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 spektrometrické metody, systémovou miniaturizaci a nanotechnologie a řeší problémy v oblasti proteomiky, genomiky, analýzy léčiv, tělních tekutin a monitorování životního prostředí. Na Oddělení bioanalytické instrumentace pokračoval v roce 2025 výzkum zaměřený na inovativní analytická řešení pro studium biomolekul v biologických matricích, a to jak v oblasti biologických a medicínských aplikací, tak v rámci základního výzkumu pomocí spektrálních a separačních metod. V uplynulém roce byl úspěšně ukončen vývoj a testování zařízení pro odsolování a výměnu elektrolytů velkých objemů vzorků. Současně pokračoval výzkum vlivu těžké vody jako rozpouštědla na analýzu DNA pomocí kapilární elektroforézy s fluorescenční detekcí. Zahájen byl rovněž vývoj zařízení umožňujícího propojení epitachoforézy, sloužící ke koncentraci analytů z velkých objemů vzorku, s komerčním přístrojem pro následnou separaci kapilární elektroforézou a kombinací se sběrem separovaných frakcí, případně s hmotnostně spektrometrickou detekcí. Významná část výzkumu v roce 2025 byla zaměřena na syntézu a charakterizaci kompozitních nanočástic s potenciálním využitím jako SERS substrátů. Výzkum se soustředil na dvě hlavní oblasti. První oblastí byl vývoj materiálů kombinujících afinitní a plasmonické vlastnosti, konkrétně kompozitů typu FexOy/Ag, u nichž byl úspěšně prokázán pozitivní přínos pro SERS analýzu fosforylovaných biomolekul. Druhou oblastí byla imobilizace nanočástic stříbra na polystyrénový nosič (PS@Ag), která otevírá možnosti akustofluidické manipulace a fokusace nanočástic v toku. V mikrofluidickém čipu se podařilo realizovat akustofluidicky řízené přečištění částic od reakční směsi. Oba typy kompozitních nanočástic budou dále využity zejména v souvislosti s konstrukcí zařízení pro duální detekci léčiv pomocí hmotnostní a Ramanovy spektrometrie (projekt GAČR 25-16617S) a rovněž v oblasti mikrofluidické kapilární elektroforézy se SERS detekcí. V této tematice byla v roce 2025 ukončena spolupráce s univerzitou USTH v Hanoji (projekt VAST-2024-02), přičemž výzkum v dané oblasti nadále pokračuje v rámci vlastních aktivit oddělení.V rámci projektu GAČR (24-11183S; Optická mikroskopie pro přímé počítání molekul a nanočástic: absolutní kvantifikace bez kalibračních standardů) probíhal vývoj metodiky pro přímé počítání molekul a nanočástic založené na optické mikroskopii s cílem dosažení absolutní kvantifikace bez nutnosti použití kalibračních standardů. Současně v rámci Strategie AV21 (Program AI: Umělá inteligence pro vědu a společnost) byl realizován vývoj a aplikace konvolučních neuronových sítí pro přímé počítání molekul a nanočástic imobilizovaných na pevných površích. Po ukončení projektu uBIOSEP, financovaného v programu TAČR KAPPA, pokračovala spolupráce se skupinou z výzkumné organizace SINTEF AS (Norsko) v rámci projektu BioMints (Miniaturized Integrated Bioanalytical Systems for Mass Spectrometry Analysis). Hlavním cílem projektu je využití získaných poznatků a zkušeností k návrhu a výrobě elektrosprejového rozhraní ze skla v laboratořích SINTEF Digital v Oslu. Tým z IACH se na řešení projektu podílí především konzultacemi a návrhem designu zařízení. Pro funkční testování v SINTEF Industry v Trondheimu je využíváno přístrojové vybavení zapůjčené z IACH, zejména zdroj vysokého napětí a regulátor tlaku. Paralelně pokračují práce na vývoji miniaturizovaného vysokotlakého ventilku s cílem jeho budoucí komercializace. Členové výzkumných týmů se rovněž zaměřují na vyhledávání nových možností financování a přípravu společných projektových žádostí.V roce 2025 byla dokončena optimalizace metod pro separaci a zakoncentrování biologických thiolů pomocí SPE sorbentů s imobilizovanými zlatými nanočásticemi, která se ukazuje jako perspektivní přístup pro zpracování velkých objemů vzorků, například při stanovení thiolů v kondenzátu vydechovaného vzduchu (KVV). Vzorkovací zařízení pro odběr velkých objemů KVV bylo využito pro analýzu biothiolů. Současně nadále pokračuje projekt Ministerstva zdravotnictví (NU23-08-00303) realizovaný ve spolupráci s FN Brno a zaměřený na analýzu žlučových kyselin v neinvazivně odebraných biologických tekutinách (sliny, KVV) pro včasnou diagnostiku Barrettova jícnu. V rámci mobilitního projektu VAST-2024-03 realizovaného ve spolupráci s Vietnamskou akademií věd byl v roce 2025 úspěšně ukončen vývoj kapilárně elektroforetického zařízení s amperometrickou a LIF detekcí pro automatizovanou analýzu neurotransmiterů. Pozornost byla rovněž věnována studiu biologických účinků vybraných triorganocínových sloučenin, konkrétně trifenylcínu N,N-dimethyldithiokarbamátu, tributylcínu propionátu, tributylcínu salicylátu a tributylcínu trifluorometansulfonátu, které mohou působit jako potenciální syntetické ligandy pro jaderné retinoidní X receptory. Jejich účinky byly hodnoceny in vitro na lidské buněčné linii karcinomu prsu MDA-MB-231. Pro detailní analýzu byly zvoleny proteiny tepelného šoku (HSP), které jsou v nádorových buňkách často nadměrně exprimovány a významně se podílejí na podpoře buněčného přežívání i rozvoji rezistence vůči protinádorové terapii. Předběžné výsledky ukázaly, že studované triorganocínové deriváty vedly k významnému snížení exprese HSP proteinů. V Oddělení elektromigračních metod byl dále rozvíjen a rozšiřován koncept plně automatizovaných analýz kvantitativně odebíraných suchých krevních skvrn (qDBS). Jeden přístup využívá komerční přístroj pro kapilární elektroforézu (CE), ve kterém je možno všechny analytické kroky (přípravu qDBS, homogenizaci i analýzu) provést tímto jediným přístrojem. Ve druhém přístupu byla nově testována možnost rozšíření automatických analýz qDBS pomocí spojení přístroje pro sekvenční dávkování (SI) s kapalinovou chromatografií (HPLC). V tomto uspořádání je využita vysoká flexibilita SI přístroje pro manipulaci s kapalinami a pro automatizovanou přípravu qDBS. Takto připravené qDBS eluáty mohou být navíc pomocí SI snadno přeneseny do dávkovací smyčky HPLC přístroje pro jejich on-line analýzu. Automatizace analýzy je zajištěna pomocí freeware, který komunikuje s operačními jednotkami SI, HPLC, a doplňkového autosampleru, a je schopen synchronizovat jednotlivé kroky tak, aby byla optimalizována doba qDBS elucí, minimalizovány prodlevy mezi přípravou a analýzou jednotlivých vzorků a také pročištěna jehla autosampleru a transferová hadička mezi autosamplerem a HPLC přístrojem. Na základě předchozích experimentů, ve kterých bylo zjištěno značné znečištění eluátů chemickými látkami uvolňujícími se z komerčních qDBS sorbentů, byl navržen a otestován postup pro kvantitativní odběry DBS bez jejich ukotvení v sorbentu. Tento bezsorbentový postup využívá pro qDBS odběry neporézní viálky komerčních analytických přístrojů (např. polypropylenové CE viálky), do kterých je přenesen a následně usušen přesně definovaný objem krve. qDBS jsou následně přímo v těchto viálkách také zpracovány (eluovány či extrahovány) a vloženy do přístroje pro přímou analýzu. Tento přístup se ukázal vhodný pro účinnou eliminaci anorganických nečistot (např. anorganických kationtů a aniontů) pocházejících z celulózových i polymerních sorbentů a navíc vykazoval vyšší stabilitu analytů v bezsorbentových qDBS oproti standardním qDBS odebíraným na porézní sorbenty. V rámci výzkumu koncentračních elektroforetických metod pokračovalo studium fokusace na inverzním elektromigračně-disperzním profilu. Byl sledován vliv vlastností složek elektrolytu na separační vlastnosti systémů a formulována nová pravidla usnadňující jejich tvorbu pro konkrétní analytickou úlohu. Jejich aplikací byla vyvinuta fokusační metoda s hmotnostně spektrometrickou detekcí, která umožňuje přímý nástřik vodných extraktů DBS a stanovení metoprololu and betaxololu v reálných DBS vzorcích s limity detekce na úrovni 2 nM (500 ng/l). V Oddělení separací v tekutých fázích byla vědecká aktivita zaměřena do oblasti vývoje nové instrumentace a metod pro analýzu širokého spektra analytů. Práce v oblasti vývoje instrumentace se zaměřila na inovaci a optimalizaci miniaturizovaného kapalinového chromatografu pro detekci specifických látek v mobilních laboratořích. Současně byl zkoumán alternativní způsob přípravy kapilárních kolon se sulfobetainovými monomery, které jsou vhodné pro multimodální chromatografii. Tyto kolony vykazují vysokou účinnost a dlouhodobou stabilitu, přičemž jsou schopny separovat sloučeniny s širokým rozsahem polarit. Dlouhodobým předmětem výzkumu je novátorská technologie založená na využití jedinečných charakteristik superkritické vody. Současným cílem a částečně již realizovaným výsledkem je příprava originálního typu chromatografických kolon. U těchto kolon lze předpokládat zásadní a průkopnické zvýšení účinnosti, zvláště pokud jsou plněny částicemi s průměrem menším než 3 µm. Byl rovněž dokončen jednoduchý stereometrický model základních charakteristik těchto můstkových monolitických kapilárních kolon. V oblasti instrumentace pro elektroforetické analýzy byly vyvinuty dva inovativní přístupy použití LED diody jako excitačního zdroje v komerčním CE/LIF systému (Sciex P/ACE MDQ Plus). Tyto modifikace fluorescenčního detektoru byly nutné pro použití nově syntetizovaných fluorescenčních značek pro glykomickou analýzu. Ve spolupráci s Jagelonskou univerzitou v Krakově byla vyvinutá instrumentace použita pro zlepšení analytických parametrů stanovení oligosacharidů v mateřském mléce pomocí kapilární elektroforézy. Významnou aktivitou byl také vývoj metody pro přečištění a zakoncentrování mikrobiálních buněk z biologických vzorků s využitím křemenných kapilár s velkým vnitřním průměrem plněných vhodnou stacionární fází. Další aktivitou byla identifikace mikroorganismů pomocí kombinace elektroforetických technik s MALDI hmotnostní spektrometrií. Další téma v oblasti extrakcí se týkalo využití stlačených kapalin pro extrakce rostlinných materiálů a následného stanovení biologicky aktivních látek pomocí HPLC a GC/MS. Zejména probíhala charakterizace složení nažek různých genotypů ostropestřce mariánského. Oddělení analytické chemie životního prostředí dokončilo analýzy vzorků atmosférických aerosolů frakce PM2.5 odebraných ve vzduchu v okolí Dětské léčebny se speleoterapií v Ostrově u Macochy. Výsledky potvrdily, že znečištění vzduchu na původní lokalitě léčebny v centru obce bylo v zimě mnohem větší než na současném umístění na okraji obce. V letním období je znečištění vzduchu na obou lokalitách srovnatelné. Byly také identifikovány převažující emisní zdroje aerosolů během zimní a letní kampaně. Laboratorní studie zaměřené na stanovení emisních faktorů organických sloučenin a markerů vznikajících při spalování tuhých paliv v různých typech kotlů pro domovní vytápění byly doplněny navazující terénní studií v reálných domácnostech. Terénní studie zahrnovala domácnosti vybavené staršími i moderními typy kotlů a využívajícími různá paliva, konkrétně bukové a smrkové dřevo, dřevěné pelety a hnědé uhlí. Byly optimalizovány derivatizační techniky pro stanovení monokarboxylových kyselin v atmosférickém aerosolu metodou GC-MS. Optimalizace byla zaměřena na volbu vhodného derivatizačního činidla, stanovení optimální teploty a doby derivatizace. Nová detekční cela průtokového analyzátoru vyvinutá pro kontinuální on-line chemiluminiscenční detekci v kapalné fázi byla testována při stanovení plynné kyseliny dusité a dusičné po jejich předchozím záchytu do vody v cylindrickém difúzním denuderu se stékajícím filmem absorpční kapaliny. Byla zoptimalizována metoda pro stanovení oxidativního potenciálu atmosférických aerosolů pomocí kyseliny askorbové. Metoda byla následně použita pro analýzy oxidativního potenciálu zimních a letních vzorků městského aerosolu v Brně (frakce PM1 a PM10) ve 3 simulovaných plicních tekutinách. Pro jednotlivé simulované plicní tekutiny byla paralelně studována také biodostupnost 20 prvků ve vzorcích aerosolu. Byl optimalizován postup pro generování nanočástic Fe2O3 v plynné fázi využitím rozkladu acetylacetonátu FeIII při vysoké teplotě a následné oxidaci nanočástic Fe na Fe2O3 v nadbytku kyslíku. Pokračovali jsme ve studiu volného i esterifikovaného cholesterolu v makrofázích z buněčné linie THP-1 a nově také v buněčné linii ARPE-19, která je klíčovým modelem epiteliálních buněk v očním výzkumu. Buňky byly inkubovány s acetylovaným lipoproteinem o nízké hustotě anebo exponovány nanočásticím PbO přidávaným do kultivačního média a lipidická odpověď byla analyzována pomocí LC-MS. Pokračovala miniaturizace a optimalizace dvoustupňového aerosolového koncentrátoru, který byl následně klinicky testován při odběrech vydechovaného vzduchu u pacientů s plicními problémy. Analyzovali jsme esenciální a toxické prvky v rostlinných náhražkách mléčných výrobků a v lišejnících z antarktických ostrovů. Chemické složení simulantů antarktického a lunárního regolitu jako potenciálních substrátů pro experimenty s rostlinami bylo porovnáno se zaměřením na těžké kovy. Pokračovala spolupráce s Oddělením bioanalytické instrumentace při analýzách žlučových kyselin izolovaných ze slin, dechového kondenzátu a žaludečních šťáv pacientů s prokázaným či s podezřením na onemocnění jícnu, tzv. Barrettovým jícnem. Na Oddělení stopové prvkové analýzy byly vyvíjeny a optimalizovány postupy účinného zavedení analytu do detektoru, založené na generování těkavých specií, jejich případné prekoncentraci a spektrometrické detekci pro stopové stanovení prvků a jejich speciační analýzu. Studováno bylo fotochemické generování těkavých specií (PVG) rhodia, ruthenia, rhenia a osmia ve spojení s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). S použitím průtokového UV reaktoru a v prostředí kyseliny mravenčí bylo za optimálních podmínek dosaženo meze detekce (LOD) 13 fg/ml Rh. Poprvé byly identifikovány struktury fotochemicky generovaných těkavých sloučenin Ru a Os, v obou případech se jedná o pentakarbonyly. Spojení PVG-ICP-MS je využíváno zejména pro citlivé stanovení iontů kovů v kapalných vzorcích. Nově byla provedena pilotní studie použitelnosti tohoto přístupu i pro stanovení aniontů, konkrétně fluoridů. Plazmatem asistované generování (PMVG) bylo využito pro stanovení arsenu v kapalných vzorcích a také rtuti přímo ve vzorcích pevných. V obou případech byl použit plazmový reaktor s výbojem s dielektrickou bariérou (DBD), avšak s odlišnou konstrukcí. V případě arsenu byl použit reaktor umožňující integraci dvou kroků do jednoho zařízení: 1) plazmatem asistovaného generování těkavé specie As a 2) její následné atomizace v plazmatu pro detekci atomovou absorpční spektrometrií (AAS), přičemž bylo prokázáno, že oba kroky probíhají se 100% účinností. V PMVG reaktoru na bázi DBD výboje dochází ke kvantitativnímu uvolnění specií rtuti z pevných vzorků (např. rybí tkáně), které mohou být před detekcí pomocí AAS prekoncentrovány ve zlatém amalgamátoru. Dosažená mez detekce 3.0 g/kg umožňuje využít vyvinutou metodu k monitoringu kvality vzorků potravin. Plazmový DBD výboj ve spojení s chemickým generováním hydridů Se, Pb, Sn a těkavé specie Cd byl optimalizován pro in-situ prekoncentraci a následnou AAS detekci těchto prvků. Bylo dosaženo 100% prekoncentrační účinnosti pro Cd a 65% pro Se. Stejná technika in-situ prekoncentrace v DBD, ve spojení s HPLC separací a postkolonovým generováním toxikologicky významných těkavých specií arsenu, umožňuje v plně automatizovaném systému dosáhnout s AAS detektorem mezí detekce, které jsou srovnatelné s těmi dosahovanými spojením HPLC s citlivějším a provozně náročnějším ICP-MS detektorem. Byla ověřována použitelnost DBD jako atomizátoru v AAS i pro jiné analyty než hydridotvorné prvky. S využitím fotochemicky generovaného hydridokarbonylu kobaltu byly optimalizovány podmínky atomizace a bylo dosaženo LOD 3,1 ng/ml. Mechanismus atomizace hydridokarbobylu Co v DBD byl studován pomocí laserem indukované fluorescence (LIF). Dalším typem plazmatu studovaným jako atomizátor těkavých specií pro AAS byl doutnavý výboj za atmosférického tlaku (APGD). Byla provedena detailní interferenční studie zaměřená na vliv dalších těkavých sloučenin v plazmovém výboji na signál analytu. Vyvinuté metody stanovení hydridotvorných prvků s detekcí APGD-AAS byly validovány analýzou certifikovaných referenčních materiálů. Byly proměřeny proudově-napěťové charakteristiky používaného APGD výboje. Pomocí časově rozlišené optické emisní spektrometrie (OES) byl studován mechanismus atomizace hydridu As v APGD výboji, zatímco atomizace hydridů Se a Ge byla v tomto výboji studována pomocí LIF. Byla optimalizována a validována metoda stanovení Ge s APGD-OES detekcí (LOD 0,4 ng/ml Ge). Experimenty zaměřené na mechanismus atomizace těkavých sloučenin prvků v plazmových výbojích (APGD, DBD) byly doplněny teoretickými výpočty termodynamických rovnováh odpovídajících podmínkám atomizace řady prvků (Mo, Ni, Co, Ru, Ir, Rh, Re, Os W, Pd) tvořících analyticky užitečné těkavé sloučeniny. V oblasti atomové fluorescenční spektrometrie (AFS) bylo zahájeno testování několika schémat detekce signálu metodou čítání jednotlivých fotonů (single photon counting - SPC). Měření technikami LIF, SPC a časově rozlišené OES probíhala ve spolupráci s Ústavem fyziky a technologií plazmatu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. Ve spolupráci se skupinou prof. Skudry (University of Latvia) byly studovány charakteristiky vysokofrekvenčních bezelektrodových výbojek, avšak ukázalo se, že tyto výbojky neposkytují znatelné výhody ve srovnání s komerčními výbojkami. Pokračovaly práce zaměřené na studium a charakterizaci frakce hydridově neaktivních specií As a Sb ve vzorcích přírodních vod. V pilotních experimentech byla provedena speciační analýza Sb v modelové matrici klinických vzorků jako základ potenciální spolupráce s Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine v Hannoveru, Německo. V aplikačních měřeních pomocí ICP-MS/MS jsme se věnovali stanovení draslíku v buňkách bakterií pro studii mechanismu baktericidních účinků sublancinu prováděnou Mikrobiologickým ústavem AV ČR (dr. J. Pospíšil). Trvala spolupráce s Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR (skupina dr. P. Cíglera) zaměřená na stanovení Gd a Se vázaných na nanodiamanty a poměry koncentrací Gd a Au v Gd modifikovaných zlatých nanočásticích. Pro Fakultu jaderného a fyzikálního inženýrství ČVUT jsme stanovili koncentrace jódu ve vzorcích výluhů sedimentů.

The core activities of the Institute of Analytical Chemistry are the research and development of new principles, methods, and instrumentation in analytical methods applicable to developing other scientific areas, primarily biological and medical science, human health, and environmental protection. Fundamental research is focused on separation and spectrometric techniques, systematic miniaturization, and nanotechnology, dealing with topics in proteomics, genomics, drug analysis, body fluids analysis, and environmental monitoring. In 2025, the Department of Bioanalytical Instrumentation continued its research activities focused on innovative analytical solutions for the analysis of biomolecules in biological matrices, addressing both biological and medical applications as well as fundamental research in the field of spectroscopic and separation methods. During the reporting period, the development and testing of a device for desalination and electrolyte exchange of large-volume samples were successfully completed. Research on the effect of heavy water as a solvent on DNA analysis by capillary electrophoresis with fluorescence detection was further pursued. In addition, development was initialized of a system enabling the coupling of isotachophoresis, used for analyte preconcentration from large sample volumes, with a commercial instrument allowing subsequent separation by capillary electrophoresis and collection of separated fractions, or alternatively coupling it with mass spectrometric detection.A significant part of the research in 2025 was devoted to the synthesis and characterization of composite nanoparticles with potential application as SERS substrates. The research was focused on two main areas. The first involved the development of materials combining affinity and plasmonic properties, specifically FexOy/Ag composites, for which a positive contribution to SERS analysis of phosphorylated biomolecules was successfully demonstrated. The second area concerned the immobilization of silver nanoparticles on a polystyrene support (PS@Ag), which enables acoustic manipulation and focusing of nanoparticles in flow. Within a microfluidic chip, acoustofluidically controlled purification of the particles from the reaction mixture was achieved. Both types of composite nanoparticles will be exploited in future research, particularly in connection with the construction of a device for dual detection of pharmaceuticals using mass spectrometry and Raman spectroscopy (GAČR project 25-16617S), as well as in microfluidic capillary electrophoresis with SERS detection. In this research area, collaboration with the University of Science and Technology of Hanoi (USTH) within the VAST-2024-02 project was completed in 2025; however, research in this field will continue within the department’s own activities. As part of the GAČR project (24-11183S; Optical microscopy for direct counting of molecules and nanoparticles: absolute quantification without calibration standards), a methodology for the direct counting of molecules and nanoparticles based on optical microscopy was developed, with the aim of achieving absolute quantification without the need for calibration standards. In parallel, within the framework of the AV21 Strategy (Program AI: Artificial Intelligence for Science and Society), the development and application of convolutional neural networks for the direct counting of molecules and nanoparticles immobilized on solid surfaces were carried out. Following the completion of the uBIOSEP project funded under the TAČR KAPPA programme, collaboration with the research organization SINTEF AS (Norway) continued within the BioMints project (Miniaturized Integrated Bioanalytical Systems for Mass Spectrometry Analysis). The main objective of the project is to exploit previously acquired knowledge and experience for the design and fabrication of a glass-based electrospray interface in the laboratories of SINTEF Digital in Oslo. The IACH team contributes primarily through consultations and participation in the design of the device. Functional testing at SINTEF Industry in Trondheim is carried out using instrumentation loaned from IACH, in particular a high-voltage power supply and a pressure regulator. In parallel, work on the development of a miniaturized high-pressure valve aimed at its future commercialization is ongoing. Members of the research teams are also actively exploring new funding opportunities and preparing joint project proposals. In 2025, optimization of methods for the separation and preconcentration of biological thiols using SPE sorbents with immobilized gold nanoparticles was completed. This approach appears promising for the processing of large sample volumes and is suitable, for example, for the determination of thiols in exhaled breath condensate (EBC). A sampling device for the collection of large volumes of EBC was employed for the analysis of biothiols. At the same time, the Ministry of Health project (NU23-08-00303), conducted in collaboration with the University Hospital Brno, continued, focusing on the analysis of bile acids in non-invasively collected biological fluids (saliva, EBC) for the early diagnosis of Barrett’s esophagus. Within the mobility project VAST-2024-03, carried out in cooperation with the Vietnam Academy of Science and Technology, development of a capillary electrophoresis instrument with amperometric and LIF detection for automated neurotransmitter analysis was successfully completed in 2025. Further research focused on selected triorganotin compounds, namely triphenyltin N,N-dimethyldithiocarbamate, tributyltin propionate, tributyltin salicylate, and tributyltin trifluoromethanesulfonate, which may act as potential synthetic ligands for nuclear retinoid X receptors. Their biological effects were evaluated in vitro using the human breast cancer cell line MDA-MB-231. For detailed analysis, heat shock proteins (HSPs) were selected, as they are frequently overexpressed in tumor cells and play a significant role in promoting cell survival and the development of resistance to anticancer therapy. Preliminary results indicated that the studied triorganotin derivatives led to a significant reduction in HSP expression. The Department of Electromigration Methods has further developed and expanded the concept of fully automated analyses of quantitatively collected dried blood spots (qDBS). One approach uses a commercial capillary electrophoresis (CE) instrument, in which all analytical steps (qDBS preparation, homogenization, and analysis) can be performed with this single instrument. In the second approach, the possibility of expanding automated qDBS analyses by coupling a sequential injection (SI) instrument to liquid chromatography (HPLC) was newly tested. This arrangement utilizes the high flexibility of the SI instrument for liquid handling and for automated qDBS preparation. In addition, SI can easily transfer the prepared qDBS eluates to the injection loop of the HPLC instrument for their on-line analysis. Automation of the analysis is ensured by freeware that communicates with the SI, HPLC, and an additional autosampler operating units and is able to synchronize individual steps to optimize the time of qDBS elutions, minimize delays between processing and analysis of individual samples, and also clean the autosampler needle and the transfer tubing connecting the autosampler to the HPLC instrument. Based on previous experiments, in which significant contamination of the eluates with chemicals released from commercial qDBS sorbents was confirmed, a procedure for quantitative collection of DBSs without a sorbent was designed and tested. This sorbent-less procedure uses non-porous vials of commercial analytical instruments (e.g., polypropylene CE vials) for qDBS collection, and a precisely defined volume of blood is transferred and subsequently dried in these vials. The qDBSs are processed (eluted or extracted) inside the vials, which are then placed into an analytical instrument for direct analysis. This approach proved suitable for an efficient elimination of inorganic impurities (e.g., inorganic cations and anions) originating from both cellulose and polymer qDBS sorbents, and in addition, it showed higher analyte stability in the sorbent-less qDBSs compared to standard qDBSs collected on porous sorbents. As part of the research of concentrating electrophoretic methods, the study of focusing on inverse electromigration dispersion profile has continued. The effect of electrolyte component properties on the separation properties of systems was studied, and new rules were formulated that facilitate their creation for a specific analytical task. Their application led to the development of a focusing method with mass spectrometric detection, which allows direct injection of aqueous extracts of DBSs and the determination of metoprolol and betaxolol in real DBS samples with detection limits at the 2 nM (500 ng/l) level. In the Liquid Phase Separation Department, scientific activity focused on the development of new instrumentation and methods for analyzing a wide range of analytes. Work in the field of instrumentation development focused on the innovation and optimization of a miniaturized liquid chromatograph for the detection of specific substances in mobile laboratories. At the same time, an alternative method of preparing capillary columns with sulfobetaine monomers suitable for multimodal chromatography was investigated. These columns exhibit high efficiency and long-term stability and are capable of separating compounds with a wide range of polarities. A long-term research topic is an innovative technology based on the use of the unique characteristics of supercritical water. The current goal, and a result that has already been partially achieved, is the preparation of an original type of chromatographic column. These columns can be expected to deliver a fundamental and groundbreaking increase in efficiency, especially when filled with particles smaller than 3 µm in diameter. A simple stereometric model of the basic characteristics of these bridge-type monolithic capillary columns has also been completed. In the field of instrumentation for electrophoretic analysis, two innovative approaches have been developed using LEDs as an excitation source in the commercial CE/LIF system (Sciex P/ACE MDQ Plus). These modifications to the fluorescence detector were necessary for the use of newly synthesized fluorescent labels for glycomic analysis. In collaboration with the Jagiellonian University in Krakow, the developed instrumentation was used to improve the analytical parameters for the determination of oligosaccharides in breast milk using capillary electrophoresis. Another important activity was the development of a method for purifying and concentrating microbial cells from biological samples using capillaries with a large internal diameter filled with a suitable stationary phase. Another activity was the identification of microorganisms using a combination of electrophoretic techniques and MALDI mass spectrometry. Another topic in the field of extraction concerned the use of compressed liquids for the extraction of plant materials and the subsequent determination of biologically active substances using HPLC and GC/MS. In particular, the composition of the seeds of various genotypes of milk thistle was characterized. The Department of Environmental Analytical Chemistry has completed analyses of atmospheric aerosol samples of the PM2.5 fraction collected in the air around the Children's Sanatorium with Speleotherapy in Ostrov u Macochy. The results confirmed that air pollution at the original location of the sanatorium in the center of the village was much higher in winter than at its current location on the edge of the village. In summer, air pollution at both locations was comparable. The predominant sources of aerosol emissions during the winter and summer campaigns were also identified. Laboratory studies focused on the determination of emission factors of organic compounds and markers produced during the combustion of solid fuels in various types of boilers for domestic heating were supplemented by a follow-up field study in real households. The field study included households equipped with older and modern types of boilers and using various fuels, specifically beech and spruce wood, wood pellets, and brown coal. Derivatization techniques for the determination of monocarboxylic acids in atmospheric aerosol by GC-MS were optimized. The optimization focused on the selection of a suitable derivatization reagent, determination of the optimal temperature and derivatization time. A new detecting cell of a flow analyzer developed for continuous online chemiluminescent detection in the liquid phase was tested for the determination of gaseous nitrous and nitric acids after their prior capture into water in a cylindrical diffusion denuder with a flowing film of absorption liquid. The method for determination of the oxidative potential of atmospheric aerosols using ascorbic acid was optimized. The method was then used to analyze the oxidative potential of winter and summer samples of urban aerosols in Brno (PM1 and PM10 fractions) in three simulated lung fluids. The bioavailability of 20 elements in aerosols was also studied in parallel for each simulated lung fluid. The procedure for the generation of Fe2O3 nanoparticles in the gas phase was optimized using the decomposition of FeIII acetylacetonate at high temperature and subsequent oxidation of Fe nanoparticles to Fe2O3 in excess oxygen. We continued to study free and esterified cholesterol in macrophages from the THP-1 cell line and, newly, also in the ARPE-19 cell line, which is a key model of epithelial cells in eye research. The cells were incubated with acetylated low-density lipoprotein or exposed to PbO nanoparticles added to the culture medium, and the lipid response was analyzed using LC-MS. The miniaturization and optimization of a two-stage aerosol concentrator continued, which was subsequently clinically tested in exhaled air samples from patients with lung problems. We analyzed essential and toxic elements in plant-based dairy substitutes and in lichens from Antarctic islands. The chemical composition of Antarctic and lunar regolith simulants as potential substrates for plant experiments was compared with a focus on heavy metals. Cooperation continued with the Department of Bioanalytical Instrumentation in the analysis of bile acids isolated from saliva, breath condensate, and gastric juices of patients with confirmed or suspected esophageal disease, known as Barrett's esophagus. At the Department of Trace Element Analysis the generation of volatile species was explored as an efficient analyte introduction strategy into the atomic spectrometric detectors for trace element determination and speciation analysis. Gas phase preconcentration was investigated to further improve the limits of detection (LODs) of the developed methods. Photochemical generation of volatile species (PVG) of rhodium, ruthenium, rhenium and osmium was studied coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a detector. Using a flow-through UV reactor and a formic acid environment a LOD of 13 fg/ml Rh was achieved under the optimized conditions. The structures of photochemically generated volatile species of Ru and Os were unambiguously identified as pentacarbonyls for the first time. The PVG-ICP-MS is mainly used for the sensitive determination of metal ions in liquid samples. The applicability of this approach to non-metal and anion determination, specifically fluorides, has recently been carried out in a pilot study. Plasma-mediated vapor generation (PMVG) was used for the determination of arsenic in liquid samples and also mercury using even solid sampling. In both cases, a dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor was used, but employed in different designs. An integrated DBD reactor was constructed, enabling two steps to be performed in a single device: 1) PMVG of As species from a liquid sample and 2) their subsequent atomization in the plasma for detection by atomic absorption spectrometry (AAS). The efficiency of both steps reaches 100%. Mercury species were quantitatively released from solid samples such as fish tissue employing the DBD based PMVG reactor. In a following step, Hg species can be preconcentrated from a gas phase in a gold amalgamator prior to AAS detection. The developed method can be applied to the monitoring of the quality of food samples (LOD 3.0 g/kg). In-situ preconcentration of selected volatile species in a DBD plasma was optimized for their subsequent sensitive detection by AAS. Chemical generation of hydrides of Se, Pb, Sn and volatile Cd species was employed as an analyte introduction strategy. While 100% preconcentration efficiency was achieved for Cd, only 65% was observed for Se. The same approach to preconcentration based on in-situ trapping in the DBD was developed for quantification of toxicologically significant volatile arsenic species. HPLC separates As species to be post-column generated as substituted arsanes prior to their preconcentration in a DBD. The LODs reached using this fully automated system with an AAS detector are comparable to those achieved by coupling HPLC with a more sensitive but operationally more demanding ICP-MS detector. The applicability of the DBD as an AAS atomizer of volatile species was verified for analytes other than hydride-forming elements. Using photochemically generated cobalt carbonyl hydride, the atomization conditions were optimized resulting in a LOD of 3.1 ng/ml. Its atomization mechanism was studied using laser-induced fluorescence (LIF). Another type of plasma, studied as a volatile species atomizer for AAS, was the atmospheric pressure glow discharge (APGD). A detailed interference study was performed to investigate the effect of the presence of other volatile compounds in the plasma on the analyte signal. The developed methods for the determination of hydride-forming elements by APGD-AAS were validated by the analysis of certified reference materials. The current-voltage characteristics of the APGD discharge were measured. The mechanism of atomization of As hydride in the APGD plasma was studied using time-resolved optical emission spectrometry (OES), while the atomization of Se and Ge hydrides in this discharge was studied using LIF. The method for the determination of germanium with APGD-OES detection (LOD 0.4 ng/ml Ge) was optimized and validated. Mechanistic experiments on the atomization of volatile compounds in plasma discharges (APGD, DBD) were supplemented by theoretical calculations of thermodynamic equilibria corresponding to the atomization conditions of a number of elements (Mo, Ni, Co, Ru, Ir, Rh, Re, Os W, Pd) forming analytically useful volatile compounds. Several signal detection schemes based on the single photon counting (SPC) method have been tested to assess their applicability for sensitive analyte detection in atomic fluorescence spectrometry (AFS). The measurements by LIF, SPC and time-resolved OES were conducted in collaboration with the Institute of Plasma Physics and Technology, Faculty of Science, Masaryk University. The characteristics of high-frequency electrodeless discharge lamps have been studied in collaboration with the group of Prof. Skudra (University of Latvia). However, it has been shown that these lamps do not provide noticeable advantages over other commercially available discharge lamps for AFS. Studies were continuing on characterization of the fraction of “hydride non-active“ As and Sb species in natural water samples. Pilot analyses of Sb species in clinical matrices promise a potential future cooperation with Fraunhofer Institute for Toxicology and Experimental Medicine, Hannover, Germany. As for applications of ICP-MS/MS instrumentation, potassium in bacteria cells was determined for the Institute of Microbiology of the CAS (Dr. J. Pospíšil) to clarify the mechanism of bactericide effect of sublancin. The cooperation with the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry (Dr. P. Cígler) continued by quantification of Gd and Se bound to nanodiamonds, and determination of Gd/Au concentration ratios in Gd modified golden nanoparticles. For the Faculty of Nuclear Science and Physical Engineering of Czech Technical University in Prague, determination of concentrations of iodine in sediment extracts was performed.