Podporené projekty v rámci schémy grantov pre doktorandov SAV v r. 2025

Nezlučiteľnosť všeobecnej relativity a kvantovej mechaniky motivuje hľadanie kvantovej teórie gravitácie. Namiesto pokusu o priame zostavenie úplnej kvantovej teórie gravitácie sa možno opýtať, aké vlastnosti časopriestoru možno odhaliť operačnými sondami využívajúcimi jednoduché kvantové systémy. Ústredným nástrojom v tomto úsilí je Unruh-DeWittov detektor, modelovaný ako dvojúrovňový kvantový systém lokálne spojený so skalárnym poľom, ktorý poskytuje operačné okno pre kvantové gravitačné efekty. Ukázalo sa, že statický detektor vo vnútri dutej gravitačnej škrupiny dokáže rozlíšiť globálnu štruktúru časopriestoru od lokálnej plochosti v časových škálach kratších ako je čas prechodu svetla cez škrupinu. Na tomto základe navrhujem dva smery výskumu. Prvým je skúmanie kvantovo riadených Unruh-DeWittovch detektorov s časovou superpozíciou vo vnútri dutých škrupín s cieľom preskúmať zvýšenú citlivosť prostredníctvom kvantových interferenčných efektov a neurčitého kauzálneho poriadku. Druhým je vývoj operačných kritérií na detekciu superpozícií časopriestoru skúmaním odoziev detektorov na kvantové superpozície rôznych konfigurácií škrupín. Tento projekt demonštruje, že fenomenológia založená na detektoroch dokáže odhaliť kvantové vlastnosti časopriestoru, ktoré presahujú dosah klasických protokolov.

Cieľom tohto projektu je vytvoriť novú generáciu pravdepodobnostných modelov založených na metódach podporných vektorov. Metódy podporných vektorov sú účinným nástrojom na riešenie nelinearity v rozhodovacích hraniciach a preukázali silný empirický úspech v rôznych oblastiach. Pôvodne boli navrhnuté na riešenie problému binárnej klasifikácie. Ich rozšírenie na prostredie viacerých tried nie je okamžité. Bolo navrhnutých viacero nekanonických rozšírení, a to ako v nepravdepodobnostnom, tak aj v pravdepodobnostnom kontexte, v ktorom sa vyžadujú spoľahlivé pravdepodobnostné predpovede. Existujúce pravdepodobnostné rozšírenia sú založené na kalibračných alebo agregačných metódach, ale tie ešte nie sú úplne pochopené a chýbajú teoretické záruky. Prostredníctvom dôkladnej analýzy experimentov na porovnávacích súboroch údajov bude tento projekt skúmať okolnosti, za ktorých nové modelovacie rozhodnutia prinášajú zlepšenú kalibráciu, interpretovateľnosť a predikčný výkon.

Oxidy prechodných kovov s deformovanou perovskitovou štruktúrou sú intenzívne študované, pretože ich jedinečná štruktúra silne spája ich orbitálne, elektrické, spinové a mriežkové vlastnosti, čo vedie k rôznym a technologicky dôležitým javom, ako sú prechody kov-izolátor, supravodivosť, kolosálna magnetorezistencia, multiferoicita alebo magnetokalorický jav. Schopnosť riadiť a ladiť tieto prepojené stupne voľnosti ich robí ideálnymi pre vývoj nových materiálov pre pokročilé elektronické a energetické aplikácie. Deformovaná perovskitová štruktúra je veľmi tolerantná voči substitúcii na jednotlivých kryštalografických pozíciách, čo otvára možnosti doladenia fyzikálnych vlastností smerom k vyššiemu aplikačnému potenciálu týchto zlúčenín, ako aj možnosti lepšieho pochopenia základných fyzikálnych vlastností a procesov. Cieľom práce je syntetizovať nové tuhé roztoky s chemickým vzorcom RET1-xT'xO3 (RE = vzácna zemina; T, T' = prechodný kov; 0 ≤ x ≤ 1), charakterizovať ich základné fyzikálne vlastnosti so zameraním na magnetizmus, multiferroicitu, magnetokalorický jav a následne optimalizovať ich vlastnosti tepelným spracovaním. Na tento účel budú použité rôzne fyzikálne a chemické metódy, hlavne príprava kryštálov metódou vertikálneho zónového tavenia v optickej peci s následným vhodným tepelným spracovaním, charakterizácia vzoriek metódami rtg-difrakcie, skenovacej elektrónovej mikroskópie a termogravimetrie ako aj štúdium ich vlastností pomocou DC/AC magnetometrie a tepelnej kapacity. Charakterizácia vzoriek pomocou rtg-fotoelektrónovej spektroskópie a elektron-pozitronovej anhilácie ako aj študium fonových vlasti a dielektrických vlastnosti v čitane magneto-elektrickej väzby sa predpokladá v rámci medzinarodnej spolupráce v širšom časovom horizonte.

V úlohách klasifikácie s viacerými triedami sa klasifikácia objektu stáva náročnejšou so zvyšujúcim sa počtom tried. Jednou z najjednoduchších techník na riešenie úloh s 𝑘triedami je rozložiť ich na 𝑘(𝑘 − 1)/2 párov binárnych klasifikátorov pomocou techniky jeden voči jednému. Výsledkom je kompletný graf s 𝑘 vrcholmi a 𝑘(𝑘−1)/2 hranami, kde každá hrana zodpovedá binárnemu klasifikátoru. V teórii grafov je kostra dobre známym príkladom riedkeho grafu. Naším cieľom je vyvinúť algoritmus na výber optimálnej kostry na odhadnutie posteriórnej pravdepodobnosti pre každú triedu a to pomocou párového prepojenia binárnych klasifikátorov. Hlavnou výhodou tohto prístupu je, že je výpočtovo oveľa menej náročný ako existujúce metódy prepojenia. Navyše, táto výhoda rastie úmerne s počtom tried. Napríklad na dátovej sade ImageNet s 1000 triedami by klasifikácia pomocou kostry bola približne 500-krát rýchlejšia.

Nanomateriály, a predovšetkým magnetické nanočastice (MNPs), predstavujú jednu z najperspektívnejších oblastí súčasného výskumu v nanomedicíne. Vďaka svojim unikátnym fyzikálno-chemickým vlastnostiam môžu slúžiť ako efektívne nosiče liečiv určené pre ich cielený transport. Zároveň zohrávajú kľúčovú úlohu v magnetickej hypertermii, ktorá patrí medzi sľubné terapeutické prístupy pri liečbe onkologických ochorení. Popri MNPs majú v nanomedicíne významné postavenie aj biodegradovateľné polymérne nosiče, akými sú napríklad nanosféry na báze polyméru kyseliny mliečnej (PLA). Kombinácia biodegradovateľných polymérnych nanosfér a magnetických nanočastíc umožňuje vytvoriť multifunkčný nanosystém, schopný kontrolovaného uvoľňovania liečiva a jeho lokalizovanej aktivácie prostredníctvom magnetického poľa. Ako modelové liečivo sa v tomto projekte použije S-nitrozoglutatión (GSNO). GSNO slúži ako zásobník a prenášač oxidu dusnatého (NO) v organizme a vykazuje viaceré biologicky významné účinky napr. antitrombotické, protizápalové, a antioxidačné. Na základe týchto vlastností je GSNO vhodným kandidátom na skúmanie účinnosti nanosystémov určených na cielený transport a kontrolované uvoľňovanie liečiv. Projekt bude realizovaný v nasledujúcich etáp: (1) Optimalizácia syntézy biodegradovateľných nanosfér na báze polyméru kyseliny mliečnej (PLA-NS), funkcionalizácia nanosfér, konjugácia liečiva GSNO a následná inkorporácia magnetických nanočastíc; (2) Optimalizácia procesu prípravy výsledného nanosystému PLA-NS+GSNO+MNPs a jeho detailná fyzikálno-chemická charakterizácia pomocou DLS, UV-Vis spektroskopie, SEM/TEM/AFM mikroskopie, FTIR, TGA a magnetických meraní. (3) In vitro uvoľňovanie liečiva a hodnotenie hypertermických vlastností pripraveného materiálu. (4) V prípade uspokojivých výsledkov in vitro testov bude nasledovať in vivo aplikácia na zvieracom modeli (potkan), umožňujúca sledovať distribúciu a terapeutickú účinnosť systému.

Amyloidná agregácia je dôsledkom štruktúrnej premeny natívnych proteínov na vysoko usporiadané amyloidné fibrily s typickou sekundárnou štruktúrou krížového β-skladaného listu. Amyloidné fibrily sú zväčša spájané s ochoreniami nazývanými amyloidózy, najnovšie výskumy však poukazujú aj na ich potenciálne využitie v potravinárskom priemysle, kde môžu slúžiť ako bioaktívne proteíny s pridanou nutričnou hodnotou alebo ako nosiče rôznych látok, napr. stabilizátorov, hydrofóbnych látok a pod. α-laktalbumín (α-LA), proteín prirodzene sa vyskytujúci v mlieku cicavcov predstavuje vhodný model pre štúdium využitia amyloidných fibríl v biotechnologických aplikáciách. Projekt si kladie za cieľ identifikovať a optimalizovať podmienky, ktoré vedú k tvorbe α-LA amyloidných fibríl vhodných pre produkciu fibrilárnych hydrogélov. Ďalším cieľom je preskúmanie ich potenciálneho využitia v potravinárskom sektore. Na posúdenie stability a degradácie hydrogélov α-LA v gastrointestinálnom trakte budú pripravené gély podrobené in vitro tráveniu v prítomnosti tráviacich enzýmov. Získané výsledky prispejú k poznaniu využitia α-LA hydrogélov ako bioaktívnych prípravkov novej generácie.

Cieľom tohto projektu je skúmať vplyv obsahu kyslíka na štrukturálne a magnetické vlastnosti ortorombických materiálov typu RMnO3 (R = vzácna zemina) s perovskitovou štruktúrou, s dôrazom na multiferoické materiály so silnou magneto-elektrickou väzbou. Multiferoické materiály, ako napríklad RMnO3, sú čoraz viac v centre vedeckého záujmu vďaka svojmu potenciálu v oblasti spintroniky a multifunkčných zariadení. Projekt sa zameriava na to, ako štrukturálne zmeny vyvolané kontrolovanými zmenami obsahu kyslíka a obsadenosti kryštálových pozícií ovplyvňujú magnetické usporiadanie a fázové prechody. Vzorky RMnO3 budú pripravené ako monokryštály metódou vertikálneho zónového tavenia v optickej peci za rôznych atmosférických podmienok (vzduch, argón, kyslík), čo nám umožní študovať vplyv magnetokryštalickej anizotropie na magnetické a elektrické vlastnosti a možnú väzbu medzi nimi. Na komplexné štúdium korelácií medzi štruktúrou, magnetickými a tepelnými vlastnosťami a obsahom kyslíka budú použité pokročilé analytické techniky, ako je röntgenová prášková difrakcia (XRPD), skenovacia elektrónová mikroskopia s EDX analýzou, termogravimetria (TG), diferenciálna termická analýza (DTA), jodometrická titrácia, SQUID magnetometria, AC kalorimetria a vibračné spektroskopie (Ramanova, infračervená), XPS merania a elektrón-pozitrónová anihilácia. Očakávaným prínosom projektu je hlbšie pochopenie zmeny magnetického a magnetoelektrického správania v materiáloch RMnO₃ vyvolanej kyslíkom, čo môže prispieť k vývoju nových funkčných materiálov pre budúce elektronické aplikácie.

Tvarová koexistencia v atómových jadrách je jednou z aktuálnych tém základného výskumu v jadrovej fyzike. Ide o jav, keď sú v rámci toho istého izotopu prítomné energetické stavy s odlišnou deformáciou. Hoci za posledné desaťročia výskum v tejto oblasti značne pokročil, stále nemáme dostatok informácií na komplexné pochopenie tohto fenoménu, preto sa aktuálny výskum zameriava na systematické skúmanie štruktúry vybraných izotopov. Úzko súvisiacou témou je aj štúdium izomérnych, teda dlhožijúcich, vzbudených stavov. Jednou z tohto pohľadu zaujímavých oblastí tabuľky izotopov sú neutrónovo deficitné jadrá z okolia uzavretej protónovej vrstvy Z = 82. Naša skupina sa už niekoľko rokov zameriava na štúdium takýchto izotopov zlata (Z = 79) s nepárnym počtom nukleónov. V roku 2022 bol na Univerzite v Jyväskylä pod jej vedením vykonaný experiment M20, ktorý skúmal izotop 179Au a jeho cieľom bolo rozšíriť predchádzajúce výsledky. O dva roky neskôr naň nadviazal experiment R66, skúmajúci ťažšie izotopy 181,183Au. Počas trvania projektu budeme analyzovať namerané dáta zo spomínaných experimentov a v spolupráci s Univerzitou v Jyväskylä plánujeme zrealizovať meranie podobného typu, zameriavajúce sa na 177Ir, prípadne aj na ďalšie nepárno-párne izotopy irídia. V 177Ir, ktoré je izotonom k 179Au, bola v minulosti potvrdená prítomnosť viacerých izomérnych stavov, pravdepodobne analogických k tým v 179Au, štatistika dát však nebola dostatočná na získanie ďalších informácií. Štúdium izotopov irídia nám preto môže pomôcť lepšie pochopiť aj situáciu v izotopoch zlata. Výsledky našej práce prispejú k všeobecnému výskumu tvarovej koexistencie v tejto oblasti.

Vývoj novej generácie lítiových batérií typu tuholátkové batérie (ASSLBs) predstavuje významný prelom v technológii ukladania energie. Ponúka vysoký elektrochemický výkon, zlepšenú bezpečnosť a väčšiu udržateľnosť, čo môže napomôcť dosiahnuť cieľ uhlíkovo neutrálneho prostredia v porovnaní s konvenčnými lítiovo-iónovými batériami. Napriek tomu je ich rozsiahle využitie stále obmedzené medzifázovým odporom medzi tuhým elektrolytom a elektródou. Tento odpor vzniká v dôsledku zlého fyzického kontaktu, hromadenia priestorového náboja a vedľajších reakcií, ktoré znižujú efektivitu transportu lítiových iónov. Zníženie tohto odporu zostáva hlavnou výzvou pre praktické využitie ASSLBs. Na preskúmanie tohto problému použijeme dobre zavedenú konfiguráciu symetrickej cely, ktorá umožňuje priamu štúdiu medzifázového správania. V tejto práci navrhujeme novú in-situ syntézu flexibilného kompozitu Polyvinylidénfluorid (PVDF)/Li3InCl6 (LIC) v závislosti od teploty. Laboratórna operando technika širokouhlého röntgenového rozptylu (WAXS, Ag-22 keV) bude v reálnom čase sledovať štrukturálny vývoj prekurzorov až po finálny PVDF/LIC kompozit, pričom súčasne bude prebiehať elektrochemická impedančná spektroskopia (EIS) na meranie iónového transportu. Spoločne to poskytne komplexné pochopenie štrukturálneho vývoja materiálu aj jeho elektrochemickej dynamiky. Náš prístup priamo rieši zníženie medzifázového odporu. Hoci je vysokovýkonné guľové mletie účinné pri zmenšovaní veľkosti častíc a homogénnom miešaní, tlak vytváraný počas mletia je prechodný a nerovnomerný, čo bráni vzniku kontinuálneho a stabilného medzifázového kontaktu. V rámci našej jedinečnej stratégie sú prekurzory najprv zlisované do peliet pod tlakom 400 MPa, čím sa dosiahne vysoko hustá a rovnomerná mikroštruktúra. Počas syntézy sa aplikuje konštantné zaťaženie 50 MPa v kombinácii s ohrevom, čím sa zabezpečí rovnomerný statický tlak. Za týchto podmienok PVDF a LIC reagujú a vytvárajú mechanicky odolný kompozit s kontinuálnym medzifázovým spojením, čím sa účinne eliminujú mikroprázdne miesta a zabezpečia hladký transport lítiových iónov. Aj keď elektróda zostáva nezmenená, nová syntetizovaná elektrolytická vrstva výrazne zlepšuje medzifázový kontakt a znižuje celkový odpor. Vyrobený PVDF/LIC film bude testovaný v symetrickej bunke s konfiguráciou Li / LPSCl / PVDF-LIC / LPSCl / Li. Komerčné vrstvy LPSCl chránia lítiový kov a zabraňujú vedľajším reakciám. Táto zostava nám umožní študovať medzifázovú stabilitu a iónový transport za realistických podmienok. EIS sa použije na meranie objemového aj medzifázového odporu, pretože dokáže jasne oddeliť odpor elektrolytu od rozhrania s elektródou. Vykonávaním EIS pri rôznych tlakoch a v priebehu času môžeme sledovať zmeny medzifázového odporu, čo poukazuje na mechanickú a chemickú stabilitu PVDF/LIC kompozitu. Oba materiály zohrávajú dôležitú úlohu: PVDF poskytuje flexibilitu pre lepší kontakt, silnú schopnosť tvorby filmu pre mechanickú pevnosť, chemickú stabilitu pri vysokoenergetických katódach a vysokú permitivitu na podporu transportu lítiových iónov. LIC sme si vybrali ako referenčný halogenidový tuhý elektrolyt pre jeho jednoduchú syntézu, silný elektrochemický výkon, stredný Youngov modul, oxidačnú stabilitu a absenciu tvorby toxických plynov, čo ho robí mimoriadne vhodným pre praktické systémy. Spájaním týchto materiálov do flexibilného kompozitu sa snažíme prekonať kľúčové medzifázové výzvy a demonštrovať škálovateľný prístup pre ASSLBs. Kombinovaná operando štrukturálna a elektrochemická štúdia nielen podporí tento návrh, ale poskytne aj poznatky, ktoré možno aplikovať na iné systémy tuhých elektrolytov.

Projekt je zameraný na systematický výskum magneticky mäkkého kompozitného materiálu na báze železného prášku s obsahom 2,5 hmotn. % sľudy, ktorá bude nanesená na povrch železných častíc pomocou rezonančného akustického mixéra (RAM) kontinuálnym miešaním 24 hodín. Sľuda v tomto systéme plní funkciu elektrickej izolácie medzi vodivými časticami železa. Primárnym cieľom projektu je optimalizácia parametrov tepelného spracovania s cieľom zvýšiť hustotu a mechanickú integritu kompozitu pri súčasnom zachovaní elektrickej izolačnej funkcie sľudy a minimalizácii tvorby kontaktov medzi časticami. Na realizáciu experimentálnej časti bude použitý vysokopresný horizontálny dilatometer DIL L75 (Linseis), ktorý umožňuje kontinuálne monitorovanie rozmerových zmien vzoriek počas celého priebehu tepelného cyklu. Dilatometrické dáta budú korelované s mikroštruktúrnymi charakteristikami skúmaných materiálov, analyzovanými pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) v kombinácii s energiovo-disperznou röntgenovou spektroskopiou (EDS). Súčasťou metodík budú aj merania elektrických vlastností (DC odpor štvorbodovou metódou), magnetických vlastností (koercitívna sila v otvorenom magnetickom obvode) a elastických vlastností pomocou impulznej excitačnej metódy.

Hlavným cieľom projektu základného orientovaného typu je príprava bioabsorbovateľného vysokopevného zinku na báze materiálu so stabilnými mechanickými vlastnosťami, prijateľnou koróznou rýchlosťou, homogenitou, odolnosťou voči tečeniu a únave materiálu, vhodnou biologickou odozvou a zároveň s možnosťou spracovania do tenkých častí pre potreby implantológie. Očakávané aplikácie vyvinutých materiálov sú inertné endovaskulárne stenty (ES) a ortopedické vnútorné fixátory (OIF). Problém vnútornej mikroštrukturálnej a mechanickej nestability významne obmedzuje široké využitie bioabsorbovateľných materiálov na báze zinku. Navrhovaný projekt vychádza z povzbudivých predbežných výsledkov materiálového výskumu realizovaného našou skupinou na modelovom materiáli. Po prvýkrát sme predstavili špecifický inovatívny kovový kompozitný materiál na báze čistého zinku (MMC) s ultrajemnozrnnou (UFG) štruktúrou, efektívne stabilizovanou malým množstvom in-situ vytvorených nanometrických disperzoidov ZnO, ktorý bol vyrobený atraktívnym, technologicky realizovateľným a ekonomickým prístupom práškovej metalurgie (PM). Tento materiál predstavuje sľubnú skupinu nových materiálov s veľkým aplikačným potenciálom ako kandidát pre výrobu bioabsorbovateľných medicínskych zariadení. Vo všeobecnosti sa navrhovaný projekt zameriava na pochopenie a popis rôznych vedeckých javov aktívnych v tejto novej skupine materiálov s cieľom optimalizovať, teda zlepšiť výkon MMC konceptu Zn+ZnO a priblížiť ho k očakávaným aplikáciám.

Cieľom tohto projektu je vývoj inovovaného a optimalizovaného systém na integráciu materiálov s fázovou zmenou (PCM) do konštrukcií obytných budov, s dôrazom na zvýšenie energetickej účinnosti v Slovenskej republike a v rámci Európskej únie (EÚ). Projekt spojuje laboratórne testovanie, pokročilé simulácie a monitorovanie reálnych budov, čím identifikuje najvhodnejšie typy PCM, 3D tlačené zapuzdrenia a stratégie ich efektívneho umiestnenia v súlade s miestnymi klimatickými podmienkami. Inovatívnym prvkom je využitie aditívnej výroby, ktorá umožňuje cenovo dostupné, škálovateľné a efektívne tepelnú akumuláciu. Projekt kvantifikuje energetické úspory počas celého roka, overí výpočtové modely empirickými údajmi a posúdi ekonomickú životaschopnosť navrhovaných riešení. Výstupom bude súbor technických usmernení na podporu udržateľnej výstavby a rekonštrukcií, ktoré prispievajú k cieľom Zeleného dohovoru EÚ a národným ambíciám v oblasti dekarbonizácie.

Navrhovaný doktorandský projekt sa zameriava na rozvoj sezónnych systémov akumulácie tepla (STES) pre energeticky sebestačné budovy prostredníctvom vývoja nového zásobníka naplneného bio-fázovými zmenovými materiálmi (Bio-PCM), najmä cukernými alkoholmi, ako je erytritol. Bio-PCM materiály poskytujú vysokú kapacitu latentného tepla a environmentálnu kompatibilitu, čím predstavujú udržateľnú alternatívu ku konvenčným akumulačným materiálom, ich nízka tepelná vodivosť však obmedzuje účinnosť. Na riešenie tejto výzvy výskum navrhuje prírodou inšpirované geometrie rebier, ktoré majú zlepšiť prenos tepla, urýchliť nabíjanie a vybíjanie a zvýšiť dlhodobú retenciu energie. Štúdia bude kombinovať trojrozmerné numerické simulácie s laboratórnymi experimentmi na prototypovom zásobníku s tvarom zrezaného kužeľa s cieľom overiť jeho výkonnosť. Očakávané výsledky zahŕňajú zvýšenú spoľahlivosť a účinnosť STES systémov, ich plynulú integráciu so solárnou energetickou infraštruktúrou a zníženie závislosti od externých zdrojov energie. Výskum napokon prispeje k prechodu na energeticky efektívne, nízkouhlíkové budovy a k vytvoreniu nových návrhových usmernení pre udržateľné technológie akumulácie tepla.

Cieľom tohto projektu je rast vysokokvalitných tenkých vrstiev β-Ga2O3 na zafíre s použitím štruktúrovaných a odklonených substrátov. Obe metódy môžu zlepšiť kryštalickú kvalitu tenkých vrstiev. β-Ga2O3 je možné rásť homoepitaxne na prirodzených Ga2O3 substrátoch a heteroepitaxne na cudzích substrátoch. Hlavnou výhodou prvého spôsobu je vynikajúca kryštalická kvalita; hlavnou nevýhodou sú vysoké náklady, malá veľkosť a dostupnosť prirodzených substrátov. Hoci heteroepitaxný rast na zafíre ponúka cenovo dostupné substráty, jednou z nevýhod je šesťnásobná symetria povrchu zafírových substrátov, ktorá podporuje vznik rotačných domén (RD) v β-Ga2O3 ktoré negatívne ovplyvňujú kryštalickú kvalitu [1]. Potlačením rotačných domén β-Ga2O3 teda môžeme zlepšiť kryštalickú kvalitu znížením počtu rôzne orientovaných kryštálov a hraníc zŕn, ktoré by mohli spôsobovať rozptyl a nižšiu pohyblivosť nosičov náboja. To sa dá dosiahnuť použitím štruktúrovaných alebo odklonených zafírových substrátov. V tomto projekte sa zameriame na optimalizáciu rastových parametrov pre epitaxné vrstvy β-Ga2O3 na štruktúrovaných a odklonených substrátoch pomocou MOCVD. Budeme používať štandardné zafírové substráty s rôznym uhlom odklonenia (do 10°) od roviny c smerom k hlavným kryštálovým rovinám (napr. m-, a-, r-rovina). Tiež vykonáme komplexnú štruktúrnu, morfologickú, optickú a elektrickú charakterizáciu narastených vrstiev. Výsledky na štruktúrovaných a odklonených substrátoch budú porovnané s referenčnými vzorkami pripravenými na štandardných zafírových substrátoch s uhlom odklonenia 0° od roviny c.

Pohyb splavenín v korytách vodných tokov je základným procesom, ktorý formuje riečnu krajinu a podporuje ekologické zdravie tokov. Porozumenie tejto dynamiky je kľúčové pre efektívny manažment riek, špeciálne v štrkonosných riekach, kde transport sedimentov ovplyvňuje laterálnu stabilitu koryta a silno reaguje na ľudský vplyv. Kľúčovým pojmom pre túto analýzu je prepojenosť sedimentov – konektivita sedimentov, teda miera, v akej sa sedimenty transportujú cez riečny systém zo zdrojových do akumulačných zón. Procesy, ako unášanie, transport, usadzovanie a prepracovanie sú ovplyvnené faktormi ako sklon, veľkosť sedimentov, prietok a vegetácia. Táto komplexná interakcia vytvára typický transport sedimentov, ktorý sa dramaticky líši medzi jednotlivými udalosťami a v rôznych priestorových mierkach. Kvantifikácia a modelovanie procesu transportu sedimentov v koryte je kritické a naďalej predstavuje vedeckú výzvu, najmä vo veľkých dynamických povodiach. Na riešenie týchto výziev sa zameriavame na využitie modelovacieho nástroja CASCADE (Catchment Sediment Connectivity And Delivery) dizajnovaného na použitie v MATLABe na analýzu dynamiky sedimentov v povodí rieky Ondava v Západných Karpatoch, ktoré vykazuje dynamické formy koryta a sedimentovej kaskády na východnom Slovensku, s typickým riečnym systémom so štrkovým dnom. Transport sedimentov v povodí však zostáva nedostatočne kvantifikovaný. Nástroj na modelovanie je postavený na využití DEM (maskovanie vegetácie, extrakcia riečnej siete prostredníctvom TopoToolbox) a následnom priradení údajov o veľkosti zŕn sedimentov a prietoku k čiastkovým úsekom. Model simuluje toky sedimentov v povodí („kaskády“) pomocou vzorcov transportu sedimentov. Do nástrojovej sady CASCADE MATLAB využijeme DEM s vysokým rozlíšením, prieskum veľkosti zŕn sedimentov odvodený z UAV/LiDARového prieskumu a záznamy o prietoku. Štúdia bude zahŕňať zber údajov, ako sú terénne meranie veľkosti zŕn sedimentov a prietoku, nasledované predspracovaním, nastavením modelu, kalibráciou a validáciou pomocou nástrojovej sady CASCADE. Analýza náchylnosti na zmenu parametrov preskúma, ako rôzne hydrologické scenáre (napr. rôzna veľkosť povodní) ovplyvňujú konektivitu sedimentov. Výsledkom budú jednotlivé metriky konektivity (napr. indexy prepojenia korýt s svahov) a citlivostné testy v rôznych hydrologických scenároch (od nízkych prietokov po extrémne povodne). Výstupom budú priestorové mapy „hotspotov“ konektivity príspevkových zdrojových sedimentov, identifikácia kľúčových zdrojov a depozícií sedimentov a analýza vplyvu antropogénnych zmien, ako sú priehrady a zmeny vo využívaní pôdy. Zároveň dochádza k uplatneniu pokročilého modelovania konektivity na štrkonosnú rieku pomocou nových údajov o sedimentoch získaných z bezpilotných lietadiel. Výsledky budú slúžiť ako podklad pre manažment riek a transportu sedimentov prostredníctvom identifikácie kľúčových eróznych a depozitných zón, čo pomôže priamo integrovať plánovanie povodí a vývoj robustnejších modelov transportu, zlepšiť postupy manažmentu, informačné stratégie, cielené hodnotenie obnovy vodných tokov a vývoj robustnejších modelov transportu sedimentov v komplexných prostrediach so štrkovým dnom.

Trávne porasty patria k jedným z najviac druhovo-bohatým biotopov. Na zachovanie ich biodiverzity a prevenciu premeny na iný typ ekosystému je potrebný vhodný manažment. V strednej Európe sú najviac dominantné poloprírodné trávne porasty, ktoré vznikli najmä v dôsledku ľudskej činnosti, a sú vystavené kontrolovaným praktikám manažmentu pre zachovanie a chránenie ich druhového bohatstva. Precízne monitorovanie praktík manažmentu trávnych porastov je nevyhnutné pre efektívnu ochranu trávnych porastov a pre pochopenie ich vplyvu na ekosystém, keďže rôzne praktiky a ich intenzita majú odlišné vplyvy na zachovanie biodiverzity a ekosystémových služieb. Diaľkový prieskum Zeme a dostupnosť satelitných a leteckých snímok značne uľahčili a spresnili monitorovanie trávnych porastov. Aplikovanie techník umelej inteligencie a najmä metód hlbokého učenia ponúka nové možnosti analýzy týchto dát a odhaľovania zmien v štruktúre krajiny, ktoré by inak mohli zostať nepovšimnuté. Cieľom tohto projektu je využiť metódy hlbokého učenia na analýzu súčasných a historických leteckých snímok s cieľom monitorovať trávne porasty, hodnotiť ich manažment a sledovať ich vývoj v čase. Na splnenie tohto cieľu budú použité súčasné digitálne a historické letecké snímky na ktoré budú aplikované a vzájomne porovnávané rôzne metódy hlbokého učenia, čím bude možné určiť aktuálny stav a spôsoby manažmentu trávnych porastov, ako aj rekonštruovať ich historický vývoj. Výsledky projektu budú zahŕňať precízne informácie o súčasnom manažmente trávnatých a o historickom vývoji trávnatých porastov ktoré prispievajú k dlhodobým cieľom projektov Biodiversa2021-532 a APVV-21-0226.

Predložený projekt sa zameriava na zlepšenie klasifikácie fosílnych koralinných rias prostredníctvom analýzy možného využitia nových metodologických postupov a diagnostických znakov. Týmito sú hlavne orientované rezy a ultraštruktúra. Orientované rezy by mohli pomôcť zachytiť väčšie množstvo diagnostických znakov vo vzorkách a ultraštruktúra kalcifikovanej bunkovej steny má potenciál prekonať rozdiely v klasifikácii fosílnych koralinných rias založenej na morfológii a klasifikácii recentných koralinných rias založenej na molekulárnych dátach, nakoľko už prvé výsledky publikované výsledky v práci Auer a Piller (2020) poukazujú na vysokú zhodu s molekulárnymi dátami. Tieto metodiky budú testované porovnaním analýzy fosílneho materiálu koralinných rias z Centrálnej Paratetýdy (mnou a mojim školiteľom zozbierané aj s novými zbermi) s analýzou vzoriek recentných koralinných rias z Karibského mora (od môjho školiteľa).

Kolorektálny karcinóm (colorectal cancer, CRC) patrí medzi najčastejšie malignity s vysokou mortalitou, pričom metastatické štádium ochorenia je často sprevádzané výraznou rezistenciou na liečbu. V posledných rokoch sa do popredia výskumu dostávajú dlhé nekódujúce RNA (lncRNA), ktoré zohrávajú dôležitú úlohu v nádorovej progresii, regulácii metastáz a udržiavaní nádorových kmeňových buniek. V rámci nášho projektu sa zameriame na dve lncRNA – NRAD1 (LINC00285) a CRNDE (Colorectal Neoplasia Differentially Expressed) – ktoré vykazovali zvýšenú expresiu v nádorových vzorkách a nádorových bunkových líniách CRC v porovnaní so zdravým tkanivom. NRAD1 je asociovaná s aktivitou aldehyddehydrogenázy 1A3 (ALDH1A3), epitelovo-mezenchymálnym prechodom (EMT) a signálnymi dráhami Wnt/β-katenín a TGF-β. CRNDE je lncRNA so známym onkogénnym účinkom – ovplyvňuje proliferáciu, migráciu a chemorezistenciu cez viaceré miRNA a epigenetické mechanizmy. Naším cieľom je využiť CRISPR-Cas9 technológiu na vytvorenie modelov s utlmenou expresiou NRAD1 a CRNDE, čo nám umožní preskúmať ich vplyv na proliferáciu, migráciu, apoptózu a chemoresistenciu. Získané poznatky môžu prispieť k identifikácii nových prognostických markerov a potenciálnych terapeutických cieľov v liečbe kolorektálneho karcinómu.

Zostrih pre-mRNA je kľúčovým krokom v regulácii expresie génov. V tomto projekte plánujeme analyzovať vybratú skupinu doteraz málo charakterizovaných na RNA viažucich sa proteínov, aby sme lepšie pochopili ich úlohu v regulácii zostrihu pre-mRNA u modelového organizmu kvasinky Schizosaccharomyces pombe. Na základe našich predbežných zistení, ktoré ukazujú, že vybrané študované proteíny tvoria komplexy s viacerými faktormi zostrihu pre-mRNA, plánujeme overiť a bližšie charakterizovať ich vzájomné interakcie pomocou ďalších afinitných izolácií a analýz proteín-proteínových interakcií. Okrem toho vytvoríme delečné mutanty študovaných faktorov a vykonáme transkriptomické analýzy, aby sme posúdili, ako dysfunkcia týchto proteínov ovplyvňuje zostrih pre-mRNA. Prostredníctvom tohto integrovaného prístupu chceme získať nové poznatky o molekulárnych mechanizmoch regulujúcich zostrih pre-mRNA a expresiu génov v kvasinke S. pombe, s možným významom pre širšiu eukaryotickú biológiu.

Tukové tkanivo predstavuje vysoko dynamický orgán, ktorý okrem ukladania energie zohráva kľúčovú úlohu v termoregulácii a energetickej homeostáze organizmu. V reakcii na chlad dochádza k aktivácii netriaškovej termogenézy, procesu prebiehajúceho v hnedom aj bielom tukovom tkanive, ktorý významne prispieva k tvorbe tepla za cenu zvýšeného energetického výdaja. Aktivácia tejto metabolickej dráhy je preto považovaná za sľubný terapeutický prístup na prevenciu a liečbu obezity. Aktivita hnedých adipocytov a indukcia tzv. „hnednutiu“ bieleho tuku sú riadené komplexnou transkripčnou regulačnou sieťou, medzi ktorej kľúčové komponenty patria PRDM16 (PR domain-containing 16), PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) a jeho koaktivátor PGC-1α (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha). Napriek tomu však ostáva množstvo transkripčných regulátorov zapojených do tohto procesu buď neidentifikovaných, alebo len nedostatočne charakterizovaných. Pomocou funkčného skríningu na myších imortalizovaných hnedých adipocytoch (iBAs) sme identifikovali niekoľko nových transkripčných faktorov s potenciálom ovplyvňovať mitochondriálnu aktivitu a expresiu termogénnych génov. Medzi nimi vykazoval CEBPγ (CCAAT/enhancer-binding protein gamma) konzistentný inhibičný účinok na funkciu hnedých adipocytov. Napriek štrukturálnej príbuznosti s inými členmi rodiny CEBP ostáva funkcia izoformy γ v kontexte hnedého tukového tkaniva prakticky nepreskúmaná. CEBPγ neobsahuje klasickú aktivačnú doménu potrebnú na pripojenie transkripčného aparátu, čo naznačuje, že svoju regulačnú funkciu vykonáva prostredníctvom partnerov s ktorými tvorí heterodiméry. Cieľom tohto projektu je objasniť molekulárny mechanizmus účinku a úlohu CEBPγ v regulácii termogénnej aktivity hnedých adipocytov pomocou funkčných štúdií s využitím genetických nástrojov v iBAs. Primárne sa zameriame na identifikáciu interakčných partnerov a cieľových génov CEBPγ, s cieľom odhaliť nový regulačný mechanizmus riadiaci termogénnu aktivitu hnedých adipocytov.

Liečivami indukovaná gastrointestinálna toxicita (DI-GIT) patrí medzi časté nežiaduce účinky klinických skúšaní, no v predklinickom testovaní je stále nedostatočne predikovaná. Animálne modely, najmä hlodavce, majú obmedzenú translačnú hodnotu – u ľudí sa potvrdí približne iba 6 % toxikologických nálezov (Shuler, 2017; Markus et al., 2021). Tento nízky prenos je spôsobený medzidruhovými rozdielmi, variabilitou mikrobiómu a technickými obmedzeniami animálnych predklinických štúdií. Konvenčné in vitro modely, ako sú jednovrstvové bunky Caco-2, sa bežne používajú v predklinickom hodnotení farmaceutík, je však všeobecne známe, že tieto bunky postrádajú kľúčové črty črevného tkaniva vrátane významných transportérov, metabolických enzýmov (napr. CYP3A4, CYP2C9, CYP2C19) a fyziologickú bariérovú funkciu (Cui et al., 2020). Pokročilé 3D rekonštruované tkanivá, ako je EpiIntestinal™, vykazujú fyziologicky relevantnú štruktúru a funkcie, pričom lepšie korelujú s in vivo dátami absorbcie (R² = 0,91 vs. 0,71; Ayehunie et al., 2018) a zároveň sú v súlade s princípmi 3Rs. V tomto projekte budeme systematicky porovnávať Caco-2 monokultúry, Caco-2/HT-29 ko-kultúry a modelu EpiIntestinal™ pomocou viacparametrového profilovania (trans-epitelová elektrická rezistencia - TEER, uvoľňovanie cytokínov, viabilita, morfológia a glykomická analýza). Nový skórovací systém Intesti-Rank (IR), založený na odpovediach na päť referenčných liečiv a päť parametroch, poskytne pilotný koncept indexu prediktívnej výkonnosti, ktorý by mohol prispieť k presnejšiemu a rýchlejšiemu predklinickému hodnoteniu liečivami vyvolanej gastro-intestinálnej toxicity.

Post-traumatická stresová porucha (PTSD) je závažné psychické ochorenie, ktoré sa môže rozvinúť po vystavení extrémne stresujúcim a traumatickým udalostiam. Takéto udalosti môžu vyvolať dlhodobé zmeny v mozgových štruktúrach citlivých na stres, ako je hipokampus (HIP), a viesť k zníženej neurogenéze. Narušená neurogenéza môže prispievať k rozvoju afektívnych porúch úzko spätých s PTSD, ako aj k narušeniu pamäťových procesov a regulácie strachu. Antipsychotiká patria medzi farmaká používané pri liečbe PTSD. Podľa dostupných štúdií môže aripiprazol, antipsychotikum tretej generácie, vykazovať neuroprotektívne účinky a podporovať regeneráciu neurónov a neurogenézu. Vzhľadom na existenciu osi črevo–mozog sú nepriaznivé faktory, ako stres alebo nesprávna životospráva, spájané s rozvojom viacerých duševných ochorení. Nové štúdie poukazujú aj na súvislosť medzi narušeným črevným mikrobiómom a PTSD. Antipsychotiká môžu meniť zloženie a diverzitu črevných baktérií, pričom samotný mikrobióm môže ovplyvňovať účinnosť antipsychotík. Cieľom projektu je preto preskúmať, či podávanie aripiprazolu a modulácia črevného mikrobiómu probiotikami môžu ovplyvniť negatívne dôsledky PTSD, najmä neurogenézu v hipokampe a subventrikulárnej zóne. Získané výsledky môžu prispieť k lepšiemu pochopeniu patofyziológie PTSD a poskytnúť nové poznatky o potenciálnych terapeutických stratégiách.

Prirodzene neusporiadané proteíny (PNP) sa vyznačujú dynamickou sieťou interakcií medzi rôznymi časťami molekuly, ktoré sú oveľa menej stabilné ako interakcie v globulárnych proteínoch. Tau proteín, predmet našej štúdie, je PNP, ktorý agreguje a šíri patológiu pri tauopatiách - skupine ľudských neurodegeneratívnych ochorení. Hoci štruktúry tau agregátov nájdených post mortem v mozgu boli rozlíšené kryoelektrónovou mikroskopiou, štrukturálny základ tvorby tau agregátov zostáva neúplne objasnený. Konkrétne, úloha prechodných intramolekulárnych interakcií v tau, ktoré sú základom patofyziológie tau, ešte nebola objasnená. Cieľom tohto projektu je identifikovať krátkodobé intramolekulárne motívy v tau, ktoré môžu pôsobiť ako determinanty fyziologického aj patofyziologického správania tau. Na dosiahnutie tohto cieľa využijeme dve komplementárne stratégie. Budeme charakterizovať kryštalizované komplexy fragmentov jadra tau filamentu pomocou niekoľkých monoklonálnych protilátok špecifických pre filamenty. Súbežne budeme mutovať prototyp jadra filamentu, tau 297-391 (dGAE), v pozíciách S305 a D387, o ktorých je známe, že sa podieľajú na krátkodobých motívoch, aby sme preskúmali ich úlohu v agregácii. Tieto poznatky by mohli prispieť k vývoju nových terapeutických prístupov k tau patológiám.

Napriek tomu, že testikulárne nádory patria medzi dobre liečiteľné malignity, doteraz neobjasnený narastajúci počet prípadov vedie aj k rastu podielu pacientov rezistentných na cisplatinu (CisPt), hlavné liečivo tohto ochorenia. Porozumenie rozdielom medzi CisPt citlivými a rezistentnými bunkami je preto zásadné. Dnes už vieme, že karcinómy dokážu modulovať svoj metabolizmus, aby prežili aj v nepriaznivých podmienkach mikroprostredia ovplyvneného chemoterapiou. Obzvlášť významnú úlohu pri tom zohráva lipidový metabolizmus, ktorého modifikácia dokáže poskytnúť nádorovým bunkám množstvo výhod. Štúdium dynamiky lipidov, najmä prostredníctvom lipidových kvapôčok, ktorých akumulácia bola pozorovaná práve v mnohých nádorových bunkách neodpovedajúcich na liečbu, tak môže odhaliť mechanizmy rezistencie a zefektívniť súčasné terapeutické stratégie.

Steatóza pečene spojená s metabolickou dysfunkciou (MASLD) postihuje takmer 40 % svetovej populácie, napriek tomu nie je doposiaľ dostupná schválená farmakologická liečba. Hlbšie pochopenie molekulárnych mechanizmov riadiacich progresiu ochorenia je preto naliehavé. Aktivácia pečeňových hviezdicovitých buniek je kľúčovým krokom vedúcim k fibróze a trvalému poškodeniu pečene. Tento proces regulujú predovšetkým signálna dráha TGF-β a mitochondriálna dysfunkcia, najmä zmenená produkcia ATP a tvorba reaktívnych kyslíkových foriem (ROS). Naše predbežné výsledky identifikovali proteín GPR180, membránový receptor zapojený do energetického metabolizmu, ako potenciálneho regulátora mitochondriálnej aktivity a TGF-β signalizácie v rôznych bunkových typoch. Predpokladáme preto, že GPR180 môže sprostredkúvať aktiváciu hviezdicovitých buniek a tým prispieť k progresii MASLD. V projekte použijeme kultivované primárne ľudské pečeňové hviezdicovité bunky (HHSC) na hodnotenie vplyvu modulácie expresie GPR180 na bunkový fenotyp – vrátane expresie aktivačných markerov, produkcie extracelulárnej matrix, uvoľňovania cytokínov, mitochondriálnej funkcie a aktivity TGF-β dráhy. Projekt tak objasní úlohu GPR180 pri aktivácii HHSC, čo môže byť využité vo vývoji nových terapeutických stratégií v MASLD.

Projekt je zameraný na využitie systémov CRISPR/Cas9 za účelom modulácie tumor-supresorového génu ARID1A na epigenetickej úrovni, ktorého strata alebo mutácia zvyšuje citlivosť nádorov na vybrané cielené terapie. V rámci projektu navrhneme a overíme plazmidové konštrukty, ktoré sú schopné inhibovať expresiu génu ARID1A, následne budú porovnané aj ich účinky s prirodzenou mutáciou a knockoutom génu v pankreatických nádorových líniách. Budú vykonané komplexné molekulárne a funkčné analýzy s cieľom posúdiť bunkovú odpoveď na vybrané terapeutické látky. Cieľom je ukázať, či aj epigenetická modulácia dokáže navodiť podobnú terapeutickú odpoveď ako samotná strata génu, čo by mohlo predstavovať nový prístup k personalizovanej onkologickej liečbe.

Malé jadrové RNA (snRNA) sú nevyhnutnými komponentmi hlavného a menšieho spliceozómu a zohrávajú kľúčovú úlohu v procese splicingu pre-mRNA. Hoci gény RNU nekódujú proteíny, ich štrukturálna a funkčná integrita je zásadná pre presnú reguláciu génovej expresie. Patogénne varianty v génoch RNU4-2, RNU5A-1, RNU5B-1 a RNU4ATAC boli doposiaľ najčastejšie popísané u jedincov s neurovývinovými poruchami, ktoré sa prejavujú kognitívnym deficitom a oneskoreným psychomotorickým vývinom, pričom v niektorých prípadoch sú sprevádzané aj senzorickými poruchami, ako je strata sluchu alebo zraku. Predložený projekt sa zameriava na kohortu približne 92 probandov so syndrómovou poruchou sluchu, u ktorých doterajšie molekulárno-biologické analýzy neodhalili príčinu ochorenia. Cieľom je preskúmať prítomnosť patogénnych variantov v génoch snRNA RNU4-2, RNU5A-1, RNU5B-1 a RNU4ATAC, ktoré môžu prispievať ku komplexným klinickým prejavom. Keďže sekvenovanie celého exómu neposkytuje dostatočné pokrytie týchto nekódujúcich oblastí, použijeme cielenú PCR amplifikáciu v kombinácii so Sangerovým sekvenovaním, aby sme zabezpečili spoľahlivú detekciu variantov v týchto génoch. Prostredníctvom tohto prístupu štúdia prispeje k rozšíreniu súčasných poznatkov o genetickej variabilite syndrómovej poruchy sluchu a k posúdeniu úlohy snRNA génov ako potenciálnych kandidátnych génov pre toto ochorenie. Získané výsledky môžu priniesť nové poznatky o molekulárnom základe týchto ochorení a prispieť k zlepšeniu diagnostiky u pacientov s doposiaľ nevysvetlenou genetickou etiológiou ochorenia.

Reumatoidná artritída (RA) je chronické autoimunitné ochorenie charakterizované pretrvávajúcim zápalom, progresívnou deštrukciou kĺbov a kostnou resorpciou. Dysregulácia dráhy ligandu receptorového aktivátora nukleárneho faktora kappa-B (RANKL) zohráva v týchto procesoch dôležitú úlohu. Súčasné terapie, hoci sú účinné, sú často obmedzené nežiaducimi účinkami a neúplnou kontrolou ochorenia, čo podčiarkuje potrebu nových terapeutických stratégií. Tento projekt skúma potenciál α-felandrénu, prírodného cyklického monoterpénu s protizápalovými vlastnosťami, v modeli adjuvantnej artritídy potkanov. Jeho účinky budú hodnotené v monoterapii a v kombinácii so subterapeutickou dávkou metotrexátu. Hodnotenie bude zahŕňať biometrické parametre, zápalové cytokíny (IL-6, IL-17A) a plazmatické koncentrácie RANK/RANKL merané pomocou ELISA. Skúmaním mechanizmov systémového zápalu a kostnej resorpcie sa experiment zameriava na objasnenie nových poznatkov o účinkoch α-felandrénu a jeho potenciálnej úlohe ako doplnkovej terapie pri liečbe RA.

Reumatoidná artritída (RA) je chronické autoimunitné ochorenie charakterizované pretrvávajúcim synoviálnym zápalom, degradáciou chrupavky a progresívnou eróziou kostí. Prejavuje sa bolestivými, opuchnutými kĺbmi, rannou stuhnutosťou a postupným zhoršovaním funkcie. Okrem poškodenia kĺbov je RA spojená s extra-artikulárnymi komplikáciami postihujúcimi viaceré orgánové systémy, čo prispieva k chorobnosti, zníženej kvalite života a zvýšenej úmrtnosti. Jej patogenéza je multifaktoriálna, zahŕňa genetickú predispozíciu, environmentálne spúšťače a dysreguláciu imunitného systému, pričom ďalšími faktormi môžu byť napríklad mikrobiálne infekcie alebo vaskulárne poškodenie. Táto komplexnosť zdôrazňuje náročnosť úplného pochopenia etiopatogenézy RA a vývoja účinných terapií. Cieľom tejto štúdie je posunúť terapeutické stratégie pre RA a jej extraartikulárne prejavy prostredníctvom skúmania účinnosti krocín a β-kryptoxantínu v modeli artritídy indukovanej adjuvantom. Krocín a β-kryptoxantín bude hodnotený ako monoterapia a v kombinácii so subterapeutickou dávkou metotrexátu (0,3 mg/kg), aby sa zistili možné synergické účinky. Budú hodnotené kľúčové biochemické a imunologické parametre, vrátane aktivity γ-glutamyltransferázy (GGT) v tkanivách sleziny a kĺbov, plazmatických koncentrácií interleukínu-1β (IL-1β), monocytového chemotaktického proteínu-1 (MCP-1) a transformačného rastového faktora-β1 (TGF-β1), ako aj ukazovateľov oxidačného stresu. Očakáva sa, že zistenia poskytnú nové poznatky o potenciálnom využití krocín a β-kryptoxantínu ako adjuvantnej terapie RA a jej systémových komplikácií.

Vápniková pumpa SERCA má významnú úlohu v udržiavaní homeostázy vápnika v bunkách. Jedným z endogénnych ligandov, ktoré modulujú aktivitu SERCA je ATP. ATP sa dokáže viazať aj mimo svojho aktívneho miesta v cytoplazmatickej N doméne enzýmu, a to na tzv. modulačné miesta. Pre objasnenie modulačného účinku ATP je dôležité nájsť tieto miesta, vďaka čomu bude jednoduchšie objasniť alosterické dráhy a mechanizmus účinku alosterických aktivátorov SERCA. Cieľom projektu je preto použiť metódy molekulového modelovania a molekulovej dynamiky pre nájdenie pravdepodobných modulačných miest pre ATP a zistiť vplyv naviazania ATP na dynamiku molekuly SERCA.

Športovci kontaktných športov sú často vystavení nárazom, pádom a úderom do hlavy, ktoré môžu viesť k akútnym a chronickým neurologickým poškodeniam. Súčasné štúdie naznačujú, že história úrazov hlavy a expozícia početným opakovaným nárazom do hlavy zvyšuje riziko vzniku rôznych neurodegeneratívnych ochorení, ako je napríklad chronická traumatická encefalopatia alebo Alzheimerova choroba. Hlavným cieľom projektu je preskúmať molekulárne procesy spojené s opakovanými podprahovými nárazmi hlavy (RHI) u elitných futbalistiek. Pomocou transkriptomických prístupov plánujeme identifikovať cirkulujúce mikroRNA (miRNA), ktoré sú špecificky deregulované po vystavení opakovaným hlavičkám s nízkou intenzitou a porovnať hladiny expresie miRNA so športovcami bez hlavičkovania. Následná integrácia miRNA dát s neuroproteínovými markermi, parametrami tréningového zaťaženia a údajmi o kognícii, nám s využitím najmodernejších bioinformatických nástrojov umožní detailné pochopenie signálnych dráh obohatených po RHI. Pri tejto analýze sa zohľadní efekt fyzického cvičenia, ktorý predstavuje významný faktor v kontexte kontaktných športov. Výsledky projektu môžu priniesť významné poznatky pre návrh nadväzujúcich štúdií, skúmajúcich chronické následky RHI v exponovaných populáciách.

Ryanodínový receptor (RyR) je veľký vnútrobunkový iónový kanál uvoľňujúce Ca²⁺ ióny, nevyhnutný pre spriahnutie excitácie s kontrakciou v svalových bunkách. Kostrová izoforma (RyR1) zohráva kľúčovú úlohu v svalovej fyziológii. Mnohé patogénne mutácie v RyR1 narušujú jeho reguláciu iónmi Ca²⁺/Mg²⁺, čo vedie k závažným ochoreniam, ako sú malígna hypertermia a viaceré myopatie. Pochopenie molekulárnych mechanizmov regulácie RyR je rozhodujúce pre vývoj cielených terapií, avšak priama experimentálna charakterizácia je vzhľadom na veľkosť a zložitosť kanála náročná. V tomto projekte použijeme výpočtovú štrukturálnu biológiu na preskúmanie mechanizmu vybraných mutácií RyR1 (R4736W, R4736Q, F4733D, G4732E), ktoré boli pozorované u pacientov trpiacich malígnou hypertermiou. Naše modely budú založené na kryo-EM štruktúrach RyR1 s vysokým rozlíšením. Zostavíme atómové modely jadra kanála pre divoký typ (WT) aj mutované varianty v rôznych funkčných stavoch. Rozsiahle simulácie molekulárnej dynamiky všetkých atómov (MD) zmapujú kľúčové intra- a interdoménové interakcie a odhalia, ako regulačné miesta (aktivačné a inhibičné miesta viažuce Ca²⁺, väzobné miesto pre ATP) ovplyvňujú pór kanála. Pomocou týchto analýz určíme sieť alosterických väzieb, ktoré sprostredkujú aktiváciu a inhibíciu RyR. Porovnáme dynamiku divokého typu RyR1 a jeho mutantov a kvantifikujeme, do akej miery každá z mutácií narušuje alosterické signálne dráhy. Získané poznatky prispejú k objasneniu molekulárneho základu dysregulácie RyR a môžu usmerniť budúce terapeutické stratégie pre ochorenia svalov spojené s RyR. Projekt využíva nedávne pokroky vo výpočtových metódach, ktoré umožňujú nielen bioinformatické a štrukturálne analýzy bielkovín, ale aj rozšírenie rozsahu simulácií molekulárnej dynamiky na veľmi veľké systémy, ako sú multimerické, iónové kanály v lipidickej membráne. Stavia na nedávnych zisteniach nášho tímu, ktoré preukázali priame prepojenie medzi alosterickými dráhami jadra RyR1 a jeho reguláciou ligandmi a umožnili interpretáciu štruktúrnych a funkčných údajov o cicavčích ryanodínových receptoroch na spoločnom základe.

Sporulácia je najjednoduchší proces bunkovej diferenciácie, ktorý umožňuje baktérii Bacillus subtilis prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam prostredia produkciou vysoko rezistentných spór. Sporulácia je spojená s fascinujúcim procesom nazývaným ako pohltenie, kde materská bunka pohltí prespóru a vyčlení ju do svojho vnútra ako bunku v bunke. Degradácia a syntéza peptidoglykánu a proteínový komplex SpoIIQ-SpoIIIAH sú kľúčovými časťami procesu pohltenia. SpoIIIAH je exprimovaný v materskej bunke a jeho gén je súčasťou operónu spoIIIA (SpoIIIAA-SpoIIIAH). SpoIIQ sa produkuje v prespóre. SpoIIIAH a SpoIIQ interagujú prostredníctvom svojich extracelulárnych domén cez medzibunkový priestor, pričom sledujú pohyb membrány materskej bunky počas pohlcovania a stabilizujú dvojitú membránovú štruktúru. Na základe kryštálovej štruktúry boli pripravené mutácie v interakčnej doméne génu spoIIQ. Z našich predbežných výsledkov sa zdá, že tieto cielené mutácie v spoIIQ nemajú významný vplyv na proces sporulácie. Spóry sa efektívne tvoria z buniek, v ktorých je narušená interakcia SpoIIQ-SpoIIIAH. Naša pracovná hypotéza je, že kľúčovou úlohou SpoIIQ môže byť pritiahnutie iných proteínov ako SpoIIIAH do septa, ako je SpoIIE zo strany prespóry alebo GerM a iných proteínov SpoIIIA zo strany materskej bunky. Ďalším cieľom projektu je aj hľadanie iných potenciálnych interagujúcich partnerov SpoIIQ alebo SpoIIIAH, ktorí sa podieľajú na procese pohltenia a sporulácie.

Srdcové arytmie patria medzi hlavné príčiny úmrtnosti na svete, pričom ich vznik často súvisí s ischemicko-reperfúznym (I/R) poškodením. Počas reperfúzie dochádza k prudkému nárastu reaktívnych foriem kyslíka (ROS), čo vedie k oxidačnému stresu a poškodeniu srdcovej funkcie. Jedným z kľúčových mechanizmov je mitochondriálna dysfunkcia, najmä oscilácie mitochondriálneho membránového potenciálu (ΔΨm), ktoré priamo súvisia s rozvojom arytmií. Významnú úlohu v tomto procese zohrávajú mitochondriálne chloridové kanály, pôvodne známe ako IMAC alebo mCS. Tieto kanály modulujú ΔΨm najmä za podmienok oxidačného stresu. Zvýšené ROS indukujú cyklické synchronizované depolarizácie, ktoré podporujú vznik arytmií. Farmakologické zásahy zamerané na tieto kanály, najmä prostredníctvom ligandov mitochondriálneho translokátorového proteínu (TSPO), ako je 4-chlórdiazepam (4Cl-DZP), vykazujú kardioprotektívne účinky. Ligandy TSPO môžu ovplyvňovať aktivitu chloridových kanálov, čo naznačuje ich terapeutický potenciál. Štúdie ukázali, že TSPO ligandy inhibujú tieto kanály v nízkych koncentráciách. Jedna izoforma chloridových vnútrobunkových kanálov (CLIC) bola lokalizovaná na vnútornej mitochondriálnej membráne, pričom jej inhibícia pomocou kyseliny indanyloxyoctovej (IAA-94) zvyšuje riziko infarktu myokardu prostredníctvom zníženej schopnosti mitochondrií zadržiavať vápnik.

Monoméry na báze furánu, získané z obnoviteľných zdrojov ako sú furfural, kyselina 2,5-furandikarboxylilová a 5-hydroxymetylfurfural, predstavujú sľubnú triedu biozaložených alternatív k monomérom na báze ropy. Ich aromatická heterocyklická štruktúra zabezpečuje tepelnú a oxidačnú stabilitu, zatiaľ čo reaktívne α,β-nenasýtené funkčné skupiny umožňujú jednoduchú radikálovú polymerizáciu. Napriek ich udržateľnosti a syntetickej variabilite vykazujú homopolyméry na báze furánu často nízku rozpustnosť a obmedzené možnosti doladenia amfifility, čo obmedzuje ich využitie v biomedicínskych aplikáciách. Na prekonanie týchto obmedzení projekt navrhuje kopolymerizáciu furánových monomérov s hydrofilnými monomérmi (poly (etylén glykol) metakrylát, PEGMA 360). Táto stratégia má za cieľ pripraviť amfifilné kopolyméry schopné samousporiadania do nanočastíc vhodných na transport liečiv. Hydrofóbna časť kopolyméru budú tvoriť definované jadrá pre enkapsuláciu hydrofóbnych liečiv, zatiaľ čo hydrofilná časť zabezpečí zvýšenú rozpustnosť vo vode, koloidnú stabilitu a biokompatibilitu.

Navrhovaný projekt sa zameriava na modifikáciu a funkckonalizáciu ílových minerálov zo skupiny smektitov prostredníctvom aminosilánov s rôznou dĺžkou reťazcov a rôznymi funkčnými skupinami. Smektity vďaka svojej vrstevnatej štruktúre a schopnosti expandovať medzivrstvový priestor majú významný potenciál pre interkaláciu rôznych molekúl, ako aj vzhľadom na aktívne miesta na povrchu môžu ľahko interagovať s ďalšími molekulami. Hlavným cieľom projektu bude optimalizovať postup prípravy silánom modifikovaných smektitov pre ich využitie ako selektívne adsorbenty farbív. Výskum sa zameria na sledovanie vplyvu molekulovej štruktúry organosilánu (napr. dĺžky reťazca, prítomnosť funkčných skupín aminosilánu) na štruktúrne charakteristiky smektitov a následne aj na adsorpčné vlastnosti týchto materiálov. Optimalizácia procesu prípravy adsorbentu bude zahŕňať štúdim vplyvu typu solventu, pH a množstva silánu. V záverečnej fáze bude hodnotená účinnosť adsorpcie optimalizovaných organoílov pre modelové znečisťujúce látky (farbivá) v kontrolovaných podmienkach. Štúdia si kladie za cieľ vytvoriť vzťah medzi štrukturálnymi zmenami a adsorpčnými vlastnosťami, čo prispeje k vývoju pokročilých materiálov pre environmentálne aplikácie.

Kliešte sú hematofágne ektoparazity, ktoré sú schopné prenášať široké spektrum patogénov vrátane baktérií, vírusov a prvokov, čím predstavujú významné riziko pre zdravie ľudí a zvierat na celom svete. Presne regulované fyziologické mechanizmy umožňujúce cicanie krvi, prežívanie mimo hostiteľa a reprodukciu predstavujú základ biologickej adaptability kliešťov ako významných vektorov. V posledných rokoch geografická expanzia kliešťov v Európe, spôsobená klimatickými zmenami, vyvolala obavy o verejné zdravie, pretože umožnila šírenie patogénov prenášaných kliešťami do regiónov, ktoré doteraz neboli zasiahnuté. Napriek rastúcim ekologickým a epidemiologickým poznatkom molekulárna regulácia fyziológie kliešťov zostáva stále nepreskúmaná. Významnú úlohu v riadení fyziologických a behaviorálnych procesov článkonožcov zohrávajú neuropeptidy, medzi nimi aj RYamid, ktorý sa u hmyzu podieľa na regulácii príjmu potravy a vyhľadávaní hostiteľa v závislosti od nutričného stavu. Hoci bola jeho funkcia opísaná u viacerých modelov hmyzu, v súčasnosti nie sú k dispozícii žiadne funkčné ani expresné údaje u kliešťov, čo poukazuje na to, že jeho potenciálna úloha vo fyziológii kliešťov zostáva stále neobjasnená. Keďže sa RYamid exprimuje v strednom čreve kliešťa, ktoré je kľúčovým orgánom pre trávenie krvi, aktiváciu tráviacich enzýmov a zároveň slúži ako rezervoár patogénov, jeho štúdium môže priniesť nové poznatky o prepojení regulácie trávenia s vektorovou kompetenciou a účinnosťou prenosu patogénov.

Na Slovensku sa rakovina močového mechúra (bladder cancer, BC) ročne diagnostikuje približne 800 novým pacientom. BC často nebolí, preto ju môže byť ťažké včas odhaliť. Na diagnostiku BC lekár využíva vyšetrenie moču, zobrazovacie metódy (najmä ultrazvuk a CT) a pri podozrení na nádor sa vykonáva cystoskopia s odberom vzorky na histopatologické vyšetrenie. Pre minimalizáciu zdravotných rizík pacienta by však bolo prínosné mať k dispozícii neinvazívne metódy, založené na tekutej biopsii, ktoré umožnia ešte rýchlejšiu a spoľahlivejšiu diagnostiku. Výskumu biomarkerov BC prítomných v krvi alebo v moči sa venuje veľká pozornosť. Okrem genomických a proteomických markerov sa skúmajú aj glykomické biomarkery, keďže aberantná glykozylácia patrí medzi charakteristické znaky nádorových ochorení. Cieľom tohto projektu je výskum potencionálnych glykánových biomarkerov BC metódou lektínových microarray biočipov. Táto platforma predstavuje citlivú a vysoko priepustnu metódu na detekciu a analýzu zmien v glykozylácii proteínov. Projekt je zameraný na vývoj a optimalizáciu lektínovej microarray metódy tak, aby umožňovala citlivé, rýchle a selektívne meranie glykozylácie proteínov nachádzajúcich sa vo vzorkách séra, moču a tkaniva od pacientov s BC a séra, moču od kontrolnej skupiny. Získané glykozylačné profily sa budú porovnávať v rámci jednotlivých pacientov/kontrol a bude sa hodnotiť ako glykoprofily jednotlivých typov vzoriek navzájom korelujú. Potom sa budú porovnávať glykoprofily jednotlivých typov vzoriek medzi skupinou pacientov s BC a kontrolnou skupinou. Získané výsledky prispejú k hodnoteniu potenciálu glykánových biomarkerov pri diagnostike BC a taktiež vytvoria základ pre ďalší výskum v tejto oblasti.

Termoelektrické materiály na báze vysoko-entropických perovskitových oxidov (HEPO) si získali značnú pozornosť vďaka svojej štrukturálnej flexibilite, stabilite a potenciálu pre udržateľné energetické aplikácie. Doteraz sa však väčšina štúdií sústredila na HEPO obsahujúce olovo alebo prvky vzácnych zemín, čo obmedzuje ich škálovateľnosť a udržateľnosť. Cieľom tohto projektu je vyvinúť nové, bezolovnaté HEPO so štyrmi- a päť-zložkovými ekvimolárnymi katiónmi na A-pozícii v štruktúre ABO₃, a zároveň systematicky skúmať úlohu heterovalentných substitúcií Nb⁵⁺ a homovalentných substitúcií Zr⁴⁺ na B-mieste. Na základe analýzy literatúry a teoretickej predikcie štruktúr a ich vlastnosti boli identifikované dve zloženia: Ba₀.₂₅Ca₀.₂₅Sr₀.₂₅La₀.₂₅Ti₁₋ₓNbₓO₃ (HEPO1) a Ba₀.₂Ca₀.₂Sr₀.₂La₀.₂Nd₀.₂Ti₁₋ₓZrₓO₃ (HEPO2), s úrovňami substitúcie x = 0, 0,005, 0,01 a 0,05. Nb⁵⁺ a Zr⁴⁺ boli vybrané vzhľadom na ich kontrastne odlišné iónové polomery a elektronové konfigurácie, ktoré sa očakáva, že budú významne ovplyvňovať dynamiku mriežky, mikroštruktúru, transport náboja a termoelektrický výkon. Táto práca si kladie za cieľ objasniť špecifickú úlohu aliovalentných a izovalentných substitúcií pri optimalizácii termoelektrických vlastností, a tým poskytnúť základ pre selekciu environmentálne prijateľných, vysokovýkonných HEPO.

Projekt rieši využitie agropotravinárskych priemyselných odpadov (APPO) - výliskov z bobuľového ovocia s bohatým obsahom bioaktívnych látok (polyfenolov) ako krmiva s možnosťou zníženia environmentálnej záťaže, ktorá sprevádza endoparazitárne infekcie v chovoch malých prežúvavcov. Infekcie spôsobené gastrointestinálnymi nematódami (GIN), ovplyvňujú množstvo faktorov súvisiacich s účinnosťou a využitím krmiva a zároveň prispievajú k zvýšenej intenzite emisií skleníkových plynov (GHG), hlavne metánu. Cieľom tohto projektu je zistiť, ako môžu lokálne dostupné APPO bohaté na polyfenoly (t.j. výlisky z čučoriedok), ovplyvniť fermentáciu a metanogenézu v bachore a zároveň zlepšiť zdravie jahniat pri endoparazitických infekciách. Alternatívne zdroje polyfenolov, ktoré sú obsiahnuté v APPO môžu pomôcť aj pri riešení postupného vyraďovania antihelmintických liečiv (chemoterapeutík). Využitie APPO by mohlo byť príkladom obehového hospodárstva s využívaním lokálne dostupných zdrojov bioaktívnych látok v kontexte agroekologického prístupu k živočíšnej výrobe.

Nárast antimikrobiálnej rezistencie medzi patogénmi vyvolal potrebu vyvinúť alternatívne metódy liečby infekcií. Fotodynamická inaktivácia (PDI) predstavuje perspektívnu metódu bez použitia antibiotík, ktorá zahŕňa podanie fotosenzibilizujúcej molekuly (PS), ktorá po aktivácii svetlom špecifickej vlnovej dĺžky produkuje cytotoxické reaktívne formy kyslíka schopné indukovať poškodenie mikrobiálnych buniek. Hydrogély sa preukázali ako účinné nosiče PS pri antimikrobiálnej PDI. Napriek rastúcemu záujmu však hydrogély s PS čelia viacerým výzvam, vrátane obmedzenej penetrácie svetla, problémov s rozpustnosťou, stabilitou a bioaktivitou mnohých PS za fyziologických podmienok. Navyše, dosiahnuť rovnomernú distribúciu PS v hydrogéloch zostáva je jedným z problémov počas výroby týchto materiálov. Expandovateľné fylosilikáty sú univerzálne materiály schopné interkalovať rôzne typy zlúčenín, čím sa modifikujú ich štrukturálne a funkčné vlastnosti. Vďaka svojej 2D štruktúre a vysokému mernému povrchu sú považované za ideálne hostiteľské matrice na tvorbu systémov s farbivami so zvýšenou fotochemickou účinnosťou. Tento projekt sa zameriava na vývoj duálneho nosičového hydrogelového nanokompozitného systému, využívajúceho smektit a hydrogél ako nosiče PS s jeho postupným uvoľňovaním. Smektity, najmä saponit (Sap) modifikované organickými katiónovými surfaktantmi budú slúžiť ako primárne nosiče molekúl PS. V tejto štúdii sa konkrétne zvolili phloxine B a Rose Bengal, ktoré patria do rodiny xanténových farbív. Takto funkcionalizované silikátové častice budú následne začlenené do hydrogelových štruktúr bežne používaných v biomedicínskych aplikáciách, najmä pri hojení rán. Táto stratégia si kladie za cieľ vyvinúť multifunkčný nanokompozit s fotoaktívnymi a antibiofilmovými vlastnosťami, s očakávaním synergie unikátnych vlastností fylosilikátov a hydrogélov.

Mycobacterium tuberculosis (MTB) má vysoko nepriepustnú bunkovú stenu, ktorú tvorí mykolyl-arabinogalaktán-peptidoglykán. Zatiaľ čo klinicky relevantné lieky proti tuberkulóze, ako je etambutol a izoniazid, sa zameriavajú na biosyntézu arabinanových polymérov a mykolátov, ich účinnosť je čoraz viac ohrozená vzostupom kmeňov rezistentných na liečivá. Žiadne súčasné lieky sa necielia na biosyntézu galaktánového jadra, druhej zložky bunkovej steny. Dve galaktofuranozyltransferázy GlfT1 a GlfT2 katalyzujú biosyntézu galaktánov v MTB. Zatiaľ čo GlfT1 iniciuje polymerizáciu syntézou diméru dvoch Galf jednotiek, GlfT2 prenáša ďalšie Galf jednotky z donorového substrátu uridíndifosfátu α-d-galaktofuranózy (UDP-Galf) na rastúci galaktánový reťazec. Blokovanie týchto biologických aktivít identifikáciou malých molekúl inhibítorov by teda mohlo ponúknuť nový prístup k prekonaniu súčasných obmedzení v liečbe tuberkulózy v dôsledku obrannej úlohy bunkovej steny. Vývoj takýchto inhibítorov je však náročný kvôli vysokej selektivite týchto enzýmov voči ich donorovému substrátu UDP-Galf (obrázok 1a). Preto pochopenie kľúčových interakcií pozdĺž katalytického procesu týchto enzýmov otvorí nové cesty k identifikácii silných inhibítorov. Hlavným cieľom tohto projektu je identifikovať a navrhnúť silné analógy prechodného stavu na inhibíciu aktivity GlfT2 ako potenciálnych liekov na liečbu tuberkulózy. Konkrétne tento projekt využije dve štruktúry prechodného stavu (TS) v aktívnom mieste GlfT2 na predĺženie galaktánového polyméru prostredníctvom väzieb β-(1→5) a β-(1→6) (obrázok 1b), charakterizovaných pomocou nákladných výpočtov kvantovej mechaniky/molekulárnej mechaniky (QM/MM) (obrázok 1c), ako počiatočné otázky pre rozsiahle vyhľadávanie nových molekúl. Bude implementovaný kombinovaný protokol skríningu založený na štruktúre a fragmentoch: TS scaffoldy budú dekorované aktívnymi fragmentmi z kurátorovaných databáz, zatiaľ čo knižnica ZINC20 (> 1 miliarda zlúčenín) bude preskúmaná prostredníctvom vysokovýkonného skríningu s pomocou strojového učenia. Predchádzajúce porovnávanie s inými cieľmi, ktoré vykonal tento kolega, ukázalo, že dokázalo znížiť počet zlúčenín na dosiahnuteľný počet pre tradičné dokovacie prístupy už za jeden mesiac (obrázok 1d). Sľubní kandidáti budú filtrovaní podľa vlastností ADME/Tox a štrukturálnych znakov (napr. absencia ťažkých kovov alebo nežiaducich halogénov) a niekoľko najlepších dokovacích pozícií bude uprednostnených pomocou konsenzuálneho bodovania a farmakofórových obmedzení odvodených z TS. Najrozmanitejšie zhody potom prejdú klastrovaním (Tanimoto/Morganove odtlačky prstov), ​​aby sa zabezpečila chemická diverzita, pričom najlepší kandidát z každého klastra bude podrobený simuláciám molekulárnej dynamiky a výpočtom väzbovej energie. Nakoniec budú silné väzbové látky porovnané s prirodzeným donorovým substrátom (UDP-Galf) prostredníctvom ťahových simulácií, aby sa posúdil čas zotrvania a stabilita. Do užšieho výberu na nákup a experimentálne testovanie budú zaradené iba zlúčeniny s porovnateľnými alebo lepšími výpočtovými väzbovými profilmi. Explicitným začlenením informácií o prechodnom stave do skríningového procesu tento projekt poskytuje systematickú stratégiu pre objavovanie selektívnych inhibítorov GlfT2.

Skvalén je lipid, ktorý nachádza široké využitie v medicíne, farmácii aj kozmetike. Tradičným zdrojom skvalénu je pečeň žralokov, avšak tento spôsob získavania nie je dlhodobo udržateľný. Intenzívny rybolov žralokov významne prispieva k znižovaniu biodiverzity, a preto sa výskum čoraz viac sústreďuje na produkciu skvalénu pomocou mikroorganizmov, predovšetkým kvasiniek, u ktorých sa skvalén prirodzene vytvára ako medziprodukt v biosyntetickej dráhe ergosterolu. V genetickom inžinierstve sa spočiatku často využívala najlepšie preštudovaná kvasinka, Saccharomyces cerevisiae, no v súčasnosti sa v biotechnologickej výrobe stále viac využívajú nekonvenčné druhy kvasiniek. Hoci ich genetická modifikácia je v porovnaní s tradične využívanou S. cerevisiae často oveľa rigoróznejší proces, menej známe druhy kvasiniek ponúkajú niekoľko kľúčových výhod ako tukotvornosť, rýchly rast či využívanie odpadových substrátov, ktoré majú zásadný vplyv na výslednú cenu produkcie skvalénu. Naším cieľom je využitím molekulárno-genetických prístupov upravovať metabolizmus nekonvenčných druhov kvasiniek tak, aby nadprodukovali skvalén. V rámci tohto projektu sa zameriavame na druh Rhodotorula toruloides.

Röntgenová absorpčná spektroskopia (XAS) umožňuje meranie elektronickej štruktúry komplexov, čo viedlo k pokroku v určovaní štruktúry a funkcie katalyzátorov, metaloproteínov a koordinačných komplexov. Vzhľadom na to, že XAS sa stáva dostupnejšou, záujem o túto techniku naďalej rastie, čo motivuje vývoj robustných teoretických metód na interpretáciu a predikciu spektier. Tradične sa na predpovedanie elektronických absorpčných spektier (EAS) používala aproximácia elektrického dipólu (za predpokladu priestorovo rovnomerného elektromagnetického poľa), ktorá v mnohých prípadoch prinášala spoľahlivé výsledky. V XAS spektroskopii, kde sú vlnové dĺžky porovnateľné s veľkosťou molekuly, však táto aproximácia často nestačí. Nedávne snahy viedli k rozšíreniu teórie XAS nad rámec dipólovej aproximácie, a to v relativistickom, ako aj v nerelativistickom kontexte. Tieto vývojové trendy sú však obmedzené na systémy s uzavretou obálkou. Cieľom tohto projektu je vyvinúť teoretický formalizmus potrebný na zovšeobecnenie takýchto metód pre molekuly s otvorenou obálkou v rámci relativistickej teórie. Po zavedení bude táto metóda naprogramovaná do softvérového balíka ReSpect, čím výskumníkom poskytne výkonný nástroj na výpočet a analýzu spektier XAS pre podstatne väčšie množstvo molekulárnych systémov.

Meióza je špecializovaná forma bunkového delenia, ktorá redukuje diploidný set chromozómov na polovicu, čím zabezpečuje vznik gamét alebo spór. Delécia génu dbl2 v kvasinke Schizosaccharomyces pombe spôsobuje defekty v segregácii DNA, pretrvávanie rekombinačných intermediátov, neschopnosť včasného odstránenia Rad51 rekombinázy a poruchy deliaceho vretienka. Podobne ako dbl2, výskum naznačuje, že aj rdh54 môže byť dôležitý pre vznik a spracovanie rekombinačných intermediátov v meióze. Delécia oboch génov zosilňuje defekt segregácie DNA v anafáze I aj II, čo môže byť dôsledok fyzického prepojenia chromatíd. Predpokladáme, že pozorovaný defekt je spôsobený abnormálne pretrvávajúcou väzbou komplexov kohezínu na chromozómoch, pôsobiacich ako mechanická bariéra, ktorá bráni ich oddeleniu. Cieľom tohto projektu je študovať mechanizmus ako gény dbl2 a rdh54 pomáhajú zabezpečiť správnu segregáciu chromozómov v meióze kvasinky S. pombe a tým objasniť dosiaľ neznáme molekulárne dráhy, ktoré zabezpečujú stabilitu genómu.

Regenerácia chrupavky zostáva zásadnou biomedicínskou výzvou z dôvodu mechanickej nekompatibility medzi syntetickými implantátmi a prirodzeným tkanivom, obmedzenej dostupnosti a účinnosti produktov odvodených z kmeňových buniek chrupavky, závislosti od invazívnych chirurgických zákrokov a náročnosti úplného obnovenia biologickej aj mechanickej funkcie poškodených kĺbových chrupaviek. Keďže dynamická extracelulárna matrix (ECM) zohráva kľúčovú úlohu v regulácii bunkového správania, biomateriály, ktoré dokážu napodobniť jej viskoelasticitu a adaptívnu mechaniku, sú mimoriadne žiadané. V tomto projekte navrhujeme vývoj injikovateľných, šmykovo riednucich hydrogélov, ktoré spájajú dynamické kovalentné siete s permanentnými kovalentnými zosieťovaniami. Tanín-boronátový komplex bude pôsobiť ako rýchly, reverzibilný „dynamický mostík“ v rámci sulfonovaného chitosánu, čo umožní nezávislé nastavenie skladovacieho a stratového modulu prostredníctvom pomeru dynamických a permanentných zosieťovaní. Táto stratégia by mala viesť k vzniku hydrogélov s biomimetickými mechanickými vlastnosťami, vynikajúcou injikovateľnosťou a zvýšenou biologickou funkčnosťou, čím poskytne sľubnú platformu pre minimálne invazívnu regeneráciu chrupavkového tkaniva.

Med je komplexný prírodný produkt obsahujúci rôzne fytochemikálie, ktoré môžu ovplyvňovať aktivitu endogénnych enzýmov prítomných v mede, ako je glukózooxidáza (GOX) – kľúčový enzým zodpovedný za tvorbu peroxidu vodíka a antibakteriálne vlastnosti medu. Cieľom tohto projektu je objasniť úlohu fytochemikálií medu pri modulácii enzymatickej aktivity GOX vo vzorkách medu z rôznych botanických zdrojov a geografických oblastí (Slovensko a Arménsko). Výskum bude zahŕňať komplexnú charakterizáciu enzymatickej aktivity GOX a fytochemického zloženia vzoriek medu, ako aj vyhodnotenie vplyvu fytochemikálií na aktivitu enzýmu GOX za rôznych experimentálnych podmienok.

Projekt sa zameriava na dizajn a syntézu série BODIPY farbív s di-, tri- a polykationickými štruktúrami, na prípravu a charakterizáciu hybridných materiálov na báze saponitu, vrstveného silikátu. Deriváty BODIPY sú známe svojimi výnimočnými fotofyzikálnymi vlastnosťami, ako sú silná fluorescencia, vysoká fotostabilita a s možnosťou ovplyvniť absorpciu a emisiu svetla. Cieleným zavedením kationických a iných funkčných skupín sa zameriame na zlepšenie ich interakcie s negatívne nabitými nanovrstvami saponitu, čo povedie k stabilným a dobre definovaným organicko-anorganickým hybridným materiálom. Projekt sa zameria na vplyv štruktury farbív na usporiadanie molekúl, optické vlastnosti a stabilitu v hybridných materiáloch. Očakávané výsledky zahŕňajú hlbšie porozumenie interakciám medzi molekulami farbív a nosičom, čo môže viesť k vývoju nových hybridných systémov s potenciálnym využitím v oblasti fotoniky, senzoriky a optoelektroniky. Tento výskum by mal prispieť k rozvoju vedy o funkčných materiáloch s možnosťou využitia BODIPY v materiáloch zaujímavých pre priemyselné aplikácie.

Poranenia mozgu a neurodegeneratívne ochorenia patria medzi hlavné príčiny úmrtnosti a pretrvávajúcich zdravotných postihnutí. Obmedzená regenerácia centrálneho nervového systému (CNS) u dospelých cicavcov je do veľkej miery dôsledkom neurozápalu. Na druhej strane mozog spevavcov je schopný po poškodení regenerovať. Po poranení dochádza k uvoľneniu prozápalových cytokínov, ktoré aktivujú imunitné bunky na odstránenie patogénov a opravu tkaniva, a nasleduje uvoľňovanie protizápalových cytokínov podporujúcich regeneráciu. Hoci je zápal často vnímaný ako škodlivý, za určitých podmienok môže podporovať neurogenézu. Tento projekt sa zameria na sledovanie časovej dynamiky expresie mRNA pro- a proti-zápalových cytokínov po neurotoxickej lézii striata s využitím modelu spevavcov, ktorých CNS vykazuje výnimočnú schopnosť štrukturálnej aj funkčnej regenerácie.

Názov: Prvky zelenej infraštruktúry v poľnohospodárskej krajine a ich ekosystémové služby Poľnohospodárska krajina pokrýva veľkú časť Európy a je zdrojom nielen potravín, ale aj dôležitých ekologických a kultúrnych funkcií. Intenzifikácia hospodárenia však viedla k zjednodušeniu krajiny, strate biodiverzity a oslabeniu ekosystémových služieb. Zelená infraštruktúra (ZI) – prvky ako líniové prvky drevín, brehové porasty, mokrade, agrolesnícke systémy či biopásy – predstavuje cestu, ako posilniť biodiverzitu a zároveň udržať produkčnú funkciu poľnohospodárstva. Tento jednoročný projekt sa zameria na identifikáciu a hodnotenie prvkov zelenej infraštruktúry (GI) vo vybranej poľnohospodárskej krajine na Slovensku. Cieľom je zmapovať tieto prvky, zdokumentovať ich výskyt a priestorové usporiadanie a vyhodnotiť ich príspevok k vybraným ekosystémovým službám, ako sú opeľovanie, ochrana pôdy a regulácia vody. Očakávaným výstupom je integrovaná prípadová štúdia, ktorá prepojí ekologické pozorovania so socio-ekonomickými poznatkami. Projekt prispeje k rozvoju akademických poznatkov a zároveň k posilneniu stratégií udržateľného využívania krajiny v súlade s EÚ Stratégiou pre biodiverzitu do roku 2030.

Koreňové vlásky zabezpečujú efektívne vstrebávanie živín, preto sú nevyhnutné pre prežitie rastlín. Ich rast prebieha vysoko polarizovaným spôsobom, ktorý si vyžaduje presne regulovanú remodeláciu bunkovej steny. Doposiaľ však nie je jasné, ako sa počas tohto procesu ukladajú a reorganizujú jej kľúčové komponenty – pektíny. Nedávne zistenia zároveň naznačujú, že expanzia vláskov nemusí byť striktne obmedzená na špičku, čo spochybňuje doterajšie predstavy o mechanizme ich rastu. Hlavným cieľom projektu je preto objasniť dynamiku pektínu počas rastu koreňových vláskov s využitím novej peptidovej próby Lys10 vyvinutej v našom laboratóriu. Táto próba umožňuje vizualizáciu pektínu v živých bunkách a poskytuje unikátnu možnosť sledovať remodeláciu bunkovej steny v reálnom čase. Takýto prístup prinesie nový pohľad na mechanizmus rastu koreňových vláskov a zároveň predstaví nový metodický arzenál pre výskum bunkovej steny.

Polyploidizácia zohráva kľúčovú úlohu v evolúcii kvitnúcich rastlín. Hoci sa polyploidy v prírode vytvárajú pomerne často, iba malá časť z nich sa stane evolučne úspešnou a vedie k polyploidnej speciácii. Predpokladáme, že úspešnosť polyploidov je vyššia v horských oblastiach, čo bude skúmané na komplexe druhov Erysimum sylvestre z čeľade kapustovitých (Brassicaceae). Overíme monofyletický pôvod tohto komplexu a budeme analyzovať dva páry diploidného a polyploidného druhu v Alpách a Apeninách, ktoré pravdepodobne predstavujú vzťah predka (rodiča) a potomka. Na stanovenie ploidie sa použije prietoková cytometria a na objasnenie fylogenetických vzťahov a pôvodu polyploidov sa využije metóda sekvenovania novej generácie. Očakávame, že táto štúdia prispeje k objasneniu procesov polyploidnej speciácie nielen v tomto rode, ale aj všeobecnejšie v pohoriach Európy.

Lesy v Európe sú čoraz viac vystavené tepelnému stresu spôsobenému zmenou klímy, najmä na južných svahoch a nižších lokalitách. Napriek tomu ostáva tepelný stres menej preskúmaný ako stres spôsobený suchom. Projekt je zameraný na buk lesný (Fagus sylvatica) a dub zimný (Quercus petraea), dva ekologicky významné a fyziologicky kontrastné druhy v slovenských lesoch. Na piatich výskumných lokalitách pozdĺž klimatického gradientu budeme hodnotiť ich adaptačné reakcie na tepelný stres prostredníctvom termotolerancie fotosyntézy, prieduchových znakov a obsahu pigmentov. Výsledky prispejú k lepšiemu pochopeniu druhovo špecifickej odolnosti a plasticity a poskytnú dôležité podklady pre hospodárenie s lesmi v podmienkach meniacej sa klímy.

Plánovaný projekt vychádza z aktuálnych trendov vo výskume, ktorý kladie dôraz na interdisciplinárne prístupy a využívanie digitálnych nástrojov na lepšie pochopenie historických udalostí. Hlavným cieľom projektu je identifikovať priestorové vzory a dynamiku udalostí spojených s deportáciami zo Slovenska počas rokov 1944 a 1945. Práca skúma vplyv geografických aspektov na druhú fázu deportácií, zahrňujúc organizáciu, priebeh a dôsledky. Projekt kombinuje interdisciplinárne prístupy z oblasti histórie, geografie a digitálnych technológií. Softvér QGIS umožňuje digitalizáciu historických údajov, georeferencovanie a vizualizáciu priestorových vzorcov. Projekt má za cieľ analyzovať a vizualizovať dostupné dáta o deportovaných osobách vrátane údajov o miestach narodenia, pobytu pred deportáciou, trasách transportov a konečných destináciách.

Výskumný projekt sa zameriava na architektúru straníckych centrál Komunistickej strany Slovenska, stavby určené pre vládu SSR a ďalšie organizácie, ktoré mali vo svojom funkčnom programe vysoký stupeň politickej angažovanosti. Ide o politickú architektúru, ktorá v hojnom počte vznikala v 70. a 80. rokoch 20. storočia naprieč celým územím bývalého Československa. I keď išlo často o prominentné zákazky pre sídla strany/štátu nebola táto architektúra pred rokom 1989 v odborných architektonických kruhoch rozsiahlo diskutovaná. Existujúca komunikácia centrálnych a miestnych mocenských štruktúr týkajúca sa spracovania investičných plánov a požiadaviek na výstavbu nových budov sídiel, vzdelávacích a rekreačných zariadení pre stranícky aparát, však dovoľuje interpretovať názory na účel a význam tohto špecifického typu architektúry z expertnej pozície investorov. A zároveň ich konfrontovať s predstavami projetantov a hotovými architektonickými realizáciami. Dlhá doba výstavby a uvedenie niektorých z týchto staveb do prevádzky koncom 80. rokov, alebo až po zmene režimu, ponúka možnosť sledovať historický vývoj meniacich sa pohľadov na architektúru v súvislosti s dominantným politickým diskurzom. Cieľom projektu je preto analyzovať a interpretovať reflexiu tejto architektúry v domácom expertnom prostredí v „normalizačnej ére“ jej vzniku a po roku 1989. Pozornosť sa zároveň sústredí na zmenu účelu budov, nové stavebné zásahy a recepciu zo strany užívateľov, expertných aktérov a verejnosti v novej politickej a ekonomickej realite.

Projekt skúma, ako slovenská poézia 70. a 80. rokov 20. storočia reflektuje ekologické a civilizačné témy. Cieľom je adaptovať ekokritické prístupy na slovenské kultúrno-historické podmienky, zmapovať dobové reprezentácie vzťahu človeka k prírode a identifikovať texty, ktoré môžu obohatiť súčasný environmentálny diskurz. Výskum zahŕňa systematický zber básnických zbierok, kritickú diskurzívnu interpretáciu a kontextualizáciu so zreteľom na dobové spoločensko-politické prostredie. Projekt ako prvý systematicky spracúva danú problematiku a ponúkne nový interpretačný model uplatniteľný aj v širšom stredoeurópskom kontexte. Výsledky prispejú k prehodnoteniu literárneho kánonu, obohatia literárnu vedu a poskytnú impulzy pre pedagogiku i širšiu environmentálnu diskusiu.

Projekt je zameraný na spracovanie a vyhodnotenie kvalitatívneho výskumu týkajúceho sa metódy Cesta hrdinu podľa Paula Rebillota, ktorá je v slovenskom kontexte takmer neznáma, napriek tomu, že ide o ucelený a medzinárodne etablovaný dramaterapeutický prístup. Cieľom projektu ako aj dizertačnej práce je špecificky koncentrovaný výskum estetických a dramatických prvkov tejto metódy a ich vplyvu na osobnú transformáciu účastníkov, ako aj na ich profesijný rozvoj najmä v oblasti pomáhajúcich a umeleckých profesií. Projektový výskum je naviazaný na dizertačnú prácu riešiteľa a uplatňuje kvalitatívnu metodológiu. Súčasťou sú tri typy dotazníkov (realizované pred kurzom CH, bezprostredne po jeho ukončení a s časovým odstupom), ako aj pološtruktúrované rozhovory a fokusovú skupinu. Projekt ráta s analýzou doteraz získaných výpovedí a s ďalším zberom dát počas nových realizácií CH workshopov v rokoch 2025–2026. Dôležitou súčasťou je aj spolupráca so zahraničnými odborníkmi – Manfredom a Helgou Weule, ktorí sú priamymi žiakmi Paula Rebillota a a zároveň konzultantmi - expertmi z praxe - riešiteľa. Výsledky budú použité v dizertačnej práci, s možnosťou ich prezentovania na vedeckých podujatiach po ukončení projektu. Projekt reaguje na potrebu interdisciplinárneho výskumu divadelného jazyka v terapeutickom kontexte a jeho prepojenia s praxou ľudí, ktorí pracujú v pomáhajúcich a umeleckých profesiách.

Cezhraničné premeny sú dlhodobo diskutovanou témou, ktoré neboli vyše 3O rokov harmonizované, s výnimkou cezhraničných zlúčení a splynutí. V roku 2019 bola však prijatá smernica o premenách, ktorá mala zabezpečiť jednotný právny rámec pre všetky členské štáty Európskej Únie a Európskeho Hospodárskeho priestoru. Už samotný návrh smernice o premenách obsahoval článok, ktorý mal zaviesť hĺbkovú kontrolu s cieľom predchádzania nekalým a podvodným cieľom cezhraničných premien, ktorý v rámci legislatívneho procesu bol odstránený. V smernici o premenách však zostali zachovaná recitály, ktoré na túto hĺbkovú kontrolu čiastočne odkazujú a zároveň je zachovaná aj kontrola predchádzajúca premene, pri ktorej môže orgán členského štátu pôvodu odmietnuť vydať osvedčenia v prípade, že by cezhraničná premena mala za cieľ nekalé alebo podvodné ciele. Takáto kontrola predstavuje akýsi kompromis medzi pôvodným návrhom Európskej komisie a politickými cieľmi v rámci európskeho parlamentu. Slovenský zákonodarca transponoval smernicu o premenách osobitným zákonom o premenách, v ktorej zaviedol možnosť odmietnutia vydania osvedčenia predchádzajúceho premene za predpokladu, že dochádza k obchádzaniu práva Európskej únie. Smernice o premenách a zákon o premenách tak používa odlišnú terminológiu, čo môže viesť k odlišnému výkladu dvoch pojmov, ktoré by však mali byť identické. Táto skutočnosť môže v konečnom dôsledku ovplyvniť materiálnu kontrolu v aplikačnej praxi. Zároveň v porovnaní s Českou republikou, český zákon o premenách si zachoval pôvodnú terminológiu Smernice o premenách. Hlavným cieľom grantu je preskúmať dôvody odmietnutia vydania osvedčenia predchádzajúceho premene z nekalých a podvodných cieľov podľa českého zákona o premenách a Smernice o premenách s obchádzaním práva EÚ podľa slovenského zákona o premenách. Riešiteľ projektu má za cieľ porovnať tieto závery s českou právnou úpravou českého zákona o premenách, s cieľom odhaliť možné prieniky resp. naopak odhaliť v čom sa tieto termíny odlišujú. Zároveň sa riešiteľka projektu kladie za cieľ aspoň čiastkovo objasniť právomoci notára pri vydávaní osvedčenia predchádzajúceho premene, predovšetkým úskalia pri samotnom preskúmavaní transformačných dokumentov, možnosti odhalenia obchádzania práva Európskej únie, a následnej možnosti odmietnutia vydania osvedčenia predchádzajúceho premene.

Tento projekt sa zaoberá psychologickými mechanizmami, ktoré ovplyvňujú angažovanosť ruských politických migrantov v kolektívnej akcii. Rozlišuje medzi kolektívnou akciou zameranou na spoločenskú zmenu a na solidaritu. Projekt skúma špecifickú pozíciu ruských politických migrantov, ktorí sú súčasne utláčaní režimom vo svojej domovskej krajine, predstavujú menšinu v prijímajúcich krajinách a sú občanmi agresorského štátu. V rámci projektu budeme porovnávať angažovanosť ruských politických migrantov v kolektívnej akcii v dvoch prijímajúcich krajinách s rozdielnym politickým kontextom – liberálne demokratickým (Nemecko) a iliberálne demokratickým (Srbsko). Výskum sa zameriava na vzťah medzi rôznymi formami národnej identity, skupinovými emóciami, sebaúctou a účasťou na dvoch typoch kolektívnej akcie. Projekt pozostáva z dvoch navzájom prepojených štúdií: kvalitatívneho výskumu formou rozhovorov (Štúdia 1) a kvantitatívnej analýzy prediktorov kolektívnej akcie (Štúdia 2). Dizertačná práca prispieva k sociálnej a politickej psychológii migrácie a kolektívnej akcie tým, že ponúka detailný pohľad na identitu, emócie a aktérstvo ľudí, ktorí čelia situácii exilu a zároveň útlaku vo svojej domovskej krajine.

Rastúca polarizácia a šírenie konšpiračných teórií oslabujú dôveru vo vedu a demokratické inštitúcie. Hoci kľúčovú úlohu pri podliehaní konšpiračným teóriám zohráva motivované usudzovanie a ochrana identity, väčšina doterajších intervencií tieto mechanizmy obchádza. Projekt sa preto usiluje zaplniť túto medzeru prostredníctvom intervencie založenej na morálnom prerámcovaní, teda prezentovaní informácií v súlade s hodnotami príjemcu, čím využíva Teóriu morálnych základov. Cieľom je otestovať, či takáto intervencia dokáže znížiť súhlas s konšpiračnými tvrdeniami, zistiť, ako jej účinnosť súvisí s dôverou vo vedu a výskumné inštitúcie, a overiť, či možnosť spätnej väzby od účastníkov posilňuje dôveru vo vedcov a vnímanie etickej integrity výskumu. Očakávaným výstupom sú empiricky podložené odporúčania pre efektívnejšie a eticky zodpovedné prístupy k výskumu dezinformácií a konšpiračných teórií.

Výskumný projekt sa zameriava na digitálnu sexuálnu prácu, predovšetkým na tvorbu erotického obsahu prostredníctvom platforiem akou je napríklad OnlyFans. Cieľom výskumného projektu je identifikovať problémy pracovníčok a pracovníkov v digitálnom sexbiznise na Slovensku a preskúmať mocenskú dynamiku vo vzťahu medzi aktérmi (pracujúcimi, platformami, štátom alebo aj agentúrami). Sexuálna práca sprostredkovaná platformami je zanedbávaná v diskurzoch o platformovej práci na akademickej a politickej úrovni, čo je obzvlášť zreteľné v nedávno prijatej Smernici o platformovej práci. Výskum je založený na kvalitatívnych metódach − pološtruktúrovaných rozhovoroch s pracujúcimi v digitálnom sexbiznise a expertných rozhovoroch. Tieto dáta budú analyzované metódou reflexívnej tematickej analýzy. Dizajn výskumného projektu zohľadňuje etické a metodologické otázky spojené s výskumom sexbiznisu vyplývajúce z marginalizácie, stigmatizácie a kriminalizácie. Projekt prispieva k rastúcemu množstvu výskumov, ktoré zasadzujú digitálnu sexuálnu prácu do rámca platformovej práce s cieľom obohatiť porozumenie jej kľúčových konceptov, vrátane autonómie.