic, [email protected] 

113. Ladislav Pařízek, Brno university of technology, Faculty of Chemistry / Materials 

research center, Brno, Czech Republic, [email protected] 

114. Šárka Paušová, University of Chemistry and Technology Prague, Faculty of Chemical 

Technology, Praha 6 ‐ Dejvice, Czech Republic, [email protected] 

115. Miloslav Pekař, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

116. Kateřina Perútková, Photon Systems Instruments,, Drásov, Czech Republic, 

[email protected] 

Page 197: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

197 

 

117. Josef Petruš, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

118. Tereza Pilgrová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

119. Gerald H. Pollack, University of Washington,, Seattle, United States, 

[email protected] 

120. Martin Polovka, Agricultural and Food Centre, VUP Food Research Institute, National, Bratislava, Slovakia, [email protected] 

121. Ladislav Pooláček, BABAB,, Brno, Czech Republic, [email protected] 

122. Jaromír Pořízka, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

123. Lubica Pospisilova, Mendel university in Brno, Faculty of Agronomy, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

124. Marek Pospíšek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

125. Hana Postulkova, Brno University of Technology, CEITEC, Brno, Czech Republic, [email protected] 

126. Radek Prikryl, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

127. Michal Procházka, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

128. Adrian Pryszcz, VŠB ‐ TU Ostrava, Institute of Environmental Technologies, Ostrava, 

Czech Republic, [email protected] 

129. Helena Půčková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

130. Jana Pulkrabová, University of Chemistry and Technology, Prague, Faculty of Food 

Biochemistry and Technology, Prague, Czech Republic, [email protected] 

131. Johanna Rajasärkkä, Masaryk University, RECETOX (Research Centre for Toxic 

Compounds in the Environment), Faculty of Science, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

132. Martina Repková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

133. Lucie Řádková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

134. Veronika Řezáčová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

135. Jiří Sadílek, POLYMER INSTITUTE BRNO, spol. s r.o.,, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

136. Vika Salomatova, Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, 

Novosibirsk, Russian Federation, [email protected] 

137. Ota Salyk, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

138. Ota Samek, Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i.,, Brno, Czech Republic, [email protected] 

139. Veronika Schmiedová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

Page 198: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

198 

 

140. Marcela Sionová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

141. Jiří Smilek, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

142. Michaela Smutná, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

143. Tomas Solny, Brno University of Technology, Materials Research Centre, Faculty of 

Chemistry, Brno, Czech Republic, [email protected] 

144. Theodor Staněk, Výzkumný ústav stavebních hmot,a.s.,, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

145. Radovan Stanovič, Nitra Slovak University of Agriculture, Department of Chemistry, 

Faculty of Biotechnology and Food Sciences, Nitra, Slovakia, 

[email protected] 

146. Stanislav Stříteský, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

147. Michal Stupák, University of Chemimstry and Technology,, Praha 6, Cyprus, 

[email protected] 

148. Kateřina Sůkalová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

149. Pavel Šiler, Brno University of Technology, Centre for Material Research, Faculty of 

Chemistry, Brno, Czech Republic, [email protected] 

150. František Šoukal, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

151. Veronika Švachová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

152. Jiří Švec, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

153. Tereza Švestková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

154. Lenka Tobková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

155. Markéta Tomášková, University of Pardubice, Faculty Chemical Technology, 

Pardubice, Czech Republic, [email protected] 

156. Valerii Tonkopii, Institute of Limnology Rus.Acad.Sci., Ecotoxicology,Pharmacology, 

St. Petersburg, Russian Federation, [email protected] 

157. Tomáš Tóth, Slovak University of Agriculture in Nitra, Faculty of Biotechnology and 

Food Sciences, Nitra, Slovakia, [email protected] 

158. Irena Turkeova, Materials Research Centre, Brno University of Technology, Faculty of 

Chemistry, Brno, Czech Republic, [email protected] 

159. Martin Vala, Brno Universtiy of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

160. Markéta Valicová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

161. Milada Vávrová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

162. Michal Veselý, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, vesely‐[email protected] 

Page 199: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

199 

 

163. Milena Vespalcova, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

164. Libuše Vítková, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

165. Eva Vítová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

166. Raghvendra Singh Yadav, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, 

Czech Republic, [email protected] 

167. Florentina Diana Yudin, Babes Bolyai University, Faculty of Physics, Cluj‐Napoca, 

Romania, [email protected] 

168. Jaroslav Záhora, Mendelu Brno, Agronomy, Brno, Czech Republic, 

[email protected] 

169. Marek Zbončák, Brno University of Technology, Central European Institute of Technology, Brno, Czech Republic, [email protected] 

170. Anežka Zezulová, Research Institute for Building Materials, JSC,, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

171. Ying Zhao, East China University of Science and Technology, ShangHai, China, 

[email protected] 

172. Marek Zieliński, University of Lodz, Faculty of Chemistry, Lodz, Poland, 

[email protected] 

173. Helena Zlámalová Gargošová, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, 

Brno, Czech Republic, [email protected] 

174. Oldrich Zmeskal, Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Brno, Czech 

Republic, [email protected] 

   

Page 200: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

200 

 

 

Title      Chemistry & Life 2015 – Book of Abstracts 

Editor  Oldrich Zmeskal 

Publisher  Brno University of Technology, Faculty of Chemistry 

  Purkynova 464/118, CZ‐612 00 Brno 

Print  Brno University of Technology, Faculty of Chemistry 

  Purkynova 464/118, CZ‐612 00 Brno 

Edition  first 

Year of first edition  2015 

Number of pages  200 

Number of copies  250 

ISBN:  978‐80‐214‐5228‐2 

   

Page 201: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

201 

 

 

   

Page 202: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

202 

 

Page 203: Chemistry Life 2015 - Fakulta chemická VUT v Brně · PDF fileChemistry & Life 2015 ... Technology in Prague and R. Zahradník of the Academy of Science of the Czech ... 5 invited

203