Vibrační spektroskopie farmakologicky významných molekul: Studium kancerostatika kapecitabinu
| Thesis title in Czech: | Vibrační spektroskopie farmakologicky významných molekul: Studium kancerostatika kapecitabinu |
|---|---|
| Thesis title in English: | Vibrational spectroscopy of pharmacologically important molecules: A study of the cancerostatic Capecitabine |
| Key words: | Kapecitabin|DFT|Ramanův rozptyl|Ramanova optická aktivita|IR|VCD |
| English key words: | Capecitabine|DFT|Raman scattering|Raman optical activity|IR|VCD |
| Academic year of topic announcement: | 2024/2025 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Institute of Physics of Charles University (32-FUUK) |
| Supervisor: | RNDr. Václav Profant, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | Mgr. Štěpán Jílek |
| RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D. | |
| Guidelines |
| 1. Seznámit se se základy vibrační spektroskopie a naučit se obsluhovat Ramanovský, IR, ROA a VCD spektrometr.
2. Vypracovat rešerši pokrývající řešenou problematiku - struktura kapecitabinu, jeho farmakologické využití, metabolismus, atd. 3. Změřit vibrační spektra kapecitabinu při vhodně zvolených experimentálních podmínkách. 4. Seznámit se se základy kvantově mechanických výpočtů molekul. 5. Provést simulace vibračních spekter kapecitabinu se zahrnutím vlivu různých modelů rozpouštědla. 6. Na základě porovnání experimentálních a teoretických dat provést detailní interpretaci naměřených spekter a jejich vibrační analýzu. |
| References |
| Stephens, P.J.; Devlin, F.J.; Cheeseman, J.R. VCD Spectroscopy for Organic Chemists. CRC Press, 2012.
Nafie, L.A. Vibrational Optical Activity: Principles and Applications, John Wiley & Sons, 2011. Jílek, Š.; Bakalářská práce, MFF UK, 2019. Spasovová, M.; Diplomová práce, MFF UK, 2020. Profant, V.; Jegorov, A.; Bouř, P.; Baumruk, V. Absolute Configuration Determination of a Taxol Precursor Based on Raman Optical Activity Spectra, J. Phys. Chem. B, 2017. |
| Preliminary scope of work |
| Kapecitabin je chemoterapeutický lék ze skupiny cytostatik, tj. látek zabraňujících růstu nádorových buněk. Samotný kapecitabin není cytotoxický, účinná látka (5-fluorouracil) se z něj uvolňuje až metabolickými procesy, ke kterým dochází ve zvýšené míře právě v nádorových buňkách. Metabolity 5-fluorouracilu pak blokují syntézu DNA a tím další dělení rakovinných buněk. Kapecitabin je v současné době je využíván v léčbě karcinomu žaludku, prsu, tlustého střeva a konečníku.
Pro výzkum a charakterizaci chemických sloučenin s farmakologickými účinky je využívána celá řada fyzikálních metod. Jednou z nich je vibrační spektroskopie, nedestruktivní metoda založená na interakci elektromagnetického záření se vzorkem, která umožňuje velice přesnou identifikaci studované látky (kvalitativní analýza) i stanovení množství této látky ve vzorku (kvantitativní analýza). Varianta vibrační spektroskopie citlivá na chirální uspořádání studované látky se nazývá vibrační optická aktivita (VOA) a spadají pod ní dvě odlišné techniky – Ramanova optická aktivita (ROA) a vibrační cirkulární dichroismus (VCD). Nezbytnou součástí kvalitativní analýzy jsou i kvantově mechanické simulace, které umožňují detailní interpretaci naměřených spekter. Náplní magisterské práce bude experimentální studium kapecitabinu metodami vibrační spektroskopie (IR absorpce, Ramanův rozptyl, Ramanova optická aktivita) následované kvantově mechanickými simulacemi vedoucími k detailní interpretaci spekter. Student při řešení získá řadu znalostí využitelných jak v experimentálním tak i teoretickém výzkumu. |
| Preliminary scope of work in English |
| Capecitabine is a chemotherapeutic drug from the group of cytostatics, ie substances that prevent the growth of tumor cells. Capecitabine itself is not cytotoxic, the active substance (5-fluorouracil) is released from it only by metabolic processes, which occur to an increased extent in tumor cells. 5-fluorouracil metabolites then block DNA synthesis and thus further division of cancer cells. Capecitabine is currently used to treat cancer of the stomach, breast, colon, and rectum.
A number of physical methods are used for the research and characterization of chemical compounds with pharmacological effects. One of them is vibrational spectroscopy, a non-destructive method based on the interaction of electromagnetic radiation with a sample, which allows very accurate identification of the studied substance (qualitative analysis) and determination of the amount of this substance in the sample (quantitative analysis). The variant of vibrational spectroscopy sensitive to the chiral arrangement of the studied substance is called vibrational optical activity (VOA) and includes two different techniques - Raman optical activity (ROA) and vibrational circular dichroism (VCD). A necessary part of the qualitative analysis is also quantum mechanical simulations, which allow a detailed interpretation of the measured spectra. The content of the master's thesis will be the experimental study of capecitabine by vibrational spectroscopy (IR absorption, Raman scattering, Raman optical activity) followed by quantum mechanical simulations leading to a detailed interpretation of the spectra. When solving the thesis, the student acquires a range of knowledge that can be used both in experimental and theoretical research. |