Laboratórium EPR spektroskopie

Laboratórium EPR spektroskopie
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU

Ústav/Oddelenie: Ústav fyzikálnej chémie a chemickej fyziky
Kontaktné osoby: prof. Marian Valko, DrSc., prof. Peter Rapta, DrSc.
Kontakt: tel.: 02-5932 5750, 02-5932 5537
E-mail: marian.valko@stuba.sk, peter.rapta@stuba.sk
web stránka: http://www.chtf.stuba.sk/kfch

Charakteristika:

Výskum štruktúry a reaktivity paramagnetických zlúčenín v chemických, biologických a fotochemických systémoch s dôrazom na oblasť radikálovej chémie, pričom je pracovisko etablované ako centrum EPR spektroskopie v SR. Náplňou práce je napr. výskum štruktúry a reaktivity modelových koordinačných zlúčenín pre vybrané enzýmy v rôznych stupňoch nabitia, ako aj na výskum zložitých zmesí antioxidantov bez a v prítomnosti koordinačných zlúčenín v roztoku. Dôraz sa kladie na aplikáciu spektroelektrochemických techník, hlavne in situ EPR a UV/Vis/NIR spektroelektrochémie. Experimentálne výsledky sa korelujú s kvantovochemickými výpočtami, zahŕňajúc interpretáciu zložitých EPR spektier. V oblasti fotoindukovaných reakcií sa výskumy orientujú na štúdium primárnych radikálových produktov fotoexcitácie organických zlúčenín a ich komplexov v heterogénnych suspenziách (napr. s oxidom titaničitým) a v homogénnych systémoch EPR technikou spinových lapačov. Pozornosť je venovaná aj interakcii redoxne aktívnych kovov s liečivami a prírodnými antioxidantami. Štúdium aktívnych miest redoxne aktívnych kovov u proteínov je realizované multifrekvenčnou EPR spektroskopiou (S-pásmo, L-pásmo a Q-pásmo).

Projekty:

Fotoindukované procesy prírodných a syntetických heterocyklických zlúčenín
s biologickým impaktom (APVV-0339-10; http://www.chtf.stuba.sk/kfch/APVV-0339-10/index.php)
Štúdium procesov prenosu elektrónu v prírodných a syntetických systémoch: vzťah medzi štruktúrou a reaktivitou (VEGA 1/0289/12)
Interakcia redoxne aktívnych kovov s neuroprotektívnymi látkami: efektívny spôsob boja s oxidačným stresom v neurologických chorobách? (VEGA 1/0765/14)
Elektricky nabité biologicky aktívne látky a ich následné reakcie v roztokoch sledované simultánnymi spektroelektrochemickými technikami (VEGA 1/0307/14)

Vybrané publikácie:

1. Rapta, P., Popov, A. A., Yang, S., Dunsch L.: The Charged States of Sc3N@C68: An in situ Spetroelectrochemical Study of the Radical Cation and Radical Anion of a Non-IPR Fullerene. J. Phys. Chem. A 112 (2008) 5858-5865.

2. Zalibera, M., Popov, A. A., Kalbáč, M., Rapta, P., Dunsch L.: The Extended Wiev of The Empty C2(3)-C82 Fullerene: Isolation, Spectroscopic, Electrochemical and Spectroelectrochemical Characterization and DFT Calculations. Chem. Eur. J. 14 (2008) 9960-9967.

3. Brezová, V., Šlebodová, A., Staško, A.: Coffee as a source of antioxidants: An EPR study. Food Chem. 114 (2009) 859-868.

4. Brezová, V., Vrecková, Z., Billik, P., Čaplovičová, M., Plesch, G.: Photoactivity of mechanochemically prepared nanoparticulate titanium dioxide investigated by EPR spectroscopy. J. Photochem. Photobiol. A 206 (2009) 177-187.

5. Jomova, K., Kysel, O., Madden, J.C., Morris, H., Enoch, S.J., Budzak, S., Young, A.J., Cronin M.T.D., Mazur, M., Valko, M.: Electron transfer from all-trans β-carotene to the t-butyl peroxyl radical at low oxygen pressure (an EPR spectroscopy and computational study). Chem. Phys. Lett. 478 (2009) 266-270.

6. Matis,M., Rapta,P., Lukeš, V., Hartmann, H., Dunsch L.: Highly charged cations from N,N,N’,N’-tetrakis(4-aminophenyl)benzidine and its N,N,N’,N’-tetra-(4-methoxyphenyl-substituted homologue studied by thin-layer in situ ESR-UV/Vis/NIR spectroelectrochemistry. J. Phys. Chem B 114 (2010) 4451-4460.

7. Chen, N., Klod, S., Rapta, P., Popov, A. A., Dunsch L.: A direct arc synthesis of C60H2(C3H5N) - a Pyrrolo C₆₀ Fullerene Hydride with Unusual Redox Properties. Chem. Mater. 22 (2010) 2608-2615.

8. Arion, V. B., Rapta, P., Telser, J., Shova, S. S., Breza, M., Luspai, K., Kozisek, J.: Syntheses, Electronic Structures, and EPR/UV-Vis-NIR Spectroelectrochemistry of Nickel(II), Copper(II), and Zinc(II) Complexes with a Tetradentate Ligand Based on S-Methylisothiosemicarbazide. Inorg. Chem. 50 (2011) 2918-2931.

9. Barbieriková, Z., Bella, M., Lietava, J., Dvoranová, D., Staško, A., Füzik, T., Milata, V., Jantová, S., Brezová, V.: Spectroscopic characterization and photoinduced processes of 4-oxoquinoline derivatives. J. Photochem. Photobiol. A 224 (2011) 123-134.

10. Jomova, K., Valko, M.: Free radicals, signal transduction, and human disease. in Oxidative Stress in Vertebrates and Invertebrates: Molecular Aspects of Cell Signaling, Editors: T. Farooqui, A. A. Farooqui, Wiley-Blackwell, New York, 2011, pp. 17-32.

11. Jomova, K., Valko, M.: Thermodynamics of free radical reactions and the redox environment of a cell. in Oxidative Stress: Diagnostics and Therapy, Editors: S. Andreescu, M. Hepel, American Chemical Society, Washington DC, 2012, pp. 71-82.

12. Barbieriková, Z., Mihalíková, M., Brezová, V.: Photoinduced oxidation of sterically hindered amines in acetonitrile solutions and titania suspensions (An EPR Study). Photochem. Photobiol. 88 (2012) 1442-1454.

13. Staško, A., Lušpai, K., Barbieriková, Z., Rimarčík, J., Vagánek, A., Lukeš, V., Bella, M., Milata V., Zalibera, M., Rapta, P., Brezová V.: Stable Radical Trianions from Reversibly Formed Sigma-Dimers of Selenadiazoloquinolones Studied by In Situ EPR/UV−vis Spectroelectrochemistry and Quantum Chemical Calculations. J. Phys. Chem. A 116 (2012) 9919-9927.

14. Arion, V. B., Dobrov, A., Gosch, S., Jakupec, M. A., Keppler, B. K., Rapta, P.: Ruthenium- and osmium-arene-based paullones bearing a TEMPO free-radical unit as potential anticancer drugs. Chem. Commun. 48 (2012) 8559-8561.

15. Arion, V.B., Platzer, S., Rapta, P., Machata, P., Breza, M., Vegh, D., Dunsch, L., Telser, J., Shova, S., Mac Leod, T.C.O., Pombeiro, A.J.L.: Marked stabilization of redox states and enhanced catalytic activity in galactose oxidase models based on transition metal S- methylisothiosemicarbazonates with -SR group in ortho position to the phenolic oxygen. Inorg. Chem. 52 (2013) 7524-7540.

16. Barbieriková, Z., Bella, M., Sekeráková, Ľ., Lietava, J., Bobeničová, M., Dvoranová, D., Milata, V., Sádecká, J., Topoľská, D., Heizer, T., Hudec, R., Czímerová, A., Jantová, S., Brezová, V.: Spectroscopic characterization, photoinduced processes and cytotoxic properties of substituted N-ethyl selenadiazoloquinolones. J. Phys. Org. Chem. 26 (2013) 565-574.

17. Saison, T., Gras, P., Chemin, N., Chanéac, C., Durupthy, O., Brezová, V., Colbeau-Justin, C., Jolivet, J.-P. New insights into Bi₂WO₆ properties as a visible-light photocatalyst. J. Phys. Chem. C 117 (2013) 22656-22666.

18. Jomova, K., Lawson, M., Valko, M.: Mechanisms of antioxidant activity. in Food Oxidants and Antioxidants: Chemical, Biological, and Functional Properties, ed. G. Bartosz, CRC Press, Taylor & Francis group, Boca Raton, FL, 2013, pp. 325-342.

19. Jomova, K., Valko, M. Health protective effects of carotenoids and their interactions with other biological antioxidants. Eur. J. Med. Chem. 70 (2013) 102-110.

20. Di Paola, A., Bellardita, M., Palmisano, L., Barbieriková, Z., Brezová, V.: Influence of crystallinity and OH surface density on the photocatalytic activity of TiO₂ powders. J. Photochem. Photobiol. A 273 (2014) 59-67.

Spolupráca:

EPR skupina spolupracuje nielen s pracovníkmi rôznych ústavov na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie STU a SAV, ale v priebehu rokov sa veľmi intenzívne zapojila do kooperácie s mnohými pracoviskami v zahraničí, predovšetkým v Nemecku (IFW Drážďany, TH Darmstadt, TU Mníchov) a v Rakúsku (Univerzita Viedeň, TU Graz). Jedná sa hlavne o spektroelektrochemickú skupinu na IFW Drážďany, skupinu špičkových anorganických chemikov okolo Prof. V. Ariona na Univerzite Viedeň, vedecké tímy EPR expertov z Grazu (prof. G. Gescheidt, TU Graz, Rakúsko), Dr. M. Cronin a prof. H. Morris z Fakulty farmácie a chémie, Univ. J. Moores v Liverpoole, Dr. F. Kvasnika z UMIST v Manchesteri a prof. J. Telsera z North West University z Chicaga. Spolupráca vyúsťuje do opakovaných študijných pobytov na partnerských pracoviskách, s čím je často spojený aj prísun drahých unikátnych chemikálií a laboratórnych pomôcok na naše pracovisko a množstvo spoločných kvalitných vedeckých výstupov.

Fotografie:

Obr. 1: X-pásmový EPR spektrometer (Bruker EMX, Nemecko)