Vedoucí: prof. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc.
Lidé׀ Grantové projekty׀ Publikace ׀ Aktuálně
Výzkumná témata
- Vývoj nových technologií pro odstraňování toxických organických znečišťujících látek z vod
- Omezení masového rozvoje sinic
- Detekce a prevence biodeteriorace a biokoroze materiálů
Vybrané výsledky z posledních let
1/ Hydrodynamická kavitace zvyšuje aktivaci perkarbonátu sodného pro odstranění estrogenů
Perkarbonát sodný je tuhý peroxid vodíku, který je schopen odstranit celou řadu toxických látek z vody. Potřebuje však aktivaci, většinou zahřátí na 60 °C, nebo přidání katalyzátorů na bázi kovů. Zahřátí celého objemu například odpadních vod je energeticky nerealistický přístup a kovy vnáší do vody další toxické látky. Hydrodynamická kavitace je snadný proces, kdy do proudu čerpané kapaliny vložíme zúženou kavitační trubici. Takto lze odstranit až 97 % stanovovaných estrogenů, a to jak těch přírodních (estriol, estradiol, nebo estron), tak ty používané v antikoncepci jako je 17-alfa-estradiol. Na rozdíl od předchozích publikací, kde je nutno celý objem vody na odtoku z ČOV zahřát, změnit pH a doba procesu je cca 8–10 hodin, má naše technologie dobu ošetření 4 sekundy, což představuje reálnou praktickou výhodu.
Spolupracující subjekt: VUT Brno
Schéma procesu.
2/ Cyanobakterie, cyanotoxiny a lipopolysacharidy v aerosolech pevninských vod a jejich vliv na průdušnice u lidí
Sinice a jejich toxiny byly většinou studovány v pitných a rekreačních vodách. Lékařská praxe ukazuje, že aerosoly z fontán, vodotrysků, nebo vodní sporty, které tvoří aerosoly s obsahem sinic, jsou pravděpodobným zdravotním rizikem pro lidskou populaci. Tato práce, která používala LC-MS/MS pro detekci cyanotoxinů, qPCR pro detekci taxonů sinic, rFC test pro kvantifikaci lipopolysacharidů a in vitro izoláty lidských buněk z průdušnic, prokázala mechanismus tohoto rizika. Lipopolysacharidy izolované z přírodních populací sinic představují respirační alergické riziko krátkodobé, ale celá buňka sinic, je-li vdechnuta, uvolní také cyanotoxiny a tato práce prokázala, že může působit také dráždivé a zánětlivé poškození plic a představuje tedy reálné zdravotní riziko. Tento experimentální důkaz nebyl dosud publikován. Tato práce přináší jasný vzkaz lékařům a celé společnosti: sinice představují reálné zdravotní riziko, a proto doporučujeme omezit kontakt jak přes kůži, tak vdechování aerosolů.
Spolupracující subjekt: RECETOX – Masarykova univerzita v Brně, Ústav chemických procesů AVČR, Ústav pro studium globální změny AVČR.
- Labohá P., Sychrová E., Brózman E., Sovadinová I., Bláhová L., Prokeš P., Ondráček J. & Babica P. 2023: Cyanobacteria, cyanotoxins and lipopolysaccharides in aerosols from inland freshwater bodies and their effects on human bronchial cells. Environmental Toxicology and Pharmacology 98, 1 – 15. doi:10.1016/j.etap.2023.104073
Fontány a vodní sporty se sinicemi jsou zdravotní riziko.
3/ Biologicky aktivní látky z klanoprašky čínské – riziko pro vodní rostliny?
Tak zvané doplňky stravy jsou používány v naší kultuře ještě více, než farmaka. Vliv doplňků stravy na člověka a prostředí je ale testován podstatně méně, než je tomu v případě farmak. Celosvětový trend čistit odpadní vody decentralizovaně a pokud možno přírodními a energeticky méně náročnými způsoby vede k potřebě znát, jaký vliv mají některé doplňky stravy na vodní rostliny, které se podílejí na procesu čištění vody. Okřehek menší je využíván celosvětově k dočištění odpadních vod vykázal inhibici růstu plochy i počtu lístků již v koncentraci 0,45mg/l, zatímco fotosyntéza ( bazální fluorescence a kvantový výtěžek) byly inhibovány koncentrací 0,9mg/l. Práce poukazuje na fakt, že testovány na vliv na vodní ekosystémy by měly být nejen farmaka, ale také doplňky stravy.
- Valíčková J., Zezulka Š., Maršálková E., Kotlík J., Maršálek B., Opatřilová R. 2023. Bioactive compounds from Schisandra chinensis – Risk for aquatic plants? Aquatic Toxicology, 254, 106365, doi: 10.1016/j.aquatox.2022.106365.
4/ Obavy v metabolismu okřehku a vliv diazepamu
Diazepam je běžné psychofarmakum, kterého jsou prodávány ročně tuny. Běžně končí v moči a odpadních vodách, prochází čistírnami odpadních vod a je měřen v říčních ekosystémech, vodních nádržích i pitné vodě. Vliv na metabolismus vodních rostlin není znám a naše experimenty prokázaly, že diazepam stimuluje růst okřehku asi na stejném principu, jako lidský organismus, tedy přes GABA receptory, které byly u rostlin objeveny teprve nedávno. Naše výsledky můžou tedy otevřít zajímavou vědeckou oblast, která naznačuje, že interference benzodiazepinů a GABA receptorů je evolučně mnohem starší, než bylo uvažováno. Tyto experimenty mohou v budoucnu pomoci zodpovědět více otázek o interakcích vodních organismů a mikropolutantů jako jsou psychofarmaka.
- Lamaczová A., Malina T., Maršálková E., Odehnalová K., Opatřilová R., Přibilová P., Zezulka Š., & Maršálek B. 2022: Anxiety in Duckweed–Metabolism and Effect of Diazepam on Lemna minor. Water 14, 1 – 12. doi: 10.3390/w14091484
5/ Interakce grafenoxidů s okřehkem menším: Kořenová bariera je dostatečně silná před nanožiletkami indukované toxicity
Grafeny a grafenoxidy jsou produkovány po tunách a jsou využívány celosvětově. Jejich toxicitu jsme studovali v minulých letech na řasy, sinice a vodní korýše. Data o vlivu na vodní rostliny chybí a v našich pokusech jsme zjistili, že žádný ze studovaných grafenoxidů nepůsobil letální toxicitu na Okřehek menší a to ani po sedmi dnech. Dále bylo zjištěno, že na rozdíl od řas, sinic a korýšů, grafenoxidy nepůsobí mechanické poškození a oxidativní stres. Naše výsledky jako první ukazují, že grafenoxidy nejsou rizikem pro okřehek menší a to ani ve velmi vysokých koncentracích(25mg/l), protože kořenová bariera je dostatečně silná, aby zabránila proniknutí nanožiletek grafenoxidů do kořene a způsobila toxické poškození.
- Malina T., Lamaczová A., Maršálková E., Zbořil R. & Maršálek B. 2022: Graphene oxide interaction with Lemna minor: Root barrier strong enough to prevent nanoblade-morphology-induced toxicity. Chemosphere 291, 1 – 6. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.132739