TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

2010

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar

A szekcióülések kezdete: 2010. november 17. 8:30 Eredményhirdetés: CH.C.14., 2010. november 17. 18:00

A 2010. évi Tudományos Diákköri Konferenciát a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karán a következő cégek és szervezetek támogatták:

BME Egyetemi Hallgatói Képviselet BME Rektori Hivatal BME VBK Dékáni Hivatal Richter Gedeon Nyrt. Varga József Alapítvány Pro Progressio Alapítvány Magyar Kémikusok Egyesülete Chinoin Zrt.

ANALITIKAI ÉS FIZIKAI KÉMIA SZEKCIÓ

Elnök: Titkár: Koordinátor:

Szepesváryné Dr. Tóth Klára egyetemi tanár Göröcs Noémi doktráns Dr. Horváth Viola tudományos főmunkatárs Dr. Bódiss János tudományos főmunkatárs Dr. Simon András tudományos munkatárs

Helye: Ch. 308. 8:30

Törőcsik Andrea Szén nanocsövek viselkedése vizes környezetben Témavezető: Dr. László Krisztina egyetemi tanár Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

8:45

Makra István Egy-nanopórusos elektrokémiai érzékelők válaszmechanizmusának modellezése Témavezető: Dr. Gyurcsányi E. Róbert egyetemi docens BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék

9:00

Izsó Eszter Alkaloidok meghatározása mákgubóban diszperziós és Fourier-transzformációs közeli infravörös spektroszkópiai módszerekkel Témavezető: Dr. Gergely Szilveszter egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

9:15

Semsey Gabriella Spirooxazin fotokróm vegyület fémkomplexeinek spektroszkópiai vizsgálata Témavezető: Varga Olívia tudományos segédmunkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

9:30

Zsibirta Dóra A γ-valerolakton hidroxilgyökkel végbemenő gázfázisú elemi reakciójának kinetikai vizsgálata gyorsáramlásos mérőberendezéssel Témavezető: Dr. Dóbé Sándor egyetemi magántanár MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet

9:45

Szünet

10:00 Szécsényi Ágnes Komplex gyógyszerhordozó nanorészecskék szintézise és jellemzése Témavezető: Nagyné Dr. Naszályi Lívia, tudományos munkatárs MTA KK Nanokémiai és Katalízis Intézet, Biológiai Nanokémia Osztály


10:15 Varga Dániel Szén-dioxiddal képződő R-(+)-1-feniletil-aminos szilárd minta összetételének, szerkezetének és termikus stabilitásának felderítése különböző analitikai és termoanalitikai, ill. fejlődőgáz-elemzési módszerekkel Témavezető: Dr. Madarász János egyetemi docens BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 10:30 Adonyi Zsanett Gliadin tartalmú fejlesztéséhez

referenciaanyag

kidolgozása

allergén

analitikai

módszerek

Témavezetők: Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Kormosné Bugyi Zsuzsanna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 10:45 Fehérvári András Foszfa-Mannich reakció követése in situ Fourier transzformációs infravörös spektroszkópiával Témavezetők: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Csontos István egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 11.00 Szünet 11:15 László Csilla Két bisz(aminometil)foszfinsav származék réz(II) komplexeinek ESR spektroszkópiai vizsgálata Témavezető: Dr. Nagy Nóra Veronika tudományos főmunkatárs MTA Kémiai Kutatóközpont, Szerkezeti Kémia Intézet 11:30 Lórántffy Bettina Molekuláris lenyomatú polimerek kötési kinetikájának vizsgálata Témavezető: Tóth Blanka egyetemi tanársegéd BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 11:45 Farkas István Raman-mikrospektrometria alkalmazása mennyiségi elemzésben Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia tanszék


12:00 Harasztos Anna Helga Bioaktív szénhidrát komponensek alapanyagokban és termékekben

gázkromatográfiás

vizsgálata

élelmiszer

Témavezetők: Balázs Gábor doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

ANYAGTUDOMÁNY ÉS POLIMERKÉMIA SZEKCIÓ


Dr. Földes Enikő tudományos tanácsadó Horváth Zsuzsanna doktoráns Dr. Móczó János egyetemi adjunktus Dr. Csontos József egyetemi adjunktus

Helye: K. A. 61. 8:30

Harakály György Termoplasztikus poliuretán éghetőségének csökkentése Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

8:45

Fórizs Balázs Nanoméretű WO3 szemcsék alkalmazása fotokatalizátorként: kristályszerkezetének és összetételének hatása a fotokatalízisre

a

WO3

Témavezető: Dr. Szilágyi Imre Miklós tudományos munkatárs BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 9:00

Péter Zsófia Polimerek gázáteresztésének módosítása: kölcsönhatás és szerkezet Témavezető: Dr. Pukánszky Béla tanszékvezető egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

9:15

Bandi Éva Inverz gázkromatográfia alkalmazása cellulóz alapú szubsztrátumok felületi tulajdonságainak jellemzésére Témavezető: Dr. Csiszár Emília egyetemi docens BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

9:30

Kapin Éva Szerkezet/tulajdonság összefüggések TPS/rétegszilikát nanokompozit filmekben Témavezető: Dr. Fekete Erika, tudományos főmunkatárs MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

9:45

Szünet

10:00 Kerekes Nóra Ezüst nanorészecskékkel adalékolt titán-dioxid bevonatok előállítása és vizsgálata

Témavezető: Dr Hórvölgyi Zoltán egyetemi docens BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék


10:15 Bora Ágnes Lenszál és kenderszál karbonizálása

Témavezetők: Dr. Borsa Judit egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Dr. László Krisztina egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék 10:30 Madi Kinga Autóipari műanyag módosítása

hulladékok

poliolefin

frakcióinak

stabilitásvizsgálata

és

Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 10:45 Szünet 11:00 Balázs Dániel Komplex bevonatok előállítása Langmuir-Blodgett és szol-gél technikával Témavezető: Dr Hórvölgyi Zoltán egyetemi docens BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék 11:15 Bredács Márton A polipropilén kristályos szerkezete és optikai tulajdonsága közötti alapösszefüggések meghatározása Témavezető: Dr. Kállay-Menyhárd Alfréd egyetemi adjunktus BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék 11:30 Dora Gábor Csaba Mikromechanikai deformációs folyamatok PLA alapú biokompozitokban Témavezető: Dr. Pukánszky Béla tanszékvezető egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék 11:45 Kocsis Krisztina Környezetben lebomló műanyagok – A bomlás körülményei és a szerkezet változásának összefüggése Témavezető: Dr. Vargha Viktória ny. tudományos főmunkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

BIOKÉMIA ÉS ÉLELMISZERKÉMIA SZEKCIÓ Elnök: Titkár: Koordinátor:

Dr. László Elemér egyetemi tanár Barta Zsolt doktoráns Dr. Deák Veronika egyetemi adjuktus Dr. Tardy Gábor egyetemi adjuktus

Helye: Ch. A. 20. 8:30

Juhász Daniella Pannonbúza minőségű alapanyag zárt őrléséből származó malomipari frakciók funkcionális jellemzése Témavezetők: Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Szendi Szilvia Doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

8:45

Lopata Anna A Mycobacterium tuberculosis dUTPáz szubsztrát bekötődési útvonalának elméleti és kísérletes vizsgálata Témavezetők: Dr. Jójárt Balázs egyetemi adjunktus SzTE Kémiai Informatikai Tanszék Dr. Tóth Judit tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet

9:00

Fehér Zsuzsanna Gabonák minőségi és mennyiségi elemzése diszperziós és Fourier-transzformációs közeli infravörös módszerekkel, különös tekintettel a bioaktív komponensekre Témavezető: Dr. Gergely Szilveszter egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

9:15

Németh Márton A hasadó élesztőben működő méretkontroll mechanizmusának modellezése Témavezetők: Rácz-Mónus Anna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Dr. Sveiczer Ákos egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

9:30

Hevér Alina A keményítő-állapottól függő reológiai paraméterek alkalmazásának lehetőségei a búzaminősítésben Témavezető: Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Szendi Szilvia doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

9:45

Szünet

BIOKÉMIA ÉS ÉLELMISZERKÉMIA SZEKCIÓ 10:00 Müller Judit Ionos állapotú gyógyszerek transzportfolyamatainak vizsgálata Témavezetők: Dr. Balogh György Tibor tiszteletbeli oktató Richter Gedeon Nyrt. Dr. Hell Zoltán egyetemi docens BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 10:15 Hancz Dóra, Kiss Flóra Biogén aminok felszívódásának in vivo vizsgálata patkányokban Témavezető: Simonné Dr. habil. Sarkadi Livia egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék 10:30 Scheer Ildikó Zsófia A humán dUTPáz magi lokaliációjáért felelős molekuláris kölcsönhatások azonosítása Témavezető: Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet 10:45 Szünet 11:00 Sípos Bernadett Terápiás fehérje bevitele nyálmirigy géntranszferrel Témavezető: Dr. Rácz Gábor Zoltán tudományos munkatárs Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék 11:15 Lábas Anikó, Szabó Eszter Enzimek evolúciójának molekuláris értelmezése a Kemp elimináció alapján Témavezetők: Dr. Fuxreiter Mónika tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Mones Letif MSc vegyész MTA SZBK Enzimológiai Intézet 11:30 Benedek András

Drosophila virilis heterotrimer dUTPázának szerkezeti és funkcionális vizsgálata

Témavezető: Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet 11:45 Horváth Anna Növekedési mintázatok vizsgálata a hasadó élesztő sejtciklus mutánsaiban: lineáris vagy bilineáris? Témavezető: Dr. Sveiczer Ákos egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Rácz-Mónus Anna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

BIOTECHNOLÓGIA ÉS BIOINFORMATIKA SZEKCIÓ


Dr. Nyeste László egyetemi tanár Kormosné Bugyi Zsuzsanna doktoráns Dr. Szarka András egyetemi docens Dr. Molnár Mónika tudományos munkatárs Dr. Németh Áron egyetemi adjuktus

Helye: Ch. A. 21. 8:30

Rabár Ferenc Új eljárás kidolgozása biofilmek szennyvíztisztító rendszerek optimalizálásában való alkalmazásra Témavezető: Dr. Jobbágy Andrea egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

8:45

Weiser Diána Lipázok rögzítése szilárd hordozóval kombinált új tipusú szol-gél rendszerekben Témavezető: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

9:00

Dülk Metta Termotoleráns baktériumok vizsgálata tejsavtermelés céljából Témavezetők: Dr. Sevella Béla egyetemi tanár BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Hetényi Kata doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

9:15

Tolvaj Borbála Mikroalgák bioüzemanyag célú termesztése ipari hulladékok hasznosításával Témavezető: Dr. Réczey Istvánné egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék

9:30

Wagner István Gyógyszertechnológiai fejlesztések biohatóanyagok formulálására Témavezetők: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Nagy Zsombor Kristóf doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

9:45

Szünet

10:00 Kovács Klaudia Fenilalanin ammónia-liáz expressziója E.coli gazdában Témavezetők: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA Enzimológia Intézet, Genommetabolizmus és hibajavítás csoport Dr. Holczinger András egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék


10:15 Anton Áron Talajjavítás és tápanyagutánpótlás biomassza tüzelésből származó hamuval Témavezetők: Dr. Gruiz Katalin egyetemi docens BME ABÉT Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutató Csoport Klebercz Orsolya doktoráns BME ABÉT Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutató Csoport 10:30 Kriszt Rókus A Rhodococcus pyridinivorans zearalenon-bontó képességének vizsgálata patkány modellszervezeten, morfológiai, hisztológiai és molekuláris biológiai markerek segítségével Témavezetők: Dr. Kovacs Krisztina tudományos tanácsadó MTA KOKI Dr. Ferenczi Szilamer tudományos munkatárs MTA KOKI 10:45 Szünet 11:00 Lopata Anna

Mycobacterium tuberculosis dUTPáz mutánsok kötéshasításának vizsgálata QM/MM módszerrel Témavezető: Dr. Rosta Edina posztdoktor NIH, NIDDK, Laboratory of Chemical Physics Dr. Tóth Judit tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet

11:15 Pajkos Mátyás Van-e biológiai kockázata a fehérje rendezetlenségnek: rákos mutációk vizsgálata Témavezető: Dr. Dosztányi Zsuzsanna tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet 11:30 Somogyi Dávid Butiril-kolinészteráz vektorral in vitro

génbevitel

nyálmirigysejtekbe

adenovírus

Témavezető: Dr. Varga Gábor tanszékvezető egyetemi tanár Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék Bori Erzsébet PhD-hallgató Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék

és

nanoszilika

KÉMIAI TECHNOLÓGIA ÉS VEGYIPARI MŰVELETEK SZEKCIÓ


Dr. Kemény Sándor egyetemi tanár Tonkó Csilla doktoráns Weiserné Dr. Dudás Éva tudományos főmunkatárs Dr. Gresits Iván tudományos főmunkatárs Dr. Farkas László egyetemi adjuktus

Helye: Ch. C. 14. 8:30

Szatmári Katalin Izobutanol-víz rendszer pervaporációval történő elválasztása bioüzemanyag gyártása céljából Témavezetők: Dr. Mizsey Péter tanszékvezető egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Cséfalvay Edit egyetemi tanársegéd BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

8:45

Csépany Péter Fokhagyma (Allium sativum L.) kivonatok előállítása alkoholos extrakcióval, az eljárás méretnövelése, és a kivonaton alapuló termékfejlesztés Témavezetők: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Nagy Bence tanszéki mérnök BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

9:00

Németh János Heterogén palládiumkatalizátorok vizsgálata szerves szintézisekben Témavezető: Dr. Hell Zoltán egyetemi docens BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

9:15

Király Márton Az etilbenzol gyártásának modellezése és optimalizálása Témavezető: Dr. Mizsey Péter tanszékvezető egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

9:30

Lévai György Szuperkritikus CO2 által indukált geokémiai reakciók vizsgálata Témavezető: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

9:45

Szünet

10:00 Molnár Bálint Nitrilek szelektív, katalitikus hidrogénezése primer aminokká – A 3,4-dietoxibenzil-cianid hidrogénezése palládiummal Témavezető: Dr. Hegedűs László tudományos munkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék


10:15 Tóth András Gyógyszergyári hulladékvizek fiziko-kémiai kezelése Témavezetők: Dr. Mizsey Péter tanszékvezető egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Gergely Felicián tudományos segédmunkatárs BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 10:30 Nagy Renáta Cukorcirok préslé cukortartalmának betöményítése bionyersanyag előkészítéshez Témavezető: Dr. Cséfalvay Edit egyetemi tanársegéd BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 10:45 Szeleczky Zsolt Transz-1,2-ciklohexán-diol nagynyomású reaktorban

enzimkatalizált

kinetikus

reszolválása

folyamatos

Témavezető: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 11:00 Baffi Bálint Körömvirágból (Calendula officinalis L.) szuperkritikus szén-dioxiddal extrahált faradiol-észterek ciklodextrines komplexálásának vizsgálata Témavezető: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 11:15 Szünet 11:30 Kiss Nóra Zsuzsa Foszfinsav észterek környezetbarát előállíthatóságának vizsgálata Témavezető: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 11:45 Bánsághi György Ibuprofén diasztereomer sóképzési reakciója szuperkritikus szén-dioxidban Témavezetők: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 12:00 Kállai Mónika Fenol-éterek szintézise és hasznosítása Suzuki reakciókban Témavezetők: Dr. Bölcskei Hedvig tudományos főmunkatárs,egyetemi docens Richter Gedeon Nyrt. Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék


12:15 Honti Ágnes A bársonyvirág, a körömvirág és az orbáncfű kivonatok szabadgyökfogó tulajdonságainak vizsgálata Témavezetők: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Höltzlné Plánder Szabina Doktoráns BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék 12:30 Aradi Klára Dronátok előállításának optimálása Témavezetők: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Grün Alajos egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

SZERVES KÉMIA SZEKCIÓ Elnök: Titkár: Koordinátor:

Dr. Huszthy Péter egyetemi tanár Gönczi Katalin doktoráns Dr. Békássy Sándor egyetemi magántanár Dr. Tóth Tünde egyetemi adjuktus

Helye: Ch. 205. 8:30

Ábrányi-Balogh Péter 3,4-dihidro-β-karbolinok reakciójának vizsgálata nitril-iminekkel Témavezetők: Dr. Keglevich György taszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Milen Mátyás tiszteletbeli oktató, kutató-fejlesztő vegyész EGIS Gyógyszergyár Nyrt.

8:45

Káncz Anna Erzsébet Gyógyszerjelölt együletek oxidatív metabolizmusának biomimetikus modellezése Témavezetők: Dr Balogh György Tibor tiszteletbeli oktató Richter Gedeon Nyrt. Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

9:00

Blastik Zsófia Foszforfunkcióval rendelkező körülmények között

CH-savas

vegyületek

alkilezése

mikrohullámú

Témavezetők: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Grün Alajos egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 9:15

Sóti Péter Lajos

D-Glükóz-alapú koronaéterek szintézise és alkalmazása aszimmetrikus Michael addícióban Témavezető: Dr. Bakó Péter egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

9:30

Tóth Viola Róza

α-hidroxifoszfonátok szintézise mikrohullámú körülmények között Témavezető: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 9:45

Szünet

10:00 Szabó Tamás Szénhidrát alapú koronaéterek szintézise és alkalmazása aszimmetrikus Darzenskondenzációkban Témavezető: Dr. Bakó Péter egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

SZERVES KÉMIA SZEKCIÓ

10:15 Laki Andrea 2-Fenoxi- és 2-heteroariloxi-benzaldehid típusú vegyületek szintézise Témavezető: Dr. Bölcskei Hedvig tudományos főmunkatárs,egyetemi docens Richter Gedeon Nyrt. 10:30 Kapros Anita 4H-pirido[1,2-a]pirimidin-4-on halogén származékok reaktivitásának vizsgálata keresztkapcsolási reakciókban Témavezető: Dr. Hermecz István tanszékvezető BME Kihelyezett Gyógyszeripari tanszék 10:45 Falus Péter Királis savamidok előállítási lehetőségeinek vizsgálata kemo-enzimatikus kaszkád rendszerben Témavezető: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 11:00 Szünet 11:15 Turczel Gábor Diasztereoszelektív azetidin szintézis Témavezetők: Dr. Faigl Ferenc egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Kovács Ervin doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 11:30 Medve Laura Várhatóan citosztatikus fenantridon alkaloid analogonok intermedierjeinek szintézise vanillinből Témavezető: Dr. Kádas István tudományos főmunkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 11:45 Péter Lilla Új dihidro-vindolin származékok szintézise Témavezető: Dr. Hazai László egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék 12:00 Varró Gábor Potenciálisan antineoplasztikus fenantridon alkaloid analogonok intermedierjeinek szintézise metilgallátból Témavezető: Dr. Kádas István tudományos főmunkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

A DOLGOZATOK ÖSSZEFOGLALÓI


Szén nanocsövek viselkedése vizes környezetben Törőcsik Andrea, III. évfolyam BSc Témavezető: László Krisztina egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Konzulens: Tóth Ajna doktoráns BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék A 21. század egyik legsokoldalúbb anyagának tekintett szén nanocsöveket (carbon nanotube, CNT) már 1952-ben felfedezték, de csak közel húsz éve kerültek a figyelem középpontjába. Azóta egyre több tudományág foglalkozott és foglalkozik napjainkban is a szén nanocsövek felhasználási lehetőségeinek kutatásával. Különleges mechanikai, optikai, katalitikus és elektromos tulajdonságai rendkívül széleskörű alkalmazását teszik/ tehetik lehetővé. Ilyen területek például az autó- és repülőgépgyártás, a tranzisztorgyártás, az akkumulátorgyártás vagy akár az orvostudomány (idegsebészet, fogászat). Így ma már ipari mennyiségben gyártják. A széleskörű felhasználás növeli a környezetbe kijutó CNT mennyiségét. Napjainkban az új technológiákkal szemben kiemelkedő fontosságú elvárás a környezetre gyakorolt minél kisebb hatás. Mivel a szóban forgó anyag viszonylag fiatalnak mondható és rendkívül változatos szerkezetű, mostanáig kevés megbízható és megfelelően dokumentált kutatási eredmény áll rendelkezésünkre a CNT környezeti viselkedéséről, különböző szerves- és szervetlen molekula megkötő képességéről és az ezeket befolyásoló tényezőkről. A fenol és származékai a felszíni vizekben gyakran kimutatható ipari eredetű szennyezőanyag.

Elsősorban

festékek,

robbanóanyagok,

műanyagok,

gyógyszerek,

növényvédő és rovarölő szerek gyártásánál alkalmazzák. (Régebben fertőtlenítőszerként is alkalmazták.) A víz minőségét már kis koncentrációban is rontja, kellemetlen íz- és szaghatást okozva, nagyobb mennyiségben pedig méregként hat az organizmusokra. A víztisztításnál alkalmazott klórozáskor (poli)halogénezett fenolszármazékok is keletkezhetnek, melyek a fenolhoz hasonlóan karcinogének. TDK dolgozatomban a (többfalú) szén nanocsövek fenol adszorpciós és deszorpciós képességét vizsgáltam vizes fázisba illetve a pH hatását ezekre a folyamatokra.


Egy-nanopórusos elektrokémiai érzékelők válaszmechanizmusának modellezése Makra István Tamás, I. évf. MSc Témavezető: Dr. Gyurcsányi E. Róbert egyetemi docens BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék A nanoszerkezeteken alapuló meghatározások a bioanalitika legérzékenyebb módszerei között vannak számon tartva, ugyanis sok esetben lehetővé tették az érzékelési folyamat molekuláris szintű kontrollját és a rendkívül nagy, esetenként akár egy molekula detektálásához szükséges érzékenységet. Jelenleg a nanopórusok/nanocsövek alkalmazása molekuláris felismerésre egy új, rendkívül perspektivikus kutatási területnek tekinthető. Analitikai téren három lényeges alkalmazása van: (a) az ultragyors DNS szekvenálás ( a DNS szálak bázissorrendjének megállapítása); (b) bioérzékelés szelektív receptorokkal módosított nanopórusokkal; (c) makromolekulák és nanorészecskék számlálása. Jellemző az érzékelő fejlesztés empirikus jellegére, hogy a legalapvetőbb képletekben is ellentmondások vannak. Erre példa a nanopóruson keresztüli áram meghatározása a nanopórus geometriájának ismeretében. Emellett azonban alapvető fontosságú a tudatos fejlesztés szempontjából, hogy a pórusba került különböző fizikai és kémiai tulajdonságú specieszek milyen mértékű áramjel modulálást eredményeznek, illetve, hogy a bekerülési frekvenciájukat hogyan lehet befolyásolni. A pórus kis méretére szükség van a detektálás nagyfokú érzékenységének eléréséhez, ezzel viszont egy alacsony koncentrációjú vegyület bolyongással való betalálásának valószínűsége is csökken, ami megnöveli a mérés idejét. Ezen segíthet egy úgynevezett befogási zóna kiterjesztése, ami kellően nagy elektroforetikus mobilitással rendelkező részecskék esetén a térerősség, míg töltetlen vagy kis fajlagos töltésű vegyületeknél az elektroozmotikus áramlás növelését jelenti a pórusnyílástól minél nagyobb távolságra. Mindezen paraméterek hatásának meghatározására a Poisson-Nernst-Planck és Navier-Stokes csatolt differenciálegyenletek megoldása szükséges, amelyet a Comsol multifizikai végeselem programcsomaggal végeztem. Munkám célja az volt, hogy a különböző kísérleti paraméterek hatásainak maghatározása által alapot nyújtsak az egynanopórusos érzékelők hatékony fejlesztésére nanorészecskék és vírusok számlálására.


Alkaloidok meghatározása mákgubóban diszperziós és Fourier-transzformációs közeli infravörös spektroszkópiai módszerekkel Izsó Eszter, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Gergely Szilveszter egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Konzulens: Dr. Jekő József főiskolai tanár Nyíregyházi Főiskola Agrár- és Molekuláris Kutató Intézet A mák az egyik legfontosabb gyógyszer alapanyag a mintegy 80 különféle alkaloidjának köszönhetően. Ezek között olyan fontos hatóanyagok találhatóak meg, mint a fájdalomcsillapító és altató hatású morfin, a köhögéscsillapító kodein, az izomgörcsoldó papaverin vagy a tumorellenes noszkapin. A roncsolás nélküli közeli infravörös spektroszkópiai módszerek információt szolgáltatnak egy növény vagy egy ismeretlen anyag hatóanyagtartalmának meglétéről, illetve mennyiségéről. Ezért a mákgubóban található fő alkaloid komponensek (morfin, kodein, tebain, narkotin) meghatározásához szükséges spektroszkópiai módszer kidolgozását tűztem ki munkám alapvető céljául. Az egyik hazai gyógyszergyár által begyűjtött mákgubó minták esetében bioaktív komponensekre került diszperziós közeli infravörös (NIR) és Fourier-transzformációs közeli infravörös (FT-NIR) reflexiós spektrumokon alapuló kalibráció kidolgozásra. Természetesen ezt megelőzte a referencia adatok statisztikai elemzése, valamint a közeli infravörös elnyelési sávok azonosítása (asszignálása), illetve a spektroszkópiai adatok minőségi értékelése, a mintázatok feltérképezése olyan többváltozós adatelemző módszerekkel, mint a főkomponens analízis (PCA) és a cluster analízis (CA). Ezeken túl dolgozatomban bemutatásra került a spektroszkópiai mérési eljárásokkal nyert adatok – úgynevezett kémiai ujjlenyomatok –, és a kapcsolódó technológiai műveletek összefüggésének meghatározása.


Spirooxazin fotokróm vegyület fémkomplexeinek spektroszkópiai vizsgálata Semsey Gabriella, IV. évf. BSc Témavezető: Varga Olívia tudományos segédmunkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Fotokromizmus során egy anyag két, különböző abszorpciós spektrummal jellemezhető formája között fennálló egyensúlyt tolhatjuk el különböző hullámhosszúságú fény segítségével. Az általunk vizsgált spirooxazin vegyület esetén (1. ábra) UV-besugárzás hatására gyűrűfelnyílás következik be, és így a színtelen, zárt formából nyitott, kék színű, ún. merocianin forma keletkezik. A folyamat reverzibilis, a besugárzás megszűnte után visszaalakul az egyensúlyi állapotába. A spirooxazinok fémionokkal képzett komplexeit különböző koronaéteres, illetve karbometoxi-csoportot vagy egyéb szubsztituenst tartalmazó származékokkal vizsgálták, melynek során a fémion kötődése stabilizálja a nyitott formát, így az megvilágítás nélkül, sötétben is kialakul. Ezen alapulva a spirooxazin-származékok szelektív ionfelismerő szenzorként lennének alkalmazhatók. Az ilyen irányú vizsgálatokhoz azonban szükséges az alapvegyület és fémionok közti kölcsönhatás ismerete. Munkánk során az 1,3-dihydro-1,3,3-trimethylspiro[2H-indole-2,3′-[3H]naphth[2,1b][1,4]oxazine (SO) alapvegyület és a Mg2+, Ca2+ és Ba2+-ionok által kialakított rendszer kinetikai és egyensúlyi vizsgálatát végeztük el abszorpciós és fluoreszcencia spektroszkópiai módszerekkel. Oldószerként acetonitrilt, acetont és etanolt alkalmaztunk. Megállapítottuk, hogy a SO oldószertől függetlenül a Mg2+-ionnal képezi a legstabilabb komplexet, és a három oldószer közül acetonitrilben volt legerősebb a kölcsönhatás. A kinetikai paraméterek alapján a Mg2+ és Ca2+ ionok esetén kiszámítottuk az egyensúlyi állandót. Ezen kívül megvizsgáltuk a hosszú ideig tartó, erős UV sugárzás fotodegradációs hatását.

CH3

H3 C N

CH3

O

N

hν1

H 3C

CH 3

H3C

CH 3

N hν2

N CH 3

N

O

,

1. ábra: A SO fotokróm reakciója

+

N CH 3

O


A γ-valerolakton hidroxilgyökkel végbemenő gázfázisú elemi reakciójának kinetikai vizsgálata gyorsáramlásos mérőberendezéssel

Zsibrita Dóra, III. évf. BSc Témavezető: Dr. Dóbé Sándor egyetemi magántanár MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet Konzulens: Farkas Mária tudományos segédmunkatárs MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet Napjainkban az egyik legnagyobb problémát jelenti Földünk fosszilis energiatartalékainak kimerülése. Ez arra ösztönzi a vegyipart, hogy minél több, lehetőleg új, a környezetre és egészségre nem ártalmas, biomasszából előállítható, megújuló nyersanyagforrásokat találjon. Az ígéretes, új biovegyületek sorába tartozik a γ-valerolakton (GVL), ami előállítható cellulózból, ill. hemicellulózból és széleskörű felhasználásra kerülhet bioüzemanyagként és alapanyagként a szerves vegyipar számára. A GVL igazi környezetbarát molekula, régóta alkalmazzák élelmiszeradalékként. Szembesülnünk kell viszont azzal a problémával, hogy nem ismerjük a molekula légkörkémiai hatásait. A széleskörű felhasználás előtt ezért alaposan meg kell vizsgálni a GVL fizikai-kémiai tulajdonságait és reakcióinak kinetikáját. Légkörkémiai szempontból elsősorban a hidroxilgyökkel való reakciót kell tanulmányoznunk, mert az OH-gyök köztudottan a troposzféra egyik legreaktívabb szabadgyöke. A reakciókinetikai méréseket az ábrán látható gyorsáramlásos mérőberendezéssel végeztem. Kutatásaim célja az OH + GVL reakció sebességi együtthatójának meghatározása volt, mivel korábbról irodalmi adat nem állt rendelkezésre erre a reakcióra. A módszer különlegessége abban rejlik, hogy a reakció gyors gázáramban megy végbe, valamint hogy a reakcióidőt a reaktánsok kontaktideje határozza meg. Az áramlási csőreaktorba bevezetett GVL a keveredési pontnál reakcióba lép az injektorból jövő OH-gyökkel. A gyök koncentrációval arányos OH-jel nagyságát a keveredési ponttól ismert távolságokban rezonanciafluoreszcenciás detektálási módszerrel mértem. Az egyes mérésekből kapott pszeudo-elsőrendű sebességi

együtthatókat

a

GVL

koncentráció

függvényében ábrázolva egyenest kaptam, melynek meredeksége

arányos

együtthatójával.

A

a

bruttó

kapott

reakció

sebességi

sebességi együttható

szobahőmérsékleten (3,17 ± 0,42) 10-12 cm3 molekula-1 s-1. További terveim közé tartozik az OH + GVL reakció sebességi együtthatójának meghatározása a gyorsáramlásos technika mellett impulzuslézer fotolízissel, valamint a relatív reakciókinetikai kísérleti technika alkalmazásával is.


Komplex gyógyszerhordozó nanorészecskék szintézise és jellemzése

Szécsényi Ágnes, III. évf. BSc

Témavezető: Nagyné Dr, Naszályi Lívia, tudományos munkatárs MTA KK Nanokémiai és Katalízis Intézet, Biológiai Nanokémia Osztály A modern gyógyszerkutatásban már nem csak új hatóanyagok előállítása a cél, hanem megfelelő mikrokörnyezet létrehozása is. Ha a hatóanyag nem rendelkezik megfelelő farmakokinetikai tulajdonságokkal (oldhatóság, stabilitás, toxicitás), a mátrix segítségével ezek a problémák kiküszöbölhetők vagy javíthatók. Olyan hatóanyagok esetében, amelyeknél a terápiás hatás bizonyított, és eddig nem megoldott gyógyászati célt szolgálnak (rákgyógyászat), indokolttá válik az amúgy költséges nanohordozó tervezése. Ehhez azonban elengedhetetlen az egyedi hatóanyag tulajdonságainak és a bejuttatás módjának ismerete. Tudományos diákköri munkám feladata olyan komplex nanohordozók tervezése és kifejlesztése, amelyek a Vichem Chemie Kutató Kft. által előállított hatóanyag molekula bezárására és szabályozott leadására alkalmasak intravénás alkalmazás esetén. Az általam preparált új, komplex nanohordozók középpontjában elhelyezkedő szervetlen mag/héj részecske biztosítja a hordozó integritását. A középpontra polimerizációval felvitt polimer réteg magába zárja (szolubilizálja és védi), valamint bomlásával egyidejűleg kiereszti a hatóanyagot. A komplex nanohordozó külső felületére kötött polietilén-glikol (PEG) lánc feladata a szervezet eliminációs mechanizmusainak lassítása (keringési idő növelése a véráramban). Végezetül a komplex nanorendszerekre fluoreszcens festékmolekulákat kapcsoltam, amelyek lehetővé teszik a hordozók szöveteken és sejteken belüli eloszlásának fluoreszcens mikroszkóppal történő vizsgálatát. A hordozók SiO2/ZrO2 mag/héj középpontjának kifejlesztéséhez irodalomban ismert eljárásokat használtam fel [1, 2]. Az L-(–)-almasav alapú lebomló polimer réteg kialakításához direkt kondenzációs polimerizációt végeztem [3]. A PEG-lánc és a fluoreszcens festék felkapcsolására peptidkémiában használatos eljárásokat alkalmaztam. A köztitermékek és végtermékek tisztítását centrifugálással és tiszta oldószerben való felszuszpendálással oldottam meg. A minták morfológiai jellemzése transzmissziós elektronmikroszkópiával történt. Dinamikus fényszórás mérésből kaptam információt a szuszpendált részecskék átlagos átmérőjéről és méreteloszlásáról. Infravörös és UV-látható spektroszkópiával követtem a szervetlen középpont és a szerves bevonat kialakulását. A bevitt hatóanyag mennyiségének meghatározására és a kioldódás sebességének tanulmányozására tömegspektrometriát alkalmaztam. Eredményeim alapján a hatóanyag-leadás kinetikája függ a polimer-bevonat összetételétől, vagyis szabályozható annak megfelelő megválasztásával. A kifejlesztett gyógyszerhordozó nanorészecskéken jelenleg in vitro és in vivo állatkísérletek zajlanak. 1. 2. 3.

Stöber W., Fink A., Bohn E., J. Coll. Interface Sci. 26, 62-69 (1968). Kim J., Chang S., Kim S., Kim K., Kim J., Kim W., Ceramics International 35, 1243-1247 (2009). Kajiyama T., Kobayashi H., Taguchi T., Saito H., Kamatsu Y., Kataoka K., Tanaka J., Mater. Sci. Eng. C 24, 815–819 (2004)


Szén-dioxiddal képződő R-(+)-1-feniletil-aminos szilárd minta összetételének, szerkezetének és termikus stabilitásának felderítése különböző analitikai és termoanalitikai, ill. fejlődőgáz-elemzési módszerekkel Varga Dániel, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Madarász János, egyetemi docens BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék Konzulens: Kózelné Dr. Székely Edit, egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A racém α-metilbenzil-amin királis enantiomerjeit, az R-, ill. S-1-feniletil-amint (FEA) már közel 1000-1200 esetben sikeresen alkalmazták rezolváló szerként diasztereomer sópár képzéses rezolválásra különböző oldószerekben. Savas karakterű anyagok szuperkritikus állapotú széndioxidból történő extrakcióval (SFE) végzendő rezolválásai során, viszont esetenként megjelenhetnek a CO2 és FEA reakciójából származó melléktermék(ek) is. Ismert, hogy a FEA szabad levegőn is reagál a levegő CO2-, ill. nedvességtartalmával („karbonátosodik”, pontosabban, mint látni fogjuk „karbamátosodik”), azonban a keletkező vegyületek pontos minősége, szerkezete, valamint referencia spektrumai az irodalomban nem elérhetőek. Munkám során racém és R-(+)-FEA-ból kiindulva szabad levegőn, ill. CO2-SFE-reaktorban nedves és száraz körülmények között előálló, ill. előállított szilárd, kissé higroszkópos, fehér porminták összetételét, szerkezetét és termikus stabilitását vizsgáltam meg. A lezárt edényben egyébként jól eltartható anyagok, olvadáspont nélkül könnyen (már jóval 100°C alatt) bomlásnak indultak a differenciális pásztázó kalorimetria (hőáram-DSC) és a szimultán termogravimetriás és differenciális termikus analízis (TG/DTA) módszereivel vizsgálva. Lezárt, de tűvel kilyukasztott Al-tégelyben mérve őket, a száraz, ill. a nedves előállítási körülmények közül származó minták két, ill. három bomlási lépést is mutattak. Az egyes lépések során a mintákból, a fejlődő gázok in situ elemzésére (EGA) a termomérlegekkel on-line kapcsolt kvadrupól tömegspektrométert (TG/DTA-MS), ill. infravörös spektroszkópiás gázcellát (TG-FTIR) használva, sorban CO2 és FEA, ill. vízgőz, CO2 és FEA fejlődését észleltem, további maradékok nélkül. A minták mindegyike igen hasonló kristályos röntgen-pordiffrakciós (XRD) képet, azaz csaknem azonos fázisösszetételt, ill. szerkezetet mutatott. Az ismeretlen vegyület KBr-os FTIR-spektrumában primer ammónium (-NH3+) és imino (=NH) csoportok rezgési sávjait ismertem fel. Így az α-metilbenzilaminkarbamát α-metilbenzil-ammónium [(PhCH(CH3)NHCOO-]·[PhCH(CH3)NH3+], vagy még rövidebben [FEAH]+·[FEACO2]-) sójának képződését tételeztem fel. Ezt az R-(+)-FEA-ból nyert ionos/sószerű vegyületek 1H és 13C-NMR egy, ill. kétdimenziós, DMSO-d6-ban készült spektrumfelvételei meg is erősítették. A mintakészítési tömegmérlegek, a termoanalitikai bomlási lépcsők nagysága, az elmenő gőzök minősége, illetve az átlagos (C,H,N)-elemanalízis eredmények azt mutatják, hogy különböző páratartalmú terekben ez a sószerű ionos vegyület, a vízmentes és a monohidrátos (kristályvizes) formák határai között, sokféle köztes víztartalommal bírhat, valószínűleg sajátságos kristályszerkezeti csatornákkal rendelkezhet, amelyekben viszonylag szabadon diffundáló vízmolekulák segítik a külső páratartalomhoz való alkalmazkodását, miközben a kristályok szerkezete alapvetően változatlan maradhat. Mivel a racém FEA-ból készített minták diffrakciós képe azonos az R-(+)-1-feniletilammonium R-(+)-1-feniletilamin-karbamát sómintákéval, így az előzőkben további kristályos komponensként csupán preferáltan a tükörképi (azonos szerkezetű) S-(+)-1-feniletil-ammonium S-(+)1-feniletilamin-karbamát só fordul(hat) elő, míg a R/S és S/R diasztereomer sópár tagjai láthatóan nem képződnek kristályosodással.


Gliadin tartalmú referenciaanyag kidolgozása allergén analitikai módszerek fejlesztéséhez Adonyi Zsanett, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Konzulens: Kormosné Bugyi Zsuzsanna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék A gabonaalapú termékek alapvető élelmiszernek számítanak szinte minden társadalom számára. Azonban a búza más gabonafélékkel együtt, mint az árpa és a rozs, tartalmaznak olyan fehérjefrakciókat, mely az arra hajlamos személyeknél autoimmun reakciót vált ki, illetve másoknál allergiás reakciót idézhet elő. Ezen reakciótípusok két legjellemzőbb betegsége a cöliákia illetve a búzafehérje allergia. A cöliákia a lakosság kb. 1%-át érinti Európában, Észak- és Dél-Európában, valamint Indiában. Az élelmiszerallergiában szenvedők 20%-a búzafehérje allergiás, a felnőttek 11, a gyerekek 25%-a, míg Amerikában ez az érték a gyerekekre nézve 2,5%. Nincs tökéletes gyógymód ezekre a betegségekre, csak a glutén teljes kizárása az étrendből. Azonban vannak olyan élelmiszerek, melyek a törvényileg előírt küszöbdózis értékét meg nem haladó gluténmennyiséget tartalmaznak, amiket a betegek tünetmentesen fogyaszthatnak. Más élelmiszerek, amelyek eredetileg nem tartalmaznának glutént, mégis szennyeződhetnek a gyártási technológia következtében, amely elegendő lehet a tünetek kiváltásához. Ezért is nagyon fontos a glutén megfelelő jelölése az élelmiszerek csomagolásán, melyre az EU 13 egyéb komponenssel együtt kötelezi a gyártókat. Ez nagy felelősség mind a fogyasztó mind a gyártó számára. A törvényi szabályozás betarthatósága miatt fontos, hogy legyenek megbízható, validált módszerek ezen fehérjék kimutatására és/vagy mennyiségének pontos meghatározására. A módszerek validálása azonban több nehézségbe ütközik, mert például nincsenek referencia anyagok és referencia módszerek, valamint nem teljesen ismert a feldolgozási folyamatok hatása a cöliákiát illetve búza allergiát kiváltó fehérjealegységekre. A fenti problémák megoldásával számos nemzetközi kutatócsoport foglalkozik, tanszékünk az EU által létrehozott MoniQA (Monitoring and Quality Assurance in the Food Supply Chain) Kiválóság-hálózat Allergén munkacsoportjának munkájához csatlakozott. Ezen együttműködés keretében munkám célja olyan feldolgozott modelltermék fejlesztése, mely a glutént (gliadint) előre meghatározott mennyiségben tartalmazza, így a jövőben referencia anyagként való alkalmazására nyílhat lehetőség. A modelltermék előállításának optimalizálása után különböző gliadin tartalmú mintákat állítottam elő, melyek segítségével különböző ELISA tesztek összehasonlító elemzését végeztem el. Emellett az alkalmazott kísérletterv segítségével a feldolgozási folyamat (hőkezelés) hatását is vizsgáltam a mérhető gliadin tartalomra. A kutatás kimenete a referencia anyag előállítása és a különböző módszerek analitikai teljesítményjellemzőinek összevetése, mely adatok hozzájárulhatnak a glutánanalitikai módszerek fejlesztéséhez és megfelelő érvényesítéséhez, valamint a törvényi szabályozás javításához.


Foszfa-Mannich reakció követése in situ Fourier transzformációs infravörös spektroszkópiával Fehérvári András, II. évf. MSc

Témavezetők: Dr. Keglevich György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Csontos István egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A témában elvégzett kísérletek az irodalmi példákkal összhangban szemléltetik az in situ FT-IR spektroszkópia alkalmazhatóságát szerves kémiai reakciók követésére. A módszer nyilvánvaló előnye, hogy folyamatosan képes információt szolgáltatni a reakcióelegyről. Használatával elkerülhető a mintavétel és a minta-előkészítés, ami sok szempontból előnyös lehet. Egyrészt elkerülhetjük az esetlegesen egészség- vagy környezetkárosító anyagok környezetbe jutását; vizsgálhatunk olyan intermediereket is, amelyek csak a reakcióelegyben stabilak vagy nagyon rövid ideig vannak jelen; továbbá tanulmányozhatunk olyan gyors reakciókat is, amelyekből nem tudnánk kellő gyakorisággal mintát venni. A módszer lehetőséget teremt a reakciók optimalizálására: megállapíthatjuk a szükséges reakcióidőt, a reakciósebességet, és ezek függését a különböző paraméterektől (pH, hőmérséklet, adagolási sorrend, katalizátor stb.). Mindezek környezetvédelemi és gazdasági szempontból egyaránt fontosak. Kísérleti munkám során azt vizsgáltam, mennyire alkalmas az in situ FT-IR spektroszkópia foszfa-Mannich reakciók lefutásának tanulmányozására. Modellként a benzaldehid, a propil-amin és a dietil-foszfit kondenzációja szolgált, mely két lehetséges reakcióút valamelyikén játszódhat le: a benzaldehid vagy a propil-aminnal reagál először, n-propil-benzilimin intermediert eredményezve, vagy a dietil-foszfit addícionálódik a benzaldehidre, amikor dietil-hidroxibenzilfoszfonát köztitermék keletkezik. Sikerült megállapítani, hogy a két lehetséges köztitermék közül – a vizsgált reakcióban - a megfelelő Schiff-bázis képződik, amely csak 75 °C fölött alakul tovább α-aminofoszfonáttá. Az elvégzett kísérletek hűen szemléltetik azt, hogy in situ FT-IR módszer alkalmas reakcióútak vizsgálatára is.


Két bisz(aminometil)foszfinsav származék réz(II) komplexeinek ESR spektroszkópiai vizsgálata

László Csilla, I. Évf. Msc

Témavezető: Dr. Nagy Nóra Veronika tudományos főmunkatárs MTA KK Szerkezeti Kémia Intézet

Az orvosdiagnosztikai képalkotó módszerek (MRI, PET) fejlődésével a komplexképző ligandumok kutatásában megjelent egy új kutatási irány, amely a diagnosztikai (esetleg terápiás) célokra használt fémionok (pl. 64Cu és 67Cu) szervezetbe juttatását célozza meg. Ezen kutatások során a már szokásosnak számító terminális karboxilát- és foszfonátcsoportokat tartalmazó vegyületek mellett gyűrűbe, vagy láncba is beépíthető foszfinát tartalmú vegyületeket kezdtek vizsgálni, mint lehetséges kelátorokat. Az általam vizsgált ligandumok ezen komplexképző család alapvegyületei: a 2,2’-(3-hidroxi-3-oxo-1,5,3diazafoszfepán-1,5-diil)-diecetsav (7N2P-2Ac) és a (N-metil-glicino)(Nmetiliminodiacetáto)foszfinát (N2P1-3Ac) (1. ábra). O

O

OH

OH

P

P

COOH

HOOC N HOOC

N

NH COOH

N COOH

7N2P-2Ac N2P1-3Ac 1. ábra A vizsgált ligandumok szerkezete Az ilyen komplexképzőknek számos kritériumot kell teljesíteniük, a legfontosabb a komplex termodinamikai és kinetikai stabilitása. Ezért célom az volt, hogy meghatározzam ezen ligandumok réz(II)vel alkotott komplexeinek egyensúlyi viselkedését, stabilitását és szerkezetét. Ehhez a paramágneses vegyületek vizsgálatára igen érzékeny elektronspinrezonancia spektroszkópia módszerét alkalmaztam. A szobahőmérsékleten, vizes oldatokban végzett titrálás során felvett ESR spektrumok értékelésével1 megkaptam a rendszerben jelen lévő komplexek képződési állandóját (lg ), amely adatokból az egyensúlyi viszonyokra következtettem. Ezen túlmenően az egyes pH-kon kivett oldatminták 77K-en felvett spektrumainak kiértékelésével2 meghatároztam a g, a réz csatolás, és egyes esetekben a nitrogén csatolások főértékeit. A komplexek geometriájának optimalizálására és az elméleti ESR paraméterek meghatározására DFT számolásokat végeztünk, amely segítséget nyújtott a mérési eredmények értelmezésében. 1.A. Rockenbauer, T. Szabó-Plánka, Zs. Árkosi, L. Korecz, J. Am. Chem. Soc. 123 (2001) 7646-7654 2. A. Rockenbauer, L. Korecz, Appl. Magn. Reson. 1996, 10, 29-43


Molekuláris lenyomatú polimerek kötési kinetikájának vizsgálata Lorántfy Bettina, II. évf. MSc Témavezető: Tóth Blanka egyetemi tanársegéd BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék Konzulens: Dr. Horvai György tanszékvezető egyetemi tanár BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék A molekuláris lenyomatú polimerek (MIP: Molecularly Imprinted Polymer) a természetben előforduló antitest-antigén kölcsönhatások mintájára képesek egy meghatározott célmolekula (ún. templát) szelektív felismerésére és reverzibilis megkötésére [1]. A polimer szintézisére a templát molekula jelenlétében kerül sor, majd a célmolekulát a polimerizáció lezajlása után a polimerből eltávolítva a templát ún. “molekuláris lenyomatot” – az adott molekulára szelektív kötőhelyet - hagy maga után. Ez lehetővé teszi azt, hogy a továbbiakban a kimosott polimert a célmolekula szelektív meghatározására lehessen alkalmazni. A molekuláris lenyomatú polimerek alkalmasak speciális analitikai feladatokat ellátó kromatográfiás ill. SPE (szilárd fázisú extrakció) oszlopok töltésére is. A polimerek jellemzésére a különböző irodalmakban gyakran használatosak az analitikai: batchadszorpciós templát visszakötődési és szelektivitási - ill. egyéb fiziko-kémiai, pl. elektronmikroszkópos vizsgálatok. A molekuláris lenyomatú polimerek kötési kinetikájának vizsgálatával azonban eddig még csak kevesen foglalkoztak, pedig ezek a vizsgálatok csakugyan szükségszerűek és fontosak egy SPE vagy kromatográfiás oszloptöltet jellemzésénél. Véleményünk szerint nagyon fontos a MIP-ek alkalmazása szempontjából, hogy az adszorpciós kinetika milyen gyors, ill. milyen lefutású. Kromatográfiai alkalmazásoknál, ill. szilárd fázisú extrakciónál a kontaktidő a minta és az anyag között kicsi, kevés ahhoz, hogy beálljon az egyensúly a MIP állófázis és a folyadékfázis között, csak egy kváziegyensúly állhat be. Egy másik megjelenő problémakör tehát az irodalomban az, hogy hogyan ismerhető meg az adszorpciós kinetika kezdeti, meredek szakasza, azaz hogyan oldható meg a gyors mintavétel és elemzés a heterogén, többfázisú (MIP szilárd por - folyadék) rendszerben. Dolgozatomban több ötletet, módszert javaslok a kinetika kezdeti szakaszának mérésére. Munkám során egyrészt különböző módon szintetizált MIP polimerek adszorpciós kinetikáját mértem különböző kísérleti paraméterek mellett, másrészt olyan körülményeket és tényezőket is megvizsgáltam, amelyek szerepet játszhatnak, ill. hatással lehetnek a molekuláris lenyomatú polimerek templát-kötődési mechanizmusára: •

•

[1]

Polimerek duzzadása: különböző oldószerekben a polimerek különbözőképpen duzzadnak meg. A polimer duzzadása változásokat okozhat a MIP kötőhelyeinek struktúrájában, így a polimer kötési tulajdonságai megváltozhatnak. Versengő molekula jelenléte: a templát molekulához kémiailag hasonló szerkezetű molekula jelenlétében a templát ill. az analóg molekula versengenek a MIP kötőhelyeiért.

M. Komiyama, T. Takeuchi, T. Mukawa, H. Asanuma: Molecular imprinting, Wiley-VCH (2003)


Raman-mikrospektrometria alkalmazása mennyiségi elemzésben Farkas István, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia tanszék Konzulens: Vajna Balázs doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A műanyag és gyógyszeripar a legdinamikusabban fejlődő iparágak közé tartozik. Mindkét iparterület alapvető kérdése a minták mennyiségi összetételének pontos ismerete. A fejlett - azonban a minták roncsolásával járó - technikákkal ellentétben a roncsolásmentes módszerek még nem elterjedtek a mennyiségi elemzés gyakorlatában. Munkám során a Raman-mikrospektrometria által nyújtott lehetőségeket próbáltam alkalmazni és kiterjeszteni a mennyiségi elemzésben történő felhasználásra. Számos területen megvizsgáltam, hogy a jelenleg alkalmazott vizsgálati módszereket kiegészítheti, ill. felválthatja-e hatékonyan a Raman-mikrospektrometria, ami jól automatizálható módszer lévén alkalmas lehet folyamatok szabályozásának megvalósítására is. Minden mintát megvizsgáltam az adott területen rutinszerűen használt analitikai módszerekkel, majd az eredményeket összevetettem a Raman-térképezés szolgáltatta eredményekkel. Az általam vizsgált területek (műanyaghulladékok frakcióinak összetétele, gyógyszerhatóanyagpolimorfok mennyiségének becslése, gyógyszerkészítmények összehasonlítása, illetve kölcsönhatást mutató hatóanyag-segédanyag modell-komplexeken végzett mennyiségi vizsgálatok) nagy részében sikerült kiválasztani, vagy kidolgozni a Ramanmikrospektrometria mennyiségi elemzésben leghatékonyabb felhasználási módját. Dolgozatomban sorra ismertetem a Raman-mikrospektrometria alkalmazását a műanyag- és gyógyszeripar több területén. Az autóiparból származó, sűrűségük alapján szétválasztott műanyaghulladékok frakcióinak összetételét határoztam meg, és az analízis hatékonyságát az iparban jelenleg elfogadott módszerekkel hasonlítottam össze. Egy gyógyszeripari mintában egy adott hatóanyag különböző típusú ciklodextrinekkel végbemenő kölcsönhatását vizsgáltam. Ezt követően egy már forgalomban lévő és egy fejlesztés alatt álló gyógyszerkészítmény pontos összetételét határoztam meg. Az imént felsorolt analízisek során szerzett tapasztalataimat felhasználva célul tűztem ki olyan kiértékelési (ún. kemometriai) módszerek tesztelését és alkalmazását a Raman-térképezésben, melyekkel a számolt koncentráció nemcsak pontos becslése a komponensek valós koncentrációinak, hanem a koncentráció-becslés bizonytalansága is számíthatóvá válik. Modell-komplexek Ramantérképein teszteltem és alkalmaztam ezeket a modelleket. Munkámmal igyekeztem hozzájárulni azokhoz a kutatásokhoz, amelyek a kvantitatív analízis pontosságát hivatottak továbbfejleszteni a műanyagipar és a gyógyszerformálás területén. Az elért eredmények azt igazolják, hogy a Raman-mikrospektroszkópia fontos eszköze lehet a jelenleginél egyenletesebb minőségű gyógyszer-és műanyagipari termékek előállításának.


Bioaktív szénhidrát komponensek gázkromatográfiás vizsgálata élelmiszer alapanyagokban és termékekben Harasztos Anna Helga, II. évf. MSc Témavezetők: Balázs Gábor doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszék Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszék Az emberi táplálkozásban és az állati takarmányozásban alapvető jelentőségű gabonákban (búza, árpa, rozs, zab, tritikale) található nem keményítő jellegű poliszacharidok szerepet játszanak a belőlük készített élelmiszerek táplálkozástani és technológiai tulajdonságainak kialakításában. Élelmi rostalkotóként egészségmegőrző és betegségmegelőző hatásuk igazolt, a termék előállítás során pedig jelentősen befolyásolják a vízfelvételi, hidratációs és gélesedései folyamatokat. (1) Az ilyen típusú rostalkotók közül az arabinoxilánok (AX) fordulnak elő legnagyobb mennyiségben a gabonákban. Bár kedvező egészségügyi és technológiai hatásuk ismert, a funkcionális komponensként történő tudatos felhasználásukra irányuló kutató-fejlesztő munka csak az elmúlt évtizedben indult meg. A fejlesztés azonban nagy jelentőségű lehet, mivel a gabonaalapú termékek szinte mindenki számára alapélelmiszernek számítanak, táplálkozási értékük ilyen irányú növelése széles társadalmi rétegek számára tud funkcionális, egészségtámogató termékeket biztosítani. (2) Ahhoz, hogy az alapanyagokban előforduló, illetve a malom és élelmiszeripari termékek minőségét alakító poliszacharidok, és elsősorban az AX szerepét, eloszlását, környezeti és technológiai hatásoktól való függését (összetétel és funkcióváltozását) megértsük és értelmezni tudjuk, megbízható analitikai módszerre van szükségünk. Ezért kutatásaink középpontjában olyan analitikai módszer fejlesztése és alkalmazása áll, amely alkalmas az arabinoxilánok eddiginél pontosabb meghatározására, és ezáltal az ezen komponenseket magasabb arányban tartalmazó élelmiszerek fejlesztésének magalapozására. Az első analitikai feladat a gázkromatográfiás módszer adaptálása volt. A módszer lényege, hogy a minta poliszacharid tartalmát hidrolízis, redukció, majd acetilezési lépésekkel alakítjuk gázkromatográfiás mérésre alkalmas formába. A minta előkészítés két paraméterének; a bemért mintamennyiségnek és a hidrolízis idejének optimálásával megoldást találtunk a megfelelő jel/zaj viszony elérésére. A mérési körülmények változtatásával pedig az asszimetrikus csúcsok okozta problémákat sikerült kiküszöbölnünk. Az optimált módszerrel először különböző búzafajták és keresztezéssel kapott hibridek analitikai vizsgálatát végeztük el, vizsgálva a fajta, a termőhely és a környezet hatásait az arabinoxilán tartalomra. Vizsgáltunk továbbá különböző malmi frakciókat, a malomipari eljárások hatásának felderítésére. Méréseink során számos érdekes mennyiségi és minőségi különbséget tapasztaltunk az egyes fajták és az egyes őrlési frakciók között. Végül az alapanyagokról kapott információk alapján készült élelmiszereket vizsgáltuk, és azt tapasztaltuk, hogy mind a kenyérsütés, mind a tésztakészítés és főzés folyamán az arabinoxilán frakció jelentős hányada megmarad, azonban az oldható és az összes AX aránya jellemző módon változik. Az optimált analitikai módszer számos gyakorlati alkalmazás előtt nyitott ajtót: meghatározó szerepe lehet gabonavonalak AX tartalom alapján történő szelektálására, a malmi technológiák ilyen irányú optimálására, az AX és a mellette előforduló egyéb funkcionális poliszacharidok funkcionális és táplálkozástani tulajdonságainak vizsgálatára, valamint alapvetően szükséges a roncsolás-mentes gyors módszerek kalibrációjának elkészítéséhez is.


Termoplasztikus poliuretán éghetőségének csökkentése Harakály György Attila, III. évf. BSc Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Dr. Zimonyi Emese ösztöndíjas kutató BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Toldy Andrea egyetemi adjunktus BME Polimertechnika tanszék Dolgozatom célja egy olyan égésgátolt termoplasztikus poliuretán (TPU) rendszer fejlesztése volt, amely alkalmas elektronikai kábelek külső bevonatának elkészítésére. A teljesítendő égésgátlási követelmény az UL-94 szabvány szerint V-0 minősítés volt 1 mm vastagságú mintán, amelyet a létrehozandó kábel kis átmérője indokolt. Mivel a TPU égésgátlásával sem a periodikus, sem a szabadalmi irodalom nem foglalkozik behatóan, ezért más polimer mátrixokban már sikerrel alkalmazott égésgátló adalékokat, illetve saját fejlesztésű reaktív foszfortartalmú égésgátlórendszert alkalmaztam a munkám során. A referencia és égésgátolt rendszerek termikus stabilitását termogravimetriai vizsgálatokkal jellemeztem, míg az éghetőségüket UL-94 minősítés mellett oxigénindex és hőkibocsátási jellemzők segítéségével vettettem össze. Továbbá összehasonlítottam a reológiai viselkedésüket és mechanikai tulajdonságaikat termikus öregítés előtt és után egyaránt. Additív rendszerek alkalmazása esetében sikerült elérni az UL-94 szabvány szerint V0 minősítést, de az öregítés utáni mechanikai tulajdonságok nem feleltek meg a kábelgyártás követelményeinek. Foszfortartalmú lineáris poliol és additív égésgátló szerek felhasználásával sikerült olyan reaktívan égésgátolt TPU-rendszert fejleszteni, amely az égésgátlásra és mechanikai tulajdonságokra vonatkozó követelményeket egyaránt teljesíti, valamint megszünteti az égés során fellépő csepegést (amely tűz esetén gyors lángterjedést okoz). A mechanikai és reológiai vizsgálatok eredményei alapján az égésgátolt rendszer kábelbevonásra alkalmasnak bizonyult.


Nanoméretű WO3 szemcsék alkalmazása fotokatalizátorként: a WO3 kristályszerkezetének és összetételének hatása a fotokatalízisre Fórizs Balázs, V. évf. BSc Témavezető: Dr. Szilágyi Imre Miklós tudományos munkatárs MTA-BME Anyagszerkezeti és Modellezési Kutatócsoport BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék A fém-oxid típusú félvezetők fotokatalitikus tulajdonságuk révén lehetővé teszik, hogy környezetbarát módon, napenergia segítségével tisztítsunk szerves szennyeződést tartalmazó vizeket vagy levegőt. A leggyakrabban vizsgált és legelterjedtebb fotokatalizátor a TiO2, de tanulmány látott napvilágot egyéb félvezető-oxidok (pl. WO3, SnO2, ZnO) fotokatalitikus aktivitásáról is. A TiO2 hátránya, hogy csak UV fényt nyel el, ezzel szemben a WO3-nak látható tartományban is van elnyelése, így napfénnyel könnyebben gerjeszthető. Korábban kimutatták, hogy a TiO2 kristályos módosulatai közül az anatáz fázis kedvezőbb fotokatalizátor, mint a rutil. Ezzel szemben a WO3 kristályos módosulatai közül csak a monoklin fázist vizsgálták fotokatalizátorként, míg a második legelterjedtebbet, a hexagonális WO3-mat nem. Továbbá azt sem vizsgálták, hogy a WO3 összetétele (teljesen oxidált vagy enyhén redukált) mennyire befolyásolja a fotokatalízist. TDK munkám célja ezeknek a kérdéseknek a megválaszolása volt. Kutatómunkám során a WO3-nak a két legfontosabb kristályos módosulatát (monoklin és hexagonális) szabályozott összetétellel (oxidált/sárga színű és redukált/kék színű) állítottuk elő, és tanulmányoztuk a WO3 szerkezetének és összetételének hatását a fotokatalízisre. Az 50-100 nanométeres szemcsékből álló WO3 mintákat a hexagonális-ammónium-oxid bronz, (NH4)xWO3-y hevítésével állítottuk elő. A WO3 minták kristályszerkezetét a hevítés hőmérsékletével, az összetételét pedig hevítés atmoszférájával szabályoztuk. A minták előállítását termikus analízissel (TG/DTA-MS) követtük nyomon. A minták szerkezetét, összetételét, morfológiáját és optikai tulajdonságait por-röntgendiffrakciós (XRD), Raman, diffúz reflexiós UV-VIS, fotolumineszcenciás (PL), és röntgen-fotoelektron spektroszkópiai (XPS) mérésekkel, valamint pásztázó elektronmikroszkópiával (SEM) és elektrondiffrakcióval kombinált transzmissziós elektronmikroszkópiával (TEM-ED) derítettük fel. A minták fotokatalitikus tulajdonságait folyadék- és gázfázisban is vizsgáltuk. Folyadékfázisban metil-naracs festéket bontottunk el, míg gázfázisban acetont. A fotokatalízis vizsgálatok azt mutatták, hogy a monoklin WO3 oxidált/sárga színű változata volt a legaktívabb katalizátor, és valamivel kisebb aktivitásű volt a hexagonális WO3 minta oxidált/sárga színű változata. Ezzel szemben a monoklin és hexagonális WO3 minták esetében a redukált/kék színű minták aktivitása sokkal kisebb volt. Eredményeink arra utalnak, hogy döntően a WO3 minták összetétele (oxidált v. redukált) szabja meg a minták fotokatalitikus aktivitását, a kristályszerkezetnek viszont csak másodlagos szerepe van. Méréseink azt mutatták, hogy a WO3 mintáknak minél oxidáltabbnak kell lennie a fotokatalízishez. Továbbá kimutattuk, hogy a WO3 különböző kristályos módosulatai eltérő módon befolyásolják a fotokatalízist, mint a TiO2 módosulatai. Míg a TiO2-nél a kristályszerkezet döntő hatással van a TiO2 fotokatalitikus aktivitására, addig a WO3-nél a kristályszerkezet szerepe másodlagos, és a WO3 összetétele a legfontosabb.


Polimerek gázáteresztésének módosítása: kölcsönhatás és szerkezet Péter Zsófia, I. évf. MSc Témavezető: Dr. Pukánszky Béla tanszékvezető egyetemi tanár BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Konzulensek: Dr. Renner Károly tudományos munkatárs BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Kenyó Csaba doktoráns BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék A műanyag alapú csomagolóanyagok gyors elterjedésének egyik oka jó nedvesség-, aroma- és gázzáró tulajdonságuk volt. A felhasználási területek bővülésével a különböző csomagolórendszerek záróképességével szembeni követelmény párhuzamosan nőtt. A környezettől való elszigetelés az olyan termékek esetén, mint például a gyógyszer hatóanyagok, élelmiszerek, különösen fontos, hiszen a levegő oxidálja őket. Az ilyen alkalmazások esetén a lehető legkisebb gázáteresztő képesség elérése a cél, azonban ezt még egyetlen polimer sem képes teljesíteni. Különösen nagy gondot okoz, hogy a legtöbb nagy mennyiségben gázzárásra felhasznált polimer, mint például az etilén-vinilalkohol nedvességérzékeny és nagy páratartalmú környezet esetén áteresztőképessége jelentősen növekszik. A polimer filmek gázzáró képességét befolyásolja a kristályos szerkezet, a polimer láncok mozgékonysága, a láncok közötti szabad térfogat és az esetleges töltőanyagok hatása. A különböző filmek szerkezetét pásztázó kalorimetriás (DSC) és szélessávú röntgendiffrakciós (WAXS) vizsgálatokkal jellemeztem. Az adalék és a polimer közötti kölcsönhatást dinamikus mechanikai vizsgálatokkal (DMTA) és infravörös spektroszkópiával (FTIR) próbáltam felderíteni. A gázzáró képességet a polimer filmek oxigénáteresztésének (OTR) mérésével tanulmányoztam. Munkám során polimer fóliák gázáteresztő képessége és szerkezete közötti összefüggést vizsgáltam és kísérletet tettem a gázzáró képesség módosítására speciális adalék segítségével. Az alkalmazott adalékanyag a polimer filmek szerkezetét illetve kristályosságát nem változtatta meg nagymértékben, viszont segítségével sikeresen javítottam az etilénvinilalkohol fóliák gázzáró képességét még nagy páratartalom esetén is.


Inverz gázkromatográfia alkalmazása cellulóz alapú szubsztrátumok felületi tulajdonságainak jellemzésére Bandi Éva Eszter, I. évf. Msc

Témavezető: Dr. Csiszár Emília egyetemi docens BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Konzulens: Dr. Fekete Erika tudományos főmunkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék A lineáris inverz gázkromatográfia (IGC, infinite dilution) egy gyors és viszonylag egyszerű módszer szilárd felületek energetikájának tanulmányozására. A lineáris IGC alkalmazásakor a vizsgálandó anyaggal töltjük meg a kolonnát, majd ismert jellemzőkkel rendelkező folyadék gőzét injektáljuk a vivőgáz áramába. A retenciós adatokból az adszorbens felületi tulajdonságait határozhatjuk meg, azaz a felületi feszültség diszperziós komponensét ( γ Sd ), illetve a sav-bázis konstansokat (elektron akceptor: KA; elektron donor: KD). Az elmúlt években a cellulóz alapú szubsztrátumok felületi tulajdonságait több szerző is vizsgálta inverz gázkromatográfiás módszerrel. A publikált eredmények azonban számos ellentmondást tartalmaznak, amely elsősorban az eltérő (vagy éppen nem definiált) mérési paramétereknek és a minta előkészítésnek tudható be. A szerzők nagy része egyetért abban, hogy a felületi feszültség diszperziós komponense csökken a növekvő hőmérséklettel, de gyakorlatilag nincs egységes álláspont a felület energetikájára és bázicitására vonatkozó legalapvetőbb kérdésekben. Tudományos diákköri dolgozatomban nyers pamut és len szubsztrátumok felületi tulajdonságait jellemeztem IGC-vel és más analitikai módszerekkel. Darált és szálas mintákat vizsgáltam állandó kifűtést alkalmazva. Összehasonlítottam a szálasanyagok felületi tulajdonságait, valamint jellemeztem a szubsztrátumok megjelenési formájának (szálas, darált) hatását a mérhető felületi jellemzők értékére. Vizsgáltam a felületi feszültség diszperziós komponensének hőmérséklet függését, továbbá a felületek sav-bázis viselkedését poláros molekulákkal. Az IGC-vel nyert mérési eredményeket összevetettem más módszerekkel (vízgőzszorpció, rézszám, polimerizációs fok, SEM, elektronsugaras mikroanalízis) kapott eredményekkel.


Szerkezet/tulajdonság összefüggések TPS/rétegszilikát nanokompozit filmekben Kapin Éva, I. évf. MSc Témavezető: Dr. Fekete Erika, tudományos főmunkatárs MTA KK Anyag- és Környezetkémiai Intézet BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Biológiailag lebomló természetes polimerek felhasználásával csökkenteni lehet a műanyaghulladékok mennyiségét. A keményítő nagy mennyiségben található a természetben, így kézenfekvő műanyag alapanyagként történő felhasználása. Merev szerkezete miatt azonban csak lágyítók felhasználásával dolgozható fel (termoplasztikus keményítő, TPS). Az utóbbi időben számos kutatócsoport foglalkozik TPS nanokompozitok előállításával és vizsgálatával, és egyre nagyobb hangsúlyt kap a TPS nanokompozit filmek kutatása. TDK munkám során 30 és 40 m/m % glicerint tartalmazó TPS/rétegszilikát nanokompozit filmeket állítottam elő a komponensek vizes főzésével és az azt követő filmöntéssel. Az előkísérletek alapján kiválasztott előállítási körülmények alkalmazásával 010 m/m % montmorillonit tartalmú filmeket öntöttem. Sikerült látszólag homogén, 150-200 µm vastagságú, repedezésmentes fóliákat előállítanom. A mintákat 23 °C-on 55 %-os páratérben kondicionáltam, és a kondicionált mintákon szakító vizsgálatokat, TGA és WAXS méréseket végeztem. Készítettem nanokompozit filmeket belsőkeverőben történő homogenizálással és az azt követő préseléssel is. Ilyen módon 40 m/m %-nál kevesebb glicerint tartalmazó kompozit nem állítható elő. Hasonlóan az öntéssel készült mintákhoz, meghatároztam az előállított filmek szerkezetét és tulajdonságait. Megállapítottam, hogy a nanokompozitokban a polimer és a rétegszilikát közötti erős kölcsönhatás eredményeképpen a töltőanyag rétegek távolsága egyértelműen megnőtt, és feltehetően részleges delamináció is lejátszódott, ami a mechanikai jellemzők jelentős javulását eredményezte az alkalmazott kis montmorillonit mennyiség mellett is. Kimutattam, hogy adott hőmérsékleten és páratartalomnál az öntéssel készült filmek sokkal jobb mechanikai tulajdonságokkal és színnel rendelkeznek, mint a belső keverőben előállított filmek, annak ellenére, hogy a glicerintartalom mellett közel azonos víztartalom volt jellemző az eltérő technikával készített filmekre. A gyúrókamrában előállított kompozitok gyengébb jellemzőit feltehetően a polimer degradációja okozza. A filmöntés előnye, hogy ezzel a módszerrel, kisebb glicerintartalommal, és ennek megfelelően jobb szilárdsággal és merevséggel rendelkező vékonyrétegek állíthatók elő. Az öntött filmek homogenitása azonban még nem kielégítő, továbbfejlesztésre szorul.


Ezüst nanorészecskékkel adalékolt titán-dioxid bevonatok előállítása és vizsgálata

Kerekes Nóra III. évf. BSc Témavezető: Dr Hórvölgyi Zoltán egyetemi docens BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Konzulens: Volentiru Emőke tudományos segédmunkatárs BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Munkám során különböző porozitású TiO2 bevonatokat állítottam elő szol-gél technikával. A bevonatokba két különböző módszerrel vittem be ezüstionokat fémezüst nanorészecskék előállítása céljából. Az ezüstionok redukálását egyrészt hőkezeléssel, másrészt UV-fénnyel való besugárzással valósítottam meg. A kapott eredményeket UV-Vis spektroszkópiai módszerrel és pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) jellemeztem. A bevonatokat szilárd hordozóra mártásos technikával vittem fel. Munkám két részre bontható: egyrészt különböző koncentrációjú ionos és nemionos tenzid adalékolása során vizsgáltam a koncentráció hatását a rétegvastagságra (tartomány: 80-140 nm), a törésmutatóra (tartomány: 1,6-2,0) és porozitásra (tartomány: 20-45%), másrészt sikeresen vittem be ezüstionokat a rétegbe inkubálás és interkalálás útján. A réteghúzás sebességét és az ezüstionok redukálási módját változtatva vizsgáltam az abszorpciós spektrumot. A tenzid tartalmú rétegeket UV-Vis spektroszkópiai módszerrel elemeztem, és egy a dolgozatban ismertetett eljárás alapján törésmutatót, rétegvastagságot és porozitást számoltam belőle. Azt tapasztaltam, hogy az ionos és nemionos tenzidet tartalmazó rétegek fényáteresztési tulajdonságai nem térnek el számottevően egymástól. Mindkét tenzidtípus esetén létezik egy optimális koncentráció, amely a porozitást növeli. Inkubálás módszerével sikeresen vittem be az ezüstöt, ezt a rétegről az inkubálás előtt és után felvett abszorbancia spektrum tanúsítja, a két spektrum között szemmel látható eltérés tanúskodik a fémezüst jelenlétéről. Az interkalálás módszerével is eredményre jutottam, megállapítottam, hogy a réteghúzási sebesség és a redukálás módja jelentősen befolyásolja az abszorpciós spektrumot. Homogén rétegek előállítása céljából a kis húzási sebesség volt az optimális, míg a redukálásban egyértelműen a hőkezeléssel redukált rétegek mutatták markánsabban a fémezüst jelenlétét a bevonatban. Egyes rétegekről elemanalízisre képes pásztázó elektronmikroszkóppal is készítettem felvételeket, mely újabb bizonyítékként szolgált a bevonatok összetételéről.


Lenszál és kenderszál karbonizálása Bora Ágnes, III. évf. BSc Témavezetők: Dr. Borsa Judit egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Dr. László Krisztina egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Konzulensek: Dr. Jakab Emma tudományos főmunkatárs MTA KK Anyag - és Környezetkémiai Intézet Dr. Tóth Tünde egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A növényi alapanyagból nyert szénszál szén-dioxidra nézve semleges (elégetésekor annyi széndioxid keletkezik, amennyit a növény fotoszintézis útján megkötött), továbbá a karbonizált növények („biochar”) bekeverése a talajba nem csak javítja annak minőségét, hanem a növény által megkötött szén-dioxid egy részét ki is vonja a körforgásból, tehát a folyamat szén-dioxid mérlege negatív. A karbonizált növényi alapanyag minősége az alkalmazás (talajjavítás, aktivált állapotban szennyezőanyagok megkötése) szempontjából fontos kérdés. A cellulóz alapú nyersanyagok karbonizálási technológiája még sok nyitott kérdést rejt. Ezek között említhető a kiindulási cellulózforrás előkezelésének hatása a karbonizált szál minőségére. Az irodalom szerint a növények karbonizálásának eredménye nem csak a fő komponensek arányától, hanem a komponensek egymásra hatásától is függ (Cagnon et al., 2009). Kérdés: Ha egy kezelés (pl. duzzasztás, ultrahangos kezelés) valamilyen mértékben megváltoztathatja a szubsztrátum egyes alkotórészeinek egymáshoz való viszonyát, változik-e ezzel esetleg a karbonizálás eredménye? A szenes maradék tulajdonságai függenek a kiindulási anyag porozitásától (Heschel, Klose, 1995). Kérdés: Ha ugyanazon szubsztrátum porozitását valamely kezeléssel megváltoztatjuk, milyen változást okoz ez a karbonizált termék minőségében? TDK munkám során ezekre a kérdésekre próbáltam választ találni. A Magyarországon előnyösen termeszthető len- és kenderszál (rost) karbonizálását vizsgáltam, különös tekintettel a kétféle cellulózforrás közötti különbségekre, továbbá a kiindulási szálak előkezelésének és a karbonizálási körülményeknek a termék minőségét befolyásoló hatására. Kiindulási anyagként – a növényi rostok lazítására várhatóan előnyösen alkalmazható – ultrahangos, ill. lúgos-ultrahangos kezeléssel módosított szálakat vizsgáltam. A karbonizálás körülményeit TG-MS vizsgálatokkal határoztam meg. A makroszkopikus karbonizálási folyamatot a kitermeléssel jellemeztem. A szénszál morfológiáját SEM felvételekkel, piknometriával és nitrogén adszorpcióval vizsgáltam. Eredményeim közül csak a feltett kérdésekre kapott választ ismertetem: összefoglalóan megállapítható, hogy az alkalmazott előkezelések megváltoztatták a len- és kenderszál pórusszerkezetét, ami a karbonizálással nyert szénszál pórusszerkezetére is hatással volt. Az előkezelés hatására az eredeti szál nitrogénszorpciós kapacitása a p/p0 ≈ 0,3 relatív nyomás feletti tartományban a len esetén csökkent, a kender esetén növekedett. A hatás mindkét esetben a kombinált lúgos ultrahangos kezelés esetén volt a legnagyobb. Mindkét száltípus esetén a kezelés befolyásolta a karbonizálás során kialakult struktúrát. A kender esetén az ultrahangos és a kombinált kezelés egyaránt a pórustérfogat növekedését eredményezték. A kombinált kezelés (lúg/ultrahang) hatására a porozitás közel megháromszorozódott. A len esetében az ultrahangozás, illetve a kombinált kezelés hatása az összpórustérfogatra ellentétes. Előbbi kismértékben csökkentette, utóbbi, a kendernél tapasztalt többszörös növekedéstől messze kevésbé, de növelte a térfogatot. Az ultrahangos kezelés után a porozitás csökkent, a kombinált kezelés gyakorlatilag nem befolyásolta a karbonizált termék porozitását. A len- és kenderszál esetén a tapasztalt változások ellentétes irányúak voltak, ami felhívja a figyelmet az ultrahangos kezelésben rejlő ellentmondásokra.


Autóipari műanyag hulladékok poliolefin frakcióinak stabilitásvizsgálata és módosítása Madi Kinga, IV. évf. BSc

Témavezető: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulensek: Bodzay Brigitta doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Toldy Andrea egyetemi adjunktus BME Polimertechnika Tanszék A műanyagok újrahasznosításának fontosabb módjai a mechanikai, kémiai és energetikai újrahasznosítás. A jogi szabályozás szigorodása miatt a műanyagok egyre kevésbé helyezhetőek el lerakókban, ezért gazdaságos újrafeldolgozásuk korunk aktuális feladata. Munkám során – egy szélesebb körű projekt részeként - az autóipari műanyaghulladékból sűrűség alapján elválasztott poliolefin frakciók stabilitási kérdéseinek vizsgálata volt a feladatom. A munka általános célja a műanyag hulladék értéknövelő újrahasznosítása az égésgátlás, erősítés és újrastabilizálás eszközeivel. Vizsgálatokat végeztem klímaszekrényben, és többszörös extrúzióval; referencia (PP, PE és ezek 4:1 keveréke) és hulladék műanyagokon egyaránt, ahol az életciklus során fellépő degradációt (öregítés) és a különböző mennyiségben hozzáadott stabilizátor hatását vizsgáltam. A szeparációval elkülönített frakció vizsgálata során megállapítottam, hogy a degradáció hatására számos változás, pl. molekulatömeg-változás és az ebből adódó ömledékviszkozitás-eltérés, a mechanikai tulajdonságok romlása és színváltozás következett be. A degradáció során a levegő oxigéntartalmának hatására az öregedést aktív helyként elősegítő oxigéntartalmú csoportok az egyes minták esetében eltérő mértékben épültek be a polimer láncba. Újrastabilizálás során a már elfogyasztott stabilizátor mennyiségét pótolva kívántam megvédeni az polimert a további degradációtól az újrafeldolgozás és az újabb felhasználás során. A degradáció nyomon követése folyásindex (MFI), oxidáció indukciós idő (DSC-OIT) és sárgasági index (YI) mérésével, spektrometriai valamint mechanikai vizsgálatokkal történt.


Komplex bevonatok előállítása Langmuir-Blodgett és szol-gél technikával Balázs Dániel IV. évf. BSc Témavezető: Konzulens:

Dr Hórvölgyi Zoltán egyetemi docens BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Detrich Ádám doktoráns BME Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék

Az elmúlt években az anyagtudományi kutatások egyik kiemelt témája a nanostruktúrák kialakítása. Tervezetten rendezett szerkezetű bevonatokkal szilárd hordozóknak lehet különleges optikai, elektromos, mágneses vagy kémiai tulajdonságokat kölcsönözni. Gyakorlati alkalmazások szempontjából többek között az antireflexiós, a vízlepergető, az antibakteriális vagy az öntisztító tulajdonságú bevonatoknak lehet jelentősége. A nanorészecskés filmek nagy fajlagos felületének köszönhetően katalizátorhordozóként vagy adszorbensként is alkalmazhatók. Nanostrukturált bevonatok kialakításának egyik lehetséges módja a nanorészecskék spontán vagy kényszerített önszerveződéssel („self-assembly”) való rendezése a kívánt hordozón. Ezen utóbbira példa a Langmuir-Blodgett (LB)-technika, amelynek során folyadékfelszíni filmeket szilárd hordozóra telepítenek. Az LB-technika nagy szabadságot biztosít a tervezés terén: a rétegek vastagsága, összetétele és sorrendje is szabályozható, de gyakorlati alkalmazásukat – sok előnyös tulajdonságuk ellenére – korlátozza gyenge mechanikai stabilitásuk. Egy másik ismert és viszonylag egyszerű módja nanostruktuált bevonatok kialakításának a mártásos szol-gél technika. Ennek során a megfelelő anyag hidrolizáló vegyületéből prekurzor szolt készítve, a hordozót abba belemártva, majd kihúzva a felületen egy vékony liogél réteg alakítható ki, amelyből hőkezelés hatására xerogél keletkezik. Az így keletkező bevonatok mechanikailag ellenállóak, tulajdonságai pedig a prekurzor szol összetételével és a réteghúzás körülményeinek változtatásával szabályozhatók. Célom az volt, hogy e két különböző rétegképzési technika előnyeit egyesítsem: tervezhető, rendezett és mechanikailag stabil réteget képezzek szilárd felületen. Az így létrehozott kombinált filmek mechanikai stabilitását, szerkezetét és morfológiáját tanulmányoztam. Kísérleteim során Stöber-szintézissel előállított szilika nanorészecskékkel dolgoztam, melyek LB-filmjeit szol-gél filmekkel kombináltam, továbbá mikrométeres részecskékkel is végeztem hasonló modellvizsgálatokat. Szilárd hordozóként mikroszkóp tárgylemezt használtam. Részlegesen hidrofobizált, mikrométeres üveggyöngyökből hoztam létre Wilhelmyfilmmérlegben, víz-levegő határfelületen monorétegű filmet. Ezt a filmet telepítettem át szilárd hordozóra, és a kapott mikrométeres LB-filmet kombináltam szilika és titán-dioxid szol-gél filmmel. A szerkezeti vizsgálatokat fénymikroszkóppal végeztem, a mechanikai stabilitás tanulmányozására karcolási próbát alkalmaztam. A szol-gél filmekkel való kombinációval sikeresen növeltem a réteg mechanikai stabilitását. Nanoméretben hasonló szerkezetű rétegeket hoztam létre. A szilika nanorészecskék LBfilmjeit ebben az esetben is szilika és titán-dioxid szol-gél filmekkel kombináltam. A bevonatok mechanikai stabilitásának vizsgálatát „lift-off” technikával végeztem: ragasztószalagot helyeztem a filmre, majd azt lehúzva tanulmányoztam a film érintett felületét. A bevonatok optikai tulajdonságait pásztázó szögű reflektometriai és UV-Vis spektroszkópiai módszerekkel tanulmányoztam. A kapott eredményekből optikai modellek alapján történő görbeillesztéssel kaptam meg a rétegek vastagságát és törésmutatóját. A szol-gél bevonatok planarizáló képességét atomi erő-mikroszkóppal vizsgáltam.


A polipropilén kristályos szerkezete és optikai tulajdonsága közötti alapösszefüggések meghatározása Bredács Márton, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Kállay Menyhárd Alfréd egyetemi adjunktus BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Napjainkban az egyik legelterjedtebben alkalmazott tömegműanyag az izotaktikus polipropilén (iPP). Nagy sikerét a kedvező ár/teljesítmény viszonyának köszönheti. Nagy mennyiségben használják a csomagolóipartól kezdve, az építőiparon keresztül egészen az autóiparig. Néhány felhasználási terülten, mint például a CD, DVD tokok gyártása során, kiemelkedő jelentőséggel bír az iPP átlátszósága. Az iPP kristályos polimer, és a kristályos szerkezete szórja a fényt, így a jó átlátszóságot igénylő felhasználási területeken régebben az alkalmazása visszaszorult. Az elmúlt évtizedekben viszont nagy sikereket értek el speciális adalékanyagok a (clarifierek) hozzáadásával. Ennek következményében megnyílt az út az iPP alkalmazására ezeken a felhasználási területeken is. Jelen dolgozat során heterogén gócképzőt (NA21E) tartalmazó iPP kristályos szerkezete és átlátszósága közti kapcsolatot tanulmányoztam. Jól meghatározott termikus körülmények között készített préselt lapok optikai tulajdonságait vizsgáltam. Kalorimetriás (DSC) módszerrel határoztam meg a kristályos fázis kialakulására jellemző kinetikai konstansokat (sebességi állandó és Avrami kitevő). Meghatároztam az adott hőmérsékletekre a kristálynövekedés sebességét is polarizációs fénymikroszkópia (POM) módszerével. A kísérleti adatokból pedig kiszámítottam a minden egyes gócképző tartalomhoz, és kristályosítási hőmérséklethez tartozó gócsűrűséget. Az optikai tulajdonság meghatározásához az egyes minták homályosságát határoztam meg spektrofotometriás méréssel. Az így kapott adatok, egyértelműen bizonyítják, hogy a gócképző tartalom növelésével a gócsűrűség nagymértékben növekszik, aminek következtében az iPP homályossága számottevően csökken. A szakirodalomban már több publikáció is megjelent, ami a clarifierek előnyös hatását igazolja, azonban csak kevés munka foglakozik azzal, hogy a clarifierek hatását szerkezetileg is magyarázza. A BME Műanyag és Gumiipari Laboratóriumában előzetesen végzett kísérletek igazolták a gócsűrűség fontos szerepét, azonban a gócsűrűség számítások ebben az előzetes kísérletsorozatban nem kielégítő pontosságúak. A munkám elsődleges célja a gócsűrűség pontos meghatározása és az ehhez szükséges számítási modell kidolgozása, illetve a gócsűrűség-homályosság összefüggés pontosabb meghatározása.


Mikromechanikai deformációs folyamatok PLA alapú biokompozitokban Dora Gábor, II. évf. MSc

Témavezető: Dr. Pukánszky Béla tanszékvezető egyetemi tanár BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Konzulensek: Faludi Gábor tanszéki mérnök BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék Dr. Renner Károly tudományos munkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

A politejsav kopolimerei, keverékei és kompozitjai iránti érdeklődés folyamatosan növekedett az utóbbi időszakban. A PLA számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik a hagyományos polimerekkel szemben: megújuló erőforrásokból előállítható, újrafeldolgozható, komposztálható és tulajdonságai széles tartományban módosíthatóak, aminek köszönhetően viszonylag nagyszámú lehetőség nyílik alkalmazására. A PLA felhasználásának egyik fontos területe a természetes szállal erősített kompozitokban való alkalmazása mátrix anyagként. A munkám során különböző természetes eredetű töltőanyaggal erősített PLA mátrixú kompozitokat vizsgáltam. A kompozitok mátrix anyagaként NatureWorks Ingeo 4032D típusú politejsavat, míg töltőanyagként lignocellulóz szálakat használtam. A töltőanyagokat különböző technológiákkal körültekintően jellemeztem (kémiai összetétel, szemcseméret, méreteloszlás és alaki tényező). A komponensek homogenizálása belső keverőben történt ( 180 °C, 50 rpm, 10 perc), amit 1 mm-es lapok préselése és próbatestek kivágása követett. A mechanikai vizsgálatok és SEM felvételek alapján jellemeztem a határfelületi kölcsönhatást és a szerkezet-tulajdonság közötti kapcsolatot, az akusztikus emissziós mérésekből pedig meghatároztam a domináló mikromechanikai deformációs folyamatokat. A kompozitok szerkezetét a próbatestek törési felületéről készült SEM és POM felvételekkel tanulmányoztam. A PLA/lignocellulóz kompozitok mechanikai tulajdonságait rendkívül jelentősen befolyásolja a töltőanyag és/vagy erősítőanyag szemcséinek alaki tényezője és belső szilárdsága. A komponensek kémiai karaktere miatt erős kölcsönhatást várnánk közöttük, azonban valódi erősítést nem sikerült elérni a vizsgált kompozitokban. Az akusztikus emissziós mérések eredményei azt mutatják, hogy a szálak törése iniciálja a minták tönkremenetelét, amit a SEM és POM felvételek is megerősítettek. A kölcsönhatás erősségére jellemző B paraméter alapján megállapítottam, hogy a PLA/faliszt kompozitokban erősebb a kölcsönhatás, mint a kapcsolóanyagot nem tartalmazó poliolefin/faliszt kompozitokban, ugyanakkor gyengébb, mint kapcsolóanyagot tartalmazó változatukban. Ezért a kutatómunka további célja ezen kölcsönhatás javítása és erre alkalmas kapcsolóanyag keresése.


Környezetben lebomló műanyagok – A bomlás körülményei és a szerkezet változásának összefüggése Kocsis Krisztina, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Vargha Viktória ny. tudományos főmunkatárs BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék A dolgozat célja különböző adalékanyagok hatásának vizsgálata kissűrűségű polietilén alapú fóliák bomlására. A minták öregítése különböző igénybevételek, nevezetesen hő, UV fény, külső környezeti körülmények hatására történt. A lebomlást a mechanikai tulajdonságok, a szerkezet és a molekulatömeg változásának mérésével követtük nyomon. A dolgozat ismerteti a témához kapcsolódó irodalmak egy részét, amelyek támpontot adnak a degradálódott minták lehetséges viselkedéséről, tulajdonságainak változásáról. A mechanikai tulajdonságok vizsgálata a szakítószilárdság és szakadási nyúlás alapján, Instron berendezéssel történt. Nagymennyiségű minta szakítási vizsgálatainak eredménye alapján választottuk ki a környezetben legnagyobb mértékű bomlást szenvedett mintákat további vizsgálatokhoz. A szerkezetben bekövetkező kémiai változások nyomonkövetésére elsősorban FTIR spektroszkópia szolgált. A felvett spektumok alapján következtettünk az öregedés során bekövetkező oxidáció mértékére a minta karbonil – indexének meghatározásával. A lánctördelődésre a vinilcsoportok megjelenéséből következtettünk. A reprodukálhatóság szempontjából a kiválasztott mintákat újbóli öregítésnek vetettük alá. A szakítás során tapasztalt mechanikai tulajdonságok közel azonosak, azonban az infravörös spektrumon már eltérés figyelhető meg. Tehát a szerkezetben bekövetkezett kémiai változások rendkívül komplexek. Az anyag tönkremegy, emellett a fóliák vastagsága is csökken. A dolgozat további részében ezen megfigyelések okait különböző mérési módszerek alkalmazásával kerestük. Az anyag felületi szerkezetét XPS, a felület morfológiáját SEM módszerrel vizsgáltuk. A molekulatömeg változását dinamikus reometria módszerével követtük. A várakozásoknak megfelelően az öregedés során a molekulatömeg csökkenését tapasztaltuk. A kémiai szerkezet és a termikus stabilitás közötti összefüggést TGA készüléken, inert körülmények között kerestük. A kiindulási és öregített mintákban jelen lévő kristályos és amorf fázisok arányát, illetve az olvadási, kristályosodási jellemzőket DSC készüléken végzett mérésekkel vizsgáltuk.

BIOKÉMIA ÉS ÉLELMISZERKÉMIA SZEKCIÓ

Pannonbúza minőségű alapanyag zárt őrléséből származó malomipari frakciók funkcionális jellemzése Juhász Daniella, I. évf. MSc Témavezetők: Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Szendi Szilvia doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Magyarország jó gabonatermesztési adottságokkal rendelkezik, így képes belső szükségleteinél nagyobb mennyiség előállítására. A külpiaci értékesítés azonban csak akkor lehetséges, ha minősége homogén, egyenletes, nagyobb tételben hozzáférhető, találkozik a keresletben jelentkező követelményekkel és a minőségi többlet a feldolgozóiparban realizálható. Ehhez szükséges a búzavertikum modernizálása, a fajták, technológiák, szemléletmód fokozatos alakítása, beleértve a megszokott minőségi követelményrendszer, szabványok átalakítását is. Ugyanakkor folyamatosan nő, változik a búzaalapú élelmiszeripari termékek választéka, és ezzel együtt az alkalmazott technológiák jellege. Ez azt is jelenti, hogy a hagyományos, technológiai minőséget jellemző minősítési módszerek mellett más jellegű méréstechnikák bevezetésére, elméleti hátterük megértésére van szükség. A vázolt szemlélet elterjesztésére és szakmai feltételrendszerének biztosítására alakították a Pannon búza minőség programot, melyhez kutatómunkám célkitűzése is kapcsolódik. Alapvetően arra a kérdésre kerestem választ, hogy a korszerű szemléletű Pannon minősítési feltételeket teljesítő búza alapanyag minőségi előnye milyen mértékben realizálható malomipari termékek előállítása során. További céljaim között szerepelt egy új minősítési módszer alkalmazása, a különböző módszerekkel kapott eredmények közötti összefüggések vizsgálata, valamint a szerkezet és a funkció közötti kapcsolatok tanulmányozása. Kutatómunkám során ipari méretű malmi zártőrlésből származó lisztfrakciók minőségét és minőségstabilitását vizsgáltam. Az eredményeket ugyanazon homogén búzatételből, szabványos labormódszerrel készített liszt paramétereivel hasonlítottam össze. Vizsgálati módszerként nemzetközi szabványban szereplő, valamint újszerű, a keményítőállapottól függő tulajdonságok jellemzésére alkalmas minősítő módszerekkel vizsgáltam (farinográf, alveográf, esésszám mérő, mikro-Zeleny teszt, mikroextenzográf, gyors viszkoanalizátor, mixolab). Eredményeim alapján megállapítható a zártőrlésből származó egy-egy lisztfrakció minőségstabilitása, ugyanakkor a különböző frakciók tulajdonságai között különbség figyelhető meg. A laboratóriumi lisztek és a malmi lisztek (BL) paraméterei között összefüggés figyelhető meg. Az új vizsgálati módszer (mixolab) segítségével a különböző frakciók keményítőállapottól függő tulajdonságai közötti különbségek komplex jellemzésére nyílik lehetőség. A különböző vizsgálati módszerekkel meghatározott számos paraméter között statisztikusan igazolható szoros összefüggéseket találtam, amelyek lehetővé teszik, hogy esetlegesen kevesebb mérésből is becsülhetővé váljon a komplex technológiai minőség. A kutatómunka a „Pannon búza fajták és fajtajelöltek nemesítése, termesztési és élelmiszeripari feldolgozási rendszerének fejlesztése” c. NTP programhoz kapcsolódik (TECH-09-A3-2009-0221)


A Mycobacterium tuberculosis dUTPáz szubsztrát bekötődési útvonalának elméleti és kísérletes vizsgálata Lopata Anna, I. évf. MSc Témavezetők: Dr. Jójárt Balázs egyetemi adjunktus SzTE Kémiai Informatikai Tanszék Dr. Tóth Judit tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet A WHO adatai szerint a tuberkulózis a világon a leghalálosabb betegség, ami évente közel 2 millió áldozatot szed. A betegség gyógyítására megfelelő célpont lehet a dUTPáz enzim, amely esszenciális a Mycobacterium tuberculosis számára. A kutatócsoportunk által behatóan tanulmányozott dUTPáz enzim alapvető szerepet játszik a DNS integritásának megőrzésében, mivel a dUTP hidrolízisét katalizálja dUMP-vé és pirofoszfáttá, meghatározva ezzel a sejtbéli dUTP:dTTP arányt. Az eddig megoldott röntgendiffrakciós szerkezetekből látható, hogy a Mycobacterium tuberculosis dUTPáz enzim 5. konzervált motívumát is tartalmazó C-terminális kar elzárja a szubsztrát kötőzsebet az oldattól, ezért felmerül a kérdés, hogy a dUTP milyen útvonalon kötődik be az aktív centrumba. Ezen útvonal felderítésére elméleti kémiai számításokat végeztünk a Szegedi Tudományegyetem Kémiai Informatikai Tanszékével kooperációban. A molekuladinamikai szimulációk eredményeiből két fő útvonalat tudtunk megkülönböztetni, az egyik az 1. konzervált motívumot érinti, míg a másik C-terminális kar ellentétes oldalát. A szimulációk alapján jósolt eredmények kísérleti megfigyelésére az 1. konzervált motívum előtti 21. pozícióban egy hisztidin/triptofán mutánst állítottam elő, amelynek röntgendiffrakciós szerkezetét is sikerült csoportunknak megoldania. Ez az aromás aminosav az aktív centrumot lefedő C-terminális karral van kapcsolatban, így a mutáció által biztosított fluoreszcens jel segítségével a kar és e triptofán közötti kölcsönhatásról kaptam információt. Ezek alapján megállapítható, hogy a szubsztrát bekötődésekor erősebb kölcsönhatás alakul ki, illetve a kar az enzim apo állapotában is az aktív centrum fölé hajol. Ezen kísérletek valamint a molekuladinamikai szimulációk segítségével pontos képet kaphatunk az aktív centrumot lezáró C-terminális kar mozgásáról. Mindemellett az alkalmazott módszerek lehetővé teszik a szubsztrát aktív centrumba való bekötődési mechanizmusának alaposabb megértését.


Gabonák minőségi és mennyiségi elemzése diszperziós és Fourier-transzformációs közeli infravörös módszerekkel, különös tekintettel a bioaktív komponensekre Fehér Zsuzsanna, I. évf. MSc Témavezető: Dr. Gergely Szilveszter egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Konzulens: Dr. Salgó András tanszékvezető egyetemi tanár BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Az energiát jelentő szénhidrátok bevitelének legfőbb forrását a gabonák, illetve a belőlük készített élelmiszerek jelentik. A gabonák technológiai feldolgozása során azonban gyakran az egészségre jótékony hatású bioaktív komponensek – például arabinoxilánok, alkilrezorcinok, szterolok, béta-glükánok, amelyek leginkább a gabonák külső rétegeiben koncentrálódnak – kivonásra kerülnek, ezáltal csökkentve az élelmiszer táplálkozástani értékét. A gyors, roncsolásmentes közeli infravörös spektroszkópia módszere a gabonaminősítésben a makrokomponensek (például nedvesség, fehérje, keményítő) meghatározására széleskörűen elterjedt, de az említett bioaktív komponensek monitorozására még nem, vagy csak esetenként alkalmazott. Munkám során három különböző – diszperziós NIT, diszperziós NIR és FT-NIR méréstechnikákon alapuló – készülék segítségével vettem fel intakt, teljes szemű gabonaminták, valamint azok különböző malmi frakcióinak (liszt, korpa, teljes őrlemény) spektrumait. A spektrumokat matematikailag kezeltem – mivel ez elengedhetetlen az alapvonal eltolódás és az átlapoló spektrumrészletek kiküszöbölésére –, s ezáltal maximálissá tehető a spektrumból kinyerhető információ. Az adatfeldolgozást azonos matematikai módszerrel végeztem, így a készülékek spektrumainak többváltozós adatelemző módszerekkel történő elemzése során azok összehasonlíthatóvá váltak. Az eredmények segítségével az egyes készülékek spektrumainak optimális matematikai kezelése megállapítható, amely frakciófüggőnek bizonyult. Ezenkívül a többváltozós adatelemző módszerek segítségével meghatározható a legjobb jel/zaj arányt mutató hullámhossztartomány is. A rendelkezésünkre álló kalibrációkat felhasználva becsléseket, predikciókat végeztünk a minták bioaktív komponens tartalmára, és értékeltük a későbbiekben minősítésre használni kívánt kalibrációkat.


A hasadó élesztőben működő méretkontroll mechanizmusának modellezése Németh Márton, III. évf. Témavezetők: Rácz-Mónus Anna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Dr. Sveiczer Ákos egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék A sejtek növekedése és osztódása egy erősen szabályozott folyamat. Fontos, hogy ne rendszertelenül osztódjanak, mivel ez könnyen a kipusztulásukhoz vezetne. Ezért a sejtek biokémiai reakciók sorával biztosítják, hogy mindig körülbelül azonos mérettel osztódjanak el. Ezt a mechanizmust méretkontrollnak nevezzük, működése a sejtcikluson belül érvényesül. Ez a folyamat univerzális, gyakorlatilag ugyanúgy játszódik le egy emberi sejtben, mint a legegyszerűbb élőlényekben is. A sejtciklus működésének vizsgálatára az egyik leggyakrabban használt modellorganizmus a Schizosaccharomyces pombe. A hasadó élesztőt sok előnyös tulajdonsága juttatta előkelő szerephez a tudományban. Alakja pálcika, mely csak a két végénél nő, a keresztmetszete állandó, így a hosszából tudunk következtetni arra, hogy a sejtciklus mely fázisánál tart a sejt. Modellezésnél a sejtciklus működésének biológiai sokszínűségét próbáljuk a matematika nyelvére lefordítani. A folyamatban résztvevő fehérjék aktivitásának változását, egymáshoz való viszonyát differenciálegyenletekkel írjuk le. Egy egyenlet több részből is állhat: bomlás, szintézis, aktiválódás. Ezt a sokparaméteres egyenletrendszert megoldva, és a kísérleti eredményekkel összehasonlítva információt kaphatunk a leírni kívánt biológiai rendszerről. A kísérleti és elméleti kutatás eleinte nem volt olyan szoros kapcsolatban, mint amennyire a mai világban szükséges. A kísérletek eredményeit beépítik az elméleti modellekbe, és ez visszafelé is működik: elméleti következtetéseket is felhasználnak, hogy megjósolják egyes folyamatok lejátszódását. A TDK dolgozatom is a két módszer összefonódásának a terméke, egy új kísérletes kutatás eredményeire alapozva változtatásokat hajtottam végre egy korábbi modellen. Eleinte a sejtciklus és a méretkontroll mozgató rúgójának a sejtmagban történő MPF akkumulációt hitték, mely szerint, ha az egy bizonyos koncentrációt elér, akkor tud elosztódni a sejt. Ezt az elméletet cáfolták meg kutatók, kísérletekkel igazolták, hogy a sejtmag a sejttel együtt nő. Ezért a most megalkotott modellben a sejtosztódást gátló inhibitor fehérjék hígulására helyeztem a hangsúlyt. Munkám során a WINPP program segítségével számítógépen szimuláltam a hasadó élesztőgomba sejtjeiben működő méretkontrollt. A modellen történő változtatásokat lépésenként hajtottam végre. A méretkontrollt úgy vizsgáltam, hogy az osztódási méret, a sejtciklus alatti növekedés és a ciklusidő, milyen erősen korrelál a születéskori mérettel. A rendszer stabilitását pedig bifurkációs diagram segítségével tanulmányoztam. A kutatásom során kiemelt feladatként kezeltem, hogy az irodalmi adatokhoz a mostani modell minél jobban illeszkedjen.


A keményítő-állapottól függő reológiai paraméterek alkalmazásának lehetőségei a búzaminősítésben Hevér Alina, II. évf. MSc Témavezetők: Dr. Tömösközi Sándor docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Szendi Szilvia doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék A búza minőségének megítélése elsősorban a belőle készült őrlemények és termékek minősítésén keresztül történik. A módszerek között jellemzően érzékszervi, kémiai, reológiai és technológiai jellegű vizsgálatokat találunk. A reológiai jellemzők alapvető fontosságúak a malom- és a sütőipar számára a tészta megfelelő feldolgozásához, és a végtermék minőségének előrejelzéséhez. Mindeddig nagy hangsúlyt a fehérje-, elsősorban a sikértulajdonságtól függő reológiai paraméterekre helyeztek, azok a műszerek pedig, amelyek a keményítőtulajdonságokat határozták meg, mind csak liszt-víz szuszpenziókkal dolgoztak (esésszám, amilográf, gyors viszkoanalizátoros mérések). A munkám célja annak megállapítása, hogy a keményítőtulajdonságok mérésén alapuló minősítési módszerek beilleszthetőek-e az újfajta minősítési rendszerekbe, adnak-e plusz információt a már használatban lévő műszerekhez képest, érzékenyebben jelzik-e a környezeti hatásokat, a fajták közötti különbségeket. Hét különböző termőhelyről származó, 18 búzafajtát vizsgáltam. Méréseket végeztem az öt éve bemutatott Chopin Mixolabbal, mely lehetővé teszi a lisztek komplex reológiai analízisét, ezen belül a keményítőállapottól függő paraméterek meghatározását. Egyszerre regisztrálhatók a keverés és fűtés hatására a tésztában bekövetkező mechanikai változások, szimulálva azokat a hatásokat, melyek felléphetnek egy kenyérkészítési folyamat során. Így egyetlen tesztből nyerhetünk információt az abszorpciós kapacitásra, a stabilitásra, a csirizesedési folyamatokra, az amilázaktivitásra és a keményítő retrogradációjára vonatkozóan, ami korábban csak legalább három különálló teszt elvégzésével volt lehetséges. Az eredményként kapott paraméterek közötti eltérések szignifikanciáját Statistica 9.1 program segítségével értékelem ki. A paraméterek és a görbék alapján a fajták közötti különbségek egyértelműen megmutatkoznak, a termőhelyek összehasonlításából pedig látszik, hogy a viszkozitásszerű paraméterek egy része érzékenyebben reagál a környezetre. A Mixolabos paraméterek értékelésének egyedülálló lehetősége a pókháló diagram, mint minőségprofil generálása, mely jól használható a minőségi különbségek gyors szemléltetéséhez. A minták egy részénél elvgézett RVA-s vizsgálatok eredményei jól összeegyeztethetők a Mixolabos mérések eredményeivel. A kutatómunka a „Pannon búza fajták és fajtajelöltek nemesítése, termesztési és élelmiszeripari feldolgozási rendszerének fejlesztése” c. NTP programhoz kapcsolódik (TECH-09-A3-2009-0221). Irodalmak: Arnaud Dubat: A new AACC International Approved Method to Measure Rheological Properties of a Dough Sample; CHOPIN Technologies, Villeneuve la Garenne, France; AACC Cereal Foods World; Vol. 55, No.3 May-June 2010T. Dapčević, M. Hadnađev, M. Pojić: Evaluation of the Possibility to Replace Conventional Rheological Wheat Flour Quality Control Instruments with the New Measurement Tool – Mixolab; Agriculturae Conspectus Scientificus, Vol 74, No. 3. 169-174; 2009 C. Collar, C. Bollaín, C. M. Rosell: Rheological Behaviour of Formulated Bread Doughs During Mixing and Heating; Food Science Technology International, 13(2):99-107, 2007


Ionos állapotú gyógyszerek transzportfolyamatainak vizsgálata Müller Judit, I. évf. MSc Témavezetők: Dr. Balogh György Tibor tiszteletbeli oktató Richter Gedeon Nyrt. Dr. Hell Zoltán egyetemi docens BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Az elmúlt két évtizedben az ipari gyógyszerkutatás gyakorlatában előtérbe került a kombinatorikus kémia és a nagy áteresztőképességű (biológiai aktivitást jelző) szűrő módszerek (high throughput screening, HTS) alkalmazása. Ennek eredményeképpen a gyógyszergyárak nagyszámú molekulát tartalmazó molekulabankokat hoztak létre. A felgyorsult eredeti gyógyszerkutatásnak köszönhetően az elsődleges HTS biológiai szűrésből nagyszámú és viszonylag gyenge ADME (abszorpció, disztribúció, metabolizmus, exkréció) tulajdonságot hordozó gyógyszerjelölt került kiválasztásra. Emiatt a gyógyszerkutatás minél korábbi fázisában szükségessé vált a vegyületek elsősorban felszívódási, biohasznosulási tulajdonságának jellemzése, ezen sajátságainak szerkezet alapú javítása. A gyógyszerek felszívódásának előrejelzésére általánosan a transzportfolyamatokat leíró fizikai-kémiai sajátságokat, mint a proton-disszociációt (pKa), a lipofilitást (log P/D), illetve a permeabilitást (Pe) használják. A gyógyszerkutatásban a permeabilitás nem-sejtes alapú vizsgálata az in vitro PAMPA (Parallel artificial membrane permeability assay) permeabilitás modellen történik. A PAMPA rendszer a per os adagolt gyógyszerkincs közel 90 %-ának felszívódási mechanizmusát leíró passzív diffúziós folyamatot modellezi. Jelenlegi ismereteink szerint az ionizálható vegyületek passzív transzportja a biológiai membránok lipid kettősrétegén keresztül csak semleges molekuláris formában valósulhat meg. Munkám során különböző proton-disszociációs sajátságú (sav, bázis, amfoter) gyógyszerek transzportfolyamatait vizsgáltam in vitro PAMPA rendszerben. Az ionos állapotban lejátszódó transzportfolyamatait a gyógyszerek pH függő permeabilitási sajátságain keresztül vizsgáltam. A kiválasztott gyógyszerek ionos állapotban végbemenő transzportjának vizsgálatát különböző ionizásciós sajátsággal rendelkező lipidek jelenlétében is elvégeztem. Munkám célja a gyógyszerek passzív transzportját leíró pH-megoszlás hipotézis elméletének pontosítása, kiterjesztése fiziológiás pH-n ionos állapotban lévő vegyületekre.


Biogén aminok felszívódásának in vivo vizsgálata patkányokban Hancz Dóra, I. évf. MSc Kiss Flóra Márta, I. évf. MSc Témavezető: Simonné Dr. habil. Sarkadi Livia egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Napjainkban a vásárlók egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek az egészséges táplálkozásra, szigorodnak az élelmiszerekkel szemben támasztott követelményeik. A legtöbb élelmiszerben számos allergénnek minősülő komponens fordul elő, ennek tudatában nem meglepő, hogy a táplálékintoleranciás és allergiás megbetegedések száma az utóbbi időben egyre növekvő tendenciát mutat. A táplálékintoleranciás tünetek kialakulását gyakran a biogén aminoknak tulajdonítják. A biogén aminok egyes élelmiszerekben (főként erjesztett és tartósított) előforduló kis molekulatömegű, bázikus vegyületek, amelyek mikroorganizmusok, növényi és állati szervezetek anyagcsere folyamatai során keletkeznek az aminosavak dekarboxilezésével. Táplálékintoleranciás tüneteket a biogén aminok közül leggyakrabban a hisztamin és a tiramin okoz. Mivel a hisztaminról, és a hisztamin mérgezésről már sok információ áll rendelkezésünkre, TDK dolgozatunk céljául a tiramin felszívódásának vizsgálatát tűztük ki in vivo patkánykísérlet segítségével. A 10 napos etetési kísérletet 12 nőstény patkánnyal (Wistar) végeztük. Az egyedenként napi rendszerességgel gyűjtött bélsárés vizeletmintákat, a kísérlet végén az állatok boncolása során gyűjtött vékony- és vastagbéltartalmat, illetve a vérsavómintákat elemeztük. A minták vizsgálatát automatikus aminosav analizátorral végeztük, ezen kívül klasszikus kémiai módszerekkel határoztuk meg a kísérletben felhasznált patkánytáp összetételét. A biogén amin analízist követően jellegzetes tendenciákat mutattunk ki a tiramin megjelenését illetően a vizsgált mintákban.


A humán dUTPáz magi lokaliációjáért felelős molekuláris kölcsönhatások azonosítása Scheer Ildikó Zsófia, I évf. MSc Témavezető: Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet Konzulens: Dr. Takács Enikő tudományos segédmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet A humán dUTPáz katalizálja a dUTP hidrolízisét dUMP-vé és pirofoszfáttá, megakadályozva ezzel az uracil beépülését a DNS-be. dUTPáz enzim hiányában túlzott mértékű lesz az uracil beépülés a DNS-be, amit a DNS-javítómechanizmusok már nem tudnak kezelni, így DNS-fragmentáció, majd az ún. timin-mentes sejthalál következik be. A humán dUTPáz fontos rákkutatási célpont, ugyanis rákos sejtekben az enzim szintjének emelkedése áttétek kialakulásához vezet. A humán dUTPáz a citoplazmában termelődik és két izoformája van: a mitokondriális és a sejtmagi izoforma. A dUTPáz nukleáris izoformájának N-terminálisán egy klasszikus nukleáris lokalizációs szignálra (NLS) emlékeztető szekvencia található. Feltételezések szerint, a humán dUTPáz magba történő transzportja a nukleáris pórus komplexen keresztül importin-α-importin-β heterodimer segítségével történik a sejtben. A humán dUTPáz és az importin- kölcsönhatását in vitro még nem vizsgálták. Munkám során azt tűztem ki célul, hogy az esetleges komplexet karakterizáljam thermofluorimetriával, CD felfűtéssel, natív géles futtatással, izotermális titrációs kalorimetriával, az importin- és a humán dUTPáz együttes gélszűrésével, valamint kristályosítással. Kísérleteim egyértelmű bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy a dUTPáz fehérje és az importin-α között szoros kötés jön létre (a disszociás állandó értéke 1 µM alatti). A kölcsönhatásért felelős nukleáris lokakizációs szignál analízise során megállapítottam, hogy az élettani körülmények között nagy mértékben foszforilált szerin oldallánc glutaminsavra való cseréje a komplex disszociációs állandóját körülbelül egy nagyságrenddel növeli. Mivel a glutaminsav a foszfoszerin mósosítottoldalláncot mind töltés mind sztérikus szempontok szerint jól mimikálja (irodalmi adatok alapján), ezért eredményeim arra utalnak, hogy az élettanilag megfigyelt foszforiláció a sejtmagi transzportot nagy mértékben akadályozza. A dUTPázon található NLS és az ezen belüli szerin sok más fehérjében is konzervált, ezért eredményeim ezen fehérjékre is érvényesek lehetnek.


Terápiás fehérje bevitele nyálmirigy géntranszferrel Sipos Bernadett II. évf. Msc Témavezető: Dr. Rácz Gábor Zoltán tudományos munkatárs Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék A felnőttkori fogvesztés leggyakoribb oka a fogágygyulladás (parodontitisz). Ez egy csontvesztéssel járó gyulladásos betegség, ahol a bakteriális fertőzésre kialakuló immunválasz kóros irányba fordul, és a csontfalósejtek (oszteoklasztok) fokozott aktiválódását okozza. A tartósan aktivált oszteoklasztok bontják a fogágy csontszövetét, ez csontvesztéshez, majd a fog kihullásához vezet. Az oszteoklasztok aktiválódása oszteoprotegerin fehérje alkalmazásával gátolható. A terápiás fehérjék bevitelének egyik lehetséges módja a génterápia. Korábbi vizsgálatokban a nyálmirigy több szempontból jó célszervnek bizonyult génterápiás beavatkozásokra: könnyen hozzáférhető, nem létfontosságú, nagy mennyiségű fehérje termelésére és elválasztására képes, kötőszövetes tokban található szerv. Célunk az volt, hogy kísérleti állatokban nyálmirigy géntranszferrel terápiásan hatékony mOPG koncentrációt érjünk el nyálban és/vagy szérumban. Egér oszteoprotegerin (mOPG) cDNS teljes kódoló régióját kódoló AdmOPG rekombináns adenovírust hoztunk létre, melyet amplifikáltunk és tisztítottunk. A vírust patkány szubmandibuláris nyálmirigybe (SMG) juttattuk, 2 nap múlva stimulációt követően nyálat gyűjtöttünk, majd vizsgáltuk az mOPG expressziót nyálban, szérumban és nyálmirigyben. Az AdmOPG géntranszfer dózisfüggő módon növelte a patkány SMG-ben az mOPG termelését. Akár kolinerg stimulációt alkalmaztunk (csak a folyadékszekréciót serkenti), akár kolinerg és β-adrenerg stimulációt (a szekréciós granulumokat is a nyálba üríti), a termelődött mOPG-nek elenyésző része volt kimutatható a nyálban (kolinerg: 0,05% (0,03-1,02%), kolinerg és β-adrenerg: 0,06% (0,00-0,18%), medián (minimum–maximum) értékek, a különbség nem szignifikáns). Tehát a termelt mOPG döntő része nem szekretálódott, hanem a nyálmirigyben volt kimutatható, és a szekréciós granulumok ürítésével sem lehetett növelni a nyálba szekretált mOPG mennyiségét. A szérumban nem volt kimutatható mennyiségű mOPG egyik kezelés során sem. Eredményeink arra utalnak, hogy a patkány SMG-ben adenovirális géntranszferrel termelt mOPG (1) a nyálba szekretálódik; (2) mennyisége alacsony; (3) a szekréciós granulumokat elkerülve szekretálódik a nyálba.


Enzimek evolúciójának molekuláris értelmezése a Kemp elimináció alapján Lábas Anikó, IV. évf. BSc Szabó Eszter, IV. évf. BSc Témavezetők: Dr. Fuxreiter Mónika tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Mones Letif MSc vegyész MTA SZBK Enzimológiai Intézet Konzulens: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Az enzimek evolúciójának értelmezése napjainkban nagy gyakorlati jelentőséggel bír biokatalizátorok, mesterséges enzimek kifejlesztése terén. Munkánk célja az evolúció hajtóerejének számítógépes szimulációval történő feltárása, és ennek felhasználásával racionális céllal történő enzimtervezés. Számításainkhoz a Kemp eliminációt katalizáló, mesterségesen előállított enzimet használtuk, melynek katalitikus hatását in vitro evolúcióval optimálták. A szimulációk során meghatároztuk a natív enzim és egy evolvált variáns reakciójának aktiválási gátját és a reakcióhőt, kombinált kvantummechanikai/molekulamechanikai számításokkal, figyelembe véve a teljes enzimatikus környezetet és a körülvevő oldószert is. Kiszámítottuk az egyes oldalláncok hozzájárulását a katalitikus hatáshoz, az aktiválási gát csökkenéséhez. Az evolvált variánsban az aktiválási gát csekély mértékben, a reorganizációs energia nagyobb mértékben csökkent. Ezért a reorganizációs energia csökkenését tekintettük a Kemp enzim evolúciójának hajtóerejének. Erre alapozva kifejlesztettünk egy új szűrési eljárást, melynek során számítógépes mutánsokat hoztunk létre, és ezek katalitikus hatékonyságát jósoltuk a reorganizációs energia alapján. Számításaink a laboratóriumi evolúciós kísérletek eredményeivel összhangban vannak. Az általunk kifejlesztett eljárás iparilag alkalmazható új enzimatikus funkciók fejlesztésére.


Drosophila virilis heterotrimer dUTPázának szerkezeti és funkcionális vizsgálata Benedek András, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet Konzulens: Horváth András doktoráns MTA SZBK Enzimológiai Intézet A DNS épségének és megfelelő működésének megőrzéséhez elengedhetetlenül szükséges a minden prokarióta és eukarióta sejtben megtalálható dUTPáz enzim. Szerepe az uracil DNS-be való beépülésének megakadályozása a dUTP dUMP-vé való hidrolízise révén. A dUMP a dTTP szintézis prekurzoraként szolgál, így a dUTPáz az utóbbi reakciót katalizáló timidilát szintáz enzimmel együtt az állandóan alacsony dUTP/dTTP arány fenntartásáért felelős a sejtben. A dUTPáz enzimek általában három azonos polipeptid láncból álló, úgynevezett homotrimerek. Létezik néhány organizmus, mint például az általam is vizsgált Drosophila virilis, amelynek genomjában ez a trimer szerkezet már eleve kódolva van: ebben az esetben a dUTPázt kódoló gén szekvenciája háromszoros kópiában, egy leolvasási keretben található meg a DNS-ben, és egy polipeptidként fejeződik ki. Az így kialakuló szerkezetet nevezik kovalens heterotrimernek. Hetero- és nem homotrimer azért, mert az egyes alegységeket kódoló gének – bár egymáshoz nagyon hasonlítanak – nem teljesen azonosak. Munkám során arra szeretnék választ kapni, hogy milyen evolúciós úton alakult ki ez a szerkezet, és miért lehet előnyös a Drosophila virilis-nek. A vizsgálatokhoz polimeráz láncreakció segítségével a vad típusú és különböző csonkított mutáns dUTPázok szekvenciáit állítottam elő, amelyeket pet19-b plazmidba ültettem be, majd a megfelelő fehérjéket E. coli BL21 baktériumtörzsben fejeztem ki. A megtermelt fehérjéket affinitás kromatográfiával és gélszűréssel tisztítottam, majd vizsgáltam funkcióképességüket. Meghatároztam a különböző fehérjék specifikus enzimatikus aktivitását dUTP szubsztrátra nézve spektrofotometriás módszerrel. Thermal Cycler készülékben végzett termofluoreszcenciás méréssel információt kaptam az egyes konstruktok olvadáspontjáról, illetve detektálható fluoreszcencia változást nem mérve a rendezett szerkezet hiányáról. Natív gél elektroforézis segítségével, illetve a gélszűrés során kalibrált kromatográfiás oszlopot használva igyekeztem információt szerezni a fehérjék natív molekulatömegéről. Limitált emésztést végeztem tripszin enzimmel, hogy a hasítási folyamat révén információt kapjak a fehérje védett és nem védett helyeiről, a fragmentáció módjáról és sorrendjéről. A reakcióelegyből szabályos időközönként vett minták fehérjetartalmáról SDS-gél elektroforézissel tájékozódtam. A várakozásnak megfelelően az előállított vad típusú dUTPázt aktívnak találtam. Aktívnak bizonyultak a csonkított mutánsok is, bár ezek aktivitása jóval alatta maradt a vad típusú enzimének. Érdekes módon a dimerré csonkított genetikai kódról átírt fehérjék is funkcióképesek, annak ellenére, hogy a korábbi elképzelések szerint a homotrimer szerkezet kialakulása feltétlenül szükséges az enzim működéséhez. Eredményeim alapján magyarázatot tudunk adni a Drosophila virilis kovalens hetrotrimer dUTPáz szerkezetének evolúciós hasznáról.


Növekedési mintázatok vizsgálata a hasadó élesztő sejtciklus mutánsaiban: lineáris vagy bilineáris? Horváth Anna, IV. évf. BSc Témavezetők: Dr. Sveiczer Ákos egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Rácz-Mónus Anna doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék A hasadó élesztőként is ismert Schizosaccharomyces pombe az ötvenes évek vége óta egyre kedveltebb modellorganizmus kedvező fiziológiai tulajdonságai miatt. Hengeres sejtjei kizárólag hosszirányban nőnek állandó átmérővel, emiatt a hossza arányosítható a teljes sejt térfogatával, azt pedig az erre kidolgozott mikrofotográfiás eljárással követhetjük nyomon. A sejteknek egy ciklusuk során méretük állandóságának fenntartásához átlagosan meg kell kettőzniük a térfogatukat, ezt biztosítja a méretkontroll. A növekedési mintázatok további analízise alkalmas lehet a méretkontroll pozícionálására. A sejt növekedésének leírására a három legelterjedtebb modell a lineáris, az exponenciális és a bilineáris (két lineáris szakasz egy sebességváltási ponttal (RCP)). Általánosan használható modell nem létezik, csak adott sejttípusra választhatjuk ki, hogy melyik illeszkedik a legjobban. A legadekvátabb modell kiválasztására kidolgozott módszer a kvantitatív modellszelekciós kritériumok használata (pl. Akaike Információs Kritérium (AIC)), melyeknek segítségével különböző paraméterszámú modellek is könnyen összehasonlíthatóak. A sejt növekedésre alkalmazott ötparaméteres linearizált biexponenciális (dolgozatomban ezt nevezem bilineárisnak) modell lehetővé teszi egy folytonosan differenciálható függvény alkalmazását, amely magába foglalja a két lineáris szakasz közti átmenetet is. Ez a modell korábbi kutatásokban adekvátabbnak bizonyult, mint a lineáris vagy az exponenciális modell. Munkám során 180 egyedi sejt növekedési mintázatát mértem le, 60 cdc2-3w szimpla mutánsét, 60 cdc2-3w cdc25∆ dupla mutánsét és 60 cdc2-3w cdc25∆ pyp3∆ tripla mutánsét. Minden mért és simítot hossz adatsorra illesztettem egy bilineáris, egy exponenciális és egy lineáris modellt, a modellek közül pedig a fent említett modellszelekciós kritériumok segítségével választottam ki a legadekvátabbat. A sejtek mintegy felénél a bilineáris modell bizonyult a legadekvátabbnak. Mindhárom mutáns 60-60 sejtjéből egy-egy „átlagsejtet” konstruáltam, amelyek növekedési mintázata bilineárisnak adódott minden alkalmazott modellszelekciós kritérium alapján. Korábbi irodalmi adatok szerint ezekben a mutánsokban a méretkontroll máshol hat, mint vad típusban, amit munkám során újabb módszerekkel ismételten megvizsgáltam. Vizsgáltam a bilineáris növekedési mintázatú sejtek esetében a függvény két lineáris szakaszának meredekségét is: t-próbával hasonlítottam össze azokat, hogy az RCP előtti és utáni szakaszok meredeksége szignifikánsan eltér-e. Néhány kivételtől eltekintve a t-próba is megerősítette, hogy a bilineáris modell adekvátabb a lineárisnál a hasadó élesztő cdc2-3w mutáns sejtek növekedési mintázatainak leírására.


Új eljárás kidolgozása biofilmek szennyvíztisztító rendszerek optimalizálásában való alkalmazásra Rabár Ferenc, V. évf. Témavezető: Dr. Jobbágy Andrea egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Magyarország környezetvédelmének az Európai Unió irányelveihez történő felzárkóztatása érdekében napjaink legfontosabb teendői közé tartozik a keletkező szennyvizek minél nagyobb hányadának a megtisztítása, és a meglévő telepek korszerűsítése, optimalizálása. Az élővizek ökoszisztémáját kommunális szennyvizek esetében elsősorban a nitrogén és a foszfor veszélyezteti, mivel ezek a tápelemek az eutrofizáció fő okozói. A hazai szennyvíztisztító telepek számottevő részében ennek megfelelően szigorodtak a nitrogénre vonatkozó határértékek. A szennyvíztisztítás mindmáig világszerte legelterjedtebben használt technológiája az ún. eleveniszapos eljárás, ahol a szennyezőanyagok biológiai eltávolítását egy szuszpenzióban lévő heterogén mikroflóra végzi. Emellett szóba jöhetnek más bioreaktor kialakítások is, például biofilm vagy floc-film reaktorok. Ezeknél a reaktortípusoknál a mikroflóra nem szuszpendált állapotban van jelen, hanem valamilyen kötött vagy lebegő hordozón telepítik meg. Különösen fontos a megfelelő technológia alkalmazása a nitrogéneltávolítás azon lépésénél ahol az úgynevezett nitrifikálók az ammóniából nitrátot hoznak létre. Ezek számára - elsősorban hidegben - hagyományosan igen nagy reaktorokat kell építeni, mivel lassú szaporodásuk nagy rendszerbeli tartózkodási időt követel. A nitrifikálók növekedését ugyanakkor számos tényező is igen erőteljesen befolyásolja, így a paraméterek optimalizálása útján nagyon jelentős és egyben költségkímélő hatékonyságnövelés lenne elérhető. Kutatási célunk egy olyan hatékony és költségkímélő eljárás kísérleti megalapozása ill. ehhez kapcsolódóan egy megfelelő új mérési eljárás kidolgozása volt, amelynek segítségével egy természetes eredetű, standard mikroflóra tartható fenn, amit a nitrogéneltávolítás folyamatának optimalizálására használhatunk fel. Ennek érdekében folytonos és szakaszos üzemben különböző hordozókon nitrifikáló mikroorganizmusokat telepítettem meg. Kimutattam, hogy először az ammónia oxidálók, majd pedig a nitritoxidálók tevékenysége teljesedett ki. Egy olyan kísérleti eljárást alakítottam ki, amely segítségével egy standard mikroflóra tartható fenn, amellyel megbízhatóan el tudtam végezni az összehasonlító vizsgálatokat. Ez a megtelepített standard biofilm lehetőséget adott arra, hogy a nemzetközi kutatásokban - az alkalmazott, csak nagy hibával mintázható, és ismeretlen előéletű szuszpenziókból származó biomassza kultúrák eltéréseiből fakadóan - ellentmondó eredményeket adó hatásvizsgálatok standardizálhatók legyenek. A megtelepített kultúrák felhasználásával kimutattam azt, hogy a pH optimum meghatározása hozzájárulhat az iszapkor lecsökkentéséhez és ez kisebb és olcsóbb reaktorterek kialakítását teszi lehetővé. Kimutattam azt is, hogy az ammónia koncentráció környezetbeli növekedése elsősorban a pH csökkenésével befolyásolja kedvezőtlenül a folyamatot. A kutatás eredményei azt bizonyították, hogy a kidolgozott új eljárás a paraméteroptimalizálás alapján történő, költségkímélő hatékonyságnövelésben megbízható és általánosan alkalmazható módszer lehet.


Lipázok rögzítése szilárd hordozóval kombinált új tipusú szol-gél rendszerekben Weiser Diána, II. évf. MSc Témavezető: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék TDK munkám célja a mára igen sok helyen szintetikus célokra is felhasznált lipázok rögzítésére alkalmas, egyszerű, könnyen hozzférhető, költséghatékony és ipari felhasználás céljaira is méretnövelhető módszer kifejlesztése. A vizes közegből egyszerű adszorpcióval végzett lipáz rögzítések során vizsgáltam az alkalmazott pufferek hatását és összehasonlítottam a TRIS illetve foszfát puffereket, azonos 7,5-es pH értéken. A TRIS puffer többször bizonyult jobbnak, de a két puffer-rendszerrel elért eredmények között nincs jelentős különbség. A szilárd hordozóra történő lipáz adszorbciót számos kereskedelemben is könnyen hozzéféhertő, napjaink vegyiparában szinte minden területen előforduló hordozókon vizsgáltam. A hordozó felülén való megkötődés szinte minden vizsgált esetben igen előnyösen befolyásolja az enzim biokatalitikus tulajdonságait, a legjobb söripari célokra hasznélt szilikagélekkel (Grace920, PQ300) akár nyolcszoros, sőt tizenegyszeres aktivitás növekedés érhető el, a fehérje nagyfokú szelektivitásának megőrzésével. Emellett a manapság egyre nagyobb teret nyerő szol-gél enzim immobilizálás optimalizására irányuló kísérleteket is folytattam. Eddig még sosem vizsgált kétszeresen szubsztiuált tetraalkoxi szilán prekurzor molekulák bevitelével új típusú szol-gél mátrixot alakítottam ki. Három különböző kétfogú prekurzor molekulát (kétszeresen metilezett, kétszeresen fenilezett tetraalkoxiszilán, valamint egy metil és egy fenil funkciót is tartalmazó dietoxiszilán) vizsgáltam. Minden típus hozott jó eredményeket, de a két metil csoportot tartalmazó prekurzorokból kialakított rendszerek mutatták a legjobb tulajdonságokat: többszörösére nőtt a bennük rögzített enzim aktivitása. A továbbiakban a két robosztus módszer együttes hatását vizsgáltam oly módon, hogy az enzimeket előzetesen a legjobbnak tűnő hordozókon (Grace 920, Grace 915, Grace 150,PQ300) adszorbeáltam, majd szol-gél mátrixot alakítottam ki rajtuk a három eddig legeredményesebbnek vélt szol-gél rendszerekkel (TeOS/Oktil-TriEtOS/FenilTriEtOS=1/0,7/0,3, TeOS/Dimetil-diEtOS/Oktil-TriEtOS=1/0,5/0,5, TeOS/DimetildiEtOS/Fenil-TriEtOS=1/0,5/0,5). A hordozón való adszorbció szol-gél polimer hálóval való kombinálása már nem javította számottevően, az adszorpcióval már többszörösére növekedett enzim aktivitásokat, bár egy-két esetben kombinált szol-gél renszer felülmúlta a hordozón adszorpcióval történő rögzítés kimagasló eredményeit is.


Termotoleráns baktériumok vizsgálata tejsavtermelés céljából Dülk Metta, IV. évf. BSc Témavezetők: Dr. Sevella Béla egyetemi tanár BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Hetényi Kata doktoráns BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék A tejsav, sokrétű felhasználhatósága révén a következő években az egyik legkeresettebb vegyipari nyersanyaggá válhat. Jelenleg elsősorban az élelmiszeriparban alkalmazzák, mint savanyúság szabályozót, tartósítószert, tejtermékek előállításához szükséges alapanyagot. A gyógyszeriparban, a bőriparban és a kozmetikai iparban is jelentős a felhasználása, valamint biológiailag lebontható, környezetbarát műanyag (politejsav, PLA) állítható elő belőle. A biomassza nyersanyagon előállítható tejsav tehát számtalan vegyület lehetséges kiindulópontja lehet (ún. platform-alkotó vegyület), így a jövőben jelentős alternatívaként szolgálhat a kőolajalapú technológiák területein. Munkám során egy biofinomító üzem termofil tejsavtermelő technológiájának kidolgozásában vettem részt. A biofinomítás jelentősége, hogy a zöld növényi biomasszát teljes körűen feldolgozzák, melynek során vegyipari alapanyagokat állítanak elő, és a technológiai lépések energiaigényét a fel nem használt biomassza energetikai hasznosításával biztosítják. Esetemben a feldolgozni kívánt nyersanyag a magas cukortartalmú cukorcirok lé volt, melyet a növény szárából préseléssel nyernek ki. A cukorcirok számos területen felhasználható, mint biomassza, papírpép, komposzt vagy szénforrás tejsav, etanol, aminosav előállításához. A tejsav fermentáció mezofil vagy termofil körülmények között is megvalósítható. A termofil (55-60°C) fermentáció előnye, hogy magasabb hőmérsékleten csökkenthető a befertőződések valószínűsége. Mivel az alkalmazott hőmérséklet egybeesik a keményítő cukrosítására szolgáló enzimek hőmérsékleti optimumával, így a keményítő alapú fermentációk esetében könnyen megvalósítható a szimultán cukrosítás és fermentáció (SSF). Célom egy termotoleráns baktériumtörzs kiválasztása és cukorcirok lére való adaptálása volt. Kutatásaim során több törzset is vizsgáltam a Bacillus, Geobacillus nemzetségekből egy többlépcsős sreecning keretein belül. A törzseket különböző cukrok felhasználása alapján szelektáltam és megfigyeltem a tejsav termelődés alakulását. A kísérletek alapján kiválasztottam a legtöbb cukron alkalmazható, a legjobb hozamot és produktivitást mutató törzset, majd teszteltem, hogy a rendelkezésre álló nitrogénforrások mennyiben befolyásolják a tejsav keletkezését a fermentáció során, így optimalizálva a cukorciroklé alapú tápközeget. A tejsavtermeléshez szükséges nitrogénforrás mennyiségének meghatározása után 0,5, illetve 1 literes léptékű fermentorokban követtem nyomon a tejsavas fermentációk folyamatát, különböző pH-szabályozási módokat alkalmazva. Az eddigi fermentoros kísérletek által kapott eredmények alapján a kiválasztott törzs alkalmasnak bizonyult a biofinomító fermentációs üzemében való felhasználásra.


Mikroalgák bioüzemanyag célú termesztése ipari hulladékok hasznosításával Tolvaj Borbála Margit, II. évf. MSc Témavezető: Dr. Réczey Istvánné egyetemi docens BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Konzulens: Dr. Keresztényi István technológiai fejlesztőmérnök MOL Nyrt., DS Fejlesztés Osztály A fenntartható fejlődés alapelveivel összhangban ma igen sok kutató, kutatócsoport, illetve a témában érintett számos cég foglalkozik a fosszilis energiahordozók, és az ezekből előállított üzemanyagok helyettesítését célzó új technológiák kidolgozásával. Erre több tényező miatt is szükség van, hiszen egyrészt ismeretes, hogy a Föld fosszilis készletei végesek, illetve az üvegházhatású gázok kibocsátását is csökkenteni szükséges a klímaváltozás megállítása érdekében. Ezeknek az új, alternatív technológiáknak a köre igen széles és szerteágazó. Az eljárás fejlettsége és a felhasznált alapanyag szerint első és második generációs bioüzemanyagokról beszélünk. Az első generációs bioüzemanyagok előállítására kidolgozott technológiákat gyakran már alkalmazza az ipar, viszont a környezetre gyakorolt hatásaikról megoszlanak a vélemények. Mivel a folyamat során a felhasznált alapanyag élelmiszerként is hasznosítható, vagy a termőterületen élelmiszer is termeszthető lenne, a társadalmi megítélés egyre inkább rossz. Az előállítás költséges, fosszilis energiahordozókat használ fel, és a felhasznált növények termesztése kimeríti a földeket. Mindemellett fontos szerepe van a mezőgazdaság fellendítésében, és a levegő CO2-koncentrációjának csökkentésében. A hátrányok azonban kiküszöbölhetőek lennének az ún. második generációs technológiák fejlesztésével, melyek mezőgazdasági, fa-, élelmiszer-, vagy akár kőolajipari melléktermékeket hasznosítanak alapanyagként. Ide sorolhatjuk a mikroalgák üzemanyag célú hasznosítását is. A mikroalgákat ma leginkább étrend-kiegészítő készítmények, bioaktív komponensek gyártására, illetve a szennyvíz-kezelésben alkalmazzák elterjedten, azonban egyre több kutatás irányul a második generációs technológiákban való felhasználására. A mikroalgák hasznosításának több előnye is van a ma alapanyagként alkalmazott energianövényekkel szemben. Így pl. sós vízben, illetve szennyvízben is igen jól szaporodnak, illetve nem szükséges a tenyésztésükhöz termőterületek bevonása. Mindemellett korlátokkal is szembe kell nézni, pl. a jelenlegi technológiák magas energiaigénye, az üzemanyaghasznosítás szempontjából kedvező olajtartalom és a szaporodási sebesség fordított arányú összefüggése, vagy a termesztésben használt alga kultúra elfertőződésének, illetve a termesztő berendezések mikrobiológiai elszennyeződésének veszélye. TDK dolgozatomban áttekintem milyen irányai vannak a mikroalgák hasznosításának a világban, illetve bemutatom az algák szaporodási körülményeinek vizsgálatával kapcsolatos laboratóriumi kísérleteimet. Munkámban a Scenedesmus acutus egysejtű zöldalga növekedését vizsgáltam különböző környezeti tényezők változtatásával a szaporodási sebesség növelésének érdekében.


Gyógyszertechnológiai fejlesztések biohatóanyagok formulálására Wagner István II. évf. MSc Témavezetők: Dr. Marosi György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Nagy Zsombor Kristóf doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Az új évszázad elején a gyógyszertechnológia az egyik legdinamikusabban fejlődő iparág. Ennek legnagyobb fejlődési potenciállal rendelkező része az úgy nevezett humán egészségügyi biotechnológia. Ezt jól mutatja, hogy az elmúlt évtizedben rohamosan nőtt a piacra kerülő, biotechnológiai eredetű hatóanyagokat tartalmazó készítmények száma. A biohatóanyagok jelenlegi és várhatóan tovább erősödő térnyerése a gyógyszerkutatásban, a gyógyszerformulálást (gyógyszertechnológia) is új kihívások elé állítja. TDK munkámban biohatóanyagok formulálását végeztem. Folyadék halmazállapotban ezeknek a környezetre érzékeny (pH, mechanikai stressz, hő) hatóanyagoknak a stabilitása általában alacsony, emiatt célszerű szilárd készítményt alkalmazni, mely a beteg együttműködést (complaince) és a dozírozás pontosságát is jelentősen javíthatja. Célom az volt, hogy új kíméletes technológiákat fejlesszek szilárd gyógyszerformák előállítására, melyek hatékony alternatívaként jelenhetnek meg az iparban elterjedt idő és energiaigényes fagyasztva szárítás kiváltására. Két különböző típusú technológiát vizsgáltam. Az egyik technológia az elektrosztatikus nanoszálképzés, melynek gyógyszeripari bevezetése még nem történt meg, azonban más iparágak már alkalmazzák ezt a nanotechnológiai eljárást pl. a textil iparban. Ez a technológia – amellett, hogy kellően kíméletes formulálást valósít meg folyamatos és igen alacsony költségű gyártást tesz lehetővé. A másik fejlesztett technológia gyógyszeriparban általánosan alkalmazott berendezésekre alapult. Az előállított minták morfológiáját optikai- és pásztázó elektronmikroszkóppal figyeltük meg. Vizsgáltuk a folyamat során esetlegesen fellépő denaturálódást, illetve a biohatóanyagok stabilitását különböző hőmérsékleteken tárolva. A kapott eredmények alapján megállapítható, hogy a fejlesztett kíméletes és alacsony energiaigényű gyógyszertechnológiai eljárások új, lehetőségeket nyújthatnak biohatóanyagok formulálására.


Fenilalanin ammónia-liáz expressziója E.coli gazdában Kovács Klaudia, MSc, III. félév Témavezetők:Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet Dr. Holczinger András egyetemi adjunktus BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Az enzimek összetett, hosszadalmas reakciósorokat egyszerűsíthetnek, tehetnek nagyságrenddel gyorsabb folyamattá; valamint szubsztrát-, enantio-, régió- és csoportspecifikusságuk miatt kiküszöbölhetik, redukálhatják a nemkívánatos melléktermékek képződését, azaz meglehetősen tiszta termék előállítására alkalmasak. A fenilalanin ammónia-liáz (PAL), mely az ammónia nem oxidatív eliminációját katalizálja az L-fenilalaninról azonban nemcsak a szerves szintézisekben játszik fontos szerepet (alkalmazható a természetes reakcióirány megfordításával L-konfigurációjú aminosav-származékok enantiomerszelektív előállítására, mint például maga az Lfenilalanin, amely az aszpartámgyártás egyik kiindulási vegyülete, vagy egyéb L-fenilalanin analógok, L-piridil/-pirimidil-alanin stb.), hanem alkalmazható a humán gyógyászatban is a fenilketonúria kezelésére. Kísérleteim során különböző eredetű (bakteriális, növényi és kiméra) PAL gének expresszióját vizsgáltam két eltérő vektorkonstrukcióban, két E. coli gazdatörzsben: a fehérjetermelés mértékét, a termelés körülményeinek (hőmérséklet, expressziós időtartam és induktorkoncentráció) hatását az expresszió mértékére, s megmértem az eltérő eredetű fehérjék enzimaktivitását.


Talajjavítás és tápanyagutánpótlás biomassza tüzelésből származó hamuval Anton Áron, III. évf. BSc Témavezetők: Dr. Gruiz Katalin egyetemi docens BME ABÉT Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutató Csoport Klebercz Orsolya doktoráns BME ABÉT Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutató Csoport Konzulens: Rékási Márk tudományos munkatárs MTA TAKI A biomassza alapú erőművekben és fűtőművekben évente több tízezer tonna veszélyes anyagnak minősülő hamu keletkezik, aminek hulladékként történő kezelése, elhelyezése költséges és környezeti kockázattal is jár. A hamuból előállítható termékek ugyanakkor alternatív lehetőségeket biztosíthatnak e speciális hulladék hasznosítására (Huotari et al., 2008). A „biohamu” alkalmas lehet továbbá a nehézfémek mobilitásának csökkentésére is szennyezett talajok remediációja során (Gruiz et al., 2009 ). Az erősen lúgos K-vegyületektől előzetesen mentesített hamu (hamumaradék) alkalmazható a mezőgazdaságban a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait, vízgazdálkodását és tápanyag szolgáltatását egyaránt növelő hatást biztosítva. Az MTA TAKI és a BME ABÉT Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutató Csoport tenyészedény kísérletben vizsgálta a hamumaradék talajjavító, tápanyagutánpótló, illetve nehézfém stabilizáló hatásait. Az őszi árpa jelzőnövénnyel, nehézfémekkel mesterségesen szennyezett savanyú homokon és bányameddővel, valamint szennyvíziszappal szennyezett vályogtalajon, klímaszobában beállított modellkísérlet keretében talajkémiai vizsgálatokat végeztem a tápanyagszolgáltató, talajjavító hatás bizonyítására. A hamumaradék alkalmazásának esetleges környezeti kockázatát, tápanyagutánpótló hatását ökotoxikológiai tesztek alapján bíráltam el. Vizsgálati eredményeim szerint a hamumaradék jelentős, a növények számára felvehető P ill. K tartalom-növekedést eredményez a talajban, így tápanyagforrásként alkalmazható. Talajjavító szerként alkalmazva a hamumaradékot, a talajok meszezése is megvalósítható: 1% hamumaradék szabadföldi kijuttatása közel 10 t/ha CaCO3 kijuttatásával egyenértékű. Savanyú homoknál már ennek az adagnak a felével is elérhető a kívánatos pH érték. Az ökotoxikológiai tesztek alapján a hamumaradékot 1%-ban keverve a talajhoz a talajszennyezés környezeti kockázatának csökkenése, sőt a talaj termőképességének növekedése prognosztizálható.


A Rhodococcus pyridinivorans zearalenon-bontó képességének vizsgálata patkány modellszervezeten, morfológiai, hisztológiai és molekuláris biológiai markerek segítségével Kriszt Rókus, I. évf. MSc Témavezetők: Dr. Kovács Krisztina tudományos tanácsadó MTA KOKI Dr. Ferenczi Szilamér tudományos munkatárs MTA KOKI A mikotoxinok különböző mikroszkópikus gombák másodlagos anyagcseretermékei, melyek óriási problémát okoznak világszerte a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban. Az ebből adódó gazdasági károk enyhítésére szükség van olyan detoxifikáló eljárásokra, melyek segítségével a toxinok eltávolíthatók. Az egyik leghatékonyabb módszer a mikotoxinok mikrobák általi biodegradációja. Számos mikroorganizmust vizsgáltak, amelyek képesek akár több toxint, párhuzamosan lebontani nem toxikus metabolitokra. A legjobb eredményeket Rhodococcus törzsekkel érték el. Mivel e baktériumoknál a mikotoxin bontás metabolizmusa még nem tisztázott, szükség van olyan módszerekre, melyekkel igazolható, hogy a mikroba elbontja az anyagot, toxikus metabolit nem keletkezik, és nincs szignifikáns biológiai/endokrin hatás. Munkám során a Rhodococcus pyridinivorans zearalenon-bontó képességét vizsgáltam, állatkísérletek segítségével. A zearalenon Fusarium speciesek által termelt, hormonháztartást megzavaró szennyezőanyag, melynek ösztrogén-hatása van. Növeli a méh tömegét és megváltoztatja a méhnyálkahártya szöveti struktúráját. Mindeközben, az ezeket, a folyamatokat befolyásoló gének expressziója is megváltozik. Célom az volt, hogy kísérleti úton bizonyítsam, hogy ha a zearalenonnal szennyezett tápoldatot Rhodococcus pyridinivorans-sal inkubálják, akkor megszűnik a biológiai hatása, tehát a mikotoxin elbomlik, endokrin hatású metabolit pedig nem keletkezik. A kísérletekben uterotropikus bioassay módszert alkalmaztam, amely során szexuálisan még éretlen, nőstény patkányokat kezeltem, és vizsgáltam a kiváltott biológiai hatást. Markerként a méh tömegét, a méhszövet struktúrájában bekövetekező változásokat, és különböző, ösztrogén-függő gének expressziójának megváltozását használtam. A kísérletekhez morfológiai, hisztológiai és real-time PCR-es vizsgálatokat alkalmaztam. Az előkísérletek során a célom olyan módszer kidolgozása volt, amely alkalmas endokrin diszruptor vegyület hatásának kimutatására. Az állatokat, több dózisban (0,1 ; 1 ; 5 ; 10 mg/testsúly kg) zearalenonnal, és pozitív kontrolként 17β-ösztradiollal (0,04 mg/testsúly kg) kezeltem, és vizsgáltam a kiválasztott markerekben bekövetkező változásokat. A kísérletek eredményei azt mutatták, hogy a módszer alkalmas zearalenon hatásának kimutatására. Ezt követően a kísérleti állatokat zearalenonnal szennyezett (500 ppm) LB tápoldattal, illetve ugyanilyen összetételű, Rhodococcus pyridinivorans-sal inkubált tápoldattal kezeltem, és szintén néztem a kiválasztott markereket. A kísérletek eredményei azt igazolták, hogy a baktérium valóban alkalmas a zearalenon biológiai hatásainak eliminálására. Ebből arra következtethetünk, hogy a mikroba képes elbontani a zearalenont aktív metabolitok keletkezése nélkül. A kísérleti eredményeket összegezve elmondható, hogy sikerült olyan, gyakorlatban is hasznosítható módszert kidolgozni, amely segítségével endokrin diszruptor vegyületek hatása vizsgálható. A módszer segítségével sikerült igazolni a Rhodococcus pyridinivorans zearalenonbontó képességét, így a baktérium a jövőben alkalmas lehet különböző technológiai célú hasznosításra, a mezőgazdaságban és a környezetvédelemben egyaránt.


Mycobacterium tuberculosis dUTPáz mutánsok kötéshasításának vizsgálata QM/MM módszerrel Lopata Anna, I. évf. MSc Témavezetők: Dr. Rosta Edina postdoctoral research fellow NIH, NIDDK, Laboratory of Chemical Physics Dr. Tóth Judit tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Dr. Vértessy G. Beáta tudományos tanácsadó MTA SZBK Enzimológiai Intézet A WHO adatai szerint a tuberkulózis a leghalálosabb betegség a világon, ami évente közel 2 millió áldozatot szed. A betegség gyógyítására megfelelő célpont lehet a kutatócsoportunk által behatóan tanulmányozott dUTPáz enzim, amely esszenciális a Mycobacterium tuberculosis baktérium számára. Ezen enzim alapvető szerepet játszik a DNS integritásának megőrzésében azáltal, hogy a dUTP hidrolízisét katalizálja dUMP-vé és pirofoszfáttá. Ezzel az enzim előállítja a dTTP bioszintézis prekurzorát és alacsony szinten tartja a dUTP:dTTP arányt. Mivel a dUTPáz hiányában ez az arány magas lesz, DNS fragmentáció és az úgynevezett timinmentes sejthalál következik be. Az enzimatikus mechanizmus alapjainak megismeréséhez korábbi munkám során olyan mutáns enzimeket állítottam elő, amelyek a szubsztrátot kötő C-terminális karjukban különböznek a vad típusú dUTPáztól. Ezek közül az uracillal aromásan átlapoló hisztidin aminosav alaninra való mutációját tartalmazó mutáns és a teljes C-terminális kar nélküli csonkolt mutáns kristályszerkezetét is sikerült meghatároznunk, amelyek a PDB adatbázisban 3LOJ és 3I93 kóddal találhatók meg. A vad típusú enzim és a mutánsok szubsztrát hasítási mechanizmusának összehasonlításához in silico vizsgálatokat kezdtem az NIH-ben (National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA). Egy korábban definiált (Barabás et al, 2010, publikálás alatt) reakciókoordináta mentén haladva több szerkezetet minimalizáltunk, az enzim és a szubsztrát kiindulási állapotából az átmeneti állapoton keresztül a termékig. Az enzimek teljes aktív centrumát és a szubsztrátot sűrűségfunkcionállal, míg az enzim és az oldat többi - a szubsztrát által kötött Mg2+ iontól 20 Å-ig terjedő - részét molekulamechanikai módszerrel írtuk le. Eredményeinkből megállapítható, hogy a kapott reakció-energiaprofilok aktiválási szabadentalpiája jó összhangban van a kísérletileg mért katalitikus állandókkal. A kapott szerkezetek aktív centrumának töltéseloszlása, valamint a kötéshosszak és -szögek változása alapján azonosíthatók azok a kulcsfontosságú pontok, amelyek biztosítják a dUTPáz enzim megfelelő katalitikus hatékonyságát.


Van-e biológiai kockázata a fehérje rendezetlenségnek: rákos mutációk vizsgálata Pajkos Mátyás, IV. évf. BSc Témavezető: Dr. Dosztányi Zsuzsanna tudományos főmunkatárs MTA SZBK Enzimológiai Intézet Konzulens: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Egyre több az adat arra vonatkozóan, hogy az eukarióta genom olyan fehérjéket kódol, melyeknek jelentős nagyságú szakasza rendezetlen. Annak ellenére, hogy ezek a fehérjék nem rendelkeznek jól meghatározott szerkezettel, fontos szerepet töltenek be a sejtciklus folyamataiban, szabályozásban és jelátviteli folyamatokban. Ugyanakkor azt is megfigyelték, hogy a rendezetlen részek gyakoriak a rákhoz, illetve más betegségekhez kapcsolódó fehérjék között, és ezért felmerült, hogy a rendezetlenség egyfajta kockázatot rejt magában. Projektem segíthet ezt a feltételezést igazolni vagy megcáfolni. Ennek keretében bioinformatikai módszerek és statisztikusan kezelhető mennyiségek segítségével megvizsgáltam, hogy a rákot okozó pontmutációk nagyobb valószínűséggel esnek-e rendezetlen fehérje szakaszokra. A vizsgálathoz a rákos betegségekkel összefüggésbe hozható fehérjék kísérletes úton ellenőrzött mutációs adatait a Swiss-Prot adatbázis szolgáltatta. A mutációk eloszlásának statisztikai vizsgálatához a véletlenszerű eloszláson kívül a fehérjékben található polimorfizmusokat is referenciaként használtam. Az általánosan elfogadott nézetekkel ellentétben az eredmények arra engednek következtetni, hogy a rákkal kapcsolatos mutációk és a fehérjék szerkezeti tulajdonságai közötti összefüggések egy összetettebb képet mutatnak, de általánosságban elmondható, hogy a rákot okozó mutációk nagyobb valószínűséggel esnek rendezett szekvencia részekre. Megvizsgálva a mutációk eloszlását az egyes fehérjékben arra jutottam, hogy az nem egyenletes; sok fehérje hordoz egy, sokkal kevesebb fehérje pedig több mutációt. Kiemelkedő példa erre a p53 tumorszupresszor fehérje, mely önmagában 1334 rákot okozó mutációt hordoz. Ezért érdemesnek találtam mutációszám alapján kialakított csoportokra külön elvégezni a statisztikai vizsgálatokat, mind a rákot eredményező mutációkra, mind a polimorfizmusokra. Azt találtam, hogy míg a polimorfizmusok és az egy mutációt hordozó fehérjék mutációi inkább a rendezetlen részekre esnek, addig több mutációs esetekben azok a rendezett részeken találhatóak meg. Az így kapott eredmények közelebb vihetnek a fehérje rendezetlenség rákban betöltött szerepének megértéséhez, ami hasznosítható a legkülönbözőbb tudományterületeken az alapkutatástól a racionális gyógyszertervezésig.


Butiril-kolinészteráz génbevitel nyálmirigysejtekbe adenovírus és nanoszilika vektorral in vitro Somogyi Dávid, IV. évf. Témavezetők: Dr. Varga Gábor tanszékvezető egyetemi tanár Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék Bori Erzsébet PhD. hallgató Semmelweis Egyetem Orálbiológiai Tanszék Az elmúlt mintegy húsz évben a génterápia gyors fejlődésnek indult. A kutatás egyebek mellett arra irányult, hogy minél hatékonyabb és biztonságosabb módját dolgozzák ki a genetikai anyag bejuttatásának. A géntranszfer kivitelezésére használható virális és nem virális eredetű vektor. Előbbiek közé tartozik a hatékony, de kevésbé biztonságos adenovírus; utóbbiak közé az ígéretesnek tűnő, szervesen módosított szilika (ORMOSIL) nanorészecske. A gének bejuttatásának egyik lehetséges célszerve a nyálmirigy. Nagy előnye, hogy sejtjei a nyál mellett a vérkeringésbe is képesek fehérjét szekretálni. Ezenkívül a mirigyek kivezető nyílásai nyitottak, jól láthatók a szájüregben, és rajtuk keresztül gyakorlatilag minden epitheliális sejt közvetlenül elérhető. A mirigyek jól elkülönülnek, ami fizikailag gátolja a transzgént kódoló vektor esetleges kijutását a célszövetekből. Kutatásomnak kettős célja volt. Elsősorban azt vizsgáltam, hogy a SE Orálbiológiai Tanszékén klónozott, humán butiril-kolinészteráz enzimet kódoló adenovírus (AdhBChE) alkalmas-e géntranszferre, és ha igen, akkor mennyire hatékony. A butiril-kolinészteráz képes megkötni és inaktiválni a rendkívül mérgező, rovarirtószerként és harci gázként egyaránt alkalmazott szerves foszforvegyületeket, így bevitele komoly terápiás előnnyel járna. Másrészt megkezdtem a Tanszék által tanulmányozott új, nanoszilika vektor alkalmasságának tesztelését (DNS kötő és védő képesség, toxicitás, transzfekciós hatékonyság). A kutatást patkány fültőmirigy sejtekből immortalizált Par-C10 sejtvonalon végeztem. A vírusvektorokat magam szaporítottam és tisztítottam. Az adenovírus (és a nanoszilika) transzfekciós hatékonyságát a vírus által kódolt butiril-kolinészteráz enzim aktivitásának mérésével vizsgáltam. A nanoszilika komplexképző képességét és a kötött DNS-nek nyújtott, különböző enzimes hasításoktól (EcoRI, rDNáz) való védelmét agaróz gélelektroforézissel teszteltem. A citotoxicitás megállapításához WST-1 reagenssel dolgoztam. Az eredmények az adenovírus vektor szempontjából rendkívül ígéretesnek bizonyultak: a vírussal transzfektált mintákban a butiril-kolinészteráz aktivitása megközelítette a pozitív kontrollét (86,6%), igaz, nagy standard hiba (0,184) mellett. A vizsgált nanoszilikák esetében adott kísérleti körülmények között nem sikerült génbevitelt kimutatni. A gélelektroforézis tanúsága szerint a DNS lassabban futott a nanorészecskékkel történő inkubációt követően, mint csupaszon, és – bizonyos kísérleti beállítások mellett – védettséget élvezett a restrikciós endonukleázzal szemben. Még igazolásra szorul, hogy a megfigyelt hatások valóban a nanoszilikának tudhatók be. A citotoxicitás vizsgálatához sikerült meghatároznunk a WST-1 reagens optimális működéséhez szükséges kiindulási sejtszámot és inkubációs időt.

KÉMIAI TECHNOLÓGIA ÉS VEGYIPARI MŐVELETEK SZEKCIÓ

Izobutanol-víz rendszer pervaporációval történı elválasztása bioüzemanyag gyártása céljából Szatmári Katalin II. évf. MSc Témavezetık: Dr. Mizsey Péter tanszékvezetı egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Cséfalvay Edit egyetemi tanársegéd BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Napjainkban a folyamatos és intenzív olajár-emelkedés, illetve a klímaváltozás miatti növekvı aggodalom miatt a fosszilis tüzelıanyagok kiváltására szolgáló bioüzemanyagok szerepe egyre nagyobb. Az alkohol bázisú tüzelıanyagokhoz sorolható a biobutanol, melynek egyik alapanyaga az izobutanol. Az izobutanol a keményítı alkoholos erjedése során keletkezik, az un. kozmás olajok alkotórészeként. Mivel a vízzel azeotrop elegyet képez, az egyszerő desztilláció nem alkalmas az izobutanol dehidratációjára. Erre a célra a leghatékonyabb módszer a pervaporáció és desztilláció kombinálása, amely egy un. hibrid eljárás. A pervaporáció olyan membránszeparációs mővelet, amely kis mennyiségő folyadék elegyek elválasztására alkalmas. Az elválasztást nem befolyásolja az esetleges azeotropia, mivel az oldódás- diffúzió elven mőködik. Hatékonysága a fluxussal (adott membránfelületen adott idı alatt átdiffundált anyag tömege), és a szeparációs faktorral határozható meg. Munkámban azt vizsgáltam, hogy milyen hıfokon, illetve betáplálási összetétel mellett érhetı el a legnagyobb fluxus és szeparációs faktor. Összesen 15 kísérletet végeztem el három hıfokon, öt különbözı összetétel mellett. A három hıfok: 70°C, 80°C és 90°C; az elméleti összetételek pedig a következıek: 14, 11, 8, 4 és 1 m/m% betáplálási víztartalom. A koncentrátum kiértékeléséhez Karl-Fisher titrálást, a permeátum kiértékeléséhez pedig gázkromatográfiát alkalmaztam. Kísérleteim alapján elmondható, hogy a fluxus növelhetı a hımérséklettel. A fluxus a betáplálási víztartalommal nı, ill. fordítva, nagyobb alkoholtartalmak esetén a fluxus csökken, de ez a csökkenés nem olyan jelentıs, mint más alkoholok (pl.: etanol) esetén. A szeparációs faktort a hımérséklet nem befolyásolja, de a kiindulási víztartalom csökkenti. A legnagyobb fluxus (4230,94 g/m2h) 90°C-on, 14m/m% betáplálási víztartalom mellett adódott, míg a legnagyobb szeparációs faktort (894) 80°C-on, 1m/m% kiindulási víztartalomnál kaptam, bár ez nem sokban különbözik a 90°C-on mérhetı értéknél. A fluxust és a szeparációs faktort egyesítı PSI (pervaporáció szeparációs indexe) a hımérséklettel egyenesen arányos. A PSI alapján a pervaporáció a legmagasabb, még alkalmazható hımérsékleten a leghatékonyabb, valamint hidrofil membrán esetén a legmagasabb víztartalom mellett. Mindent összevetve a pervporációt a desztillációval ajánlatos kombinálni, illetve az azeotrop pont (84m/m% víztartalomnál adódik) megtörésére használni az izobutanol víztelenítése során.


Fokhagyma (Allium sativum L.) kivonatok elıállítása alkoholos extrakcióval, az eljárás méretnövelése, és a kivonaton alapuló termékfejlesztés Csépány Péter, I. évf. MSc Témavezetık: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Nagy Bence tanszéki mérnök BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A gyógynövényeket az emberiség történelmében fontosságuk alapján sorrendbe állítva, a fokhagyma mindig az elsı tíz legfontosabb között szerepelt. A mai világban az elsıszámú modernkori betegség, a szív és érrendszeri problémák kezelésében és megelızésében van egyre növekvı szerepe. A fokhagyma széles spektrumú hatóanyagrendszerével képes csökkenteni a vérnyomást, a káros LDL koleszterinszintet, illetve megakadályozni a vérrögképzıdést. A szakma egyöntető véleménye alapján a fokhagyma legfontosabb vegyülete az allicin, és annak bomlástermékei, amely az alliin molekulát bontó alliináz enzim mőködése során keletkezik, és okozza a jellegzetes és mindenki által jól ismert szagot. BSc szakdolgozatomban a fokhagyma alkoholos extrakcióját vizsgáltam. Céljaim az alliin extrakcióját befolyásoló faktorok felderítése, egy kiváló, alliinben dús fokhagyma alapanyag kiválasztása, és a választott alapanyag extrakciós paramétereinek a feltérképezése voltak. TDK munkámat a korábban elvégzett kísérletekre alapoztam. Mostani céljaim egy gazdaságos fokhagyma extrakciós eljárás kidolgozása, az eljárás egy nagyságrenddel történı méretnövelése, és az extraktra alapozott étrendkiegészítı termék fejlesztése voltak. Munkám elsı szakaszában egy többlépcsıs, laboratóriumi mérető, extrakciós eljárást dolgoztam ki gazdasági megfontolások figyelembevételével. További laborkísérletekben kidolgoztam egy módszert a fokhagyma alapanyag teljes alliintartalmának a meghatározására. Munkám második szakasza a félüzemi berendezés megtervezésével kezdıdött. Majd miután megépítettük azt, megkezdıdhetett a laboratóriumi eljárás adaptálása. Próbakísérleteket hajtottam végre a készülék pontos beállítása érdekében. További kísérletekben bizonyítottam, hogy sikerült reprodukálni a kívánt eljárást a félüzemi berendezésben, sıt még a vártnál jobb eredményeket is produkáltam. Még ebben a munkaszakaszban végrehajtottam számos termelési kísérletet, amelyek során kiváló minıségő szilárd extraktokat, illetve betöményített extrakt oldatokat állítottam elı. A harmadik szakaszban a félüzemi termelési kísérletekben gyártott fokhagyma extraktra alapozva végrehajtottuk a termékfejlesztést a kutatási partnereink szoros együttmőködésével. Az általunk tervezett termék magas allicin potenciállal rendelkezik, továbbá megoldottuk a feldolgozás során keletkezı szaganyagok molekuláris csapdázását is.


Heterogén palládiumkatalizátorok vizsgálata szerves szintézisekben Németh János, II. évf. MSc Témavezetı: Dr. Hell Zoltán egyetemi docens BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Kiss Árpád doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Az utóbbi évtizedek szerves kémiai kutatásainak egyik fı iránya olyan új katalizátorok, illetve reagensek keresése, amelyek aktívabbak, szelektívebbek, esetenként újra felhasználhatóak, egyszerőbben kezelhetık, és kevésbé terhelik a környezetet, mint a legtöbb hagyományos katalizátor. Az elmúlt években egyre nagyobb jelentıségővé vált a különbözı ásványi alapú katalizátorok, például természetes és módosított agyagásványok, zeolitok, vegyes oxidok használata. Gyakran alkalmazzák ezeket az anyagokat különbözı nehéz- és nemesfém-katalizátorok hordozójaként is. A BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékén több éve folynak kísérletek különbözı szilárd savak és szilárd bázisok felhasználhatóságának vizsgálatára szerves kémiai szintézisekben. TDK munkám során e kutatásokba kapcsolódtam be. Feladatom az volt, hogy vizsgáljam különbözı hordozókra felvitt fémek, elsısorban a palládium alkalmazhatóságát különbözı szén-szén kapcsolási reakciókban, kiindulva a korábbi tanszéki kutatások során a Heck-, Sonogashira-, Suzuki-, illetve Kumada-kapcsolásokban elért eredményekbıl. Elıször vizsgáltam a korábban kifejlesztett Pd/MgLaO katalizátor alkalmazhatóságát az aril-halogenidek és szilánok között lejátszódó Hiyama-reakcióban. Megállapítottam, hogy a reakció megfelelı konverzióval megvalósítható aril-jodidokkal, tetrabutilammónium-fluorid jelenlétében. A kvaterner ammóniumsó kiváltása nem járt sikerrel. Aril-bromidok esetén nem a várt szén-szén kapcsolási reakció ment végbe, hanem a halogenid Wurtz-típusú önkapcsolása, valamint dehalogénezıdése játszódott le. Nitrocsoportot tartalmazó aromás halogénvegyületek esetén, alkoholban, nátriumhidroxid jelenlétében a nitrocsoport szelektív redukcióját figyeltük meg. Munkám folytatásaként ezt a reakciót vizsgáltam behatóbban. Igazoltam, hogy a redukció a transzfer hidrogénezés egy formája, az oldószerként alkalmazott alkohol karbonsavvá oxidálódik a folyamat során. Megállapítottuk, hogy a reakció az azoxibenzol – azobenzol – anilin úton megy végbe. Hasonló reakciókat leírtak az irodalomban, de esetünkben a katalizátor hordozó és a reakciókörülmények megfelelı megváltoztatásával sikerült a redukció különbözı köztitermékeit szelektíven, környezetkímélı módon elıállítani.


Az etilbenzol gyártásának modellezése és optimalizálása Király Márton, I. évf. MSc Témavezetı: Dr. Mizsey Péter tanszékvezetı egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Egy gyártási folyamat megvalósítása során a tervezı mérnökök sok nehézséggel kerülnek szembe. Az adott technológia megvalósítása során sok üzemeltetési kérdés merül fel, számtalan variáció létezik egy üzemre, melyek mind más beruházási, üzemeltetési költségekkel és más egyéb, például irányíthatósági paraméterekkel rendelkeznek. Épp ezért az adott forrásokból a legnagyobb hatékonysággal mőködı, legnagyobb elérhetı profitra termelı üzem felépítésének megtervezése rendkívül összetett feladat. Ezen lehetıségek közül az optimális struktúra kiválasztását segíti elı a lehetséges variációk modellezése és ezek több szempontú összehasonlítása. Ennek bemutatására egy benzolból és etilénbıl etil-benzolt gyártó üzemet modelleztem. A mellékreakciókat dietil- és trietil-benzol képzıdésével modelleztem. A reakcióelegy elválasztásához három desztilláló oszlopot használtam. Két fontos üzemi paramétert, a betáplált etilén és a benzol arányát, a reakció hımérsékletét és az elért konverziót változtattam, majd ezek hatásait vizsgáltam a modellüzemek üzemeltetési jellemzıire és irányíthatóságra. Kísérleti tervet állítottam fel ezen faktorokra, melyben a benzol aránya az etilénhez képest 2-3 közötti volt; a reaktor hımérséklete 100-200 °C között változott az elsı reakcióban elért konverziót pedig maximálisra állítottam a tartózkodási idı állításával. Etilén nem maradt feleslegben a reakció során. Az üzemmodellek minden egyéb paraméterét azonosan tartottam. Vizsgálataimhoz a UniSim R390 komplex folyamatszimulációs programokat használtam. A modellüzemeket stacioner viselkedésük alapján hasonlítottam össze. A kisebb konverzióval (20%), vagyis nagyobb benzol-felesleggel mőködı üzemekben kevesebb melléktermék keletkezett, de az üzemeltetési költség itt volt a legmagasabb. A 30%-os konverzióval üzemelı modellekben nagy volt a melléktermékek aránya. Ugyan ezt tapasztaltam magas etilén arány esetén is. A magas reakcióhımérséklet és a nagy tartózkodási idı katalitikus transzalkilációhoz vezetett. A magas reakcióhımérséklető üzemek termékstruktúrája és a magas, 30%-os konverzióval mőködı üzemmodellek becsült üzemeltetési költségei voltak a legmegfelelıbbek. Vizsgálataim után levontam a következtetést, hogy a benzol ideális konverziója a 30% körüli, a reakcióhımérséklet 200°C. Az alacsonyabb üzemeltetési költségek és a kevesebb keletkezı melléktermék miatt ez a beruházás gyorsan megtérülhet.


Szuperkritikus CO2 által indukált geokémiai reakciók vizsgálata Lévai György, IV. évf. BSc Témavezetı: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Konzulens: Dr. Szabó Csaba egyetemi docens ELTE TTK Kızettan-Geokémiai Tanszék Napjaink egyik legjelentısebb problémája az üvegházhatást okozó gázok koncentrációjának fokozatos növekedése a légkörben. Az üvegházhatást okozó gázok közé tartozik a CO2, a vízgız, a nitrózus gázok, a H2S és a szénhidrogének. Ezek a gázok reflektálják a Föld felszínérıl távozó infravörös spektrumba esı sugárzás egy részét, növelve ezzel Földünk átlaghımérsékletét.i Egy lehetséges megoldás lehet a CO2 koncentráció növekedési ütemének visszafogására, a CO2 hosszú távú tárolása geológiai formációkban. Potenciális CO2 tárolók lehetnek: szárazföldi bioszféra, óceán, magmás kızetek a Föld felületén, mély felszín alatti üledékes formációk, sósvíz tárolók, kimerült kıolaj vagy földgáztárolókii. Az erımővek, mint pontforrások füstgázától elválasztott, és a tárolókba injektált CO2 az ottani hımérséklet- és nyomásviszonyoknak megfelelıen szuperkritikus halmazállapotba (sc. CO2) kerül. Fontos megismernünk a sc. CO2 geokémiai hatását a rezervoárokban lévı ásványok összetételére, és a kızetek stabilitására. iii A BME és az ELTE együttmőködésével kísérleti és analitikai módszereket és módszertani megközelítést kezdtünk tesztelni valódi, kutató fúrásokból származó homokkı mintákon, hogy megvizsgáljuk, hogy a sc. CO2-dal való érintkeztetés következtében milyen elemek koncentrációi fognak megváltozni. Kísérleteket végeztünk nyomástartó bombában CO2-dal 70-220bar-ig, 5-37 napos valódi kızetmintákat érintkeztetve sc. idıintervallumokban, 55-65°C-ra termosztálva a mintákat. A minták elemzését pásztázó elektronmikroszkóppal, röntgen fluoreszcenciával (XRF), atom adszorpciós spektroszkópiával és induktív csatolású plazma-tömeg spektroszkópiával (ICP-MS) végeztük el. A minták a Na, Ca, Mg, K, Fe és Sr ionok koncentrációiban mutattak jelentıs eltérést a szuperkritikus CO2-os kezelés elıtt és után. A homokkı minták felületi Ca és Mg koncentrációja csökken (XRF), míg a mintákat áztató – pórusfluidumot szimuláló – sósvíz oldat Ca és Mg koncentrációja nı a sc. CO2-dal történı érintkeztetés hatására (ICP-MS). Ez az eredmény egy dinamikus oldódás-kiválás egyensúlyra utal a minták, és az azokat áztató, velük egyensúlyban lévı oldat között, a CO2 injektálás hatására bekövetkezı H2CO3 képzıdés okozta pH csökkenés miatt. Az XRF eredmények alapján a homokkı minták felületi elemeloszlásának szórása nagy, valamint a K mennyisége csökken a kızetminták felületén. Az ICP-MS, valamint az XRF eredmények is jelzik a Sr és Fe koncentráció növekedését a nagy nyomás, magas hımérséklet és a sc. CO2-os kezelés hatására, mind a kızeteket áztató oldatban, mind a kızetminták felületén. Továbbá az IPC-MS eredmények a sc. CO2-os kezelés hatására a kızetet áztató oldat Na koncentrációjának jelentıs csökkenését indikálják, amely a kızetminták felületén történı Na tartalmú ásvány kiválására utal (pl.: dawsonit).


Nitrilek szelektív, katalitikus hidrogénezése primer aminokká – A 3,4-dietoxibenzil-cianid hidrogénezése palládiummal Molnár Bálint, IV. évf. BSc Témavezetı: Dr. Hegedős László tudományos munkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A primer aminok fontos és értékes finomkémiai, elsısorban gyógyszer-, mőanyag- és növényvédıszeripari intermedierek. Elıállításuk sokféle módon történhet, például ammónia alkilezésével, oxovegyületek reduktív aminálásával, de a gyógyszeriparban az egyik leggyakrabban alkalmazott eljárás a nitrilek vagy nitrovegyületek heterogén katalitikus hidrogénezése. A szakirodalomból régóta ismert, hogy a nitrilcsoport átalakítása primer aminokká viszonylag egyszerően megoldható, bár a reakció szelektivitása lecsökkenhet a mellékreakcióban keletkezı szekunder és tercier aminok miatt. A másod- vagy harmadrendő aminok mennyiségét minimalizálhatjuk, ha a reakciót ammóniás alkoholban (pl. metanol, etanol) végezzük, azonban a jó eredmények eléréséhez legalább 5–6-szoros mennyiségő ammónia szükséges, még a legalkalmasabbnak bizonyult Raney-Ni katalizátor esetében is. A BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékén új eljárást dolgoztak ki nitrilek katalitikus hidrogénezésére, amelyben aktívszén-hordozós palládium katalizátorral, egymással nem elegyedı oldószerpár (pl. víz/diklórmetán) alkalmazásával, savas jellegő adalék (pl. NaH2PO4) jelenlétében, enyhe reakciókörülmények között (30–80 ºC, 6 bar), teljes konverzió mellett, 80–90%-os termelés és 85–95%-os szelektivitás érhetı el a primer aminokra vonatkozóan. Ezen kutatásba csatlakozva feladatom volt, hogy – a kidolgozott eljárás kiterjeszthetıségét tanulmányozva – vizsgáljam a 3,4-dietoxibenzil-cianid palládiumkatalizált hidrogénezését. Ennek során egy fontos és értékes gyógyszeripari közti termék – a 2-(3’,4’-dietoxifenil)etil-amin – képzıdik, ami a drotaverin-hidroklorid (No-Spa®) simaizom görcsoldó hatású gyógyszer kulcsintermediere. Célom volt, hogy meghatározzam ezen primer amin szelektivitásának és termelésének optimális körülményeit.


Gyógyszergyári hulladékvizek fiziko-kémiai kezelése Tóth András József, II. évf MSc Témavezetık: Dr. Mizsey Péter tanszékvezetı egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Gergely Felicián tudományos segédmunkatárs BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A vegyi- és rokoniparokban, pl. gyógyszeripar, finomkémia, fémkezelési iparok és petrolkémia, számos helyen keletkeznek olyan szennyvizek, melyek jelentıs mértékben tartalmaznak illékony szerves anyagokat (Volatile Organic Compounds, VOC), halogéntartalmú szerves komponenseket, (Adsorbable Organic Halide, AOX), oldott szerves és szervetlen sókat, nehézfémsókat és egyéb szennyezéseket. Ezeknek a szennyvizeknek, vagy más néven technológiai hulladékvizeknek, anyalúgoknak a tisztítására nem minden esetben alkalmazható biológiai tisztítási eljárás. Ennek okai lehetnek például az önkormányzat által kiadott tiltó rendelkezések, vagy a biológiai tisztítást gátló szennyezések jelenléte. Az erısen szennyezett hulladékvizek ezért az egyes üzemekben súlyos lokális környezeti problémát jelentenek. Ilyen esetekben sikerrel alkalmazhatók az ún. fiziko-kémiai tisztítási módszerek: a deszorpció, a rektifikálás, a sztrippelés, a membránszőrés és a lehajtás. A fiziko-kémiai tisztításnál két filozófiát követhetünk. Vagy minél koncentráltabban nyerjük ki az illékony szerves anyagokat, és a maradék hulladékvizet csatornázzuk, ebben az esetben sokszor a rektifikálás a leghasznosabb, bár egyéb mőveletek is szóba jöhetnek (az eredeti szennyvíz illékony szerves anyag tartalmától függıen). Máskor pedig a nagy sótartalom miatt kell a vizet lehajtani, és a maradék kerül égetésre. Utóbbi esetben egyszerő lehajtást, bepárlást alkalmazunk. Ezek az eljárások sok esetben már eredményesen alkalmazhatóak a kémiai oxigénigény (KOI) nagymértékő csökkentésére. A munkám során egy gyógyszergyár és a Tanszék közös projektjében, a vállalat hulladékgazdálkodásának fejlesztésében vettem részt. A gyár jelentıs mennyiségő és nagy KOItartalmú hulladékvizeit ártalmatlanítással kénytelen kezelni. Ennek részarányát a környezeti fenntarthatóság és a költségek miatt csökkenteni szerette volna. A hulladékvizek fiziko-kémiai jellemzıinek ismerete függvényében ezen probléma megoldására a Tanszéken alternatív megoldásokat dolgoztak ki. A konkrét feladatom több ipari hulladékoldószer-elegy folyamatos üzemő rektifikálásánának megvalósíthatósági vizsgálata volt. ChemCAD-szimulátorral modelleztem a folyamatot, majd a kiszámolt technológiai paraméterek helyességét egy laboratóriumi kísérleti berendezésen ellenıriztem. A fejtermék esetében az oldószer illékony komponensben való dúsítása, a fenéktermék esetében pedig a célkomponensben való szegényítés (0,1 m%-os határérték) volt a célom. Az elıbbit így olcsóbban ártalmatlaníthatják, utóbbinál pedig így biztonságosan alkalmazható több, KOI-értéket csökkentı technológia is (például membránszőrés). Az üstmintákban a kiindulási hulladékvíz KOI-értékének csupán 5-10 %-a volt. Végül összevetettem a régi és az új megoldást gazdasági szempontból is: beruházási- és üzemeltetési költségekkel, illetve csatornázási bírságok szempontjából vizsgáltam a kérdéses folyamatot.


Cukorcirok préslé cukortartalmának betöményítése bionyersanyag elıkészítéshez Nagy Renáta, I. évf. MSc Témavezetı: Dr. Cséfalvay Edit egyetemi tanársegéd BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A bioetanol gyártás egyik ígéretes alapanyaga a cukorcirok, mivel jó beltartalmi értékeket mutat, ezen belül magas a cukorkoncentrációja. Feldolgozása során nem kívánt fermentáció is lejátszódik, ami komoly problémát jelent. Ezt a fermentációt meg lehet akadályozni a cukorkoncentráció növelésével. Méréseim során centrifugálással és mikroszőréssel elıkezelt cukorcirok préslé mintákat nanoszőréssel, és fordított ozmózissal töményítem be különbözı membránok alkalmazásával. Célom a betöményítéséhez szükséges membrán kiválasztása volt. A méréseket a 35 bar nyomáson és állandó hımérsékleten végeztem. A kiértékelés után kiválaszttom a feladatra legalkalmasabb membránt. Analitikai módszerrel vizsgáltam a permeátum és a retentátum glükóz-, fruktóz-és szacharóz tartalmát. Irodalmi adat szerint az iparban alkalmazott gyártásnál a 6%-os cukor koncentráció már gátló tényezıként hat. Vizsgálataim során sikerült ennél nagyobb koncentrációjú retentát elıállítani, ami lehetıséget biztosít a cukorcirok préslé tárolására, és a bioetenol késıbbi elıállítására. A membránok értékelése során vizsgáltam az anyagmérleget, komponens mérleget glükózra, fruktózra és szacharózra vonatkoztatva. A permeát és a retentát glükóz, fruktóz és szacharóz koncentrációját hasonlítottam a betáplált préslé koncentrációjához. Ezzel a két hányadossal következtetni lehet a membrán áteresztı képességére. Megnéztem a membrán stabilitását, amit a cukorcirok mérés elıtt és után végzett desztillált vizes mérések hányadasából számoltam ki. A stabilitás érték megadja, hogy a membrán áteresztı képességére hatást gyakorolt-e a préslével végzett mérés. Az értékelés alapján 2 membrán a legalkalmasabb a feladatra: DL és a KOCH MPF44 típusú nanoszőrı membránok. A DL típusú membrán a magasa fluxus értéke és a nagyon jó stabilitási mutató miatt. A KOCH MPF-44 típusú membrán minden szempont szerint egyenletes jó eredményet mutatot.


Transz-1,2-ciklohexán-diol enzimkatalizált kinetikus reszolválása folyamatos nagynyomású reaktorban Szeleczky Zsolt, I. évf. MSc Témavezetı: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Konzulens: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Környezetbarát szempontból elınyös tulajdonságai miatt napjainkban egyre elterjedtebben alkalmazzák a szuperkritikus szén-dioxidot (scCO2) oldószerként elválasztási mőveletekben, valamint reakció közegeként is. A transz-1,2-ciklohexán-diol enantiomerjei illetve származékai alkalmasak kiralitás centrumok bevitelére nagyobb molekulák szintézise során. A racém transz-1,2-ciklohexán-diol acilezésével a két alkoholos hidroxil csoport miatt monoacetát és diacetát termékek képzıdhetnek. Enzim katalizált enantioszelektív acilezéssel kinetikus reszolválást lehet megvalósítani. A Candida antarctica lipáz B enzim enantioszelektíven katalizálja az (R,R)-diacetát képzıdését, ezért kinetikus reszloválással (S,S)-monoacetát és (R,R)-diacetát enantiomertiszta elegye állítható elı. Korábbi kísérleteim során scCO2-os közegben tanulmányoztam a fenti reakció megvalósíthatóságát szakaszos reaktorban és megállapítottam az optimális mőködési paramétereket. TDK munkámban a reakciót folyamatos reaktorban valósítottam meg, mert a folyamatos reaktor használatakor elkerülhetı az enzim nyomásmentesítése, ami az enzim aktivitás csökkenéséért legtöbbször felelıs, és az egységnyi enzim mennyiségre vonatkozó produktivitás jelentısen megnövelhetı. A reakciókat egy extraktor - reaktor rendszerben hajtottam létre, ahol a szubsztrátot a szuperkritikus scCO2 az extraktor oszlopban feloldja, majd egy T-elágazásban keveredik a vinil-acetáttal és így homogén formában jut az enzimmel töltött reaktorba. A méréseket kíméletes körülmények között, 100 bar nyomáson és 45 oC hımérsékleten végeztem. A szubsztráthoz viszonyított vinil-acetát mennyiségét a 10-szeres molfeleslegben határoztam meg. Változó paraméternek a CO2 térfogatáramát választottam. Vizsgáltam a reakciók konverziójára, enantiomertisztaságára tett hatását, valamint az enzim aktivitásának alakulását a mérések folyamán. A tartózkodási idı függvényében optimális technológiai paramétereket határoztam meg, amelynél maximális produktivitással még enantiomertiszta termékek keletkeznek.


Körömvirágból (Calendula officinalis L.) szuperkritikus szén-dioxiddal extrahált faradiol-észterek ciklodextrines komplexálásának vizsgálata Baffi Bálint, I. évf. MSc Témavezetık: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Cossuta Dániel tanszéki mérnök BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A körömvirág egy széles körben használt gyógynövény, amelynek napjainkban számos pozitív élettani hatást tulajdonítanak. Célul tőztem ki egy olyan eljárás kidolgozását, amely segítségével a körömvirág triterpén gyulladásgátló hatóanyagait (faradiol-észterek, amelyek vízben való oldhatósága csekély, ami korlátozza az elérhetı in vivo koncentrációjukat, ezzel hatékonyságukat) komplexálni tudom különbözı ciklodextrinekben. Munkámat megkülönbözteti az irodalomakban ismertetett különbözı komplexálási eljárásoktól, hogy nem egy tiszta vegyületet használtam fel alapanyagként, hanem egy összetett növényi kivonatot, amely több száz vegyületet tartalmaz. Az eddig leírt kompexálási eljárások mellett új módszerrel is kísérleteztem, amelynek lényege, hogy az extrahált kivonatot egy nagy fajlagos felülető hordozóra viszem fel, és ezen keresztül bocsátunk át szuperkritikus szén-dioxidot, amely az egyes komponenseket ismét feloldja. A kivonatot tartalmazó fluidumot ezután egy ciklodextrines ágyra vezetem rá, ahol a komponensek komplexet képeznek a ciklodextrinnel. A módszer az eddigiekkel ellentétben magában hordozza a félfolyamatos üzemeltetés lehetıségét, valamint a komplexet készen kapjuk, nem igényel utólagos kezelést. Három alapvetı technológiának, azaz a légköri nyomáson vizes szuszpenzióban, illetve a szakaszos és dinamikus reaktorokban szuperkritikus szén-dioxidos közegben történı komplexálásnak hatékonyságát összehasonlítottam egymással, nagy hangsúlyt fektetve a ténylegesen komplexált és a csak adszorbeált faradiolészterek elkülönítésére. A kísérletek kiértékelése HPLC-s mérésekkel történt. Végül az eredmények értékelésekor azt kaptam, hogy a szakaszos szuperkritikus széndioxidos technológia képes felülmúlni a dinamikus reaktoros módszert az általam használt körülmények között. Örvendetes ugyanakkor, hogy a még az elterjedés fázisában lévı, zöld technológiának tekinthetı szuperkritikus komplexálás ez esetben hatékonyabbnak bizonyult a hagyományos szuszpenziós eljárásnál. Megállapítottam, hogy a β-ciklodextrin képes 1000 ppm nagyságrendbe komplexet képezni a faradiol-észterekkel, míg a γ-ciklodextrin az általam használt körülmények között nem. Az elıállított, a célmolekulákat az említett nagyságrendő koncentrációkban tartalmazó kivonatok segítségével megvalósítható ez eredeti célkitőzésem, azaz célkomponenseim vízben való látszólagos oldhatóságát több nagyságrenddel sikerült megnövelnem.


Foszfinsav észterek környezetbarát elıállíthatóságának vizsgálata Kiss Nóra Zsuzsa, II. évf. MSc Témavezetı: Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Bálint Erika doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Tudományos diákköri munkám célkitőzése a mikrohullámú (MW) technika adta különleges elınyök és lehetıségek kihasználása volt. Mivel a foszfinsavak – a karbonsavakkal ellentétben – nem észteresíthetık direkt módon alkoholokkal, a foszfinsavak észterei, vagyis a foszfinátok elıállítása általában foszfinsav-halogenidek alkoholokkal megvalósított reakciójával történik. Érdekes feladatnak tőnt a foszfinsavak (R1R2P(O)OH) direkt észteresíthetıségének vizsgálata MW körülmények között.

Azt találtuk, hogy az általunk hozzáférhetıvé tett győrős foszfinsavak (foszfolán-, foszfolén- és hexahidrofoszfinin-oxidok) MW besugárzás alkalmazásával erélyes körülmények között (180-230 °C, 10-15 bar), optimalizálás után akár 60%-os kihozatallal is észteresíthetık. Ez a tapasztalat teljesen újszerő és gazdaságosabb foszfinát szintézist tesz lehetıvé.


Ibuprofén diasztereomer sóképzési reakciója szuperkritikus szén-dioxidban Bánsághi György II. évf. MSc Témavezetık: Kózelné Dr. Székely Edit egyetemi adjunktus BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A modern vegyiparban egyre növekvı szerepet töltenek be az optikailag tiszta vegyületek, különösen az élelmiszer- és gyógyszeripar területén. Mivel nagy volumenben elıállított és forgalmazott termékekrıl van szó, kiemelt jelentıségő a gazdaságos és a zöldkémia elvárásainak megfelelı reszolválási módszerek kifejlesztése. Munkám során az ibuprofen (2-(4-(2-metilpropil)fenil)propánsav, IBU), egy nemszteroid fájdalomcsillapító reszolválását vizsgáltam, reszolváló ágensként a R-feniletilamint (FEA) használtam. A rendszert korábban kutatócsoportunkban részletesen vizsgálták, szuperkritikus extrakciós reszolválási kísérletekben. Ezen kísérletek során az IBU és FEA által alkotott diasztereomer sót szerves oldószerben állították elı az extrakciót megelızıen, ennek ellenére azt tapasztalták, hogy a szuperkritikus extrakció körülményeinek jelentıs hatása van a reszolválhatóságra. Célkitőzésem volt egy új kísérleti módszer kidolgozása a reakció idıbeli lefutásának, valamint a mőveleti paraméterek hatásának részletes vizsgálatára. A reszolválást a módosított Pope-Peachy módszer szerint végeztem, a reszolválószert félekvivalens mennyiségben alkalmazva. A FEA preferáltan az R-IBU-val képez diasztereomer sót, mely az apoláris szén-dioxidból kiválik az elreagálatlan S-IBU-ban dúsult enantimerkeverék mellıl. A reakciókat temperált nyomásálló reaktorban végeztem, két egymásra épülı mőveleti lépésben. Elıször szakaszos, izoterm, izobár üzemmódban lezajlott a nagynyomású reaktorban a diasztereomer sóképzési reakció. A kívánt reakcióidı elérése után a reaktort CSTR (folyamatosan kevert tartályreaktor) üzemmódban szén-dioxiddal átmosva a feleslegben lévı IBU-t kioldottam. A visszamaradó FEA–IBU sót a reaktor nyomásmentesítése után szilárd formában nyertem vissza. Analitikai vizsgálatok alapján a diasztereomer képzés mellett kompetitív mellékreakció játszódik le a szén-dioxid és a FEA között, a képzıdött karbamin FEA só azonban mintegy 3 óra után eltőnik a rendszerbıl. A reakcióidı a vizsgált tartományban (1,5–92 óra) jelentısen befolyásolja a reszolválás hatékonyságát, mintegy 72 óra után azonban hatása csökken. A hımérséklet hatása szintén jelentıs a vizsgált 25–80 °C tartományban: optimuma 35 °C környékén található, 45 °C fölött azonban – az IBU oldhatóságának drasztikus csökkenése miatt – gyakorlatilag nem végezhetı el a reszolválás. A szén-dioxidban végbemenı reakcióból a reakció egyensúly elérésekor jó termeléssel magasabb enantiomer tisztaságú termék nyerhetı (ee>60%), mint hagyományos mintaelıkészítést követı optimalizált szuperkritikus extrakció alkalmazásával (ee<50%).


Fenol-éterek szintézise és hasznosítása Suzuki reakciókban Kállai Mónika, IV. évf., BSc hallgató Témavezetık: Dr. Bölcskei Hedvig tudományos fımunkatárs,egyetemi docens Richter Gedeon Nyrt. Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Bálint Erika doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Tudományos diákköri munkám során a Szerves Kémia és Technológia Tanszék Környezetbarát Szintézisekkel foglalkozó kutatócsoportjának és a Richter Gedeon Rt., mint ipari partnernek a közös munkájába kapcsolódtam be. A project különféle fenol-éterek elıállítást és azok Suzuki reakciókban történı hasznosítását tőzte ki célul. Az arilezések, majd az azt követı Suzuki reakciók a gyógyszerhatóanyagok közül például a Na-csatorna blokkolók szintézisében töltenek be jelentıs szerepet. Ezen hatóanyagok központi idegrendszerre ható szerek, melyek eredményesen használhatóak epilepszia, migrén kezelésében, valamint különbözı eredető fájdalmak csillapításában. Feladatunk volt, hogy a fenol-éterek szintézisére hatékony eljárást dolgozzunk ki, ebbıl kifolyólag a kísérleteket hagyományos melegítés mellett mikrohullámú körülmények között is megvalósítottuk. Vizsgálni kívántuk, hogy van-e a mikrohullámú reakció megvalósításnak elınye a termikus kivitelezéssel szemben. Az O-arilezés során elıállított étereket különbözı boronsavakkal Suzuki reakcióba vittük, tanulmányoztuk a különféle reagensek hatékonyságát. O

OH R2 + R1

R4 R3

1. R1 = I, R2 = H, 2. R1 = Br, R2 = Cl, 3. R1 = I, R2 = H, 4. R1 = H, R2 = H,

R3 = F, R3 = F, R3 = F, R3 = F,

∆ vagy MW ClTeba M2CO3 oldószer, vagy oldószer nélkül M = K, Cs R4 = H R4 = H R4 = Cl R4 = Br

O O R4

R1

HO +

R2

B R5

OH

∆ Pd( PPh3)4 acetonitril Cs2CO3 O O R5

R4

R2 R5 = furil, piridil, tienil, ciklohexil, fenil, pirimidil


A bársonyvirág, a körömvirág és az orbáncfő kivonatok szabadgyökfogó tulajdonságainak vizsgálata Honti Ágnes Judit, II. évf. Msc Témavezetık: Dr. Simándi Béla egyetemi tanár BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Höltzlné Plánder Szabina doktoráns BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék A napjainkban egyre népszerőbb antioxidánsok egy része sajnos még mesterséges eredető, fıleg azok, amelyeket az élelmiszeriparban tartósításra használnak. A munkám célja az volt, hogy három növény (bársonyvirág, körömvirág és orbáncfő) különbözı kivonatainak megvizsgáljam a szabadgyökfogó képességét, és összehasonlítsam két mesterséges antioxidánssal, a butil-hidroxi-toluollal (BHT) és a butil-hidroxi-anizollal (BHA). Ezeket a szereket számos országban már betiltották vagy korlátozták a használatát. A dolgozatban vizsgált kivonatokat eltérı módszerekkel (laboratóriumi, illetve félüzemi Soxhlet- és keveréses extrakció) és különbözı oldószerekkel (etanol, n-pentán, nhexán, szuperkritikus szén-dioxid) készítettük. Az antioxidáns-aktivitás mérésére két módszert használtam. Az egyik a DPPHmódszer (alkalmazott szabadgyök: DPPH = 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil), a másik pedig az ABTS-módszer (alkalmazott szabadgyök: ABTS = 2,2’-azino-bisz-(3-etilbenztiazolin-6szulfonsav)). A polifenol-tartalom mérésénél Folin-Ciocalteu-reagenst használtam, a referencia pirogallol tartalmú oldat volt. A flavonoid-tartalmat kvercetin-koncentrációban adtam meg, a reagens AlCl3 volt. Az eredmények alapján megállapítható, hogy minden esetben az etanollal végzett oldószeres kivonatnak a legjobb a szabadgyökfogó képessége. Ez a tulajdonság a szuperkritikus szén-dioxiddal és az n-pentánnal, illetve az n-hexánnal készült kivonatoknál nem jelentıs. A növények közül a bársonyvirág etanolos kivonatainak antioxidáns hatása összemérhetı a BHT-val, egyes esetekben jobb is annál. A sorrendben a következı növény az orbáncfő, majd a körömvirág következik, amelynél az antioxidáns hatás már csak kis mértékben figyelhetı meg.


Dronátok elıállításának optimálása Aradi Klára IV. évf. BSc Témavezetık: Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Grün Alajos egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Napjaink egyik súlyos betegsége a csontritkulás, mely a csontok keménységének csökkenésével, és így gyakran csonttöréssel jár. A biszfoszfonátok iránti érdeklıdés az elmúlt években jelentıs mértékben fokozódott, mely ezen betegség terápiájában mutatott jótékony hatásának köszönhetı. TDK munkám során két biszfoszfonsav, a zoledronsav és a risedronsav (forgalomban lévı nevük Zometa illetve Actonel) elıállításával foglalkoztam. Munkám során vizsgáltam a reaktánsok arányának, a reakcióidınek, és a koncentrációviszonyok hatását a kapott termék mennyiségére és minıségére (tisztaságára). Ionos oldószerben megvalósított kísérleteket is végeztem. A Szerves Kémia és Technológia Tanszéken egy olyan eljárást került kidolgozásra a fent említett két dronát elıállítására, mely szerint az eddigi közleményekkel ellentétben foszforossav használata (hozzáadása vagy in situ elıállítása) nélkül preparálható ki a kívánt biszfoszfonát. A reakció sémája a következı: O HO +

N

COOH

OH P

1., MSA, 75 °C PCl 3

2., H2O, 110 °C 3,. NaOH

OH

N P

OH

HO O Zoledronsav O N

N

HO P

1., MSA, 75 °C +

N

COOH

PCl 3

2., H2O, 110 °C 3,. NaOH

N

OH

OH P HO

OH

O Risedronsav i

ii

Abrahamson, D. Edwin (szerk.) The challenge of global warming, Washington, D.C., Island Press, 1989.

B. Metz, O. Davidson, H. de Coninck, M. Loos, L. Meyer (Eds.), Carbon Dioxide Capture and Storage, IPCC, 2005, http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports_carbon_dioxide.htm, letöltve: 2010. 10. 11. iii B. Zerai, B. Z. Saylor, G. Matisoff - Computer simulation of CO2 trapped through mineral precipitation in the Rose Run Sandstone, Ohio – Applied Geochemistry 21 (2006) 223-240.


3,4-dihidro-β-karbolinok reakciójának vizsgálata nitril-iminekkel Ábrányi-Balogh Péter, IV. évf. BSc Témavezetık: Dr. Keglevich György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Milen Mátyás tiszteletbeli oktató, kutató-fejlesztı vegyész EGIS Gyógyszergyár Nyrt. Konzulens: Dr. Mucsi Zoltán senior kutató Servier Research Institute of Medicinal Chemistry A β-karbolinváz számos természetes és szintetikus eredető vegyületben megtalálható. Ezeket a fıleg alkaloid-jellegő anyagokat széleskörően alkalmazzák a gyógyászatban biológiai aktivitásuk miatt, így szintézisük jelentıs figyelmet kapott. Kísérleteink célja új βkarbolinvázas vegyületek elıállítása volt, melyek öttagú D győrőjében több heteroatom is található. Ezeket a vegyületeket a könnyen hozzáférhetı 3,4-dihidro-β-karbolinokból (6a-e) terveztük elıállítani a reakcióban in situ keletkezı dipólok segítségével, cikloaddíciós reakcióval. Munkánk során N-fenil-benzolkarbohidrazonoil-kloriddal (32) reagáltattunk 3,4dihidro-β-karbolint (6a) , illetve az 1-es szénatomon helyettesített származékait (6b-e) (1. ábra).

1. ábra

A termékeket (8a-e) izoláltuk, NMR spektroszkópiával azonosítottuk, pontos szerkezetüket röntgendiffrakciós vizsgálatokkal igazoltuk. Célunknak megfelelıen sikerült a diazaharmicin-származékokat (8a-e) jó termeléssel elıállítanunk. A tavaly nitril-oxidokkal megfigyelt további átalakulások nitril-imin alkalmazása esetén nem történtek meg. A reakciómechanizmusok elemzése során arra a következtetésre jutottunk, hogy érdekes és ritka módon, a nitril-iminektıl várt 1,3-dipoláris cikloaddíció helyett egy nem koncertikus, kvázi kétlépéses addíció megy végbe, mely analóg a tavaly, nitril-oxidra számítottal.


Gyógyszerjelölt vegyületek oxidatív metabolizmusának biomimetikus modellezése

Káncz Anna Erzsébet, V. évfolyam Témavezetık: Dr. Balogh György Tibor tiszteletbeli oktató Richter Gedeon Nyrt. Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Napjainkban az eredeti gyógyszerkutatás egyik nagy kihívása a gyógyszerjelölt vegyületek felszívódási, eloszlási, metabolikus és kiválasztási (ADME) folyamatainak elıre jelzése. A gyógyszerkutatás korai fázisában ezeket a folyamatokat jellemzıen in vitro modellrendszerek segítségével vizsgálják. A gyógyszerek jellemzı metabolikus folyamatai közül a kutatás korai stádiumában az elsısorban májhoz köthetı citokróm P450 (CP450) izoenzimcsalád által katalizált oxidatív folyamatokat szokták vizsgálni. A CP450 izoenzimek által katalizált oxidatív folyamatok in vitro modellezésére jellemzıen, rágcsáló májából frakcionált centrifugálással izolált, mikroszóma frakciót használnak. A mikroszomális alapú metabolizmus vizsgálat hátránya, hogy nehezen párhuzamosítható, így nagy mintaszám mellett nehéz megfelelı robosztusságú rendszert létrehozni. Problémát jelenthet a keletkezı metabolitok elválasztása a biológiai mátrixtól, ami nehezíti a szerkezet azonosítást is. A mikroszomális rendszer méretnövelése meglehetısen korlátos, így nem alkalmas nagyobb mennyiségő metabolit elıállítására sem. A CP450 izoenzimek metabolikus folyamatainak biomimetikus kémiai modellezése megoldható az aktív helyüknek megfelelı szintetikusan elıállított vasporfirinek segítségével is, melyek a mikroszomális rendszer hátrányait kiküszöbölve várakozásaink szerint jól kiegészítenék a jelenlegi korai fázisú metabolizmus vizsgálati rendszert. Munkám célja ennek megfelelıen egy olyan biomimetikus kémiai rendszer kidolgozása, amely képes modellezi a gyógyszerjelölt vegyületek CP450 izoenzimcsalád által katalizált oxidatív metabolizmusát. Ily módon a kémiai modell jó eszköz lehet a gyógyszerkutatás korai fázisában a gyógyszerjelölt vegyületek nagy áteresztıképességő, CP450 specifikus vizsgálatának. A modell segítségével, a biológiai mátrix hiányában, könnyebbé válhat a CP450 katalizált reakciók mechanizmusának feltárása. A biomimetikus rendszerrel a metabolitok alternatív módon elıállíthatók akár nagyobb mennyiségben is, így lehetıség nyílik azok további vizsgálatára, például szerkezetük meghatározására.


Foszforfunkcióval rendelkezı CH-savas vegyületek alkilezése mikrohullámú körülmények között

Blastik Zsófia, IV. évf. BSc Témavezetı: Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Dr. Grün Alajos egyetemi adjunktus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A C-, N- és O-alkilezési reakciók jelentıs szerepet töltenek be a gyógyszer hatóanyagok szintézisében. A szubsztituált CH-savas vegyületek, mint fontos intermedierek ismertek a gyógyszeriparban. Az altatószerként alkalmazott barbiturátok elıállításához szubsztituált malonátokat használnak, a biszfoszfin származékokat pedig osteoporosis kezelésében alkalmazzák elterjedten. Napjainkban a mikrohullámú technika alkalmazása egyre szélesebb körben terjed a különféle reakciók kivitelezése során. Egy másik, szintén környzetbarát szempontból is kiemelt technika a fázistranszfer katalízis, amelyet a finomkémiai-, mőanyag- és gyógyszeriparban egyaránt alkalmaznak. A kutatócsoportban korábban már tanulmányozták különbözı CH-savas vegyületek mikrohullámú besugárzással végrehajtott alkilezési reakcióit. Feladatom volt a P=O funkcióval rendelkezı CH-savas vegyületek mikrohullámú és fázistranszfer katalitikus körülmények közötti alkilezésének vizsgálata. Ezen alkilezési reakciók optimális körülményeit kerestük, lehetıleg oldószermentes körülmények között.

R1

+

R3Br

MW T, t M2CO3, TEBAC acetonitril

R2

R3 R2

R1 = P(O)Ph2 R2 = P(O)Ph2 R1 = NC

R1

M = K, Cs

R2 = P(O)Et2

R3 = Bn, Pr, Bu

Az eredmények azt bizonyították, hogy a mikrohullámú besugárzás helyettesítheti a termikus melegítést. Néhány esetben sikerült a reakciók oldószermentes kivitelezése, ahol a fázistranszfer katalizátor alkalmazása is szükségtelen volt.


D-Glükóz-alapú koronaéterek szintézise és alkalmazása aszimmetrikus Michael addícióban Sóti Péter Lajos, II. évf. MSc Témavezetı: Dr. Bakó Péter egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Rapi Zsolt doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Munkám során néhány különbözı győrőnagyságú, D-glükózból felépülı királis koronaétert szintetizáltam. Elıállítottam az α-D-glükopiranozidból és β-D-glükopiranozidból felépülı monoaza-15-korona-5 típusú lariát étereket (1 illetve 2) több lépésben, valamint α-Dglükopiranozidot és antrakinon vázat tartalmazó makrociklusokat melyek alkalmasak lehetnek UV, illetve fluoreszcencia spektroszkópiás vizsgálatokra.

Az 1, 2 vegyületeket és korábban szintetizált királis koronaétereket fázistranszfer katalizátorként alkalmaztam aszimmetrikus reakciókban. A koronaéterek akkor alkalmasak erre a célra ha a reakció mechanizmusában egy komplexszálásra alkalmas fémion is szerepet játszik. Ilyen reakciók a Michael addíciók. Ezek között találtunk egy reakciót melyben a monoszacharid-alapú koronaéterek jelentıs aszimmetrikus indukciót tudtak kifejteni. A C-H savas dietil-2-acetamidomalonátot β-nitrosztirolra és szubsztituált származékaira addícionáltattam, szilárd-folyadék heterogén fázisú reakciókban. A folyadék fázist a szerves oldószerben oldott reaktánsok képezték, a szilád fázis pedig a bázisként használt nátriumkarbonát volt. Az optikai tisztaság meghatározása királis HPLC-vel történt. Legjobb hatású katalizátornak 1 vegyület bizonyult, melynek jelenlétében 34-87%, optimális oldószerelegy esetén 99% enantiomer felesleggel nyertem a Michael adduktot.


α-hidroxifoszfonátok szintézise mikrohullámú körülmények között Tóth Viola Róza I. évf. MSc Témavezetı: Dr. Keglevich György tanszékvezetı egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Az α-hidroxi-foszfonátok potenciálisan biológiai aktivitással rendelkezı vegyületek, ezért elıállításukra eddig is nagy figyelem irányult. Korábbi leírásoknak megfelelıen dialkilfoszfit

vagy

szekunder

foszfin-oxid

aldehidre

való

addíciójával

nyertük

az

α-hidroxifoszfonátokat. Kísérleteim során a reakció környezetbarátabb módon való kivitelezése volt a cél, ami abban nyilvánul meg, hogy a kutatócsoportunkban már több esetben alkalmazott mikrohullámú reaktorban játszattuk le a reakciókat. Találtunk továbbá megfelelı katalizátort, amely még hatékonyabb reakciók megvalósítást tett lehetıvé (alacsonyabb hımérséklet, rövidebb reakció idı), ráadásul az oldószer használata is elkerülhetı volt anélkül, hogy a kitermelés csökkent volna, sıt, több esetben annak növekedése volt tapasztalható. Munkám során 15 vegyületet állítottunk elı és jellemeztünk.

O Y12P H

+

Y2

CHO

MW oldószer nélkül

OH O Y2

CH PY12

A laboratóriumban végzett munkám eredményét egy cikkben is összefoglaltuk, mely hamarosan a Heteroatom Chemistry folyóiratban jelenik meg.


Szénhidrát alapú koronaéterek szintézise és alkalmazása aszimmetrikus Darzens-kondenzációkban Szabó Tamás, I. évf. MSc Témavezetı: Dr. Bakó Péter egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Rapi Zsolt doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Munkám célja volt monoszacharid alapú koronaéterek királis fázistranszferkatalizátorként való alkalmazását vizsgálni α-klóracetil-tiofének és különbözı aromás aldehid-származékok Darzens-kondenzációjában folyadék-folyadék kétfázisú rendszerben (2. ábra). O

O

N O

O

O

O

1

toluol kat.

O

R

O

Cl

OH

O

+ Ar

H

30% NaOH

Ar

H R

H O

O

R: 2-;3-tienil, Ar: aromás csoport

2. ábra Szintetizáltam egy α-D-glükopiranozidból felépülı monoaza-15-korona-5 típusú makrociklust négy lépésben, ismert módszerek alapján, majd ennek mintájára elıállítottam egy arabinofuranozidból felépülı monoaza-15-korona-5 lariát étert (1) amely az irodalomban eddig ismeretlen volt. Vizsgáltam ezen katalizátor aszimmetrikus indukcióját különbözı fázistranszfer reakciókban. Elıállítottam a Darzens-kondenzációk kiinduló vegyületeit, két α-klóracetil-tiofén izomert. Vizsgáltam a 2-klóracetil-tiofén 2-metilbenzaldehiddel lejátszódó aszimmetrikus Darzens-kondenzációját fázistranszfer-reakcióban az általam szintetizált és korábban elıállított többféle cukoralapú koronaéter katalizátor jelenlétében. A legjobb katalizátor a αD-glükóz-alapú nitrogénenen hidroxipropil-csoporttal szubsztituált molekula volt. Vizsgáltam továbbá a 2-klóracetil-tiofén Darzens-kondenzációját szubsztituált benzaldehid-származékokkal, valamint egyéb aromás aldehidekkel. A benzaldehidszármazékok közül a legjobb eredményt 2-metilbenzaldehiddel értem, jó termelés mellett 64% enantiomer felesleggel keletkezett a megfelelı epoxiketon. Röntgendiffrakcióval sikerült meghatározni a tiszta enantiomer abszolút konfigurációját ami (2R,3S)-nek bizonyult. A legnagyobb optikai tisztaságot piperonálból kiinduló reakcióban értem el (85% ee). Sikerült elıállítanom ezen vegyület tiszta enantiomerjét is (100% ee), amibıl egykristály röntgendiffrakciós vizsgálattal az abszolút konfiguráció (2R,3S)-nek adódott. Összehasonlíva a 2- és 3-klóracetil-tiofénbıl kiinduló Darzens-kondenzációkat megállapítható, hogy az utóbbi reagenssel kisebb optikai termeléseket tapasztaltam.


2-Fenoxi- és 2-heteroariloxi-benzaldehid típusú vegyületek szintézise Laki Andrea, vegyészmérnök BSc IV. évf. Témavezetı: Dr. Bölcskei Hedvig tudományos fımunkatárs, egyetemi docens Richter Gedeon Nyrt. Gyógyszerkémiai Kutató Laboratórium II. Konzulens: Dr. Keglevich György egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék TDK munkámat a Richter Gedeon Gyógyszergyár Gyógyszerkémiai Kutató Laboratórium II-ben végeztem. Célunk olyan benzaldehid származékok elıállítása volt, melyek intermedierül szolgálnak központi idegrendszerre ható vegyületek szintéziséhez. Különbözı utakon (O-arilezés, Suzuki kapcsolás) állítottunk elı 2-fenoxi- és 2heteroariloxi-benzaldehideket (1 és 2), szerkezetüket NMR, MS spektroszkópia segítségével igazoltuk. A szintetizált vegyületek között több eddig az irodalomban le nem írt molekulát állítottunk elı. Helyenként nem várt reakciókat is tapasztaltunk pl. 1a szintézisnél ClaisenSchmidt reakciót, míg 2 esetében O-arilezés mellett N-arilezés is végbement.

R R

1

R

2

R

2

1 1

2

O 3

1a R =CO, R =R =CH2 1

2

O

X

O

3

3

1b R =CH2, R =NH, R =CO

X=CH, N R=I, fenil, furil, tienil

O


4H-pirido[1,2-a]pirimidin-4-on halogén származékok reaktivitásának vizsgálata keresztkapcsolási reakciókban Kapros Anita, V. évf. BSc Témavezetı: Dr. Hermecz István tanszékvezetı BME Kihelyezett Gyógyszeripari tanszék Konzulens: Molnár Annamária doktoráns BME Kihelyezett Gyógyszeripari tanszék Az utóbbi években a keresztkapcsolási reakciók a gyógyszeripar területén széles körben elterjedt technológiává váltak. A leggyakrabban alkalmazott eljárás a boronsavak palládium katalizált reakciója, a Suzuki-Miyaura keresztkapcsolási reakció, amellyel C-C kötések kialakítását lehet megvalósítani enyhe körülmények között. Ez a módszer jól alkalmazható heterociklusos vegyületek halogén és pszeudo-halogén származékainak kapcsolására is. N Hlg

Suzuki-Miyaura kapcsolás

N

R-B(OH)2 / Pd katalizátor

O Hlg = Cl, Br, I

N R

N O

R = aril, hetaril, alkenil, alkil

Munkám során a 4H-pirido[1,2-a]pirimidin-4-on reaktivitását tanulmányoztam különbözı pozíciókban szubsztituált halogén származékokon,i változatos kémiai tulajdonságú boronsavakkal. Vizsgáltam, hogy Handy és Zhang által megfogalmazott szabályszerőség (egy heterociklus egyes pozícióinak várható reaktivitási sorrendje megbecsülhetı az alapváz proton kémiai eltolódásai alapján) alkalmazható-e az alábbi biciklusra is.ii 7.70 9

N

7.97 8 7.30 7

N 6 8.98

2 8.31 3 6.34

O

A fentiek szerint a 4H-pirido[1,2-a]pirimidin-4-onoknál a várható reaktivitási sorrend: 2 > 8 >9 > 7 > 3. A reaktivitás jellemzésére HPLC kromatográfiás technikával mért konverziókat adtam meg, az elıállított anyagokat IR, NMR és GC-MS színképekkel jellemeztem.


Királis savamidok elıállítási lehetıségeinek vizsgálata kemo-enzimatikus kaszkád rendszerben Falus Péter, II. évf. MSc Témavezetı: Dr. Poppe László egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Boros Zoltán doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A XXI. században a szerves kémia egyik legnagyobb kihívása a biológiailag aktív vegyületek gazdaságos szintézise. A gyógyszeripar mellett a mőanyag-, kozmetikai- és élelmiszeriparban is rendkívül fontos az enantiomerek nagytisztaságú elıállítása, hiszen a felesleges enantiomer jelenléte akár jelentıs problémákat okozhat (Contergan). Az optikailag aktív aminok, melyek gyógyszerhatóanyagok fontos építıkövei lehetnek, egyik korszerő és környezetbarát elıállítási lehetısége a folyamatos reaktorban történı enzimkatalizált kinetikus rezolválás. Munkám során különbözı szekunder aminok folyamatos reaktorban történı enzimkatalizált acilezésének körülményeit vizsgáltam Candida antarctica B lipázzal (CalB), az oldószer, az acilezıszer és a hımérséklet, mint paraméterek függvényében. Az enantiomer szelektivitás hımérséklettıl való függésében a várt monoton csökkenés helyett 40°C körül maximumot találtam a vizsgált -10–60°C-os intervallumban. O

NH 2 Pd/C

R1

R2

R1

R2

Zn

O NH 2 R1

R2

HN

NH 2

Lipáz R1

R2 (R)

R1

R2 (S)

Emellett új módszert dolgoztam ki az aminok, mint kiindulási anyagok ketonból történı reduktív aminálására egylépéses reakcióban, az eredeti Leuckart és Leuckart-Wallach reakciók módosításával. Az oxocsoport helyzetétıl függıen különbözı ketonokat vizsgáltam, mely ketonok között volt alifás, cikloalifás, aromás és heteroaromás is. A reakciót ammónium-formiáttal különbözı fémkatalizátorok jelenlétében, különbözı hımérsékleteken valósítottam meg, melynek során vizsgáltam a víz reakcióra gyakorolt hatását is. Megfigyeléseim szerint az aromás győrőhöz képest α-helyzetben lévı oxocsoport esetében a Zn, míg a többi esetben a Pd/C katalizátor melléktermék nélkül képzi a kívánt amint. A Pd/C katalizálta reakciókat folyamatos, átfolyásos reaktorban is megvalósítottam.


Diasztereoszelektív azetidin szintézis Turczel Gábor, IV. évf. Bsc Témavezetık: Dr. Faigl Ferenc egyetemi tanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Kovács Ervin doktoráns BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Napjaink gyógyszeriparának egyik legnagyobb kihívása a több kiralitás centrumot tartalmazó optikailag aktív vegyületek enantiomertiszta formában történı elıállítása. A kutatócsoportban végzett munkám során cisz-2,3-diszubsztituált-oxirán származékok (2) lítium-diizopropilamid és kálium-terc-butilát keverékével (LDA-KOR szuperbázissal) kiváltott izomerizációját, illetve az izomerizáció diasztereoszelektivitását vizsgáltam. A fémorganikus reakcióhoz szükséges kiindulási anyagokat több lépésen keresztül állítottam elı az 1 intermedierbıl. Így több, eddig az irodalomban ismeretlen vegyületet is szintetizáltam.

O

O

HNRR'

OTr

OTs

KI, DMF

R= R= R= R=

OTr

1

R 2

N

R'

Me Et Bn Me

R' = Bn R' = Bn R' = Bn R' = allil

vagy R-N-R' = HN OMe

HN

OMe

A 2 oxiránok szuperbázissal kiváltott győrőzárási reakciójáról megállapítottam, hogy a vizsgált esetekben a metallálás mindig az aminocsoporthoz kapcsolódó benzil helyzető szénatomon történt és a keletkezett fémorganikus vegyület intramolekuláris reakcióban sztereoszelektív módon olyan új azetidin-származékokat szolgáltatott, amelyekben az azetidingyőrő 2- és 3-helyzető szubsztituensei kizárólag transz állásúak voltak. Az azetidinek szerkezetét két dimenziós NMR spektroszkópiai mérésekkel támasztottuk alá az alábbi három származék esetében. OH

O

LDA-KOR -78 C, THF

OTr

R

N

Ph

∗

TrO

∗

Ph

∗

R=Me R=Et R=Bn

N R

Elıállítottam az N-Boc védett és a nitrogénen allil és metil helyettesítıket tartalmazó oxiránokat is. Az N-Boc-származékot a fentiekkel azonos körülmények között, az N-allil származékot pedig LiC-KOR szuperbázissal izomerizáltam azetidinné.


Várhatóan citosztatikus fenantridon alkaloid analogonok intermedierjeinek szintézise vanillinbıl Medve Laura IV. évf. BSc Témavezetı: Dr. Kádas István tudományos fımunkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Dr. Simon András vegyészmérnök BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék Régóta ismeretes az Amaryllidaceae alkaloidok számos képviselıjének citosztatikus hatása. Az alkaloidcsalád egy kisebb alcsoportját képezik a fenantridon alkaloidok, melyek laktám szerkezetük következtében nem bázikus, hanem semleges karakterőek és gyakorlatilag valamennyi képviselıjük jelentıs mértékben citosztatikus hatású. Közülük is kiemelkedik a pancratistatin (1), amely klinikai kipróbálásig is eljutott, valamint a narciclasin (2): OH HO

OH

A

OH

O 1

R1

O A

B NH

C

C OH

O

R6

R4

OH

C O

R5

OH

OH NH

O OH

A

B

O 2

R7

B NH

R2 R3

O

3 R1-7 = H, OH, OMe, OEt, OAc

A felsorolt alkaloidoknak (1 és 2) az irodalomból ismert ezideig elıállított, kevesebb hidroxi-csoportot tartalmazó ún.dezoxi-analogonjai szintén többé-kevésbé citosztatikus hatásúaknak bizonyultak, ezért a BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékén célul tőzték ki az új, eddig elı nem állított (3) általános képlettel jelzett analogonok szintézisét, és a késıbbiekben hatás-szerkezet összefüggések felderítését. BSc hallgatóként bekapcsolódva a tanszéki kutatómunkába, TDK témaként a viszonylag olcsó, jól hozzáférhetı vanillinbıl kiindulva egyszerő, jól méretnövelhetı lépések alkalmazásával (3) általános képlető analogonok szintézisét kaptam feladatul. Az eddig elvégzett munkám során a rendelkezésemre álló viszonylag rövid idı alatt egyelıre a tervezett szintézisút kezdı lépéseit sikerült megvalósítanom és ily módon új, az irolomban eddig nem leírt intermediereket elıállítanom. Az elıállított intermedierek szerkezetét IR és NMR spektroszkópiával sikerült igazolni.A munkát szakdolgozati témaként szeretném folytatni.


Új dihidro-vindolin származékok szintézise Péter Lilla, I. évf. MSc Témavezetı: Dr. Hazai László egyetemi magántanár BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Dr. Szántay Csaba akadémikus BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék A kutatócsoportban korábban már szintetizálták a vindolin 16-os helyzetben aminosavakkal kapcsolt származékait. Ezek közül a 10-brómvindolin triptofánnal összekapcsolt származéka jelentıs daganatellenes hatást mutatott. Az irodalmi adatok alapján ismert a dihidrovinblastin is, melynek egyik komponense a 14,15-dihidrovindolin. A dihidrovinblastin esetén gyengébb citosztatikus hatást találtak, mint a vinblastinnál, viszont a toxicitása is kisebbnek bizonyult. Ezen adatok ismeretében célul tőztük ki a 14,15-dihidrovindolin 10-brómszármazékának triptofán-metilészterekkel összekapcsolt származékai (1 és 2) szintézisét.

N N

H

H

Br

Br OH OH H 3CO H 3CO

N

N

OH H

CH 3

OC

H N

OH

H CH 3

OC

COOCH3

COOCH3 C

C H

H N

H

D

L 2

1 N H

N H

A dolgozatban bemutatjuk a téma irodalmi hátterét, valamint beszámolunk a szintézis menetérıl. Az elıállított származékok (1 és 2) farmakológiai vizsgálata jelenleg folyamatban van.


Potenciálisan antineoplasztikus fenantridon alkaloid analogonok intermedierjeinek szintézise metilgallátból Varró Gábor III. évf. BSc Témavezetı: Dr. Kádas István tudományos fımunkatárs BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék Konzulens: Dr.Simon András vegyészmérnök BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék Az Amaryllidaceae alkaloidok egyik alcsoportját képezik a fenantridon alkaloidok, melyek nagy többsége jelentıs mértékben antineoplasztikus hatású. Kiemelkedik közülük a legerısebb hatású pancratistatin(1), amely klinikai kipróbálásig is eljutott, valamint a narciclasin(2): OH HO

OH

A

O A

B NH

OH

C OH

O O 1

OR3

OH

C O

OR2

OH

OH

A

B NH

O OH

C O

O 2

OR4

B NH

O OR1

O

3 R1-4 = H, OH, OMe, OAc

A felsorolt alkaloidok (1 és 2) dezoxi-analogonjai szintén többé-kevésbé antineoplasztikus hatásúak, ezért a BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékén célul tőzték ki a 3 általános képlettel jelzett vegyületek sztereoszelektív szintézisét, és a késıbbiekben hatás-szerkezet összefüggések felderítését. Fenantridon alkaloidokat az irodalom tanúsága szerint már többen is szintetizáltak, azonban elıállításukra legtöbbször drága, nehezen hozzáférhetı kiinduló vegyületeket és reagenseket használtak. Hallgatóként bekapcsolódva a tanszéki kutatómunkába, TDK témaként metilgallátból kiindulva egyszerő, jól méretnövelhetı lépések alkalmazásával 3 általános képlető analogonok szintézisét kaptam feladatul. A rendelkezésre álló viszonylag rövid idı alatt egyelıre a tervezett szintézissor kezdı lépéseit sikerült megvalósítani és ily módon új, az irodalomban eddig nem leírt intermediereket szintetizálni. Az elıállított intermedierek szerkezetét IR és NMR spetroszkópiával sikerült igazolni.A munkát szakdolgozati témaként szeretném folytatni.

i ii

Molnár, A.; Faigl, F.; Boros, S.; Podányi, B.; Finta, Z.; Hermecz, I. Heterocycles 2009, 78, 2477-2488. Handy, S. T.; Zhang, Y. Chem. Commun. 2006, 299-301.

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

Recommend Documents