Hemija

Jana Miloradović (2005), Požarevac, 3. razred, Požarevačka gimnazija, Požarevac

Mentori:
Križan Pavle, Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu
Stošić Anja, Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu

Svrha kontrolisanog otpuštanja je sprečavanje oslobađanja leka u želucu kako se lek ne bi razgradio i kako bi se što više leka apsorbovalo u crevu. Pored toga, ibuprofen, oslobođen u želucu, može izazvati iritacije sluzokože i dovesti do pojave gastritisa. Ovi problemi se mogu prevazići korišćenjem pH senzitivnih gelova koji ostaju skupljeni u kiseloj sredini želuca, čime sprečavaju oslobađanje leka. Alginat i hitozan su biopolimeri, nisu toksični niti imunogeni, stoga su prihvatljiviji za oralnu upotrebu. Praćeno je kontrolisano otpuštanje ibuprofena iz hidrogelova u simuliranim gastrointestinalnim medijumima. HPLC analizom kinetike otpuštanja leka utvrđeno je da se lek postepeno oslobađa tokom vremena, i nakon pet sati procenat oslobođenog leka postaje konstantan. Hidrogel umrežen Ca 2+ pokazao je najveći stepen otpuštanja (26,40 %), kao posledicu bolje jonizacije karboksilatnih grupa i apsorpcije vode. Utvrđena je i selektivnost ovog hidrogela pri otpuštanju na različitim pH vrednostima zbog dezintegracije hidrogela u baznoj sredini. Dobijeni rezultati pokazuju da se NOCC/alginat hidrogelovi umreženi genipinom i jonom kalcijuma potencijalno mogu koristiti kao sistemi za kontrolisano otpuštanje ibuprofena, ali su potrebne dalje karakterizacije kako bi se ovo zapažanje potvdilo. Istraživanja se mogu usmeriti ka poboljšanju pH senzitivnosti, određivanju maksimalne količine ibuprofena koju hidrogeli mogu enkapsulirati, ispitivanju biorazgradivosti i toksičnosti hidrogelova.

Bogdan Eger (2006), Beograd, 3. razred, Osma beogradska gimnazija, Beograd

Mentor:
Pavle Križan, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu

Jedan od problema primene enzima u industrijskim procesima je stabilnost i ponovna upotreba enzima, zbog čega se u ovom projektu koristio MOF HP-UiO-66-NH 2 kao novi materijal za imobilizaciju industrijski značajnog enzima α-amilaze. Sastav kompozita je odabran zbog prostog ukljanjanja iz reakcione smeše magnetom, lakše sinteze MOF-a i mogućnosti za efikasnu imobilizaciju samog enzima. Sinteza kompozita se odigrala u tri koraka, sinteza nanočestica magnetita metodom koprecipitacije, preslojavanje polimerizacijom dopamin-hirdohlorida i sinteza MOF-a metodom formiranja defekta indukovanih modulatorom, palmitinskom kiselinom koja pravi šupljine dovoljne veličine za vezivanje α-amilaze. Kompozit je okarakterisan pomoću infracrvene spektroskopije (FTIR) i skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM). Rezultati FTIR analize ukazuju na uspešnost sinteze, dok se na slikama snimljenim pomoću SEM-a vidi visoka poroznost kompozita koja je povoljno uticala na imobilizaciju enzima. Imobilizacija α-amilaze izvedena je na dva načina: direktnom adsorpcijom (MOF@enzim) i kovaletnim vezivanjem glutaraldehida (MOF/GA@enzim). Aktivnost MOF@enzim biokompozita nakon prvog ciklusa je bila 0,2904 U/mg, dok je za MOF/GA@enzim biokompozit bila 0,1570 U/mg. Rezultati ukazuju na visoki procenat vezane aktivnosti imobilizata koja je iznosila 92,5% za MOF@enzim biokompozit i 50,9% za MOF/GA@enzim biokompozit. Nakon deset ciklusa testiranja zabeležena je relativna aktivnost od 46,4% kod MOF@enzim biokompozita, što ukazuje na njegovu potencijalnu industrijsku primenu. U narednim istraživanjima bi trebalo bolje okarakterisati sam biokompozit, odrediti pH i temperaturni optimum aktivnosti biokompozita, kao i odrediti njegovu aktivnost u različitim organskim rastvaračima.

Olga Jevtić (2006), Subotica, 2. razred, Gimnazija „Svetozar Marković”, Subotica

Mentorka:
Gavrilović Nina, Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu

Ciprofloksacin je antibiotik koji pripada grupi fluorohinolona i koristi se pri lečenju mnogih infekcija. Metode zasnovane na elektrohemijskim senzorima imaju brojne prednosti u odnosu na ostale (niska cena, visoka osetljivost, jednostavan rad), stoga postoji neprestana potreba za pronalaskom novih i bržih tehnika za određivanje ciprofloksacina pomoću modifikovanih elektroda. Ovo istraživanje je obuhvatalo razvijanje elektroanalitičke metode za indirektno određivanje ciprofloksacina, na osnovu kompleksiranja ciprofloksacina sa bakrom. Kao radna elektroda korišćena je elektroda od staklastog ugljenika modifikovana redukovanim grafen-oksidom i nanočesticama zlata. Redukcija grafen-oksida vršena je u prisustvu hloroaurinske kiseline, HAuCl4, kako bi bio dobijen redukovani grafen-oksid modifikovan nanočesticama zlata. Karakterizacija redukovanog grafen-oksida sa nanočesticama zlata (rGO-Au) izvršena je pomoću infracrvene spektroskopije. Primenom voltametrije mikroprozora dobijeni su podaci o elektroaktivnoj površini, gde su obe modifikacije imale pozitivan uticaj. Primenom anodne striping voltametrije dobijeni su podaci o odzivima elektroda u ovom istraživanju, svaka elektroda (GC, GC/Au nano, GC/rGO/Au nano) pokazala je smanjen odziv nakon dodatka ciprofloksacina. Najveću razliku između odziva pokazala je GC/rGO/Au nano, zatim GC/Au nano pa onda GC, što pokazuje uspešnost i značaj ovih modifikacija. Za GC/rGO/Au nano elektrodu ispitivani su i uticajni faktori kao što su pH rastvora, vreme akumulacije i vreme reakcije kompleksiranja. Pod optimalnim uslovima, anodnom striping voltametrijom pokazana je linearna zavisnost smanjenja odziva elektrode i koncentracija ciprofloksacina u opsegu od 0,0005 mM do 0,01 mM (R = 0,975).

Emilija Tošić (2006), Knjaževac, 2. razred, Knjaževačka gimnazija, Knjaževac

Mentorka:
Gavrilović Nina, Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu

Cilj ovog istraživanja je razvijanje elektroanalitičke metode za određivanje koncentracije paracetamola. U ovu svrhu je kao radna elektroda korišćena elektroda od staklastog ugljenika modifikovana nanočesticama zlata i molekulski obeleženim polipirolom, čime su povećane granice detekcije i selektivnost prema paracetamolu. Nanočestice zlata su na elektrodu od staklastog ugljenika elektrodeponovane metodom ciklične voltametrije (CV) u rastvoru hloroaurinske kiseline i kalijum hlorida. Izvršena je elektropolimerizacija pirola na površini elektrode od staklastog ugljenika metodom ciklične voltametrije u prisustvu paracetamola kao templata (MIPppy) i bez njega (NIP). Tehnikom ciklične voltametrije dobijeni su kvalitativni podaci o elektrodama. Elektroda modifikovana nanočesticama zlata i neobeleženim polimerom pokazuje najveći voltametrijski odziv u rastvorima paracetamola, zatim elektroda modifikovana nanočesticama zlata i molekulski obeleženim polipirolom. Elektrodom modifikovanom nanočesticama zlata i molekulski obeleženim polipirolom je izvršena voltametrija pravougaonih talasa (SWV) u seriji standardnih rastvora, kao i u uzorku – leku Paracetamol (Galenika). Konstruisana je kalibraciona kriva i uočena je linearna zavisnost između jačine struje pika i koncentracije paracetamola u intervalu od 5×10-5 M do 1×10-3 M sa koeficijentom determinacije od 0,967. Metodom kalibracione prave određena je koncentracija paracetamola u rastvoru leka u fosfatnom puferu. Rezultati dobijeni korišćenjem SWV su upoređeni sa rezultatima dobijenim uz pomoć tečne hromatografije visokih performansi.

Aleksandra Janković (2006), Novi Sad, 3. razred, Gimnazija “Jovan Jovanović Zmaj”, Novi Sad

Mentori:
Gligorije Gligorić, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu
Anja Dimić, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu
Dunja Pupavac, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu
Ivan Borković, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu

Tripsin je hidrolitički enzim koji pripada grupi serin proteaza i jedan je od najvažnijih enzima uključenih u varenju hrane kod čoveka. Katalitička trijada u okviru strukture ovog enzima (Ser 195, His 57 i Asp 102) obezbeđuje hidrolizu peptidne veze formirane između karboksilne grupe lizina ili arginina i amino grupe neke druge aminokiseline. S tim u vezi, hidroliza različitih peptidnih supstrata omogućila je primenu tripsina u različitim poljima poput medicine i industrije. Pokazano je da različita jedinjenja mogu modulisati aktivnost tripsina, stoga je u okviru ovog istraživanja ispitan uticaj estara p-hlorcimetne kiseline na aktivnost tripsina upotrebom in silico i in vitro (BapNA) metoda analize. U reakcijama hlorida p-hlorcimetne kiseline sa p-hlorbenzil (2a) i p-nitrobenzil alkoholom (2b) dobijeni su odgovarajući estri, koji su strukturno okarakterisani FTIR spektroskopijom. In silico analizom predviđeno je jače vezivanje jedinjenja 2b za tripsin. Rezultati in vitro analize ukazuju na aktivaciju tripsina u prisustvu oba ispitivana jedinjenja, ali i na pojačanu aktivaciju tripsina jedinjenjem 2a u odnosu na jedinjenje 2b pri istoj koncentraciji (0,5 mg/mL). Međutim, nije uočen linearan trend povećanja enzimske aktivnosti sa povećanjem koncentracije oba jedinjenja. Pretpostavljeno je da pri koncentracijama ovih jedinjenja većim od 0,5 mg/mL dolazi do pojačane aktivacije tripsina, zbog čega nije moguće pouzdano odrediti njegovu aktivnost. Veća pouzdanost određivanja enzimske aktivnosti u budućim eksperimentima biće postignuta optimizacijom metode. U cilju razumevanja uticaja razlika u strukturi derivata p-hlorcimetne kiseline na aktivnost tripsina, planirana je sinteza većeg broja ovih derivata.