studijní program

Biophysical Chemistry

Fakulta: FCHZkratka: DPAP_BCHAk. rok: 2020/2021

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0533D110004

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: angličtina

Akreditace: 8.10.2019 - 8.10.2029

Forma studia

Prezenční studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Rada studijního programu

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Chemie Bez tematického okruhu 100

Cíle studia

Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru biofyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost. Cílem biofyzikální chemie jako vědního oboru je poskytovat fyzikálně-chemická a biochemická vysvětlení funkcí a fungování biologických systémů. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.
Studijní program je zaměřen na samostatnou tvůrčí činnost v oblasti biofyzikální chemie, zahrnuje jak teoretickou práci, tak práci experimentální a připravuje absolventy pro vědeckou a výzkumnou činnost. Studium je realizováno ve spolupráci se zahraničním partnerem formou „joint degree“. Stěžejní oblasti studia budou fyzikálně-chemické a biochemické základy biologických procesů a biomateriálů. Ty budou dále rozvíjeny podle volby tématu disertace v oblasti biokoloidní chemie, nanobiotechnologie, biofyzikálních instrumentálních technik, imunochemie, technologie biomateriálů. Předměty, aktivity teoretické a laboratorní si budou studenti zapisovat tak, aby splnily požadavky FCH VUT i konkrétního zahraničního partnera.
Zaměření doktorských studijních programů poskytuje absolventům získání teoretických poznatků a experimentální erudice v oborech základní a aplikované chemie (fyzikální chemie, chemie a technologie materiálů, makromolekulární chemie, potravinářská chemie a biotechnologie a chemie a technologie životního prostředí). Kvalifikační práce studentů jsou pak orientovány do oblastí, které jsou na fakultě řešeny akademickými a vědecko-výzkumnými pracovníky a to především s podporou výzkumných projektů. Fakulta disponuje moderním přístrojovým vybavením pořízeným mimo jiné v rámci rozvojových a dotačních projektů (např. projekt OP VaVpI Centrum materiálového výzkumu), jehož využívání je zajištěno klíčovými akademickými pracovníky jednotlivých ústavů. Tímto vytvořeny základní předpoklady pro odbornou činnost doktorandů.

Profil absolventa

Absolventem programu je odborník s vysokými kompetencemi, schopný podílet se na vysoce kvalifikované vědecko-výzkumné činnosti založené na fyzikálně-chemických a biochemických principech a postupech, a to zejména na vysokoškolských pracovištích, pracovištích Akademie věd, ve výzkumných ústavech ale i v průmyslovém výzkumu. Absolvent je schopen samostatné tvůrčí práce v oboru biofyzikální chemie. Absolventi se mohou vzhledem k širokému spektru využití biofyzikální chemie výborně uplatnit nejen v přímo oblastech biofyzikálně-chemického výzkumu, ale v dalších oborech z oblasti péče o zdraví nebo studia živých systémů. Vzhledem k povinné praxi v zahraničí a povinnosti prezentovat získané výsledky v zahraničních časopisech, se v těchto pozicích bez problémů uplatňují i v zahraničí.
Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru biofyzikální chemie, s dostatečnou zahraniční zkušeností, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost. Absolvent je schopen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací, schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném i běžném jazyce, pracovat v mezinárodním týmu.
Dle Evropského kvalifikačního rámce výstupy studia v doktorském studijním programu Biofyzikální chemie odpovídají nejvyšší úrovni – tedy úrovni EQF 8, což charakterizuje absolventy jako špičkově vzdělané jedince v oboru, případně v mezioborové problematice, ovládající specializované a vysoce pokročilé techniky, schopné samostatně řešit problémy, vykazovat autoritu, inovační potenciál a akademickou i odbornou integritu, vyvíjet nové postupy při práci v oboru, při studiu nebo ve výzkumu.

Charakteristika profesí

Hlavním cílem studia programu Biofyzikální chemie je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru biofyzikální chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost. Cílem biofyzikální chemie jako vědního oboru je poskytovat fyzikálně-chemická a biochemická vysvětlení funkcí a fungování biologických systémů. Student je učen samostatně formulovat vědecký problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce.
V rámci tohoto programu budou připravováni odborníci s vysokými kompetencemi, kteří se budou schopni podílet na vysoce kvalifikované vědecko-výzkumné činnosti založené na fyzikálně-chemických a biochemických principech a postupech, a to zejména na vysokoškolských pracovištích, pracovištích Akademie věd, ve výzkumných ústavech ale i v průmyslovém výzkumu. Absolvent je schopen samostatné tvůrčí práce v oboru biofyzikální chemie a má dostatečné zahraniční zkušenosti. Absolventi se mohou vzhledem k širokému spektru využití biofyzikální chemie výborně uplatnit nejen v přímo oblastech biofyzikálně-chemického výzkumu, ale v dalších oborech z oblasti péče o zdraví nebo studia živých systémů, v podmínkách České republiky i v mezinárodních týmech.
Absolventi doktorského studia mají předpoklady uplatnit se ve vědecko-výzkumných institucích aplikovaného i základního charakteru a to jak ve vědecko-pedagogických tak i řídících funkcích. Naleznou také uplatnění v průmyslové praxi na vysoce specializovaných technologických pozicích, získané znalosti a kompetence umožňují absolventům zastávat manažerské a řídící funkce. Ve všech oblastech se bez problémů uplatňují jak v ČR, tak v zahraničí.

Podmínky splnění

Studijní povinnosti jsou obecně stanoveny ve třetí části Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně. Specifické studijní povinnosti jsou určeny individuálním studijním plánem. Realizace mezinárodního studijního programu double degree Biophysical Chemistry probíhá v úzké spolupráci s partnerskou universitou - University of Huelva, Španělsko i s dalšími experty ze zahraničí i z aplikační séry. Pro každého studenta bude uzavřen individuální studijní plán s přesným vymezením povinností v jednotlivých zemích.
Student zapsaný do studia na Fakultě chemické VUT si zapíše a vykoná zkoušky v jednom povinném a minimálně ve dvou povinně volitelných předmětech s ohledem na zaměření jeho disertační práce. Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v níž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, případně charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat. Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické znalosti v oboru. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a je složena z tematických okruhů týkajících se povinného teoretického předmětu Biofyzikální chemie/Biophysical Chemistry a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí až po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, minimálně šesti měsíční studijní nebo pracovní stáž v zahraničí, alespoň jedna ústní prezentace práce v anglickém jazyce (konference, workshopy…) a splnění níže uvedených podmínek v oblasti tvůrčí činnosti.
Pro španělské studenty jsou závazné podmínky dané pravidly UHU, které nezahrnují dílčí zkoušky ani SDZ. Je třeba vypracovat disertační práci, publikovat výsledky a k obhajobě předložit práci doplněnou publikacemi. Absolvent získává titul Dr. Na UHU je českým studentům nabízeno několik praktických kurzů, které jsou alternativou k praktickým kurzům na FCH.
V rámci double degree program lze získat titul na obou univerzitách, pokud student splní závazné podmínky dané příslušnými pravidly příslušné VŠ a absolvuje část studia na partnerské universitě. Vzhledem k tomu, že na UHU nejsou požadovány dílčí zkoušky, může si student vybrat z několika praktických kurzů jako alternativy českých kurzů.

Vytváření studijních plánů

Realizace mezinárodního studijního programu double degree Biophysical Chemistry probíhá v úzké spolupráci s partnerskou universitou - University of Huelva, Španělsko i s dalšími experty ze zahraničí i z aplikační séry. Pro každého studenta bude uzavřen individuální studijní plán s přesným vymezením povinností v jednotlivých zemích. Sestava předmětů reflektuje aktuální rozvoj interdisciplinární oblasti biofyzikální chemie včetně spektra jejích praktických aplikací. Studium bude probíhat dle pravidel mateřské university včetně podmínek přijímacího řízení a vymezení povinností studentů.
Pro studenty zapsané do studia na Fakultě chemické VUT platí, že pravidla a podmínky vytváření individuálních studijních plánů a všechny studijní povinnosti jsou stanoveny Studijním a zkušebním řádem VUT, čl. 32 a blíže specifikovány odpovídající směrnicí fakulty. Při nástupu do studia je stanoveno obsahové zaměření studia a související tvůrčí činnosti, určeny minimálně tři studijní předměty, které je student povinen absolvovat (povinným předmětem pro všechny studenty je předmět Biofyzikální chemie/Biophysical Chemistry), související činnosti (zahraniční případně i domácí stáže, účast na konferencích) a pedagogická praxe. Zároveň je určen časový plán všech aktivit pro první ročník s výhledem na další roky studia. Plnění individuálního studijního plánu je každoročně vyhodnocováno a aktualizováno studentem a školitelem, následně je projednán oborovou radou, která jej schvaluje.
Během prvních pěti semestrů skládá doktorand zkoušky z jednoho povinného a dvou povinně volitelných předmětů a intenzivně se zabývá studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a jejich publikováním. Do konce třetího roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, jíž prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. Ve třetím a čtvrtém ročníku svého studia pokračuje doktorand ve výzkumné činnosti, publikuje dosažené cíle a zpracovává svoji disertační práci. Doktorandi ve čtvrtém roku studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci. Hotovou disertační práci doktorand odevzdá do konce 4. ročníku studia. Součástí dizertační práce jsou výsledky publikované v mezinárodních impaktovaných časopisech, přičemž minimálně u jedné publikace je student prvním autorem.
Pro španělské studenty jsou závazné podmínky dané pravidly UHU, které nezahrnují dílčí zkoušky ani SDZ. Je třeba vypracovat disertační práci, publikovat výsledky a k obhajobě předložit práci doplněnou publikacemi. Absolvent získává titul Dr. Na UHU je českým studentům nabízeno několik praktických kurzů, které jsou alternativou k praktickým kurzům na FCH.
V rámci double degree program lze získat titul na obou univerzitách, pokud student splní závazné podmínky dané příslušnými pravidly příslušné VŠ a absolvuje část studia na partnerské universitě. Vzhledem k tomu, že na UHU nejsou požadovány dílčí zkoušky, může si student vybrat z několika praktických kurzů jako alternativy českých kurzů.

Dostupnost pro zdravotně postižené

Podmínkou přijetí ke studiu je potvrzení lékaře o zdravotní způsobilosti ke studiu. Studium je spojeno s prací v chemických a technologických laboratořích a provozech, kde mají studenti přístup k široké škále chemických látek, manipulují a přicházejí do přímého kontaktu s nimi. V rámci laboratorní praxe může být ohroženo nejen zdraví studenta, ale může být i studentem ohroženo zdraví ostatních osob. Proto se při posuzování zdravotní způsobilosti přihlíží kromě obecné zdravotní způsobilosti též k nemocem a chorobným stavům, které mohou být kontraindikací pro práci s chemickými látkami, případně představují pro tuto práci určitá omezení. Více informací o specifikaci nemocí a chorob je zveřejněno v elektronické přihlášce a na web stránkách pro uchazeče o studium http://www.fch.vut.cz/cs/zajemce-o-studium.html

Návaznost na další typy studijních programů

Program obecně navazuje na magisterské studijní programy v oblasti chemie, biochemie, biotechnologie, případně biologie nebo medicíny. Z hlediska programů realizovaných na Fakultě chemické program navazuje na magisterské studijní programy Chemie pro medicínské aplikace, Fyzikální a spotřební chemie a Potravinářská chemie a biotechnologie.

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Biomedical applications of non-equilibrium plasma

    Low temperature plasma generated by plasma jet systems has a significant potential in biomedical applications focused on sterilisation or wound healing stimulation. The aim of the work is evaluation of plasma effects at various conditions on real biological materials (microorganisms, skin cells, etc.).

    Školitel: Krčma František, doc. RNDr., Ph.D.

  2. Biomedical applications of plasma systems

    Low temperature plasma generated by plasma jet systems has a significant potential in biomedical applications focused on sterilisation or wound healing stimulation. The aim of the work is evaluation of plasma effects at various conditions on real biological materials (microorganisms, skin cells, etc.).

    Školitel: Kozáková Zdenka, doc. Ing., Ph.D.

  3. Development of bioelectronic devices based on organic semiconductors

    The thesis is focused on the study of the relationship between the structure of materials for use in bioelectronic devices and their optical, optoelectric and electrical properties. The biocompatibility of these materials and the effect of their modification will be also studied. A typical device will be sensor of living cells physiological functions and platform for influencing cell behavior. The study will include preparation of model devices and their characterization.

    Školitel: Vala Martin, doc. Mgr., Ph.D.

  4. Effect of soil conditioners on the soil physico-chemical and microbiological characteristics

    Definition and optimization of a set of physico-chemical and (micro)biological methods and procedures suitbale for evaluation of the effect of soil conditioners (biochar, hydrosorbent, lignite and others) on the basic soil and soil organic matter characteristics. Determination of the specific action of selected conditioners on soil properties, of conditioners optimum application form and dosage in relation to their exploitation in future conventional agriculture.

    Školitel: Klučáková Martina, prof. Ing., Ph.D.

  5. Encapsulation of microorganisms for application in food industry, agriculture and medicine

    This Ph.D. thesis focuses on utilization of hydrogel matrices based on selected biopolymers for encapsulation of industrially relevant microorganisms for their application in food industry and agriculture. Apart from hydrogel-forming components, the matrices will be also functionalized by selected components providing desirable transport, mechanical and other additional properties. The focus will be directed on development and optimization of preparation protocol for hydrogel matrices, viability, physiological state and stability of entrapped microbial cells as well as rheological and other chemico-mechanical properties of prepared matrices.

    Školitel: Obruča Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

  6. Fluorescence spectroscopy in the study of properties of associative colloidal systems

    This work is focused on the use of stationary, time resolved and microscopic fluorescence techniques in research of physical properties of associative colloids. The information obtained will be correlated with technological parameters of associative colloids such as solubilization and solubilization capacity, stability, size distribution, etc. The study will acquire not only skills in various techniques of fluorescence spectroscopy, but also in comparative techniques such as light scattering techniques.

    Školitel: Mravec Filip, doc. Ing., Ph.D.

  7. Hydration of biocolloids

    Study of hydration of several biocolloids (e.g. chitosan, hyaluronic acid, humic substances) by means of several methods chosen on the basis of students' review, study of phenomenons related to interactions of biocolloids with water and aqueous solutions (dissolving, dissociation).

    Školitel: Klučáková Martina, prof. Ing., Ph.D.

  8. Characterisation and application of plasma activated water

    Nowadays, plasma activated water is a hot topic both in biomedical applications thanks to its high oxidation and sterilisation potential, and in agriculture as an alternative method of fertilisation due to the enhanced amount of nitrogen species. The aim of the work is characterisation of plasma activated water prepared by various plasma systems from the viewpoint of physical, chemical as well as biological or ecotoxicological parameters, and evaluation of its utilisation in praxis.

    Školitel: Kozáková Zdenka, doc. Ing., Ph.D.

  9. Mechanical properties of biohydrogels on the macro- and microlevel

    Study of rheological properties of hydrogels relevant in biological applications, especially models of or real extracellular matrices. These properties will be studied by the techniques of both traditional rheometry and microrheology, links and differences between rheological data on the macro- and microlevel will be analyzed. The ultimate goal is to gain knowledge on causes of differences in the mechanical properties on both levels and their consequences for the functioning of biological environment.

    Školitel: Pekař Miloslav, prof. Ing., CSc.

  10. Mobility and reactivity of pharmaceuticals in soil ecosystems

    Study of interactions of hormones and drugs with soil organic matter, stability of formed complexes. Study of transport of hormones and drugs in model and real soils. Study of relationships between reactivity, mobility and bio-availability of pharmaceuticals.

    Školitel: Klučáková Martina, prof. Ing., Ph.D.

  11. Modelling of transport phenomena in biological environment

    Modelling of nano- and microparticles diffusion in simulated biological environment, especially in hydrogels. Thesis tasks will be solved using COMSOL packet. The tasks include also construction of realistic structural model of the environment and modelling support of microrheological experiments in hydrogels.

    Školitel: Pekař Miloslav, prof. Ing., CSc.

  12. Plasma polymerization of layers for biomedical applications

    Preparation of layers in the atmospheric pressure discharges. Optimization of deposition conditions (monomer flow, substrate temperature ...). Characterization of layers by physical and biological tests.

    Školitel: Mazánková Věra, doc. Mgr., Ph.D.

  13. Plasma processing of nanofibers targeted to bioapplications

    The goal of this thesis is to understand and control biocompatibility, bioactivity and antibacterial properties of polycaprolactone nanofibrous mats modified by metal ion implantation, deposition of metal-containing films and by plasma polymerization enabling immobilization of antifungal and antibacterial drugs, and ECM proteins.

    Školitel: Zajíčková Lenka, doc. Mgr., Ph.D.

  14. Preparation and application of complex microbial and plant extracts in food and cosmetics

    This thesis is focused on preparation and characterization of natural microbial, algal and plynt extracts. The main goal is to evaluate a complex biological effect of these extracts and their mixtures and application potential to some food and cosmetic products. Extracts will be stabilized by encapsulation into different types of organic micr- and nanoparticles and fibres. Characterization of application forms will be performed by microscopy, chromatography and spectoscopy. As a part of thesis development of methods for analysis of active substances as well as testing biological effects and safety (EFSA rules) will be solved. Long-term stability in model and real foods and model physiological conditions will be evaluated. Cytotoxicity and biocompatibility will be studied using cell cultures.

    Školitel: Márová Ivana, prof. RNDr., CSc.

  15. Preparation of bioactive packaging materials for food chemistry and study of diffusion of bioactive compounds

    The work will aim to design sources from which it would be possible to isolate active substances to prepare bioactive packaging. Resources should originate from waste management in the food industry. The methodologies used in this work will include 1) extraction of active substances, purification, and determination of their composition and effect. 2) Incorporation of isolated materials into polymers used in the packaging industry. 3) Synthesis or preparation of a polymer that is not yet commonly used in the food industry, but would be suitable for functional packaging materials that would be edible or at least biodegradable. 4) Determination of physicomechanical properties of packaging, including gas permeability and commitment of the release and diffusion of active substances into the environment, especially into packaged food. 5) Evaluation and design of model bioactive packaging material for various types of food.

    Školitel: Kovalčík Adriána, doc. Ing., Ph.D.

  16. Soil hydrocolloids

    Isolation of sol and gel fractions from real soil samples, their physico-chemical characterization with a special focus on the real existence oh the humic supramolecular structures in the sol fraction. The ultimate goal is to obtain new data for the ongoing discussion on the character of humic substances in real environment and to compare obtained characteristics with those which were historically obtained after the laboratory isolation of humic acids from natural matrices.

    Školitel: Pekař Miloslav, prof. Ing., CSc.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DA_BIOBioengineeringen0Povinně volitelnýkolano
DA_MTMaterial technology for the bioapplicationsen0Povinně volitelný-ne
1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DA_BFCHBiophysical Chemistryen0Povinnýkolano
DA_BCHAdvanced Biochemistryen0Povinně volitelnýkolano
DA_KPDAdvanced Colloids Chemistryen0Povinně volitelnýkolano
DA_PFTAdvanced fluorescence techniquesen0Povinně volitelnýkolano
DA_ICHPAdvanced Immunochemistry en0Povinně volitelnýkolano
DA_PTTAdvanced techniques of thermal analysisen0Povinně volitelnýkolano
DA_BCHBMBiophysics and Biochemistry of Microorganismsen0Povinně volitelnýkolano
DA_F3DPhotochemistry and 3D printen0Povinně volitelnýkolano
DA_SMBSpecial molecular biotechnologyen0Povinně volitelnýkolano
DA_STISpecial techniques of instrumental analysisen0Povinně volitelnýkolano