Nanomateriály v biomedicíně

Vedoucí skupiny:

RNDr. Václav Ranc, Ph.D.

Václav Ranc získal titul PhD v oboru analytické chemie v roce 2009 na Katedře Analytické chemie, Univerzity palackého v Olomouci, v České republice, pod vedením profesora Karla Lemra. Následně byl v letech 2008 – 2011 zaměstnán na Katedře Analytické Chemie, Univerzity Palackého v Olomouci jako odborný asistent. V letech 2011 - 2012 se stal členem výzkumného týmu prof. Rainera na katedře medicíny v Univerzitě ve Fribourgu ve Švýcarsku. Zde pracoval jako výzkumný asistent.

Od roku 2012 je zaměstnán v Regionálním centru pokročilých technologií a materiálů při Univerzitě Palackého v Olomouci. Václav Ranc je autorem nebo spoluautorem 38 vědeckých publikací, H index = 9. Je též spolu-vynálezcem dvou mezinárodních patentů. Jeho vědecká aktivita je směřována k vývoji nanosenzorů využívajících povrchově zesílenou Ramanovu spektroskopii a elektrochemii.


Výzkumné zaměření skupiny

Výzkum skupiny Bio-med lze rozdělit do dvou základních oblastí: syntéza nových nanomateriálů a jejich následná aplikace v biologickém nebo medicinálním odvětví. Syntetická část výzkumné skupiny má dlouhou historii v návrhu designu i vlastní syntéze nanomateriálů založených na kovech včetně železa, zlata, stříbra, platiny nebo potažmo oxidech těchto kovů (magnetit, manghemit). Výsledná forma syntetizovaného nanomateriálu může mít podobu nanokompozitu, nanoslitiny nebo též i tzv. „coreshell“ strukturu. Naše infrastruktura umožňuje provádět charakterizaci nanomateriálů jak z pohledu mikroskopického, tak na základě interakcí vybraných nanomateriálů s živými systémy na buněčné úrovni nebo na úrovni testů na zvířecích modelech. Aplikační část skupiny se specializuje na vývoj analytických procedur, jež jsou následně aplikovatelné v lékařské diagnostice nebo toxikologii, nebo například na vývoj nových kontrastních látek účinných při magnetické rezonanci.

  • Syntéza a funkcionalizace nanomateriálů

  • Vývoj senzorů založených na Ramanově spektroskopii a elektrochemii


  • Významné výsledky – Publikace:

    A. Sitt, J. Soukupova, D. Miller, D. Verdi, R. Zboril, H. Hess, J. Lahann: Microscale Rockets and Picoliter Containers Engineered from Electrospun Polymeric Microtubes, SMALL, vol. 12, iss. 11, pp. 1432-1439, 2016.
    DOI: 10.1002/smll.201503467, IF = 8.368
    K. J. Datta, M. B. Gawande, K. K. R. Datta, V. Ranc, J. Pechousek, M. Krizek, J. Tucek, R. Kale, P. Pospisil, R. S. Varma, T. Asefa, G. Zoppellaro, R. Zboril: Micro–mesoporous iron oxides with record efficiency for the decomposition of hydrogen peroxide: morphology driven catalysis for the degradation of organic contaminants, J. MATER. CHEM. A vol. 4, iss. 2, pp. 596-604, 2016.
    DOI: 10.1039/c5ta08386a, IF = 7.443
    V. Urbanova, F. Karlicky, A. Matej, F. Sembera, Z. Janousek, J. A. Perman, V. Ranc, K. Cepe, J. Michl, M. Otyepka, R. Zboril: Fluorinated graphenes as advanced biosensors - Effect of fluorine coverage on electron transfer properties and adsorption of biomolecules, NANOSCALE, Advance Article, 2016.
    DOI: 10.1039/c6nr00353b, IF = 7.394
    M. Havrdova, K. Hola, J. Skopalik, K. Tomankova, M. Petr, K. Cepe, K. Polakova, J. Tucek, A. B. Bourlinos, R. Zboril: Toxicity of carbon dots – Effect of surface functionalization on the cell viability, reactive oxygen species generation and cell cycle, CARBON vol. 99, pp. 238-248, 2016.
    DOI: 10.1016/j.carbon.2015.12.027, IF = 6.196
    V. Urbanová, K. Holá, A. B. Bourlinos, K. Čépe, A. Ambrosi, A. H. Loo, M. Pumera, F. Karlický, M. Otyepka, R. Zbořil: Thiofluorographene-Hydrophilic Graphene Derivative with Semiconducting and Genosensing Properties, ADV. MATER., vol. 27, iss. 14, pp. 2305-2310, 2015.
    DOI: 10.1002/adma.201500094, IF = 15.409
    M. Magro, D. Baratella, P. Jakubec, G. Zoppellaro, J. Tucek, C. Aparicio, R. Venerando, G. Sartori, F. Francescato, F. Mion, N. Gabellini, R. Zboril, F. Vianello: Triggering Mechanism for DNA Electrical Conductivity: Reversible Electron Transfer between DNA and Iron Oxide Nanoparticles, ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, vol. 25, iss. 12, pp. 1822-1831, 2015.
    DOI: 10.1002/adfm.201404372, IF = 10.4
    K. Hola, Y. Zhang, Y. Wang, E. P. Giannelis, R. Zboril and A. L. Rogach: "Carbon dots—Emerging light emitters for bioimaging, cancer therapy and optoelectronics", NANO TODAY, 2014.
    DOI: 10.1016/j.nantod.2014.09.004, IF = 18.432
    V. Urbanova, M. Magro, A. Gedanken, D. Baratella, F. Vianello and R. Zboril: "Nanocrystalline Iron Oxides, Composites, and Related Materials as a Platform for Electrochemical, Magnetic, and Chemical Biosensors", CHEM. MATER., vol. 26, iss. 23, pp. 6653-6673, 2014.
    DOI: 10.1021/cm500364x, IF = 8.535
    A. Panacek, R. Prucek, J. Hrbac, T. Nevecna, J. Steffkova, R. Zboril and L. Kvitek: "Polyacrylate-Assisted Size Control of Silver Nanoparticles and Their Catalytic Activity", CHEM. MATER., vol. 26, iss. 3, pp. 1332-1339, 2014.
    DOI: 10.1021/cm400635z, IF = 8.535
    K. Hola, A. Bourlinos, O. Kozak, K. Berka, K. Siskova, M. Havrdova, J. Tucek, K. Safarova, M. Otyepka, E. Giannelis and R. Zboril: "Photoluminescence effects of graphitic core size and surface functional groups in carbon dots: COO− induced red-shift emission", CARBON, vol. 70, pp. 279-286, 2014.
    DOI: 10.1016/j.carbon.2014.01.008, IF = 6.160
    V. Ranc, Z. Markova, M. Hajduch, R. Prucek, L. Kvitek, J. Kaslik, K. Safarova and R. Zboril: " Magnetically Assisted Surface-Enhanced Raman Scattering Selective Determination of Dopamine in an Artificial Cerebrospinal Fluid and a Mouse Striatum Using Fe 3 O 4 /Ag Nanocomposite ", ANAL. CHEM., vol. 86, iss. 6, pp. 2939-2946, 2014.
    DOI: 10.1021/ac500394g, IF = 5.825













    Klíčoví spolupracovníci

    Asst. Prof. Martin Pumera

    • Získal titul Ph.D. na Karlově Univerzitě v roce 2001.
    • V současné době pracuje jako docent v School of Physical and Mathematical Sciences, CBC, NTU.

    Výzkumné zaměření:

    • Zařízení podporující model „lab on chip“
    • elektrochemické biosensory založené na vyuřití nanomateriálů


    Prof. Fabio Vianello

    • Získal titul Ph.D. na University of Padova v roce 1993
    • V současné době pracuje jako docent na ústavu biofyziky a biochemie na Katedře Komparativní Biomedicíny a potravinářského výzkumu

    Výzkumné zaměření:

    • Purifikace a charakterizace kináz a aminooxidáz a jejich následné využití ve vývoji amperometrických a potenciostatickách sensorů
    • Využití iontů fluoru jako v MRI
    • Přenos elektronů v nízkomolekulárních komplexech kovů umístěných v bolologických systémech.
    • Studium interakcí antioxidantů a volných radikálů v potravinách pomocí MRI.
    • Výzkum v oblasti nanobiotechnologie a vývoje biosensorů založených na využití nanomateriálů


    Dr. Clemens Diwoky

    • Získal titul Ph.D. na Graz University of Technology v roce 2014
    • V současné chvíli pracuje jako vědecký pracovník v Institute of Molecular Biosciences, University v Grazu

    Výzkumné záměry:

    • Biomedicína
    • Zpracování signálu
    • MRI


    Dr. Aristides Bakandritsos

    • Dr. Bakandritsos získal titul PhD na Katedře Chemie na National and Kapodistrian University v Aténách v roce 2006
    • V současné době pracuje na Univerzitě v Patras, Rio v Řecku

    Výzkumné záměry:

    • Syntéza hybridních (organických/anorganických) nanokoloidních systémů pomocí „self-assembly“ a „graftig-to“ přístupů.
    • Fyzikálně-chemická funkcionalizace povrchu nanočástic pomocí nízkomolekulárních látek, biopolymerů a syntetických makrostruktur s proměnlivou architekturou.
    • Studium magnetických a koloidních vlastností nanočástic a studium jejich interakcí s molekulami zajímavými z hlediska biologie. Studium vztahů struktury nanočástic a jejich vlastnostmi s jejich následným laděním tak, aby byly nanočástice využitelné ve vývoji terapeutických platforem.
    • Studium samoskládacích („self-assembled“) polymorfních materiálů jejich kompozitů s organickou fází na bázi uhlíku, případně s anorganickými fázemi v podobě nanočástic kovů.


    Dr. Stefan Vajda

    • Dr. Vajda obdržel titul Ph.D. na Karlově Univerzitě v Praze v roce 1990.
    • V současné době pracuje na Argonne National Laboratory, Divize chemická, Argonne, Illinois, USA.

    Výzkmné zaměření:

    • Fyzikální a chemické vlastnosti kovových klastrů imobilizovaných na substrátech a studium vlastností nanočástic a nanomateriálů
    • Studium termální stability a kinetiky růstu nanočástic pomocí synchrotronové X-Ray
    • Studium vlivu složení povrchu a efektů morfologie na výsledné vlastnosti nanočástic



    Senior researchers

    Doc. RNDr. Libor Kvítek, PhD.

    • Docent

    Výzkumné zaměření:

    • Heterogenní systémy – studium povrchové energie a smáčivosti pevných substrátů, viskozity a povrchového napětí u kapalin a roztoků.
    • Studium roztoků a povrchově aktivních látek a micel
    • Elektrochemie homogenních a heterogenních systémů
    • Studium přípravy, vlastností a aplikačního potenciálu nanočástic stříbra a dalších kovů.

    Vybrané publikace

    CHEMISTRY OF MATERIALS (2014) 26, 3 1332-1339, MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS (2013), 140, 2-3, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C (2008), 112, 15, 5825-5834.



    Doc. RNDr. Aleš Panáček, Ph.D.

    • Docent

    Výzkumné zaměření

    • Koloidní střibro, příprava, modifikace a studium stabioity, biologické aktivity, elektrických a optických vlastností koloidů
    • Transmisní elektronová mikroskopie

    Vybrané publikace

    CHEMISTRY OF MATERIALS (2014) 26, 3, 1332-1339, COLLOIDS AND SURFACES B-BIOINTERFACES (2013), 110, 191-198, BIOMATERIALS (2009), 30, 31, 6333-6340.



    Ing. Veronika Urbanová, Ph.D.

    • Odborný asistent

    Výzkumné zaměření:

    • Vývoj biosensorů
    • Charakterizace nanomateriálů pomocí elektrochemických technik

    Vybrané publikace

    ADV. MATER., (2015) 27, 14, 2305-2310, CHEM. MATER. (2014), 26, 23, 6653-6673, ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY (2013), 405, 11, 3899-3906.


    Junior researchers

    Mgr. Marková Zdenka

    Mgr. Jakubec Petr, Ph.D.

    Mgr. Havrdová Markéta

    Mgr. Holá Kateřina

    Mgr. Balzerová Anna

    Mgr. Chaloupková Zuzana

    Mgr. Fargašová Ariana

    Mgr. Hradilová Šárka, Ph.D.

    Mgr. Karlíková Martina

    RNDr. Soukupová Jana, Ph.D.

    Ing. Mgr. Vyhnálková Renáta, PhD.

    Mgr. Poláková Kateřina, Ph.D.

    Froning Jens Peter, MS.c.

    Mgr. Adámková Šárka