Výzkumné skupiny

Výzkum v několika oblastech aplikace fyzikálně-chemických metod

Vědecké zaměření Katedry fyzikální chemie tvoří sedm výzkumných skupin, které se věnují jak experimentálnímu výzkumu – zejména syntéze, charakterizaci a vývoji nanomateriálů i pokročilých materiálových struktur pro biologické, katalytické, spektroskopické, materiálové a environmentální aplikace, tak oblasti výpočetní chemie a teoretického modelování chemických reakcí a biostruktur.

Aplikovaná fyzikální chemie v nanomateriálové chemii

Více

Nanomateriály pro biologické a lékařské aplikace

Více

Nanomateriály pro katalytické aplikace

Více

Aplikace nanomateriálů a materiálů pro spektroskopické, environmentální a průmyslové aplikace.

Více

Chemická
data

Více

Počítačové modelování biostruktur

Více

Modelování chemických reakcí (SurfReact)

Více

Aplikovaná fyzikální chemie v nanomateriálové chemii

Naše výzkumná skupina se specializuje na komplexní propojování vnitřní struktury materiálových soustav s jejich výslednými fyzikálně-chemickými, biologickými a materiálovými vlastnostmi. Výzkum stavíme na široké bázi vstupních materiálů a jejich finálních forem.

Klíčové pilíře našeho výzkumu

  • Fázové složení: Gelové soustavy, koloidní disperze, micelární systémy, nanokompozity a mezifázové povrchy.
  • Chemické složení: Biopolymerní systémy, syntetické polymery, minerální anorganické soustavy, API látky či pokročilé kompozitní materiály.
  • Finální tvarové formy: Pěnové pórovité systémy, pevné látky, laminované vrstvy a další specializované struktury.

Sledované užitné vlastnosti

 Zkoumáme, jak vstupní složení a struktura ovlivňují chování materiálů v praxi. Mezi klíčové sledované parametry patří:

  • Materiálové a mechanické vlastnosti: Pevnost, ohebnost, tvrdost, křehkost, houževnatost a tekutost.
  • Povrchové a interakční vlastnosti: Lepivost, smáčivost, povrchová topologie a distribuce povrchové energie.
  • Biologické vlastnosti: Biokompatibilita materiálů.

Členové skupiny

Prof. Ing. Lubomír Lapčík, Ph.D. – vedoucí skupiny
Doc. Mgr. Barbora Lapčíková, Ph.D.
RNDr. Eva Otyepková, Ph.D.
Ing. Tomáš Valenta, Ph.D.
M.Sc. Shweta Gautam Ph.D.
M.Sc. Apurva Shahaji Vadanagekar (Ph.D. studentka, 4. ročník)
Mgr. Alexandra Rancová (Ph.D. studentka, 2. ročník)
Mgr. Patrícia Dulanská (Ph.D. studentka,1. ročník)

Granty

Mikro- a nano-strukturizace a biopolymerní modifikace povrchu titanové slitiny 2D a 3D polysacharidovým/proteinovým komplexem zlepšujícím adhezi buněk a integraci titanu do měkkých tkání pro aplikaci v čelistní chirurgii (NW25-08-00288). Hlavni řešitel prof. Lubomír Lapčík

Zahraniční spolupráce

Aplikace přírodních biopolymerů ve farmacii

Prof. Stefaan de Smedt, State University in Ghent, Belgium

Nanostrukturované mezifáze v klinické a technické praxi

Prof. Piotr Warszynski, PAN, Kracow, Poland

Enkapsulace antioxidantů

Prof. Marián Valko, DrSc., Slovak Technical University in Bratislava, Slovakia

Fotokatalýza a její aplikace v technické praxi

Dr. Richard Greenwood, The University of Birmingham, UK

Nanokompozitní systémy pro technické aplikace

Prof. David Hui, DrSc., The University of New Orleans, USA

TOP publikace

  1. Lapčíková B; Lapčík L; Valenta T; Majar P; Ondroušková K: Effect of the rice flour particle size and variety type on water holding capacity and water diffusivity in aqueous dispersions.. In: LWT, vol. 142, no. 111082, 2021. (DOI)
  2. Murtaja Y; Lapčík L; Lapčíková B; Gautam S; Vašina M; Spanhel L; Vlček J: Intelligent high-tech coating of natural biopolymer layers.. In: Advances in Colloid and Interface Science, vol. 304, no. 102681, 2022. (DOI)
  3. Hochvaldová L; Večeřová R; Kolář M; Prucek R; Kvítek L; Lapčík L; Panáček A: Antibacterial nanomaterials: Upcoming hope to overcome antibiotic resistance crisis.. In: Nanotechnology Reviews, vol. 11, iss. 1, pp. 1115-1142, 2022. (DOI)
  4. Murtaja Y; Lapčík L; Sepetcioglu H; Vlček J; Lapčíková B; Ovsík M; Staněk M: Enhancement of the mechanical properties of HDPE mineral nanocomposites by filler particles modulation of the matrix plastic/elastic behavior.. In: Nanotechnology Reviews, vol. 11, iss. 1, pp. 312-320, 2022. (DOI)
  5. Lapčík L; Sepetcioğlu H; Murtaja Y; Lapčíková B; Vašina M; Ovsík M; Staněk M; Gautam S: Study of mechanical properties of epoxy/graphene and epoxy/halloysite nanocomposites.. In: Nanotechnology Reviews, vol. 12, iss. 1, no. 20220520, 2023. (DOI)

Nanomateriály pro biologické a lékařské aplikace

Odborné zaměření skupiny cílí na syntézu, charakterizaci a studium fyzikálně chemických a biologických vlastností nanostrukturních materiálů. Výzkum je zaměřen zejména na řízenou syntézu biologicky aktivních nanomateriálů s cílenou morfologií využitelných především v lékařské diagnostice a terapii. Mezi takové nanomateriály patří mimo jiné nanočástice ušlechtilých kovů jako je stříbro a zlato, které lze díky jejich unikátním chemickým, fyzikálním, optickým a biologickým vlastnostem využít např. k diagnostice či terapii celé řady chronických onemocnění jako jsou nádorová či infekční onemocnění. Mezi konkrétní směry výzkumu patří syntéza plasmonických nanočástic stříbra a zlata a jejich využití jako nano-biosenzory k detekci specifických látek (markerů) závažných onemocnění a současně jako nano-terapeutika pro eliminaci nádorových buněk či patogenních bakterií prostřednictvím světlem asistované fotodynamické či fototermální terapie.

Výzkumné zaměření skupiny je úzce spjato a navázáno na spolupráci s odbornými pracovišti Lékařské fakulty Univerzity Palackého (Ústav mikrobiologie, Ústav lékařské biofyziky, Ústav farmakologie a další), Farmaceutické fakulty UK v Hradci Králové a rovněž se zahraničními pracovišti jako je Paris Lodron Universität Salzburg (Rakousko) a University of Pisa (Itálie). Členové výzkumné skupiny jsou v rámci vědeckého výzkumu aktivně zapojeni do řešení grantových projektů (Grantová Agentuta ČR, Ministerstvo zdravotnictví) zaměřených na výzkum přípravy a aplikace nanočástic stříbra v in vitro a in vivo terapii infekčních onemocnění způsobených rezistentními patogeny.

Členové skupiny

doc. RNDr. Aleš Panáček, Ph.D. - vedoucí skupiny
Mgr. Lucie Suchánková, Ph.D.
Mgr. Antónia Kurillová, Ph.D.
M.Sc. Omkar Sanjay Karvekar (Ph.D. student, 5. ročník)
Mgr. Anastassiya Pedan (Ph.D. studentka, 2. ročník)
Mgr. Kryštof Klásek (Ph.D. student, 1. ročník)
Mgr. Jan Himr (Ph.D. student, 1. ročník)

Granty

Mikro- a nano-strukturizace a biopolymerní modifikace povrchu titanové slitiny 2D a 3D polysacharidovým/proteinovým komplexem zlepšujícím adhezi buněk a integraci titanu do měkkých tkání pro aplikaci v čelistní chirurgii (NW25-08-00288). Hlavni resitel prof. Lubomir Lapcik

Zahraniční spolupráce

Toxicita aerosolizovanýh nanočástic

Maurizio Gualtieri, Paride Manteca, Department of Earth and Environmental Sciences, University of Milano Bicocca, Piazza della Scienza 1, 20126 Milano, Italy

Syntéza a biologická aktivita nanostrukturních materiálů

Serena Danti, Department of Civil and Industrial Engineering, University of Pisa

Příprava substrátů pro Ramanovu spektroskopii

Istvan Csarnovic, University of Debrecen, Faculty of Science and Technology, Institute of Physics

Smluvní výzkum

Optimalizace syntézy a fyzikálně chemická charakterizace lipozomů. Lemur Herbis s.r.o.

TOP publikace

  1. Mistrik M; Skrott Z; Muller P; Panáček A; Hochvaldová L; Chroma K; Buchtova T; Vandova V; Kvítek L; Bartek J: Microthermal-induced subcellular-targeted protein damage in cells on plasmonic nanosilver-modified surfaces evokes a two-phase HSP-p97/VCP response.. In: Nature Communications, vol. 12, iss. 1, no. 713, 2021. (DOI)
  2. Panáček D; Hochvaldová L; Bakandritsos A; Malina T; Langer M; Belza J; Martincová J; Večeřová R; Lazar P; Poláková K; Kolařík J; Válková L; Kolář M; Otyepka M; Panáček A; Zbořil R: Silver Covalently Bound to Cyanographene Overcomes Bacterial Resistance to Silver Nanoparticles and Antibiotics.. In: Advanced Science, vol. 8, iss. 12, no. 2003090, 2021. (DOI)
  3. Hochvaldová L; Večeřová R; Kolář M; Prucek R; Kvítek L; Lapčík L; Panáček A: Antibacterial nanomaterials: Upcoming hope to overcome antibiotic resistance crisis.. In: Nanotechnology Reviews, vol. 11, iss. 1, pp. 1115-1142, 2022. (DOI)
  4. Hochvaldová L; Panáček D; Válková L; Večeřová R; Kolář M; Prucek R; Kvítek L; Panáček A: E. coli and S. aureus resist silver nanoparticles via an identical mechanism, but through different pathways.. In: Communications Biology, vol. 7, iss. 1, no. 1552, 2024. (DOI)
  5. Panáček D; Belza J; Hochvaldová L; Baďura Z; Zoppellaro G; Šrejber M; Malina T; Šedajová V; Paloncýová M; Langer R; Zdražil L; Zeng J; Li L; Zhao E; Chen Z; Xiong Z; Li R; Panáček A; Večeřová R; Kučová P; Kolář M; Otyepka M; Bakandritsos A; Zbořil R: Single Atom Engineered Antibiotics Overcome Bacterial Resistance.. In: Advanced Materials, vol. 36, iss. 50, no. 2410652, 2024. (DOI)
  6. Kurillová A; Kvítek L; Panáček A: Innovative Approaches in Cancer Treatment: Emphasizing the Role of Nanomaterials in Tyrosine Kinase Inhibition.. In: Pharmaceutics, vol. 17, iss. 6, no. 783, 2025. (DOI)
  7. Suchánková L; Kvítek L; Kolář M; Panáček A: Emerging strategies of bacterial adaptation mechanisms to silver and metal oxide nanomaterials.. In: FEMS Microbiology Reviews, vol. 50, no. fuaf060, 2025. (DOI)
  8. Panáček D; Večeřová R; Baďura Z; Hrubý V; Zdražil L; Kolář M; Alshahrani T; Panáček A; Bakandritsos A; Zbořil R: Single-atom-enhanced membrane for simultaneous bacteria and heavy metal on-site water treatment.. In: Chem, vol. 12, iss. 3, no. 102785, 2026. (DOI)

Nanomateriály pro katalytické aplikace

Hlavním cílem vědecko-výzkumných aktivit skupiny je příprava nano- a mikrostrukturovaných katalyzátorů pro termálně iniciovanou heterogenní katalýzu a fotokatalýzu. Připravené katalyzátory jsou testovány za využití specializovaných zařízení v reakcích, které mají velký význam zejména v oblasti environmentálních aplikací, ale rovněž v energetice či chemickém průmyslu.

Výzkumné aktivity skupiny se dělí do dvou oblastí:

  1. Termálně iniciovaná katalýza v plynné fázi. Zde je pozornost zaměřena na katalyzátory na bázi oxidů kovů a jejich kompozitů, zejména s ušlechtilými kovy, s cílem vývoje efektivních katalyzátorů pro katalytickou hydrogenaci CO2, směřující k produkci uhlovodíků (metan i vyšší uhlovodíky do C8) a jejich oxoderivátů (methanol a další jednoduché alkoholy nebo dimethylether), které mohou sloužit jako zdroj energie v cirkulární ekonomice, respektive jako cenná vstupní surovina chemického průmyslu (např. ethylen).
  2. Fotokatalýza v kapalné fázi. V této oblasti je příprava zaměřena na fotokatalyzátory využívající buď přímo fotokatalytickou aktivitu uhlíkatých sloučenin, v tomto případě čistý či dopovaný (N, P, B) g-C3N4 (grafitický nitrid uhlíku) a jeho kompozity s nanočásticemi kovů i polokovů (Ag, Au, Cu, Ni, Se) nebo a fotokatalyzátory, kde uhlíkatý materiál typu r-GO (redukovaný grafen oxid) je nosičem jiné fotokatalyticky aktivní substance anorganické povahy. Připravené fotokatalyzátory jsou následně testovány pro využití v oblasti fotodegradace polutantů v životním prostředí (např. odstraňování organických látek a mikroplastů). Aktuálně startuje nový projekt využívající připravované fotokatalyzátory pro „zelenou“ produkci vodíku a fixaci dusíku v životním prostředí.

Členové skupiny

prof. RNDr. Libor Kvítek, CSc. - vedoucí skupiny
Mgr. Tomáš Stryšovský, Ph.D.
Mgr. Martina Kajabová (MD)
Mgr. Karolína Simkovičová (Ph.D. studentka, 6. ročník)
Mgr. Zuzana Kovářová (Ph.D. studentka, 4. ročník)
M.Sc. Arati Prakash Tibe (Ph.D. studentka, 3. ročník)
Ing. Mgr. Radka Pocklanová, Ph.D.
Mgr. Aneta Bužková, Ph.D.
Mgr. et Mgr. Jan Stehlík (Ph.D. student, 4. ročník)
Mgr. Kristýna Saforková (Ph.D. studentka, 1. ročník)
Mgr. Ondřej Pospíšil (Ph.D. student, 1. ročník)

Zahraniční spolupráce

Katalytická hydrogenace CO2

Heyrovského ústav AV ČR Praha (Dr. Hab. Štefan Vajda), Mediterranea University of Reggio Calabria (prof. Patrizia Frontera), University of Milan (prof. Carlo Pirola), University of Debrecen (prof. Zoltán Erdélyi), Institute of Materials and Environmental Chemistry, Research Centre for Natural Science, Budapest (Dr. Laszlo Kotai), University of Silesia Krakow (Dr. Hab. Dorota Rutkowska-Zbik)

Fotokatalýza pro environmentální aplikace

Heyrovského ústav AV ČR Praha, Oddělení molekulární elektrochemie a katalýzy (Michal Horáček, PhD.), Ostravská univerzita, Katedra chemická (prof. Petr Prauss) University of Milan (prof. Claudia Bianci), University of Pisa (prof. Andrea Lazzeri), University of Thessaloniki (Dimitra Lambropoulou)

TOP publikace

  1. Béres K; Homonnay Z; Kvitek L; Dürvanger Z; Kubikova M; Harmat V; Szilágyi F; Czégény Z; Németh P; Bereczki L; Petruševski V; Pápai M; Farkas A; Kótai L: Thermally Induced Solid-Phase Quasi-Intramolecular Redox Reactions of [Hexakis(urea-O)iron(III)] Permanganate: An Easy Reaction Route to Prepare Potential (Fe,Mn)Ox Catalysts for CO2 Hydrogenation.. In: Inorganic Chemistry, vol. 61, iss. 36, pp. 14403-14418, 2022. (DOI)
  2. Kadam S; Sandoval S; Bastl Z; Simkovičová K; Kvítek L; Jašík J; Olszówka J; Valtera S; Vaidulych M; Morávková J; Sazama P; Kubička D; Travert A; van Bokhoven J; Fortunelli A; Kleibert A; Kalbáč M; Vajda Š: Cyclohexane Oxidative Dehydrogenation on Graphene-Oxide-Supported Cobalt Ferrite Nanohybrids: Effect of Dynamic Nature of Active Sites on Reaction Selectivity.. In: ACS Catalysis, vol. 13, iss. 20, pp. 13484-13505, 2023. (DOI)
  3. Kajabová M; Stryšovský T; Bikbashev A; Kovářová Z; Simkovičová K; Prucek R; Panáček A; Novák P; Kopp J; Kašlík J; Petr M; Malara A; Frontera P; Takashima M; Vajda Š; Ohtani B; Kvítek L: Electron traps as a valuable criterium of iron oxide catalysts' performance in CO2 hydrogenation.. In: Journal of CO2 Utilization, vol. 85, no. 102863, 2024. (DOI)
  4. Bikbashev A; Stryšovský T; Kajabová M; Kovářová Z; Prucek R; Panáček A; Kašlík J; Fodor T; Cserháti C; Erdélyi Z; Kvítek L: NiO Nano- and Microparticles Prepared by Solvothermal Method—Amazing Catalysts for CO2 Methanation.. In: Molecules, vol. 29, iss. 20, no. 4838, 2024. (DOI)
  5. Stryšovský T; Kajabová M; Bikbashev A; Kovářová Z; Pocklanová R; Prucek R; Panáček A; Kašlík J; Petr M; Kvítek L: CO2 Hydrogenation to Methanol over In2O3 Decorated by Metals of the Iron Triad.. In: Molecules, vol. 29, iss. 22, no. 5325, 2024. (DOI)
  6. Béres K; Homonnay Z; Bereczki L; Petruševski V; Farkas A; Czégény Z; Németh P; Pekker P; Béres-Szilágyi F; Stryšovský T; Kvitek L; Gömöry Á; Kótai L: Studies on a Urea-Complexed Iron(III) Dichromate, a Precursor of Chromium-Rich Nanospinel Catalysts Prepared for the Reductive Transformation of Carbon Dioxide.. In: Inorganic Chemistry, vol. 64, iss. 7, pp. 3427-3444, 2025. (DOI)
  7. Bikbashev A; Stryšovský T; Kajabová M; Kovářová Z; Tibe A; Simkovičová K; Prucek R; Panáček A; Kašlík J; Frontera P; Roman K; Grainca A; Pirola C; Brabec L; Bastl Z; Vajda Š; Kvítek L: The Solvothermal Method: An Efficient Tool for the Preparation of Ni-Based Catalysts with High Activity in CO2 Methanation.. In: Nanomaterials, vol. 15, iss. 17, no. 1379, 2025. (DOI)
  8. Tibe A; Bhattacharjya T; Panacek A; Prucek R; Kvitek L: Electron Traps in Thermal Heterogeneous Catalysis: Fundamentals, Detection, and Applications of CO2 Hydrogenation.. In: Catalysts, vol. 16, iss. 2, no. 156, 2026. (DOI)
  9. Bužková A; Pocklanová R; Novák V; Petr M; Štefková B; Rancová A; Kašlík J; Prucek R; Panáček A; Kvítek L: Photocatalytic and Photo-Fenton Degradation Activity of Hierarchically Structured α-Fe2O3@Fe-CeO2 and g-C3N4 Composite.. In: International Journal of Molecular Sciences, vol. 27, iss. 7, no. 3133, 2026. (DOI)
  10. Stryšovský T; Prucek R; Panáček A; Kašlík J; Reichenberger S; Petr M; Kvítek L: Laser-generated X/InxOy/ZrO2 (X = Ni, Cu) composite catalysts: influence of support structure and in loading on catalytic activity.. In: Scientific Reports, vol. 16, iss. 1, no. 17234, 2026. (DOI)

Aplikace nanomateriálů a materiálů pro spektroskopické, environmentální a průmyslové aplikace.

Výzkumným zaměřením skupiny je příprava plasmonických nanočástic kovů, jejich kompozitů a nanostrukturovaných povrchů pro spektroskopické aplikace, zejména pro přípravu senzorů určených k detekci nízkých koncentrací biologicky významných látek (např. biomarkerů neurologických či jiných onemocnění) pomocí povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS) a rovněž příprava nových substrátů v pevné fázi pro účely detekce chemických látek pomocí povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie. Dále se skupina zabývá výzkumem odlehčených termosetických kompozitních materiálů pro použití v automobilovém průmyslu ve spolupráci s komerčním sektorem. Další výzkumnou oblastí skupiny je příprava nových materiálů, například nitrid uhlíku v kombinaci s dalšími chemickými látkami, které zvyšují efektivitu těchto materiálů pro fotodegradaci chemických polutantů a mikroplastů.

Členové skupiny

doc. RNDr. Robert Prucek, Ph.D. - vedoucí skupiny
RNDr. Barbora Štefková, Ph.D.
Ing. Adéla Žižlavská, Ph.D. (5. ročník)
Mgr. Filip Kubeš (Ph.D. student, 3. ročník)
Mgr. Jakub Kořenek (Ph.D. student, 1. ročník)

Zahraniční spolupráce

Dr. Pietro Galinetto

Dipartimento di Fisica - Università degli Studi di Pavia

Prof. Simion Aştilean

Nanobiophotonics and Laser Microspectroscopy Center, Department of Biomolecular Physics Faculty of Physics, Babes-Bolyai University Cluj-Napoca Romania

Smluvní výzkum

NicoletCZ s.r.o.
vývoj a výzkum nových substrátů pro aplikace v oblasti povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie a jejich následných aplikací v oblasti detekce různých analytů
Technoservis MT s.r.o.
vývoj nových teplonosných kapalin zvyšující efektivitu přenosu tepelné energie v kapalinách
ClassicOil s.r.o.
vývoj nových teplonosných kapalin zvyšující efektivitu přenosu tepelné energie v kapalinách
MND. a.s.
testování nových katalyzátorů pro konverzi oxidu uhličitého na metanol
HVM Plasma s.r.o.
vývoj a výzkum termosetických kompozitních materiálů pro použití v automobilovém průmyslu

TOP publikace

  1. Prucek R; Bužková A; Štefková B; Žižlavská A; Kovářová Z; Pluháček T; Panáček A; Kvítek L: Removal of Gadolinium Ions Using Modified Sea Sand Substrate From Water Environment and Impact of Ions on Gadolinium Replacement From Contrast MRI Agent.. In: Nano Select, vol. 7, iss. 4, no. e70137, 2026. (DOI)
  2. Bužková A; Hochvaldová L; Večeřová R; Malina T; Petr M; Kašlík J; Kvítek L; Kolář M; Panáček A; Prucek R: Selenium nanoparticles: influence of reducing agents on particle stability and antibacterial activity at biogenic concentrations.. In: Nanoscale, vol. 17, iss. 13, pp. 8170-8182, 2025. (DOI)
  3. Štefková B; Prucek R; Panáček A; Kvítek L: Preparation of Cellulose‐Based Planar Ag Substrates Synthesised Using Tollens' Process: Steps Towards Green SERS.. In: Journal of Raman Spectroscopy, vol. 56, iss. 9, pp. 860-866, 2025. (DOI)
  4. Štefková B; Prucek R; Ingr T; Panáček A; Kvítek L: A sonochemical approach for a silver particle layer SERS substrates preparation and subsequent application in qualitative analysis.. In: Results in Surfaces and Interfaces, vol. 13, no. 100158, 2023. (DOI)
  5. Štefková B; Prucek R; Hemzal D; Kopp J; Panáček A; Kvítek L: Surface-enhanced Raman spectroscopy effective substrates based on silver particle layers: Analytical applications, spectral reproducibility, benefits, and future developments.. In: Optical Materials, vol. 159, no. 116542, 2025. (DOI)

Chemická data

Výzkum skupiny se zabývá chemickými daty v kontextu biologických systémů.

Mezi zkoumané oblasti patří především fyzikální podstata strukturní bioinformatiky proteinů a aplikace výpočetních metod molekulárního modelování pro návrh strukturní aktivity nových nízkomolekulárních látek pro zvolené biologické účinky nových chemikálií.

Dalším zaměřením skupiny je vývoj a provoz chemických databází a nástrojů. Databáze MolMeDB shromažďuje fyzikálně-chemické data o interakcích nízkomolekulárních látek s membránami (https://molmedb.upol.cz/). Databáze ChannelsDB a nástroj MOLEonline se věnují studiu tunelů v proteinech (https://mole.upol.cz/).

Členové skupiny

prof. RNDr. Karel Berka, Ph.D. - vedoucí skupiny
Mgr. Ing. Václav Bazgier, Ph.D.
MSc. Yevgen Yyrenko, Ph.D.
Dr. Semen Yesylevskyy, Ph.D.
RNDr. Ivana Hutařová Vařeková
Mgr. Anna Špačková, Ph.D.
Mgr. Petr Stadlbauer, Ph.D.
MSc. Mariia Matveieva, Ph.D.
Mgr. Jakub Juračka
Mgr. Kateřina Storchmannová (Ph.D. studentka)
Mgr. Dominik Martinát (Ph.D. student)
Mgr. Michaela Jaroměřská (Ph.D. studentka, rodičovská)
Mgr. Nina Kadášová (Ph.D. studentka)
Mgr. Jindřich Lněnička (Ph.D. student)
Mgr. Karolína Plánková (Ph.D. studentka)
Bc. Barbora Hubálková, DiS. (Mgr. studentka)

Granty

2023-2026 – MŠMT - ELIXIR CZ – LM2023055 (vedení za UP)
2023-2026 – EC HORIZON INFRA – ELIXIR-STEERS (WP2 – research software quality indicators)
2023-2027 – OPJAK – ELIXIR CZ (WP strukturní bioinformatika)
2024-2026 – GAČR – Liposomal probes into colligative drug permeability - 24-11986S (ve spolupráci s VŠCHT)
2024-2027 – OPJAK OS I – NRP (WP5 – nástroje FAIRifikace)
2025-2028 – OPJAK OS II (BioSimCZ -ve spolupráci s CEITEC MUNI)
2025-2026 – TAČR PoC – Pokusnice II (dr. Bazgier)
2026-2028 – MŠMT – ELIXIR-IMPACT – 8K0208 (ve spolupráci s SIB, CH)
2026-2028 – GAČR – MOGHE (ve spolupráci s 2.LF UK)
2026-2028 – EC HORIZON WIDERA – REWIRE (ve spolupráci s AthenaRC, GR)

Spolupráce

Spolupráce v rámci Univerzity Palackého

Skupina spolupracuje s dalšími skupinami v rámci Univerzity Palackého na:

  • návrhu nových látek (doc. Brulíková, KOCH PřF; prof. Kryštof, doc. Jorda, KEB PřF; prof. Strnad, doc. Novák, LRR PřF),
  • účasti v rámci infrastruktury ELIXIR CZ pro biologická data (doc. Hajdúch, doc. Polishchuk, Dr. Vrbková, ÚMTM LF),
  • mapové vizualizaci chemických dat (doc. Burian, KGI PřF),
  • výběru chemických dat z literatury (Szwiertnia, Prager, Knihovna UP).

Spolupráce mimo UP

Kromě toho spolupracujeme také se skupinami mimo UP, např. v rámci ELIXIR CZ:

  • infrastruktura ELIXIR CZ (prof. Vondrášek, prof. Baldrian, MBÚ AV ČR; prof. Matyska, MUNI),
  • vizualizace a analýzy struktur proteinů – LiteMol, Mol*, 2Dprots, Overprot, ACCIII, Alphacharges, PDBcharges a PROPTIMUS (prof. Svobodová, Dr. Sehnal, Dr. Raček, Dr. Schindler, CEITEC MUNI),
  • interoperabilita chemických dat – IDSM (prof. Vondrášek, Dr. Galgonek, ÚOCHB AV ČR),
  • data management – Data Stewardship Wizard (doc. Pergl, ČVUT),
  • Alphafoldologie (Dr. Novotný, PřF UK),
  • vývoj nových liposomálních nosičů léčiv (prof. Štěpánek, VŠCHT).

Zahraniční spolupráce

  • PDBe (Dr. Velankar, Dr. Flemming, EMBL-EBI, UK)
  • UniProt, SwissLipids (Boleman, SIB, CH)
  • Interoperabilita dat (Willighagen, Maastricht University, NL)
  • Advanced in silico drug design workshop series (Dr. Moraca, prof. Catalanotti, UNINA, IT; Dr. Gimeno Vives, U Tarragona, ES; prof. Varnek, U Strasbourg, FR; prof. Senderowicz, Weizmann, IL)
  • Membránová permeabilita (prof. Fabre, U Limoges, FR)

Komerční spolupráce

  • Zentiva – spolupráce na vývoji liposomálních nosičů v rámci PARC
  • TAPI – spolupráce na predikci krystalizace API látek
  • Receptor.AI – spolupráce na predikci membránové permeability

Smluvní výzkum

Zentiva – spolupráce na vývoji liposomálních nosičů v rámci PARC
TAPI – spolupráce na predikci krystalizace API látek
Receptor.AI – spolupráce na predikci membránové permeability

TOP publikace

  1. Sehnal D; Bittrich S; Deshpande M; Svobodová R; Berka K; Bazgier V; Velankar S; Burley S; Koča J; Rose A: Mol* Viewer: modern web app for 3D visualization and analysis of large biomolecular structures.. In: Nucleic Acids Research, vol. 49, iss. W1, pp. W431-W437, 2021. (DOI)
    Mol* se stal de facto standardem vizualizace proteinů na webu.
  2. Špačková A; Vávra O; Raček T; Bazgier V; Sehnal D; Damborský J; Svobodová R; Bednář D; Berka K: ChannelsDB 2.0: a comprehensive database of protein tunnels and pores in AlphaFold era.. In: Nucleic Acids Research, vol. 52, iss. D1, pp. D413-D418, 2023. (DOI)
    Aktualizace databáze ChannelsDB k celoproteomovému měřítku.
  3. Raček T; Vel’ký D; Bučeková G; Schindler O; Hutařová Vařeková I; Špačková A; Bazgier V; Berka K; Svobodová R: MOLEonline: a web-based tool for analysing channels, tunnels, and pores (2025 update).. In: Bioinformatics, vol. 41, iss. 9, no. btaf486, 2025. (DOI)
    Aktuální generace nástroje MOLEonline, který je hlavní „vlajkovou lodí” skupiny a zároveň výpočetním jádrem ChannelsDB.
  4. Špačková A; Kadášová N; Hutařová Vařeková I; Berka K: Pathogenicity patterns in cytochrome P450 family.. In: Bioinformatics Advances, vol. 5, iss. 1, no. vbaf231, 2024. (DOI)
    Klinická variabilita ukazuje na význam proteinových tunelů v cytochromech P450.
  5. Storchmannová K; Balouch M; Juračka J; Štěpánek F; Berka K: Meta-Analysis of Permeability Literature Data Shows Possibilities and Limitations of Popular Methods.. In: Molecular Pharmaceutics, vol. 22, iss. 3, pp. 1293-1304, 2025. (DOI)
    Srovnání výpočetních a experimentálních metod pro studium permeací látek přes membránu.

Počítačové modelování biostruktur

Skupina se zabývá studiem struktury a dynamiky biomolekul, s využitím prostředků počítačového modelování, zejména metod molekulové dynamiky a částečně i kvantové chemie.

Hlavní výzkumný zájem směřuje k méně obvyklým (tzv. nekanonickým), ale o to zajímavějším formám nukleových kyselin, jako jsou guaninové kvadruplexy (G-kvadruplexy), Z-DNA nebo i-motiv DNA. Dalším důležitým směrem je studium interakcí nukleových kyselin s proteiny, jak specifických (např. s regulatorními proteiny), tak nespecifických.

Součástí výzkumu skupiny je také vývoj empirických potenciálů pro molekulovou dynamiku nukleových kyselin (http://ffol.upol.cz). Naše potenciály jsou používány po celém světě a nesou zkratku „OL“ podle OLOMOUCE, místa, kde byly vyvinuty.

Počítačové modelování často poskytuje jasnější a detailnější pohled na procesy probíhající v biomolekulách než experimentální metody, i když jen na relativně krátkých časových škálách omezených výpočetní silou současných superpočítačů. Díky nezadržitelnému nárůstu výkonu počítačů se ale metody výpočetní chemie stávají stále mocnějšími a prosazují se i v praxi např. při racionálním návrhu léčiv.

Členové skupiny

doc. RNDr. Petr Jurečka, Ph.D. - vedoucí skupiny
Mgr. Marie Zgarbová, Ph.D.
Mgr. Jiří Fukal
Mgr. Elizabeth Kolářová (Ph.D. studentka)
Mgr. Jan Salomon (Ph.D. student)
Mgr. Lukáš Gibala (Ph.D. student)
Bc. Patrik Marek (Mgr. student)
Bc. Boris Kácal (Mgr. student)
Bc. Leontýna Dutá (Mgr. studentka)
Bc. Lukáš Hyžák (Mgr. student)
Andrea Tomusová (Bc. studentka)
Jiří Kohoutek (Bc. student)
Patrik Kasina (Bc. student)
Anežka Pěnkavová (Bc. studentka)

Zahraniční spolupráce

University of Barcelona, Španělsko

prof. Carles Curutchet (modelování biomolekul)

University of Utah, Salt Lake City, USA

prof. Thomas E. Cheatham (simulace nukleových kyselin)

CNRS Paris, Francie

prof. Elise Duboue-Dijon, vývoj silových polí

University of Wroclaw, Polsko

dr. Rafal Szabla, simulace nukleových kyselin

University of Parma, Itálie

prof. Francesco di Renzo, Folding RNA

Spolupracujeme i s domácími pracovišti na UOCHB v Praze, IBP v Brně a OU v Ostravě.

TOP publikace

  1. Puyo-Fourtine J; Zgarbová M; Kantin L; Jurečka P; Duboué-Dijon E: Implicit Electronic Polarization via Charge Scaling in Amber OLx Nucleic Acid Force Fields Improves Ion Pairing without Backbone Reparametrization.. In: Journal of Chemical Theory and Computation, vol. 21, iss. 17, pp. 8583-8600, 2025. (DOI)
    Ve spolupráci s CNRS Paris jsme uvedli první návrh a testování nové generace empirických potenciálů pro modelování nukleových kyselin.
  2. Zgarbová M; Šponer J; Jurečka P: Refinement of the Sugar Puckering Torsion Potential in the AMBER DNA Force Field.. In: Journal of Chemical Theory and Computation, vol. 21, iss. 2, pp. 833-846, 2025. (DOI)
    V naší olomoucké laboratoři jsme vyvinuli empirický potenciál OL25, který je historicky prvním AMBER potenciálem popisujícím správně všechny vazebné členy v molekulách DNA.
  3. Love O; Galindo-Murillo R; Zgarbová M; Šponer J; Jurečka P; Cheatham T: Assessing the Current State of Amber Force Field Modifications for DNA─2023 Edition.. In: Journal of Chemical Theory and Computation, vol. 19, iss. 13, pp. 4299-4307, 2023. (DOI)
    Ve spolupráci s University of Utah jsme provedli nejširší publikovaný test současných potenciálů pro DNA z rodiny AMBER.
  4. Zgarbová M; Šponer J; Jurečka P: Z-DNA as a Touchstone for Additive Empirical Force Fields and a Refinement of the Alpha/Gamma DNA Torsions for AMBER.. In: Journal of Chemical Theory and Computation, vol. 17, iss. 10, pp. 6292-6301, 2021. (DOI)
    V naší olomoucké laboratoři jsme vyvinuli empirický potenciál OL21, který jako první dokázal správně modelovat většinu kanonických i nekanonických struktur DNA.

Modelování chemických reakcí (SurfReact)

SurfReact je vědecká skupina, která se zaměřuje na modelování chemických reakcí na pevných površích. Pomocí výpočetní chemie, simulací a metod strojového učení zkoumá, jak na površích probíhají katalytické reakce a jak jejich průběh ovlivňují materiály, rozhraní a prostorové uspořádání molekul. Skupina propojuje teoretické modelování s experimenty skenovací mikroskopie a usiluje o detailní pochopení chemie na atomární úrovni. Pro snadnější a detailnější analýzu elektronických a optických vlastností materiálů vyvinul Jan Navrátil program, který je zdarma přístupný vědecké veřejnosti. POET (Palacký OptoElectronic Toolkit) je přístupný na stránkách https://poet.run a repozitář na https://gitlab.com/navrsoft/poet_public. Původní publikace je přístupná zde. Další informace o výzkumné skupině najdete na stránce https://surf-react.github.io

Členové skupiny

Mgr. Adam Matěj, Ph.D. - vedoucí skupiny
Mgr. Jan Navrátil, Ph.D. -postdok
Mgr. Matěj Navrátil (Ph.D. student, 2. ročník)
Bc. Anežka Dudková (Mgr. studentka)
Bc. Jakub Fridrich (Mgr. student)
Bc. Martin Holzer (Mgr. student)
Bc. Dana Hůlová (Mgr. studentka)
Ondřej Lanča (Bc. student)
Tomáš Pěnička (Bc. student)

Granty

GAČR Individual Fellowship - Outgoing, 24-10142O, 2024-2027 - Vývoj otevřené struktury v základním stavu konjugovaných uhlovodíků - Řešitel Adam Matěj

Zahraniční spolupráce

Miklos Kertesz, Georgetown University, DC, USA

Designing new pancake-bonded heterodimers

Bruno de la Torre, Nanomaterials and Nanotechnology Research Center, Spain

Elektronické vlastnosti konjugovaných molekul na kovových površích

Hans Lischka, Texas Tech University, TX, USA

Popis interakce nepárových elektronů v konjugovaných molekulách

Johannes Gierschner, IMDEA Nanociencia, Spain

Fotofyzikální procesy v organických systémech

TOP publikace

  1. Timm M; Matěj A; Gazizullin I; Chen Q; Hecht S; Jelínek P; Grill L: Spatially resolving the cone of reaction for a single molecule.. In: Science, vol. 393, iss. 6809, pp. 417-421, 2026. (DOI)
  2. Navrátil J; Błoński P: POET: A Software Suite for Mapping the Site-Specific Electronic Origins of Magnetic Anisotropy.. In: The Journal of Physical Chemistry A, vol. 130, iss. 24, pp. 4723-4733, 2026. (DOI)
  3. Matěj A; Kertesz M: Designing Pancake-Bonded Heterodimers for Scanning Probe Microscopy.. In: The Journal of Physical Chemistry A, vol. 130, iss. 18, pp. 3525-3533, 2026. (DOI)
  4. Villalobos F; Berger J; Matěj A; Nieman R; Sánchez-Grande A; Soler D; Solé A; Lischka H; Matoušek M; Brabec J; Veis L; Millan A; Sánchez-Sánchez C; Campaña A; Cuerva J; Jelínek P: Globally aromatic odd-electron π-magnetic macrocycle.. In: Chem, vol. 11, iss. 2, no. 102316, 2025. (DOI)
  5. Kaur M; Rej S; Navrátil J; Santiago E; Otyepka M; Livraghi S; Mino L; Kment Š; Xu Z; Zhu H; Fornasiero P; Govorov A; Błoński P; Naldoni A: Near-infrared plasmonic activation of molecular oxygen for selective oxidation of biomass derivatives.. In: Nature Catalysis, vol. 8, iss. 12, pp. 1370-1381, 2025. (DOI)
  6. Navrátil J; Topolnicki R; Otyepka M; Błoński P: Interpretable machine learning for atomic scale magnetic anisotropy in quantum materials.. In: npj Computational Materials, vol. 11, iss. 1, no. 138, 2025. (DOI)
  7. Frezza F; Matěj A; Sánchez-Grande A; Carrera M; Mutombo P; Kumar M; Curiel D; Jelínek P: On-Surface Synthesis of a Radical 2D Supramolecular Organic Framework.. In: Journal of the American Chemical Society, vol. 146, iss. 5, pp. 3531-3538, 2024. (DOI)
  8. Lowe B; Hellerstedt J; Matěj A; Mutombo P; Kumar D; Ondráček M; Jelinek P; Schiffrin A: Selective Activation of Aromatic C–H Bonds Catalyzed by Single Gold Atoms at Room Temperature.. In: Journal of the American Chemical Society, vol. 144, iss. 46, pp. 21389-21397, 2022. (DOI)