Study of Pharmaceuticals Degradationby Advanced Oxidation Processes

V současnosti je odbornou i laickou veřejností často diskutována problematika výskytu ženských pohlavních hormonů, estrogenů a gestagenů, ve vodních ekosystémech. Tyto látky steroidní struktury představují pro konvenční čistírenské a úpravárenské technologie využívané ve vodárenství často obtížně odstranitelné kontaminanty. V dané souvislosti mohou být vhodnou technikou pokročilé oxidační procesy, které jsou založeny na in situ tvorbě vysoce reaktivních hydroxylových radikálů. Předkládaná dizertační práce se zabývá studiem kinetiky a degradačních meziproduktů fotokatalytického rozkladu sedmi vybraných ženských pohlavních hormonů (estron, -estradiol, estriol, ethinylestradiol, diethylstilbestrol, progesteron a norethindron). Experimenty probíhaly v laboratorním skleněném reaktoru, který byl vybaven energeticky úspornými LED diodami s emisní vlnovou délkou 365 nm a imobilizovaným fotokatalyzátorem ve formě pětivrstvého filmu TiO2 naneseného na skleněném nosiči. Pracováno bylo s modelovými vzorky vody o počáteční koncentraci hormonů 1 mg·l-1 a průběh reakcí byl sledován metodou HPLC-MS. V daném systému vykázaly všechny zájmové látky s výjimkou estriolu velmi výrazný sklon k adsorpci. V případě estriolu byla na základě Langmuir-Hinshelwoodova modelu určena hodnota formální rychlostní konstanty fotokatalytického rozkladu pro dvě různé počáteční koncentrace, 0,5527 hod-1 (1 mg·l-1) a 0,1929 hod-1 (5 mg·l-1); porovnáním těchto hodnot bylo zjištěno, že se zvyšující se koncentrací degradované látky probíhá rozklad pomaleji (při 5násobném zvětšení počáteční koncentrace poklesla hodnota formální rychlostní konstanty téměř na třetinu). Dále bylo zaznamenáno devět degradačních meziproduktů fotokatalytického rozkladu estriolu a na základě hmotnostních spekter navržena jejich struktura. Ve druhém tematickém okruhu práce byla pozornost věnována vývoji SPE-HPLC-MS metody pro stanovení ženských pohlavních hormonů v reálných vzorcích vody, zejména pak optimalizaci extrakčního kroku. Výsledný proces zpracování vzorků zahrnoval kromě extrakce na kolonkách Supel™ Select HLB s 200 mg sorbentu i odstranění mechanických nečistot, extrakci hormonů z pevného podílu zachyceného na filtračním materiálu, okyselení vzorku a přečištění extraktu na florisilových kolonkách Supelclean™ ENVI-Florisil®. Optimalizovaná metoda byla použita pro stanovení koncentrace ženských pohlavních hormonů ve dvou brněnských řekách, Svitavě a Svratce. Ve většině případů byla koncentrace pod mezí detekce, případně pod mezí stanovitelnosti.At present, the issue of occurrence of female sex hormones, estrogens and progestogens, in aquatic ecosystems is often discussed by experts and the general public. These substances of steroid structure can be difficult to remove completely by conventional wastewater and drinking water treatment technologies. In given context advanced oxidation processes based on in situ generation of highly reactive hydroxyl radicals can be a suitable technique. This thesis deals with the study of kinetics and degradation products of photocatalytic decomposition of seven female sex hormones (estrone, -estradiol, estriol, ethinylestradiol, diethylstilbestrol, progesterone and norethindrone). Experiments were conducted in a laboratory glass reactor, which was equipped with an energy efficient UV-A LED light source (365 nm emission wavelength) and an immobilised photocatalyst in a form of TiO2 five-layer film deposited on glass. Model samples of water with the initial hormone concentration of 1 mg·L-1 were used and the degradation process was monitored by an HPLC-MS method. In the given system all compounds of interest except estriol had very significant tendency to be adsorb. In the case of estriol the formal rate constant of photocatalytic decomposition was determined based on the Langmuir-Hinshelwood model for two different initial concentrations, 0.5527 hour-1 (1 mg·L-1) and 0.1929 hour-1 (5 mg·L-1), and by comparison of these values it was found that the higher degraded compound concentration, the slower decomposition (fivefold increase of the initial concentration resulted in the constant decrease to almost one-third). Moreover nine degradation products of estriol photocatalytic decomposition were recorded and their structure was designed based on mass spectra. In the second thematic part of the thesis attention was paid to development of a SPE-HPLC-MS method for simultaneous determination of female sex hormones in water ecosystems, with emphasis on an extraction part optimization. The final samples treatment process included besides extraction with Supel™ Select HLB 200 mg SPE cartridges also mechanical impurities removal, hormones extraction from solids trapped on filtration material, sample acidification and extract purification with Supelclean™ ENVI-Florisil® cartridges. Optimised method was used for determination of female sex hormones in two Brno rivers, Svitava and Svratka. In the most cases the concentration was below the detection or quantification limit.

Creation of worksheets to develop reading skills for sixth grade students of particular school

Práce se zabývá procesem vytváření didaktického materiálu pro žáky šestých tříd základní školy. Sleduje faktory ovlivňující výběr titulů pro četbu žáků a výběr konkrétního úryvku a následně se zaměřuje na tvorbu úloh k textům. Vychází z analýzy vybraných čítanek a z platných pedagogických dokumentů. Cílem práce je vytvoření souboru pracovních listů, určených žákům k výuce literatury a rozvíjení čtenářských dovedností. Pracovní listy mají zároveň žáky motivovat k mimoškolnímu čtení současné české literatury pro děti a mládež. V závěru práce jsou předloženy komentáře k jednotlivým pracovním listům, které reflektují proces výběru konkrétních úryvků a úloh a zároveň komentují možnosti využití tohoto didaktického materiálu ve výuce. Klíčová slova český jazyk a literatura, pracovní listy, čítanky, didaktické pomůcky, současná česká literatura pro děti a mládež, výuka literatury, druhý stupeň základní školy, motivace ke čteníThis thesis deals with the process of creating a didactic material for students of the Year 7 in Czech secondary school. The thesis studies factors influencing the selection of titles and individual extracts of texts for students. It also focuses on creating tasks related to the texts. This process and its results is the outcome of the analysis of effective pedagogical documents and the number of selected readers. The aim of this thesis is to create a set of worksheets for students to help them study literature and develop their reading skills. Moreover, the worksheets should motivate students to read contemporary Czech literature for children even when out of the school. The final part of the thesis comments on each worksheet, focusing on the process of selecting individual extracts and providing possible ways of using this didactic material in lessons of literature. Key words Czech language and literature, worksheets, readers, didactic tools, contemporary Czech literature for children, teaching literature, secondary school, motivation to readDepartment of Czech and Comparative LiteratureÚstav české literatury a komparatistikyFaculty of ArtsFilozofická fakult

Elimination of residues of specific antropogenic organic contaminants with hormonal activities of water during drinking water treatment

Předkládaná diplomová práce se zabývá problémem výskytu reziduí specifického antropogenního znečištění ve zdrojích pitné vody, s důrazem na možnosti odstranění těchto látek během úpravy vody na vodu pitnou. Pozornost byla zaměřena na dva estrogenní hormony – estradiol a ethinylestradiol. V laboratorním měřítku byla testována účinnost koagulace, adsorpce na aktivní uhlí a ozonace při eliminaci studovaných kontaminantů z uměle znečištěné vody.Submitted master's thesis is dealing with the problem of occurrence of residues of specific anthropogenic pollution of drinking water sources, with accent on possibilities of elimination of these compounds during drinking water treatment. There was pay attention to two estrogenic hormones – estradiol and ethinylestradiol. In laboratory scale there was tested efficiency of coagulation, activated carbon adsorption and ozonation in elimination of studied compounds from artificially contaminated water.

Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod

Název práce: Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod Autor: Zuzana Bílková Katedra: Katedra numerické matematiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Václav Kučera, Ph.D., KNM, MFF UK Konzultant: RNDr. Jindřich Soukup, ÚTIA, AV ČR Abstrakt: Tato diplomová práce představuje novou metodu pro segmentaci snímků pořízených mikroskopem s fázovým konrastem. Cílem je oddělit buňky od pozadí. Algoritmus je založen na variační formulaci level set metod, tedy na minimalizaci funkcionálu popisujícího level set funkci. Funkcionál je minimalizován gradientním tokem popsaným evoluční parciální diferenciální rovnicí. Nejdůležitější nové myšlenky jsou inicializace pomocí prahování a nové členy ve funkcionálu, které zrychlují konvergenci a zpřesňují výsledky. Také jsme použili nové funkce napsané v jazyce C k počítání gradientu a Laplaceova operátoru. Tato implementace je třikrát rychlejší než standardní funkce v MATLABu. Dosáhli jsme lepších výsledků než algoritmy, se kterými jsme metodu porovnávali. Klíčová slova: Segmentace, level set metody, aktivní kontury Title: Segmentation of microscopic images using level set methods Author: Zuzana Bílková Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: RNDr....Název práce: Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod Autor: Zuzana Bílková Katedra: Katedra numerické matematiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Václav Kučera, Ph.D., KNM, MFF UK Konzultant: RNDr. Jindřich Soukup, ÚTIA, AV ČR Abstrakt: Tato diplomová práce představuje novou metodu pro segmentaci snímků pořízených mikroskopem s fázovým konrastem. Cílem je oddělit buňky od pozadí. Algoritmus je založen na variační formulaci level set metod, tedy na minimalizaci funkcionálu popisujícího level set funkci. Funkcionál je minimalizován gradientním tokem popsaným evoluční parciální diferenciální rovnicí. Nejdůležitější nové myšlenky jsou inicializace pomocí prahování a nové členy ve funkcionálu, které zrychlují konvergenci a zpřesňují výsledky. Také jsme použili nové funkce napsané v jazyce C k počítání gradientu a Laplaceova operátoru. Tato implementace je třikrát rychlejší než standardní funkce v MATLABu. Dosáhli jsme lepších výsledků než algoritmy, se kterými jsme metodu porovnávali. Klíčová slova: Segmentace, level set metody, aktivní kontury Title: Segmentation of microscopic images using level set methods Author: Zuzana Bílková Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: RNDr....Katedra numerické matematikyDepartment of Numerical MathematicsFaculty of Mathematics and PhysicsMatematicko-fyzikální fakult

Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod

Název práce: Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod Autor: Zuzana Bílková Katedra: Katedra numerické matematiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Václav Kučera, Ph.D., KNM, MFF UK Konzultant: RNDr. Jindřich Soukup, ÚTIA, AV ČR Abstrakt: Tato diplomová práce představuje novou metodu pro segmentaci snímků pořízených mikroskopem s fázovým konrastem. Cílem je oddělit buňky od pozadí. Algoritmus je založen na variační formulaci level set metod, tedy na minimalizaci funkcionálu popisujícího level set funkci. Funkcionál je minimalizován gradientním tokem popsaným evoluční parciální diferenciální rovnicí. Nejdůležitější nové myšlenky jsou inicializace pomocí prahování a nové členy ve funkcionálu, které zrychlují konvergenci a zpřesňují výsledky. Také jsme použili nové funkce napsané v jazyce C k počítání gradientu a Laplaceova operátoru. Tato implementace je třikrát rychlejší než standardní funkce v MATLABu. Dosáhli jsme lepších výsledků než algoritmy, se kterými jsme metodu porovnávali. Klíčová slova: Segmentace, level set metody, aktivní kontury Title: Segmentation of microscopic images using level set methods Author: Zuzana Bílková Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: RNDr....Název práce: Segmentace mikroskopických snímků pomocí level-set metod Autor: Zuzana Bílková Katedra: Katedra numerické matematiky Vedoucí diplomové práce: RNDr. Václav Kučera, Ph.D., KNM, MFF UK Konzultant: RNDr. Jindřich Soukup, ÚTIA, AV ČR Abstrakt: Tato diplomová práce představuje novou metodu pro segmentaci snímků pořízených mikroskopem s fázovým konrastem. Cílem je oddělit buňky od pozadí. Algoritmus je založen na variační formulaci level set metod, tedy na minimalizaci funkcionálu popisujícího level set funkci. Funkcionál je minimalizován gradientním tokem popsaným evoluční parciální diferenciální rovnicí. Nejdůležitější nové myšlenky jsou inicializace pomocí prahování a nové členy ve funkcionálu, které zrychlují konvergenci a zpřesňují výsledky. Také jsme použili nové funkce napsané v jazyce C k počítání gradientu a Laplaceova operátoru. Tato implementace je třikrát rychlejší než standardní funkce v MATLABu. Dosáhli jsme lepších výsledků než algoritmy, se kterými jsme metodu porovnávali. Klíčová slova: Segmentace, level set metody, aktivní kontury Title: Segmentation of microscopic images using level set methods Author: Zuzana Bílková Department: Department of Numerical Mathematics Supervisor: RNDr....Katedra numerické matematikyDepartment of Numerical MathematicsMatematicko-fyzikální fakultaFaculty of Mathematics and Physic

Biomarkers of Brain Damage: S100B and NSE Concentrations in Cerebrospinal Fluid-A Normative Study

NSE and S100B belong among the so-called structural proteins of the central nervous system (CNS). Lately, this group of structural proteins has been profusely used as specific biomarkers of CNS tissue damage. So far, the majority of the research papers have focused predominantly on the concentrations of these proteins in blood in relation to CNS damage of various origins. Considering the close anatomic and functional relationship between the brain or spinal cord and cerebrospinal fluid (CSF), in case of a CNS injury, a rapid and pronounced increase of the concentrations of structural proteins specifically in CSF takes place. This study inquires into the physiological concentrations of NSE and S100B proteins in CSF, carried out on a sufficiently large group of 601 patients. The detected values can be used for determination of a normal reference range in CSF in a clinical laboratory diagnostics

Pesticide residues with hazard classifications relevant to non-target species including humans are omnipresent in the environment and farmer residences

Intensive and widespread use of pesticides raises serious environmental and human health concerns. The presence and levels of 209 pesticide residues (active substances and transformation products) in 625 environmental samples (201 soil, 193 crop, 20 outdoor air, 115 indoor dust, 58 surface water, and 38 sediment samples) have been studied. The samples were collected during the 2021 growing season, across 10 study sites, covering the main European crops, and conventional and organic farming systems. We profiled the pesticide residues found in the different matrices using existing hazard classifications towards non-target organisms and humans. Combining monitoring data and hazard information, we developed an indicator for the prioritization of pesticides, which can support policy decisions and sustainable pesticide use transitions. Eighty-six percent of the samples had at least one residue above the respective limit of detection. One hundred residues were found in soil, 112 in water, 99 in sediments, 78 in crops, 76 in outdoor air, and 197 in indoor dust. The number, levels, and profile of residues varied between farming systems. Our results show that non-approved compounds still represent a significant part of environmental cocktails and should be accounted for in monitoring programs and risk assessments. The hazard profiles analysis confirms the dominance of compounds of low-moderate hazard and underscores the high hazard of some approved compounds and recurring “no data available” situations. Overall, our results support the idea that risk should be assessed in a mixture context, taking environmentally relevant mixtures into consideration. We have uncovered uncertainties and data gaps that should be addressed, as well as the policy implications at the EU approval status level. Our newly introduced indicator can help identify research priority areas, and act as a reference for targeted scenarios set forth in the Farm to Fork pesticide reduction goals

Pesticide residues with hazard classifications relevant to non-target species including humans are omnipresent in the environment and farmer residences

Intensive and widespread use of pesticides raises serious environmental and human health concerns. The presence and levels of 209 pesticide residues (active substances and transformation products) in 625 environmental samples (201 soil, 193 crop, 20 outdoor air, 115 indoor dust, 58 surface water, and 38 sediment samples) have been studied. The samples were collected during the 2021 growing season, across 10 study sites, covering the main European crops, and conventional and organic farming systems. We profiled the pesticide residues found in the different matrices using existing hazard classifications towards non-target organisms and humans. Combining monitoring data and hazard information, we developed an indicator for the prioritization of pesticides, which can support policy decisions and sustainable pesticide use transitions. Eighty-six percent of the samples had at least one residue above the respective limit of detection. One hundred residues were found in soil, 112 in water, 99 in sediments, 78 in crops, 76 in outdoor air, and 197 in indoor dust. The number, levels, and profile of residues varied between farming systems. Our results show that non-approved compounds still represent a significant part of environmental cocktails and should be accounted for in monitoring programs and risk assessments. The hazard profiles analysis confirms the dominance of compounds of low-moderate hazard and underscores the high hazard of some approved compounds and recurring “no data available” situations. Overall, our results support the idea that risk should be assessed in a mixture context, taking environmentally relevant mixtures into consideration. We have uncovered uncertainties and data gaps that should be addressed, as well as the policy implications at the EU approval status level. Our newly introduced indicator can help identify research priority areas, and act as a reference for targeted scenarios set forth in the Farm to Fork pesticide reduction goals