Ústav analytické chemie AV ČR, v. v. i.

Uzavřené dílčí dohody o spolupráci s VŠ při uskutečňování DSP

Výchova studentů

Výchova pregraduálních studentů

Vědecké a vědecko-pedagogické hodnosti pracovníků ústavu

Pedagogická činnost pracovníků ústavu

Vzdělávání středoškolské mládeže

Spolupráce ústavu s VŠ ve výzkumu

Společná pracoviště ústavu s účastí VŠ

Významná členství v orgánech VŠ

Poznámka:

Předmětem hlavní činnosti pracoviště je výzkum a vývoj nových principů, metod a instrumentace v oblasti analytických metod použitelných pro rozvoj dalších vědeckých oblastí, především biologických a medicínských věd, ochrany zdraví člověka a životního prostředí. Základní výzkum je zaměřen zejména na separační a spektrální metody, systémovou miniaturizaci a nanotechnologie a řeší problémy v oblasti proteomiky, genomiky, analýzy léčiv, tělních tekutin a monitorování životního prostředí. V oddělení Bioanalytické instrumentace bylo v rámci společného výzkumu s firmou Vellum vyvíjeno zařízení pro odsolování velkého objemu vzorků pomocí isotachoforézy. Další výzkum se týká vývoje metody pro separaci DNA v těžké vodě, ve spolupráci s firmou Agilent. S firmou Contipro nadále pokračuje spolupráce při vývoji instrumentace pro SERS mapování vzorku, například mapování vzorků citlivých na vodu. Byl také vyvinut ovládací program k multikanálovému vysokonapěťovému zdroji využívaném při mikrofluidické elektroforéze. V rámci tohoto projektu byla optimalizována akustofluidní fokusace mikročástic v kapiláře. V rámci řešení projektu uBIOSEP (TAČR KAPPA) byl vyvinut miniaturizovaný vysokotlaký ventil a úspěšně testováno nESI zařízení, které využívá planární emitéry vyrobené z křemíku. Byl sestaven open-source karuselový autosampler pro kapilární elektroforézu (CE), který dokáže automaticky dávkovat vzorky, promývat kapiláry a řídit vlastní analýzu pomocí sestaveného CE přístroje, zkonstruováno 3D-tištěné mikrofluidní dot-blot zařízení a vyvinuto nové zařízení pro online vzorkování mikroobjemu rostlinné mízy a její analýza pomocí CE. Byl navržen mikrofluidní čip na bázi polydimethylsiloxanu vhodný pro manipulaci a separaci buněk, který byl využit k lýzi buněk uvnitř kapek. Dále byla testována kompatibilita čipu pro masivně paralelní spektroskopii nanočástic s fotonovou konverzí. Poprvé byla popsána masivně paralelní spektroskopie mnoha jednotlivých nanočástic volně difundujících ve vodné disperzi. Metoda pracuje s výrazně větším detekčním objemem ve srovnání s cross-korelační spektroskopií a nabízí širokou využitelnost v mikrofluidice. Je vyvíjena metoda separace a zakoncentrování biologických thiolů pomocí nanočástic, konkrétně byly připraveny magnetické nanokompozitní částice Na bázi Fe3O4-Au pro obohacení thiolů. Bylo vyvinuto vzorkovací zařízení pro odběr velkých objemů kondenzátu vydechovaného vzduchu a je vyvíjena metodika pro analýzu biotholů v těchto vzorcích. Dále byla vyvinuta citlivá metoda (HPLC-MS) pro analýzu žlučových kyselin v neinvazivně odebraných vzorcích biologických tekutin (sliny, EBC) a testovány odběrová zařízení. Byla navržena, syntetizována a testována nová fluorescenční značka založená na BODIPY pro analýzu oligosacharidů a glykanů pomocí HPLC/FLD. Navržený přístup výrazně zlepšil analýzu oligosacharidů a glykanů ve srovnání s běžně používaným postupem využívajícím 2-aminobenzamid. Dále bylo dosaženo vizualizace peptidů pomocí nové fluorescenční značky. Princip metody je založen na reakci C-konce peptidů s hydrazidovou funkční skupinou fluorescenční značky. Hlavní výhoda spočívá v detekci peptidů na SDS gelu bez nutnosti barvení. Jako modelové proteiny byly použity albumin a transferin. Mezi další směry patřil vývoj metody pro studium metabolismu diklofenaku pomocí CE-nanoESI/MS, kde se ukázalo, že lze použít kvasinky s exprimovaným lidským CYP2C9 ke kinetickým studiím a vývoj metody pro stanovení a strukturní analýza fytochelatinů v rostlinách vystavených kadmiu. V oddělení Elektromigračních metod byl vyvíjen a optimalizován koncept plně automatizovaných analýz suchých krevních skvrn (DBS) pomocí komerčního přístroje pro kapilární elektroforézu (CE). Nové přístupy v této oblasti zahrnovaly autonomní přípravu DBS vzorků a následnou analýzu jejich eluátů v sekvencích až 36 DBS vzorků současně a vedly k výraznému snížení celkové doby analýzy. Na příkladu stanovení kyseliny močové bylo možno provést analýzy 10 DBS vzorků během jedné hodiny. Vyšší flexibility automatizovaných analýz DBS bylo dosaženo využitím dvou vyměnitelných CE kazet, které byly osazeny rozdílnými kapilárami. První kazeta s kratší a širší kapilárou byla použita pro rychlou přípravu všech DBS vzorků a následně byla vyměněna za druhou kazetu s delší a užší kapilárou, která byla použita pro účinnou separaci a selektivní stanovení vybraných analytů (léčiv a aminokyselin). Byly vyvinuty vodou rozpustné materiály pro vzorkování DBS. Polymery na bázi polyvinylpyrolidonu a metylcelulózy umožnily rychlejší a efektivnější eluci modelových analytů (kyselých léčiv) v porovnání s klasickými odběrovými materiály. Problematika chromatografického efektu při odběrech a zasychání suchých biologických skvrn (DMS) byla detailně prozkoumána pro vzorky moči a vybrané endogenní a exogenní analyty. Rozdíl mezi koncentracemi klinicky významných analytů v původní moči, centrální a periferní oblasti DMS byl až 20-ti násobný a prokázal, že analýza malých výřezů DMS (často používaná v analytických laboratořích) je absolutně neslučitelná s kvantitativní analýzou. Na základě těchto zjištění byl navržen snadný, laciný a intuitivní alternativní postup pro volumetrické domácí odběry DMS s následnou analýzou celé DMS pomocí CE. Elektromembránová extrakce (EME) byla aplikována na úpravu potravinářských a environmentálních vzorků s cílem citlivého stanovení β-laktamových antibiotik. Kombinací EME a CE bylo možno stanovit sledovaná antibiotika ve vzorcích mléka pod limitními koncentracemi vyžadovanými Evropskou unií pro potravinářské vzorky. V oddělení Analytické chemie životního prostředí životního prostředí a v rámci projektu Strategie AV21 Voda pro život byl na jaře a podzim proveden fyzikálně-chemický a mikrobiologický rozbor vody v 25 lesních studánkách v okolí Brna. Pokračovaly analýzy volného cholesterolu a esterů cholesterolu v liniích plicních buněk a v plicních tkáních myší exponovaných PbO nanočásticím a analýzy žlučových kyselin ve slinách a žaludečních šťávách osob s onemocněním jícnu použitím UHPLC-MS. HNO3 a HONO ve vzduchu a dusičnan a dusitan v aerosolu (frakce PM2.5) byly analyzovány v městském ovzduší v Brně v průběhu 2 letních a 1 zimní měřicí kampaně s časovým rozlišením 1 s využitím kombinace kontinuálního záchytu HNO3 a HONO do deionizované vody v cylindrickém difúzním denuderu se stékajícím filmem kapaliny (CWEDD) a aerosolů do deionizované vody v kontinuálním vzorkovači aerosolů s následnou on-line chemiluminiscenční detekcí. Pokračovaly analýzy esenciálních a toxických prvků v potravinách a vzorcích jezerních sedimentů, lišejníků a mikroorganismů z Ostrova Jamese Rosse (Antarktida). Miniaturizovaná forma dvoustupňového aerosolového koncentrátoru se sběračem frakcí byla testována využitím standardů s následnou GC-MS analýzou v souvislosti s jeho možnou aplikací při klinickém odběru vzorků vydechovaného vzduchu. Aparatura pro vzorkování a off-line analýzu biogenních těkavých organických sloučenin (BVOCs) pomocí CWEDD/GC-MS byla rozšířena o vyvinutý sběrač frakcí umožňující automatizovaný odběr vzorků do vialek dle předem stanoveného časového intervalu. Funkčnost a spolehlivost systému byla testována na pozaďové stanici ČHMÚ v Košeticích při 24 hod. odběrech vzorků BVOCs z reálného ovzduší v 30 minutových intervalech. V oddělení Separací v tekutých fázích byla aktivita v oblasti využití superkritické vody (SCW) ke konverzi částicových kapilárních kolon na monolitické soustředěna na modifikace aparatury s cílem prodloužit zpracovatelnou délku kolony z dosavadních několika centimetrů na prakticky využitelnou hodnotu (alespoň 15 cm). Úvodní chromatografické testy výsledných kolon naznačují, že konverze částicových kolon na monolitické s využitím SCW vede ke zvýšení permeability, snížení tlakového spádu a výraznému zvýšení účinnosti kolony. Pokračoval vývoj instrumentace a metody dvousměrné izotachoforézy v rozbíhavém toku na netkané textilii s trapezoidálním tvarem pro preparativní elektrofokusaci a separaci proteinů v různých matricích. Nové fluorescenční nízkomolekulární amfolytické sloučeniny vyvinuté pro vysoce citlivou detekcí pomocí laserem indukované fluorescence byly využity pro kapilární isoelektrickou fokusaci fluorescenčních proteinů z extraktů sinic Arthrospira platensis. Byly optimalizovány metody kapilární elektroforézy pro separaci patogenů na komerčním přístroji. Pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie byla provedena identifikace plísní u napadených zrn ječmene. Byl sledován vliv záměny hydrofobního monomeru v polymerační směsi za zwitterionický na strukturu a separační vlastnosti monolitických kapilárních kolon. Pokračující vývoj přenosného kapalinového chromatografu byl zaměřen na zvýšení robustnosti systému a současně byla navázána spolupráce se soukromou firmou za účelem jeho budoucí komercializace. Extrakce stlačenými tekutinami zahrnovaly analýzy rostlinných silic s významem v medicíně a produkci potravin: 1) GC/MS identifikace esenciálních složek různých bylinných matric pěstovaných v Nepálu ve spolupráci s Prešovskou univerzitou, 2) charakterizace obsahových látek bylinných matric rodu Mentha, Salvia a Achillea - GC/MS identifikace esenciálních složek, HPLC/DAD profily polyfenolických látek a stanovení antioxidační aktivity. Další téma v oblasti extrakcí stlačenými tekutinami se týkalo nalezení optimálních podmínek extrakce účinných látek z pelyňku (Artemisia). V extraktech z různých odrůd pelyňku byl sledován profil těkavých látek pomocí GC/MS; kvantifikovány byly α- a β-thujon, β-karyofylen a artemisinin. S využitím UV/Vis spektrofotometrie byl u všech vzorků stanoven celkový obsah polyfenolů, flavonoidů a antioxidační aktivita pomocí ABTS a DPPH radikálů. Na oddělení Stopové prvkové analýzy pokračoval výzkum v oblasti plazmových výbojů s dielektrickou bariérou (DBD) jako atomizátorů těkavých specií pro detekci stopových koncentrací prvků metodou atomové absorpční spektrometrie (AAS). Byly optimalizovány podmínky atomizace tří těkavých specií germania (hydrid, monomethyl- a dimethyl-substituovaný hydrid). Analytické charakteristiky byly porovnány s těmi dosaženými s jinými atomizátory těkavých specií - vyhřívaným křemenným atomizátorem a difúzním plamenem. Mechanismus atomizace těkavých specií Ge byl ve všech třech atomizátorech studován pokročilými spektrometrickými metodami. Byla vyvinuta metoda in-situ prekoncentrace čtyř těkavých toxikologicky závažných specií arsenu v DBD atomizátoru ve spojení s jejich HPLC separací s postkolonovým generováním těkavých specií. Účinnost prekoncentrace se pohybuje kolem 90% a metoda byla validována měřením certifikovaných referenčních materiálů. Kromě dříve ověřeného spojení chemického generování těkavých hydridů (HG) a jejich methyl-substituovaných derivátů s DBD atomizací a AAS detekcí byla nově testována kompatibilita těchto atomizátorů s fotochemickým generováním těkavých specií (PVG). Nejnovější přístup ke generování těkavých specií založený na jejich plazmatem asistovaném generování (PMVG) byl využit ke stanovení nízkých koncentrací arsenu. Pro tento účel byl zkonstruován DBD reaktor umožňující převedení analytu z roztoku do plynné fáze pomocí PMVG i následnou atomizaci a AAS detekci v jednom zařízení, přímo v optické ose spektrometru a bez nutnosti použití jakýchkoli pomocných chemikálií. Byl testován nový typ atomizátoru těkavých specií pro AAS na bázi doutnavého výboje za atmosférického tlaku (APGD). Ze tří testovaných konstrukcí byla s použitím hydridu arsenu jako modelového analytu vybrána ta nejperspektivnější. V tomto uspořádání APGD výboje byla kvantifikována koncentrace vodíkových radikálů a změřeno jejich prostorové rozložení, jelikož jejich přítomnost je ve všech typech atomizátorů těkavých sloučenin klíčová. Byla vyvinuta metoda utrastopové speciační analýzy antimonu pomocí generování hydridů (HG) s kryogenní prekoncentrací a separací (CT) a ICP-MS/MS detekcí za podmínek pH selektivního HG. Pomocí standardu trimethylantimonu (TMSb) jsme studovali HG methylovaných specií Sb (MSb a DMSb) a rozsah demethylace specií v průběhu HG. Zároveň se podařilo optimalizovat parametry metody HG-CT-ICP-MS/MS tak, že lze provádět simultánně z jednoho vzorku speciační analýzu Sb, As a Ge. Takto bylo prováděno sledování výskytu specií As a Sb na sub-ppb a Ge na ppt koncentračních úrovních ve vodárenských nádržích. Dále byly v těchto vzorcích analyzovány specie Te na sub-ppt úrovni. Vzorky byly odbírány ve spolupráci s Ústavem pro hydrodynamiku AV ČR z hloubkových profilů nádrží Vrchlice a Souš. Cílem našeho výzkumu v oblasti atomové fluorescenční spektrometrie (AFS) je dosáhnout, ve srovnání s existujícími přístroji, řádového zvýšení citlivosti pro stanovení těkavých specií prvků. V rámci tohoto výzkumu byly změřeny absolutní zářivé výkony komerčních excitačních zdrojů pro stanovení As a Bi. Výkony bezelektrodových výbojek (EDL) jsou minimálně o jeden řád vyšší než v případě výbojek s vysokou září (tzv. superlamp). Pro náš laboratorně vyvinutý AFS systém byl zkonstruován zdroj napájení superlamp. Jeho funkčnost byla studována s využitím Bi jakožto modelového analytu a dosažené analytické charakteristiky metody HG-AFS byly porovnány s těmi, které byly dříve získány s EDL výbojkou. Následně byla vyvinuta metoda stanovení Ni založená na spojení PVG a AFS, přičemž pro excitaci fluorescenčního záření byla využita právě superlampa. Byly optimalizovány podmínky atomizace těkavé specie Ni (tetrakarbonyl niklu) ve dvou typech plamenových atomizátorů a byla ověřena použitelnost vyvinuté metody na vzorky říční, studniční a odpadní vody. Byly optimalizovány podmínky PVG několika tzv. technologicky kritických prvků (TCE) – Rh, Re a Ir s detekcí hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). Byly použity koncentrace kyseliny mravenčí >1 mol/l a hledány vhodné modifikátory zvyšující účinnost PVG. Za optimálních podmínek byly určeny analytické charakteristiky vyvinutých metod, kvantifikována účinnost generování a studovány interference. Nové ultracitlivé metody s mezemi detekce <0.05 pg/l byly validovány a následně použity v praktických aplikacích. Také bylo zkoumáno PVG Ru, Re, Ir a dalších prvků z prostředí o velmi nízké koncentraci kyseliny mravenčí (kolem 0,01 mol/l), neboť se ukázalo, že toto medium překvapivě poskytuje poměrně vysoké účinnosti generování, a byl detailně studován mechanismus PVG. Byly provedeny experimenty vedoucí k identifikaci doposud neznámých těkavých specií prvků generovaných za různých experimentálních podmínek PVG (Ru, Re, Os, Ir, a Rh). Z dalších prvků, které náleží k TCE, byla pozornost věnována In a Tl a možnosti jejich stanovení pomocí HG-ICP-MS/MS. Obdobně byly započaty práce na PMVG dalších TCE (Pd, Rh, Ir a Pt). Byl zkonstruován a optimalizován generátor PMVG a předběžně ověřena možnost generování těkavých specií těchto prvků. Vyvinuté metody byly úspěšně využity, ve spolupráci s dalšími institucemi, ke stanovení zájmových specií prvků v biologických, klinických a environmentálních vzorcích. Metodou HG-CT-ICP-MS stanovovány specie As ve vzorcích plné krve pro Read-Gene S.A., Polsko, (prof. Jan Lubinski) a specie Sb ve vzorcích ověřujících bakteriální methylaci Sb ve spolupráci s Universität Bern, Švýcarsko (Dr. Adrien Mestrot). Metodou ICP-MS/MS jsme stanovili celkové koncentrace Cu a Gd vázané na nanočástice a Au v myších oocytech ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie AVČR (Dr. Petr Cígler) a koncentrace kovů ve vzorcích vod ze studánek pro oddělení Analytické chemie životního prostředí UIACH.

The core activities of the Institute of Analytical Chemistry are the research and development of new principles, methods, and instrumentation in the field of analytical methods applicable for the development of other scientific areas, especially biological and medical science, human health, and environmental protection. Fundamental research is focused on separation and spectroscopic methods, systematic miniaturization, and nanotechnology, dealing with topics in proteomics, genomics, drug analysis, body fluids analysis, and environmental monitoring. In the Department of Bioanalytical Instrumentation, as part of joint research with the company Vellum, a device was developed for desalting of large sample volumes using isotachophoresis. Further research concerns the development of a method for DNA separation in heavy water, in collaboration with the Agilent company. Collaboration continues with the Contipro company in the development of instrumentation for SERS sample mapping, for example mapping of water-sensitive samples. A control program for a multichannel high-voltage source used in microfluidic electrophoresis was also developed. As part of this project, acoustofluidic focusing of microparticles in a capillary was optimized. As part of the uBIOSEP (TAČR KAPPA) project, a miniaturized high-pressure valve was developed and an nESI device that uses planar emitters made of silicon was successfully tested. An open-source capillary electrophoresis (CE) carousel type autosampler that can automatically inject samples, wash capillaries, and control analysis using the in-house built CE instrument was assembled, a 3D-printed microfluidic dot-blot device was constructed, and a new device for online microvolume sampling of plant sap and its analysis using CE was developed. A polydimethylsiloxane-based microfluidic chip suitable for cell manipulation and separation was designed, which was used to lyse cells inside the droplets. Furthermore, the compatibility of the chip for massively parallel spectroscopy of nanoparticles with photon conversion was tested. Massively parallel spectroscopy of many individual nanoparticles freely diffusing in an aqueous dispersion was described for the first time. The method works with a significantly larger detection volume compared to cross-correlation spectroscopy and offers wide applicability in microfluidics. In the Department of Electromigration Method a method for separation and concentration of biological thiols using nanoparticles is being developed, specifically, magnetic nanocomposite particles with grafted gold nanoparticles were used for thiol enrichment. A sampling device has been developed for sampling large volumes of exhaled breath condensate (EBC), and a methodology for analyzing biothols in these samples is being developed. Furthermore, a sensitive method (HPLC-MS) was developed for the analysis of 14 bile acids in non-invasively collected samples of biological fluids (saliva, EBC) and sampling devices were tested. A novel BODIPY-based fluorescent label for oligosaccharide and glycan analysis by HPLC/FLD was designed, synthesized and tested. The proposed approach significantly improved the analysis of oligosaccharides and glycans compared to the commonly used procedure using 2-aminobenzamide. Furthermore, visualization of peptides using a new fluorescent label was achieved. The principle of the method is based on the reaction of the C-end of the peptides with the hydrazide functional group of the fluorescent label. The main advantage lies in the detection of peptides on an SDS gel without the need for staining. Albumin and transferrin were used as model proteins. Other directions included the development of a method for studying the metabolism of diclofenac using CE-nanoESI/MS, where it was shown that yeast expressing human CYP2C9 could be used for kinetic studies and the development of a method for the determination and structural analysis of phytochelatins in plants exposed to cadmium. The concept of the fully automated analysis of dried blood spot (DBS) by commercial capillary electrophoresis (CE) instrument was optimized and improved. The new set-ups involved autonomous processing of DBS samples and analyses of the resulting DBS eluates in sequences of 36 DBS samples and resulted in a significantly reduced DBS analysis time. The determination of uric acid was possible with a sample throughput of 10 DBS samples per hour. A higher flexibility of the automated DBS analyses was achieved by the application of two interchangeable CE cartridges with different capillaries. The first cartridge containing a short and wide-bore capillary was used for rapid processing of all DBS samples and thereafter it was replaced by the second cartridge containing a long and narrow capillary, which was used for efficient separation and selective detection of model analytes (drugs and amino acids). New water-soluble materials were developed for DBS sampling. Polyvinylpyrrolidone- and methylcellulose-based polymers enabled faster and more efficient elution of model analytes (acidic drugs) in comparison to standard DBS sampling materials. The chromatographic effect during sampling and drying of dried material spot (DMS) was examined with urine samples and various endogenous and exogenous analytes. The concentrations of some clinically important analytes in the native urine, central, and peripheral DMS sub-punches differed more than 20-fold and confirmed that the DMS sub-punching (often used in analytical laboratories) is not suitable for quantitative DMS analyses. Based on these findings, a simple, cheap, and intuitive alternative approach for volumetric patient-centric DMS sampling with subsequent CE analysis of the whole DMS was suggested. Electromembrane extraction (EME) was applied to the pretreatment of food and environmental samples and the sensitive determination of β-lactam antibiotics therein. The coupling of EME and CE enabled the determination of the target antibiotics in milk samples below the maximum residue limits set by the European Commission for food samples. In the Department of Environmental Analytical Chemistry within the framework of the project Strategy AV21 Water for Life, physico-chemical and microbiological analysis of water in 25 forest springs around Brno was performed in spring and autumn. Analyses of free cholesterol and cholesterol esters in lung cell lines and lung tissues of mice exposed to PbO nanoparticles and analyses of bile acids in saliva and gastric juices of people with oesophageal disease were continued using UHPLC-MS. HNO3 and HONO in air and nitrate and nitrite in aerosol (PM2.5 fraction) were analysed in urban air in Brno during 2 summer and 1 winter measurement campaigns with a temporal resolution of 1 s using a combination of continuous collection of HNO3 and HONO into deionised water in a cylindrical wet effluent diffusion denuder (CWEDD) and aerosols into deionised water in a continuous aerosol sampler followed by on-line chemiluminescence detection. Analyses of essential and toxic elements in the food and samples of lake sediments, lichens and microorganisms from James Ross Island (Antarctica) were continued. A miniaturized form of a two-stage aerosol concentrator with fraction collector was tested using standards followed by GC-MS analysis in the context of its potential application in clinical sampling of exhaled air. Apparatus for sampling and off-line analysis of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) by CWEDD/GC-MS was complemented by a developed fraction collector allowing automated sampling into vials according to a predetermined time interval. The functionality and reliability of the system was tested at the background station of the Czech Hydrometeorological Institute in Košetice during 24 h sampling of BVOCs from real air at 30 min intervals. In the Department of Fluids Phase Separations application of supercritical water (SCW) to convert silica particle-packed capillary columns to monolithic columns were focused on apparatus modifications to increase the workable length of the capillary from previous ~1 inch to real world-applicable length of 6 inches at least. Initial chromatographic testing of the resultant columns indicates that the SCW-assisted conversion of silica particle-packed to monolithic columns results in increased permeability, reduced pressure drop, and markedly increased efficiency of the column. Further development of instrumentation and method for bidirectional isotachophoresis in divergent flow was carried out in trapezoidal non-woven fabric space for preparative electrofocusing and separation of proteins in various matrices. Novel fluorescent low-molecular-mass ampholytes developed for highly sensitive detection with laser-induced fluorescence were used for capillary isoelectric focusing of fluorescent proteins from cyanobacterium Arthrospira platensis extracts. Capillary electrophoretic methods were optimized for pathogen separation on a commercial instrument. The identification of fungal pathogens in infected barley grains was performed using MALDI-TOF mass spectrometry. The effect of replacing the hydrophobic monomer in the polymerization mixture with a zwitterionic one on the structure and separation properties of monolithic capillary columns was investigated. Continuing development of the portable liquid chromatograph was focused on system robustness enhancement and establishing the cooperation with a private company towards its future commercialization. Compressed fluid extractions included analyses of plant essential oils with relevance in medicine and food production: 1) GC/MS identification of essential components of various herbal matrices grown in Nepal in collaboration with the University of Prešov, 2) characterization of the content of herbal matrices of the genera Mentha, Salvia and Achillea - GC/MS identification of essential components, HPLC/DAD profiles of polyphenolic compounds and determination of antioxidant activity. Another topic in the field of compressed fluid extraction was related to finding optimal conditions for extraction of active compounds from wormwood (Artemisia). The profile of volatile compounds in extracts from different varieties of wormwood was monitored by GC/MS; α- and β-thujone, β-caryophyllene and artemisinin were quantified. Total polyphenols, flavonoids and antioxidant activity were determined in all samples using UV/Vis spectrophotometry by ABTS and DPPH radical scavenging. In the Department of Trace Element Analysis, we continued investigation of dielectric barrier discharge (DBD) plasmas as atomizers of volatile species for trace element detection by atomic absorption spectrometry (AAS). Atomization conditions of three volatile germanium species (hydride, monomethyl- and dimethyl-substituted hydride) were optimized. Analytical characteristics achieved in the DBD were compared to those reached in other atomizers of volatile species, namely heated quartz atomizer and diffusion flame. The atomization mechanism of volatile Ge species was studied by advanced spectrometric methods in all three types of atomizers. A method was developed for in-situ preconcentration of four toxicologically important volatile arsenic species in a DBD atomizer after their HPLC separation followed by post-column volatile species generation. The preconcentration efficiency was quantified to 90%. This method was validated by measurement of certified reference materials. In addition to the coupling of chemical generation of volatile hydrides (HG) and their methyl-substituted derivatives to DBD atomization and AAS detection, which concept has been already proven, the compatibility of DBD atomizers and AAS detector with photochemical generation of volatile species (PVG) was newly tested. Plasma-mediated vapor generation (PMVG), a very recent approach to the generation of volatile species, was applied to determine low concentrations of arsenic. A DBD reactor was constructed allowing for analyte conversion from the solution to the gas phase and subsequent atomization in a single device, directly in the optical axis of the spectrometer, and without the need to use any reagents. A new type of volatile species atomizer for AAS, based on atmospheric pressure glow discharge (APGD), was tested. Of the three constructions tested, the most promising one was selected using arsenic hydride as a model analyte. The concentration of hydrogen radicals was quantified and their spatial distribution was measured in this APGD arrangement, as their presence is crucial in all types of volatile compound atomizers. A method for ultratrace Sb speciation analysis was developed, based on hydride generation (HG) with cryogenic preconcentration and separation (CT) and ICP-MS/MS detection at the conditions of pH selective HG. Using a trimethylantimony standard, we studied HG of methylated species of Sb and the extent of demethylation in the course of HG. The optimized parameters allow to perform simultaneous analysis of species of As, Sb and Ge from a single sample. Using this method, we monitored the presence of As and Sb species at sub-ppb and Ge at ppt/sub-ppt concentration levels in drinking water reservoirs. Moreover, Te species were analyzed in those samples at sub-ppt levels. Water was sampled in cooperation with the Institute of hydrodynamics of the CAS in depth profiles of Vrchlice and Souš reservoirs in monthly intervals since May. The aim of our research in the field of atomic fluorescence spectrometry is to improve sensitivity of determination of hydride forming elements, by order of magnitude, in comparison with current instruments. In this vein, we determined absolute radiation intensities of commercial excitation sources used for determination of As and Bi. The achieved results prove that the intensities of electrodeless discharge lamps (EDL) are at least one order of magnitude higher compared to the boosted hollow cathode lamps (superlamps). A new power supply for the superlamps was designed for our laboratory developed AFS system. Its performance was studied using Bi as a model analyte and the analytical characteristics obtained by the HG-AFS method were compared with those previously achieved with an EDL lamp. Subsequently, a method for Ni determination was developed based on the coupling of PVG and AFS, using the superlamp to excite the fluorescence radiation. The atomization conditions of the volatile Ni species (nickel tetracarbonyl) in two types of flame atomizers were optimized and the applicability of the developed method to river, well and wastewater samples was verified. The PVG conditions of several so-called technology critical elements (TCEs), i.e., Rh, Re and Ir, were optimized using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) detection. Formic acid concentrations >1 mol/l were employed and suitable modifiers were sought to increase the PVG efficiency. Under optimum conditions, the analytical characteristics of the developed methods were determined, PVG efficiencies quantified and interferences studied. New ultrasensitive methods with limits of detection <0.05 pg/L were validated and subsequently used in practical applications. PVG of Ru, Re, Ir and other elements was also investigated from the media containing very low formic acid concentration (around 0.01 mol/L), as this medium surprisingly proved to provide relatively high PVG efficiencies, and the PVG mechanism was studied in detail. Experiments were carried out to identify previously unknown volatile species of elements generated under various experimental conditions of PVG (Ru, Re, Os, Ir and Rh). Among other elements belonging to TCE, an attention was paid to In and Tl and the possibility of their determination by HG-ICP-MS/MS. Similarly, work on PMVG of other TCEs (Pd, Rh, Ir and Pt) was initiated. A PMVG generator was designed and optimized and the possibility of generating volatile species of these elements was preliminarily verified. The developed methods have been successfully used, in cooperation with other institutions, to determine the species of interest in biological, clinical and environmental samples. Speciation analysis of As in whole blood samples was performed by HG-CT-ICP-MS/MS for Read-Gene S.A, Poland (prof. Jan Lubinski). Similar approach was applied to verify bacterial methylation of antimony in the samples provided by Dr. Adrien Mestrot from University of Bern, Switzerland. Using ICP-MS/MS we have quantified total contents of Cu and Gd bound to nanoparticles and Au in murine oocytes for the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (Dr. Petr Cígler) as well as trace metal concentrations in samples of water from forest springs for the Department of Environmental Analytical Chemistry of the IAC.