Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT) - Kémia Szakosztálya
A M. tuberculosis DprE1–DprE2 fehérjekomplexének felépítése és szerkezetalapú farmakofór-modellezése
The fight against tuberculosis remains hindered by antibiotic-resistant Mycobacterium tuberculosis strains. Targeting the essential epimerases DprE1 and DprE2—key enzymes in cell wall biosynthesis—offers a promising strategy. This study focused on the stabilization and structural characterization of DprE1 and its interaction with DprE2 to support rational drug design. High-resolution X-ray structures of DprE1 were analyzed to identify conserved active-site features, enabling the development of a robust, structure-based consensus pharmacophore model capturing recurring ligand–protein interactions. The pharmacophore model was validated by molecular docking, reproducing known binding poses and guiding optimal protein conformation selection for virtual screening. A structural model of the DprE1–DprE2 complex was built via protein–protein docking and homology modeling to investigate interface features and potential allosteric effects on DprE1 function and ligand binding. These models were further analyzed using CAVER 3.0.2 and molecular dynamics simulations. Kivonat A tuberkulózis elleni kűzdelmet továbbra is hátráltatják az antibiotikum-rezisztens Mycobacterium tuberculosis törzsek. Az esszenciális DprE1 és DprE2 epimerázok – a sejtfal bioszintézisében kulcsszerepet játszó enzimek – célzott gátlása ígéretes megközelítést kínál. Jelen tanulmány a DprE1 fehérje stabilizálására, szerkezeti jellemzésére és a DprE2-vel való kölcsönhatásának vizsgálatára összpontosít a racionális gyógyszertervezés támogatása érdekében. A DprE1 nagy felbontású röntgenkrisztallográfiás szerkezeteinek elemzésével azonosítottuk az aktív centrum konzervált jellemzőit, ami lehetővé tette egy megbízható, szerkezetalapú konszenzus-farmakofór modell kidolgozását, amely a visszatérő ligandum–fehérje kölcsönhatásokat írja le. A farmakofór modellt molekuláris dokkolással validáltuk, amely sikeresen reprodukálta az ismert kötődési módokat, és iránymutatást adott az optimális fehérjekonformáció kiválasztásához a virtuális szűrés során. A DprE1–DprE2 komplex szerkezeti modelljét fehérje–fehérje dokkolás és homológiamodellezés segítségével állítottuk elő annak érdekében, hogy feltárjuk a kölcsönhatás tulajdonságait és az esetleges alloszterikus hatásokat, amelyek befolyásolhatják a DprE1 működését és ligandkötését. A modelleket tovább elemeztük a CAVER 3.0.2 program és molekuladinamikai szimulációk alkalmazásával.
DprE1-E2; pharmacophore modeling; molecular docking; molecular dynamics
DprE1-E2; farmakofór-modell; molekuláris dokkolás; molekuladinamika
Algoritmusok és neurális hálók alkalmazása blokk kopolimer tömegspektrumok kiértékelésére
One of the major challenges in polymer chemistry is to elucidate the relationship between the structure and the physical properties. To achieve this, precise structural determination and detailed compositional analysis are indispensable. In our previous work, we developed an algorithm for the analysis of copolymer mass spectra, which, however, proved to be highly time- and computation-intensive. To overcome these limitations, we have developed a new approach. We implemented the MAss Remainder Analysis (MARA) into our method, which enables the analysis of overlapping peaks without the separation of the peaks, thereby reducing the required computational performance. We generated a large number of simulated mass spectra, which served as training data. The essence of the new algorithm is to condense the necessary amount of information contained in the mass spectra through simple mathematical procedures and render it interpretable via one or more functions. To identify the appropriate functions, we applied empirical methods and, in parallel, neural networks were constructed. The trained network and the fitted functions were tested on experimental MALDI-TOF-MS spectra and validated using ¹H-NMR measurements. Kivonat A polimerkémia egyik legnagyobb kihívását a kopolimerek szerkezete és fizikai tulajdonságai közötti kapcsolat feltárása jelenti. Ennek megértéséhez elengedhetetlen a szerkezet pontos meghatározása. Kutatócsoportunk a korábbi munkája során már fejlesztett algoritmust a kopolimerek tömegspektrumának elemzésére, amely azonban jelentős idő- és számításigényűnek bizonyult. Ezen korlátok leküzdésére új megközelítést dolgoztunk ki. Az új eljárás során a korábban is használt tömegmaradék analízist (MARA) implementáltuk. Ezáltal az összeolvadó csúcsok felbontás nélküli analízisére nyílt lehetőség, csökkentve a szükséges számítási teljesítményt. Az algoritmus fejlesztéséhez nagyszámú szimulált tömegspektrumot generáltunk, amelyeket alapadatként használtunk. Az új algoritmus lényege, hogy egyszerű matematikai eljárásokkal összesűrítse a tömegspektrumban lévő információhalmazt és ezt értelmezhetővé tegye egy-vagy több függvényen keresztül. Ezen függvények meghatározásához tapasztalati módszert alkalmaztunk, valamint, ezzel párhuzamosan neurális hálózatokat készítettünk. A betanított hálót, illetve az illesztett függvényeket valós MALDI-TOF-MS-el mért tömegspektrumokon teszteltük, melyeket 1H-NMR-el validáltuk.
copolymer, mass spectrum, MARA, neural network, data processing
kopolimer, tömegspektrum, MARA, neurális hálózat, adatfeldolgozás
Termoreszponzív kopolimerek tervezése és szintézise
Reversible Addition-Fragmentation Chain transfer Polymerization (RAFT) is one of the most versatile Controlled Polymerization owing to its ability to polymerize an extensive range of monomer classes, enable the synthesis of tailor-made polymers with controlled molecular weights, dispersity and architecture. We demonstrate a scalable synthesis method for two acrylamide monomers; N-isopropylacrylamide and N,N-Diethyl acrylamide with different degrees of Polymerization. The block copolymers were analyzed by mass spectrometry in combination with our recently developed data fitting technique to reveal monomer distribution within the copolymer chain. The thermoresponsive PNIPA-b-PDEA diblocks in aqueous solutions were investigated by Dynamic Light Scattering (DLS) experiments and quantified by determining the incipient temperature of the phase transition. Keywords: RAFT, Controlled Polymerization, Thermoresponsive, Mass Spectrometry. Kivonat A reverzibilis addíciós-fragmentációs láncátadásos polimerizáció az egyik legtöbbet alkalmazott kontrollált polimerizációs eljárás. Számos típusú monomer polimerizációjára alkalmas, testre szabható anyagok állíthatók elő, kontrollált molekulatömeggel. Kidolgoztunk egy polimerizációs eljárást, mely alkalmas N-izopropil akrilamid és N,N-dietil akrilamid monomerek polimerizációjára és ezek blokk kopolimereinek előállítására. A kopolimereket tömegspektrometriás módszerrel elemeztük, a spektrumok értékelésére az általunk kifejlesztett illesztési módszert alkalmaztuk. A PNIPA-b-PDEA blokk kopolimerek termoreszponzív tulajdonságait dinamikus fényszórással követtük és meghatároztuk a fázisátmenethez tartozó pontokat.
RAFT, Controlled Polymerization, Thermoresponsive, Mass Spectrometry.
polimerkémia, kopolimer, tömegspektrum, MALDI-TOF-MS, tömegmaradék analízis, MARA, neurális hálózat, adatfeldolgozás
Alternáló multiblokk kopolimerek, mint termoreszponzív anyagok
pNIPAM is a smart polymer with thermoresponsive properties. The smart properties can be controlled by incorporating additional polymer blocks and creating alternating structures. Therefore, we investigated the self-assembly properties of PNAM-b-PNIPAM multiblock systems containing 4-5 blocks using DLS measurements. In order to comprehensively investigate the structure-composition properties, we prepared copolymers in a wide molecular weight range (2,000-16,000 g/mol). Thus, during the design of the multiblock, its thermoresponsive properties can be predicted. It can be stated that in all cases when the (PNAM-b-PNIPAM) multiblock is closed by a block consisting of NIPAM, the aggregation temperature decreases. Thus, the dominance of b-NIPAM blocks causes the decrease in the temperature associated with the phase transition. The results thus show what block length and composition of alternating multiblock copolymer molecules should be designed in order to achieve a given aggregation property. Kivonat A pNIPAM egy intelligens polimer, mely termoreszponzív tulajdonsággal rendelkezik. Az intelligens tulajdonságok szabályzására lehetőséget ad további polimer blokkok beépítése és alternáló szerkezetek kialakítása. Ezért 4-5 blokkot tartalmazó PNAM-b-PNIPAM multiblokk rendszerek önszerveződő tulajdonságát vizsgáltuk DLS mérésekkel. A szerkezet-összetétel tulajdonság átfogó vizsgálata érdekében széles molekulatömeg tartományban (2 000-16 000 g/mol) állítottunk elő kopolimereket. Így a multiblokk megtervezése során előre megjósolhatóvá válik annak termoreszponzív tulajdonsága. Megállapítható, hogy minden olyan esetben, amikor a (PNAM-b-PNIPAM) multiblokkot a NIPAM-ból álló blokk zárja az aggregációs hőmérséklet csökken. Tehát a b-NIPAM blokkok dominanciája okozza a fázisátalakuláshoz tartozó hőmérséklet csökkenését. Az eredmények ilyen módon megmutatják, hogy az adott aggregációs tulajdonság elérése érdekében milyen blokkhosszúságú és összetételű alternáló multiblokk kopolimermolekula tervezendő.
alternating multiblock copolymer, pNIPAM, smart polymer, thermoresponsive
alternáló multiblokk kopolimer, pNIPAM, intelligens polimer, termoreszponzív
Grafén tartalmú porózus katódok előállítása és jellemzése
Porous carbon-based gels are widely used in the battery and supercapacitor industries. There are many examples of hard carbon being used as an anode or cathode material in batteries. However, graphene-based electrode materials have even more promising properties, such as a more flexible 3D structure, better electrical conductivity, and greater resistance to oxidation. Unfortunately, producing graphene-based electrodes on an industrial scale is difficult. The graphene oxide content in a cathode can be reduced by adding another pore-forming carbon source, such as a resorcinol-formaldehyde-based polymer gel. The effect of a high concentration of graphene oxide on the pore structure is unclear; therefore, we present the effect of different graphene oxides on the mesopore structure in various resorcinol-formaldehyde-based carbon aerogels. Kivonat A szénalapú porózus géleket széles körben használják az akkumulátor- és szuperkondenzátoriparban. Számos példa van a kemény szén anód- és katódanyagként való alkalmazására akkumulátorokban. A grafén alapú elektródaanyagok még ígéretesebb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például rugalmasabb 3D-váz, jobb elektromos vezetőképesség és nagyobb oxidációval szembeni ellenállóképesség. A grafén alapú elektródák ipari méretekben történő előállítása nehéz feladat. A katódban található grafén-oxid tartalom csökkenthető egy másik pórusképző szénforrás, például egy rezorcin-formaldehid alapú polimer gél hozzáadásával. A nagy koncentrációjú grafén-oxid hatása a pórusszerkezetre nem tisztázott, ezért bemutatjuk a különböző grafén-oxidok hatását a mezopórusszerkezetre különböző rezorcin-formaldehid alapú szén aerogélekben.
graphene, graphene-oxyde, NMR, cryoporometry, relaxometry
grafén, grafén-oxid, NMR, krioporometria, relaxometria
Zn-levegő akkumulátorok fejlesztése és vizsgálata impedancia spektroszkópiával
The high theoretical capacity and low cost of Zn-air batteries make them a promising alternative to batteries currently on the market. We have previously developed a new Zn-air battery with an active carbon cathode. Several electrochemical methods can be used to characterize the battery. Electrochemical impedance spectroscopy allows us to follow the dynamic processes taking place in the battery. Fitting allows us to determine the characteristic parameters of the battery, while relaxation time distributions provide information about the rate of electrochemical processes. We analyzed the battery after different stresses following 200, 400, and 600 charge-discharge cycles. We found that the battery still performs well even after a large number of cycles. Kivonat A Zn levegő akkumulátorok nagy elméleti kapacitása és olcsó mivolta a jelenleg forgalomban lévő akkumulátorok ígéretes alternatívájává teszi. Korábban kidolgoztunk egy új aktív szén katóddal rendelkező Zn-levegő akkumulátort. Az akkumulátor jellemzésére számos elektrokémiai módszer alkalmazható. Az elektrokémiai impedancia spektroszkópia lehetőséget teremt arra, hogy az akkumulátorban lejátszódó dinamikus folyamatokat kövessük. Illesztéssel meghatározhatjuk az akkumulátor jellemző paramétereit, míg a relaxációs idő eloszlások információt szolgáltatnak az elektrokémiai folyamatok sebességéről. Az akkumulátor elemzését elvégeztük különböző terhelés után 200, 400 és 600 töltés kisütés ciklus után. Megállapítottuk, hogy az akkumulátor még a nagy számú ciklus lefutása után jó teljesítménnyel üzemel.
Impedance spectroscopy, Zn-air battery, distribution of relaxation time, sustainability
impedancia spektroszkópia, Zn-levegő akkumulátor, relaxációs idő eloszlás, fenntarthatóság
Termikusan redukált grafén-oxid tartalmú rezorcin-formaldehid széngél katódok tanulmányozása Li-levegő cellákban
Li-air battery operated in 3D printed polypropylene (PP) house was constructed and tested. Thermally reduced graphene oxide (GO) embedded in resorcinol-formaldehyde resin based carbon gel containing 0-10 m/m % GO was applied as cathode. It was found that the presence of GO definitely promoted the cell operation. 0.1 M Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) and 0.1 M KI (redox mediator) dissolved in DMSO was used as electrolyte. Li-air batteries constructed showed stable operation over 200 cycles, while resistance of membrane applied was determined by electrochemical impedance spectroscopy measurements, which was found to be 18 Ohm. The cell breathing was ensured by a thin polyethylene (PE) foil. Kivoonat 3D nyomtatással készült polipropilén (PP) házat tartalmazó Li-levegő cellát állítottunk össze és teszteltünk. A cellákban katódként termikusan redukált grafén-oxidot alkalmaztunk, amelyet rezorcin-formaldehid gyantából készült, széngélbe ágyaztunk be. A grafén-oxid (GO) tartalom 0-10 m/m % között változott, megállapítottuk, hogy a cellaműködést a GO egyértelműen javítja. Elektrolitként 0,1 M Li-bis(trifluormetánszilfonil)-imide (LiTFSI) sót és 0,1 M KI-ot (redox mediátor) tartalmazó DMSO oldatot alkalmaztunk. A vizsgálatok során 200 cikluson keresztül stabil cellaműködést tapasztaltunk, impedancia mérésekkel meghatároztuk a polivinilidén-fluoriddal és polianilinnel kezelt szűrőpapír membrán ellenállását, amely 18 Ohm-nak adódott. A cellában polietilén membránt használtunk a levegő nedvességtartalmának kizárására.
Li-Air battery, graphene oxide, resorcinol-formaldehyde based carbon gel, polyethylene foil
Módosított napraforgóolajat tartalmazó poliuretánok szintézise és vizsgálata
Our research aimed at the synthesis and investigation of polyurethanes containing sunflower oil glycerides. Through the transesterification of sunflower oil with glycerol, we synthesized an equilibrium mixture of glycerides, which was used as a new component in polyurethane production alongside polytetrahydrofuran (PTHF). The research is centered around sustainability and environmental considerations, as plant-based triglycerides and fatty acids represent ideal renewable raw materials for the development of novel polymers. Replacing fossil-based raw materials with bio-based, environmentally friendly alternatives can support the spread of sustainable plastics. The aim of the study is to improve the mechanical and thermal properties of bio-based polyurethanes while also promoting their biodegradability. Kivonat Kutatásunk a napraforgóolaj glicerinésztereit tartalmazó poliuretánok előállítását és vizsgálatát tűzte ki célul. A napraforgóolaj és glicerin transzészterezésével egy egyensúlyi glicerinészter keveréket szintetizáltunk, amelyet új komponensként alkalmaztunk a poliuretánok előállításában, a politetrahidrofurán (PTHF) mellett. A kutatás központjában a fenntarthatóság és a környezetvédelmi szempontok állnak, mivel a növényi eredetű trigliceridek és zsírsavak ideális megújuló alapanyagként szolgálnak az új típusú polimerekhez. A fosszilis alapú nyersanyagok helyettesítése bioalapú, környezetbarát alternatívákkal elősegítheti a fenntartható műanyagok elterjedését. A kutatás célja a bioalapú poliuretánok mechanikai és termikus tulajdonságainak javítása, valamint a biodegradálhatóság elősegítése.
renewable, sunflower seed oil, transesterification, polyurethane, mechanical properties
megújuló, napraforgóolaj, átészterezés, poliuretán, mechanikai tulajdonságok
Mark-Houwink paraméterek meghatározása diffúziometriával
The diffusion-ordered spectroscopy (NMR-DOSY) offers the possibility to investigate hydrodynamic behavior of polymers. Deriving only one mathematical function it is possible to describe the structure- and solvent-independent calibrations for DOSY by implementing the Mark−Houwink approach. However, in the case of copolymers the Mark-Houwink parameters are dependent on the composition. Reverses the methodology of the universal calibration the function of the Mark-Houwink parameters and their dependence on the chemical composition can be determined. Therefore, we have synthesized numerous block copolymers applying N-isopropyl acrylamide and N-acryloyl morpholine monomers. Homopolymers and copolymers were investigated and the dependence of the Mark-Houwink parameters on the copolymer properties was determined. Kivonat A diffúziometria (NMR-DOSY) alkalmazása lehetőséget teremt a polimerek hidrodinamikai viselkedésének a vizsgálatára. Egy származtatott egyenlet alkalmazása elégséges, hogy oldószerfüggetlen kalibrációt alkalmazzunk, bevonva a Mark-Houwink paramétereket az elemzésbe. Kopolimerek esetében azonban a Mark-Houwink paraméterek függnek a kopolimer összetételétől is. Az univerzális kalibrációs eljárás megfordításával lehetőségünk válik a MARK-Houwink paraméterek és a kopolimer összetétele közötti kapcsolatok feltérképezésére. Ezért nagy számú N-izopropil akrilamid és N-akrioilmorfolin monomereket tartalmazó blokk kopolimereket állítottunk elő és vizsgáltuk a homopolimerek és a kopolimerek hidrodinamikai viselkedését. Meghatároztuk a Mark-houwink paraméterek és a kopolimerek összetétele közötti kapcsolatot.
polymer chemistry, copolymer, SEC, DOSY NMR, Mark – Houwink parameters
polimerkémia, kopolimer, SEC, DOSY NMR, Mark – Houwink paraméterek
Napraforgóolaj alapú poliolt tartalmazó poliuretánok szintézise és vizsgálata
The aim of the research is to prepare crosslinked polyurethanes containing sunflower oil based polyol in order to develop good mechanical properties. In the first step of the synthesis, we prepared the epoxy and hydroxyl group containing oil polyol by epoxidation from sunflower oil that can be incorporated into a polyurethane chain. The polyol produced in this way functions, among other things, as a crosslinking building block in the structure of polyurethane. We investigated the mechanical and thermal properties of the resulting polymers. Our aim is to produce polyurethanes containing sunflower oil polyol that can be used in various areas of everyday life. Kivonat A kutatás célja napraforgó olaj alapú poliolt tartalmazó térhálós poliuretánok előállítása a jó mechanikai tulajdonságok kialakítása érdekében. A szintézis első lépésében napraforgó olajból epoxidálással epoxi és hidroxil csoportokat tartalmazó poliuretán láncba beépíthető olaj poliolt állítottunk elő. Az így előállított poliol a poliuretán szerkezetében többek között térhálósító építőelemként is funkcionál. Vizsgáltuk a kapott polimerek mechanikai és termikus tulajdonságait. Mindezzel célunk, olyan napraforgó olaj poliol tartalmú poliuretánok előállítása, melyek alkalmassá válhatnak a hétköznapi élet különböző területein történő felhasználásra.
sunflower oil, oil polyol, crosslinked polyurethane, mechanical testing
napraforgó olaj, olaj poliol, térhálós poliuretán, mechanikai vizsgálat
Az interdiszciplinaritás fontossága a nanoanyagok jövőjének szempontjából: félvezető nanostruktúrák előállítása, vizsgálata és kölcsönhatása az élővilággal
Nanoparticles are already a reality in medicine, industrial production, environmental protection, and medical sciences—in other words, practically everywhere. The drive for innovation further intensifies this and pits science and industry against each other in competition. However, in such a competition, the competitor only wants to achieve the goal, thus ignoring key issues. This was the case with the "pesticide fever." We produced and used pesticides with great effort in agriculture in the hope of better productivity and yields, only to find out that in the long run they pollute our waters, posing a potential threat to us. This raises the question of whether we are sufficiently confident that we know enough about nanoparticles and their impact on the environment. Perhaps the correct answer is that we could know, but intense market competition and the drive for innovation do not allow for this. This question will be raised during this presentation, and we will also try to answer it through a few prominent examples. Kivonat Nanorészecskék a gyógyászatban, ipari termelésben, környezetvédelemben, orvostudományban, azaz gyakorlatilag mindenhol, ez már a valóság. Az innovációs késztetés ez tovább fokozza, és versenybe harcolja a tudományt és az ipart. Pozitívuma a jóléti társadalom, amelyben élünk. Azonban egy versenyben, a versenyző csak a célt akarja elérni, így akarva akaratlanul elsiklik kulcsfontosságú kérdések mellett. Ilyen volt a "peszticid láz" is. Nagy erőbedobással gyártottuk és használtuk a peszticideket a jobb termelékenység és hozam reményében a mezőgazdaságban, hogy kiderüljön, hogy hosszabb távon szennyezik vizeinket, potenciálisan veszélyt jelentve számunkra. Tehát feltevődik a kérdés, hogy eléggé biztosak vagyunk-e abban, hogy ismerjük-e eléggé a nanorészecskéket és azok hatását környezetre. Talán a helyes válasz az, hogy lehet ismernénk, de az intenzív piaci verseny, az innovációs késztetés nem enged teret ennek. A jelen előadás során feltevődik ez a kérdés, illetve választ is próbálunk adni pár kiemelt példán keresztül.
MXén/félvezető kompozitok fotokatalitikus vizsgálata
In this work, we synthesized a Ti₃C₂ MXene and investigated its influence on the photocatalytic activity of P25 TiO₂. Several synthesis parameters were tested, and applying Ti₃AlC₂ precursor in a 40% HF solution during hydrothermal treatment resulted in the highest yield (78%) with satisfactory purity. The obtained MXene powder, after characterization, was physically mixed with P25 TiO₂ at different mass ratios, and the photocatalytic activity was measured. Based on the results, the optimal MXene concentration is 1 wt.%, which enhances the photocatalytic performance of P25. We also examined whether the improvements observed in physical mixtures could also be achieved in chemically bonded composites. For this purpose, a sol-gel synthesis was employed for the TiO2 synthesis, then calcined at 500 °C in an O2/N2 atmosphere. Additionally, ZnO–Ti₃C₂ and ZnO–Ti₃C₂(OH) MXene composites were also prepared and investigated, along with the stability of MXenes in water and air. The prepared samples will be further characterized via SEM, IR, and Raman measurements. Kivonat Munkám során a Ti₃C₂ MXént állítottunk elő és vizsgáltuk a hatását a P25 TiO₂ fotokatalitikus aktivitására. Több szintézisparamétert is vizsgáltunk a leghatékonyabb MXén előállítása érdekében: a legnagyobb hozamot (78%) és megfelelő tisztaságot a Ti₃AlC₂ prekurzor 40%-os HF-oldatban végzett hidrotermális kezelésével kaptuk. Az így nyert MXén port anyagszerkezeti jellemzése után különböző tömegarányban kevertük P25 TiO₂-vel, majd mértük a fotokatalitikus aktivitást. Az eredmények alapján az optimális MXén koncentráció 1 wt.%, amely fokozza a P25 fotokatalitikus teljesítményét. Azt is vizsgáltuk, hogy kémiai kötésekkel kialakított kompozitok esetén is hasonló eredményeket érünk-e el. Ennek érdekében szol-gél szintézist alkalmaztunk TiO2 előállításához, majd kalcináltuk az amorf termékeket 500 °C-on, O2/N2 atmoszférában. Emellett ZnO–Ti₃C₂ és ZnO–Ti₃C₂(OH) MXén kompozitokat is előállítottunk és vizsgáltuk az MXének stabilitását vízben és levegőn. A minták részletes jellemzését SEM, IR és Raman mérések segítségével tervezzük elvégezni.
Doktorandusz plénum / Ph.D. Students Plenary Presentations
Szőlőültetvények talajaiban felhalmozódott nehézfémek és félfémek (bór) vizsgálata
The study examined the geochemical fractions of heavy metals and metalloids (Zn, Pb, Co, Ni, Cr, Cu, Mn, B) in two vineyards in Tokaj-Hegyalja (Tokaj and Tállya), in soil depth profiles and transported sediments. Environmental risk was assessed based on the acid-soluble and reducible fractions as the most labile metal forms. The results show that the proportion of the acid-soluble fraction increases in the surficial soil layers. Copper is more mobile in the acidic soils of Tállya than in the neutral-alkaline soils of Tokaj. Co, Cu, Pb, and Mn are primarily bound to iron and manganese oxyhydroxides, while their organically bound forms remain below 10%. Soil pH, carbonate content, and silt content most significantly influence metal mobility. In erosional sediments, the acid-soluble fractions of Cu, Zn, Co, and Mn are higher, indicating their increased mobility. The higher silt and clay content of the sediments (with 40-50% illite/muscovite minerals) increases metal binding. The risk assessment shows low-to-moderate Cu risk and low Zn and Ni risk. Co presents low risk in Tokaj and moderate risk in Tállya. Increasing copper usage may pose future environmental and health risks in the vineyards. Kivonat A tanulmány nehézfémek és félfémek (Zn, Pb, Co, Ni, Cr, Cu, Mn, B) geokémiai frakcióit vizsgáltuk két Tokaj-Hegyaljai szőlőültetvényben (Tokaj és Tállya), talajmélység-profilokban és áthalmozott üledékekben. A környezeti kockázatot a savoldható és redukálható frakciók alapján értékeltük, mint a leglabilisabb fémformák. Az eredmények szerint a savoldható frakció aránya növekszik a felszíni talajrétegekben. A réz mobilisabb Tállya savas talajában, mint Tokaj semleges-lúgos talajában. A Co, Cu, Pb és Mn főként vas- és mangán-oxihidroxidokhoz kötődik, míg szerves anyaghoz kötött formájuk 10% alatti. A talaj pH-ja, szénsavas mésztartalma és iszaptartalma befolyásolja leginkább a fémek mobilitását. Az eróziós üledékekben a Cu, Zn, Co és Mn savoldható frakciói magasabb arányúak, jelezve fokozott mobilitásukat. Az üledékek nagyobb iszap- és agyagtartalma (40-50% illit/muszkovit ásványokkal) növeli a fémmegkötést. A kockázatértékelés alacsony-közepes Cu-kockázatot, alacsony Zn és Ni kockázatot mutat. A Co alacsony kockázatú Tokajban, közepes kockázatú Tállyában. A növekvő rézhasználat jövőbeli környezeti és egészségügyi kockázatokat vethet fel a szőlőültetvényekben.
Pilot léptékű fermentáció oktatás a műszakifelsőoktatásban
One of the biggest challenges of higher technical education is that engineering students should meet and use such industrial systems that they will encounter and work with during the course of their careers, and for which they must be the most competent experts within a company or plant. Bioengineers are trained at BSc level in Hungary at 5 universities – the largest number at BME – but due to the different infrastructural conditions, they receive very different practical training. Bioengineers graduated from BME are welcomed by the labor market due to their appropriate engineering approach and practical training. In order to maintain and develop this, we have introduced a gap-filling feature in the laboratory subject of Bioengineering Operations and Processes of the past 40 years, whereby all students must not only perform sterilization and aeration exercises on a pilot plant-scale fermenter, but also perform real (probiotic) fermentation. Due to the limited time available for the lab exercises, it was a serious challenge to choose a fermentation that would result in measurable growth within 4 hours. I would like to present its pedagogical aspects, cost aspects, and implementation, as a useful and good practice that can not only be utilized in large-scale higher education, but also has proven to be a motivational teaser in the Fermentation Pilot plant Laboratory of BME. Kivonat A műszaki felsőoktatás egyik legnagyobb kihívása, hogy a mérnökhallgatók találkozhassanak olyan ipari rendszerekkel, amelyek üzemeltetésével, kialakításával, megvalósításával pályájuk során szerencsés esetben találkoznak, és dolgozni fognak, s amelyeknek egy cégen vagy üzemen belül a legkompetensebb szakértői kell legyenek. A biomérnököket Magyarországon BSc szinten 5 egyetemen képzik –legnagyobb létszámban a BME-n– , de a különböző infrastrukturális adottságok miatt igen különböző gyakorlati képzéseket kapnak. A BME-ről kibocsájtott biomérnököket a munkaerőpiac szívesen fogadja a megfelelő mérnöki szemlélet és gyakorlatias képzés következtében. Ennek fenntartása és fejlesztése érdekében az elmúlt 40 év Biomérnöki műveletek és folyamatok labor tantárgyában hiánypótló jelleggel bevezettük, hogy nemcsupán sterilezési és levegőztetési gyakorlatot kell a kísérleti üzemi léptékű fermentoron minden hallgatónak végeznie, hanem valós (probiotikum) fermentációt. A laborgyakorlatok limitált órarendi ideje miatt komoly kihívást jelentett olyan fermentáció választása, amely 4 óra alatt is mérhető növekedést eredményez. Ennek pedagógiai szempontjait, költség szempontjait, és megvalósítását szeretném bemutatni, mintegy hasznos és jógyakorlatot, amely nemcsak a nagyléptékű felsőoktatásban hasznosítható, de motivációs kedvcsinálóként is bevált a BME Fermentációs Félüzemi laboratóriumában.
Schiff-bázisokkal és α-dioximokkal képzett Pt(II)-komplexek szintézise, valamint fizikai-kémiai és biológiai vizsgálatuk
Schiff-base and α-dioxime platinum complexes are promising groups of compounds for the development of antitumor agents, catalysts and sensor applications. The structural modifiability of the ligands allows for the targeted control of the biological and chemical properties of complexes. Several studies have demonstrated their antitumor, antimicrobial and catalytic activities, which lays the foundation for their future applications in medicine and industrial chemistry. In our research project we prepared the following types of platinum(II) complexes with Schiff bases and α-dioximes: [Pt(diisobutyl-ketone)2(diamine)], [Pt(dipivaloyl-methane)2(diamine)], [Pt(2-heptanone)2(hydrazone)L2], [Pt(i-Bu-Me-DioxH)2L2], [Pt(Bu-Et-DioxH)2L2], [Pt(diEt-DioxH)2L2] (L = amines). Our complexes were characterized by various physico-chemical methods (spectroscopies, thermoanalyses), and the antibacteria Kivonat A Schiff-bázisos és α-dioximos platina komplexek ígéretes vegyületcsoportokat alkotnak a daganatellenes szerek, katalizátorok és szenzoros alkalmazások fejlesztésében. A ligandumok szerkezeti módosíthatósága lehetővé teszi a komplexek biológiai és kémiai tulajdonságainak célzott szabályozását. Számos tanulmány igazolta tumorellenes, antimikrobiális és katalitikus aktivitásukat, ami megalapozza jövőbeli alkalmazásukat a gyógyászatban és az ipari kémiában. Kutatásunk során a következő típusú platina(II)-komplexeket állítottuk elő Schiff-bázisokkal és α-dioximokkal: [Pt(diizobutil-keton)2(diamin)], [Pt(dipivaloil-metán)2(diamin)], [Pt(2-heptanon)2(hidrazon)L2], [Pt(i-Bu-Me-DioxH)2L2], [Pt(Bu-Et-DioxH)2L2], [Pt(diEt-DioxH)2L2] (L = aminok). Az előállított komplexeinket különböző fizikai-kémiai módszerekkel jellemeztük (spektroszkópia, termoanalitika), valamint tanulmányoztuk egyesek különböző baktériumtörzsekre gyakorolt hatását és rákellenes tulajdonságait is.
Vizes közegű hidrogéntárolás a Ru(II)-foszfa-urotropin katalizátor-rendszerekkel
Our planet's energy needs are growing exponentially, which is currently met by burning fossil fuels. We can utilize several renewable energy sources to replace these, but due to their fluctuating nature, the energy produced must be stored, for example, in hydrogen. Hydrogen gas is highly flammable, so it is advisable to use hydrogen storage media (e.g., formic acid and its salts, or ammonia-borane complexes) from which hydrogen can be released at the place of use, and the resulting products can be recycled. In the Homogeneous Catalysis Research Group at the University of Debrecen, we increasingly focus on the water-soluble complexes of 1,3,5-triaza-7-phosphadamantane (PTA) for hydrogen storage. A significant advantage of PTA over sulfonated phosphines is that it is not oxygen-sensitive even in basic solutions. Our research focuses on the development of catalyst systems containing Ru(II)-phospha-urotropins, which dehydrogenate formic acid and formate and are also suitable for the hydrogenation of hydrogen carbonate. We investigated whether these Ru(II) catalyst systems can dehydrogenate aqueous solutions of ammonia-borane complexes. Kivonat Földünk energiaigénye exponenciálisan nő, amelyet jelenleg a fosszilis energiahordozók elégetése fedez. Ezek kiváltására több megújuló energiaforrást használhatunk, azonban ezek ingadozó-jellege miatt a megtermelt energiát tárolni kell pl. hidrogénben. A hidrogéngáz veszélyes, ezért célszerű olyan hidrogéntárolókat (pl. a hangyasav és sói a formiátok, vagy az ammónia-borán-komplex) alkalmazni, amelyekből a hidrogén a felhasználása helyén szabadítható fel, illetve a keletkező termék vissza is hidrogénezhető. A Debreceni Egyetemen működő Homogén Katalízis Kutatócsoportban egyre nagyobb figyelmet fordítunk a vízoldható 1,3,5-triaza-7-foszfaadamantán (PTA) komplexeire a hidrogéntárolásban is. A PTA nagy előnye a szulfonált foszfinokkal szemben, hogy még lúgos oldatban sem oxigénérzékeny. Kutatásunk középpontjában Ru(II)-foszfa-urotropinokat tartalmazó katalizátor-rendszerek kifejlesztése áll, amelyek készségesen dehidrogénezik a hangyasavat és a formiátot, valamint alkalmasak a keletkező hidrogénkarbonát hidrogénezésére is. Megvizsgáltuk, hogy ezek a Ru(II)-katalizátor-rendszerek képesek-e az ammónia-borán-komplex vizes oldatának dehidrogénezésére.
A középiskolai tanulók kémia tanulásával kapcsolatos tantárgyi attitűdjeinek vizsgálata
This study explores the attitudes of Hungarian native-speaker secondary school pupils in Slovakia toward chemistry learning. Understanding students’ perceptions of chemistry is essential for improving engagement and achievement in science education. Using an online questionnaire, data were collected from 978 students and analyzed through descriptive and non-parametric statistical methods. Results indicate that students’ overall attitude toward chemistry is neutral, with no significant relationship between gender and the “love of chemistry.” However, weekly study time correlated significantly with both gender and interest in chemistry. The study also found strong correlations between grades in chemistry and other STEM subjects, particularly physics and biology. Chemistry grades were slightly higher for girls (1.57) than boys (1.71), and gender significantly affected final grades. Students’ satisfaction with their chemistry performance was strongly associated with their grades. The research results supplemented previous Slovak, Czech, and Hungarian research findings through research conducted in a minority language educational environment and supported some conclusions regarding students' attitudes toward chemistry. Kivonat A tanulmány a szlovákiai magyar anyanyelvű középiskolások kémia tantárgyhoz való viszonyát vizsgálja. A tanulók kémiai attitűdjeinek feltárása kulcsfontosságú a tantárgyi motiváció és teljesítmény fejlesztése szempontjából. A 978 középiskolai tanuló körében végzett online kérdőíves felmérés adatainak elemzése a leíró statisztika nem paraméteres módszereivel történt. Az eredmények alapján a diákok kémia iránti attitűdje összességében semleges, és a válaszok nem mutatnak szignifikáns összefüggést a válaszadók nemével. A kémia tanulására szánt heti idő ugyanakkor szignifikánsan összefügg a nemmel, mint ahogy a tanulók tantárgy iránti érdeklődés mértékével is. Erős korreláció figyelhető meg a tanulók kémia és más természettudományos tantárgyak, főként a fizika és a biológia tantárgy keretében elért év végi jegyei között. A tanulók év végi jegyeit tekintve a lányok (1.57) átlagosan jobb eredményt értek el kémiából, mint a fiúk (1.71). A tantárgyi elégedettség szoros kapcsolatban állt az elért érdemjegyekkel. A kutatási eredmények a kisebbségi nyelven történő oktatási közegben végzett kutatás révén kiegészítették a korábbi szlovákiai-, cseh- és magyar kutatási eredményeket, illetve alátámasztották azok megállapításait a tanulók kémia tantárgyhoz való viszonyulására nézve.
Kémiatanári Módszertani weboldal megtervezése és készítése
This work introduces a university-hosted web platform that aggregates methodological resources, lesson plans, teaching tools, and digital content for chemistry educators. Built on Babeș–Bolyai University infrastructure with a WordPress-based content management and interface, the platform was designed to accommodate varied curricula, address diverse teacher needs, and provide structured, readily accessible materials. A formative review by practicing chemistry teachers highlighted the site’s intuitive navigation, visual coherence, and the practical relevance and breadth of its resources. These results suggest the platform can serve as a continuously expanding, collaborative knowledge base that fosters professional dialogue and supports the dissemination of innovative teaching practices in chemistry education. We report on key design choices and early evaluation outcomes to inform similar initiatives in STEM teaching. Kivonat Ez a munka egy egyetemi infrastruktúrán működő webes platformot mutat be, amely kémiaoktatók számára módszertani erőforrásokat, óraterveket, tanítási eszközöket és digitális tartalmakat gyűjt össze. A Babeș–Bolyai Egyetem infrastruktúrájára építve, WordPress-alapú tartalomkezelővel és felülettel a platformot úgy terveztük, hogy alkalmazkodjon a különböző tantervekhez, a pedagógusok sokféle igényéhez, és strukturált, könnyen hozzáférhető anyagokat kínáljon. Gyakorló kémiatanárok formatív értékelése kiemelte az oldal intuitív navigációját, vizuális koherenciáját, valamint az erőforrások gyakorlati relevanciáját és széleskörű kínálatát. Az eredmények arra utalnak, hogy a platform folyamatosan bővülő, együttműködésen alapuló tudásbázisként szolgálhat, előmozdítva a szakmai párbeszédet és támogatva az innovatív tanítási gyakorlatok terjedését a kémiaoktatásban. Bemutatjuk a kulcsfontosságú tervezési döntéseket és a korai értékelési eredményeket, hogy támpontot adjunk a STEM-oktatásban megvalósuló hasonló kezdeményezésekhez.
Belső koordináták és ortogonalitás Császár és Pulay GDIIS módszerében
The use of internal coordinates is an interesting topic both in vibrational calculations and in quantum chemistry. The system of the valence-type internal coordinates provides the most significant and physically meaningful description of the vibrational potential energy. In quantum chemical calculations the Cartesian coordinates are used directly, however the internal coordinates are especially suitable for accurately characterizing and specifying the equilibrium structures of the molecules. Császár and Pulay have shown in their classical paper (Császár P, Pulay P, (1984) J Mol Struct 114:31) that the determination of the equilibrum structures is very effective using internal coordinates appropriately. The Hessian matrix could be very well approximated with a simple diagonal matrix in terms of siutable internal coordinates. In this presentation, we use simple linear algebraic tools to show that the system of unit vectors of the internal coordinates is not orthogonal. This unusual conclusion, previously published by us, have been somewhat corrected and propose a small modification for the GDIIS method. Kivonat A belső koordináták alkalmazása érdekes terület mind a rezgési számítások, mind a kvantumkémia tárgykörében. A vegyérték-típusú belső koordináták a rezgési potenciális energia legjelentősebb, fizikailag jelentéssel bíró leírását szolgáltatják. A kvantumkémiai számításokban ugyan közvetlenül a Descartes-féle koordinátákat alkalmazzuk, azonban a belső koordináták különösen előnyösek a molekulák egyensúlyi szerkezetének pontos leírására. Császár és Pulay klasszikus cikkükben (Császár P, Pulay P, (1984) J Mol Struct 114:31) kimutatták, hogy az egyensúlyi geometriák meghatározásakor is igen hasznos megfelelő belső koordináták használata. A Hesse-mátrix nagyon jól közelíthető egy egyszerű diagonális mátrixszal, ha alkalmas belső koordinátákat választunk. Ebben az előadásban egyszerű lineáris algebrai tárgyalással megmutatjuk, hogy a belső koordináták egységvektorainak rendszere nem ortogonális. Ezt a szokatlan következtetésünket korábban ugyan már közöltük, de most javított alakban adjuk meg, és a GDIIS eljárás kismérvű módosítását javasoljuk.
Játékosítás alkalmazása VII. osztályban, „Az elemek periódusos rendszere” tanulási egységnél
The aim of this study was to examine the effectiveness of gamification in teaching chemistry to 7th grade students during the unit on the periodic table of elements. The research applied a pre-test and post-test design to measure how playful, game-based learning strategies can enhance students’ performance. The lessons combined traditional approaches with cooperative and gamified methods, such as card games, dice-based activities, puzzles, and an escape room scenario. Students’ motivation was supported by a narrative framework in which they collected badges for completing „chemical missions” and ultimately solved the task of saving the „Crytals of Knowledge”. The findings indicate that students participated more actively, cooperated better, and showed greater enthusiasm throughout the lessons. Their problem-solving skills, self confidence, and communication abilities also improved. Overall, the results confirmed that gamification effectively supports the development of scientific competencies and contributes to both the efficiency and the enjoyment of the learning proces. Kivonat A kutatás célja a gamifikáció hatékonyságának vizsgálata volt a VII.A osztály kémia óráin, „Az elemek periódusos rendszere” tanítási egység feldolgozása során. A tanórákon a hagyományos frontális módszereket kooperatív technikákkal és játékos elemekkel ötvöztük: csoportos és páros feladatok, kártyajátékok, dobókockás és puzzle-tevékenységek, valamint egy szabadulószoba-játék valósult meg. A diákok motiválását egy kerettörténet biztosította, amelyben jelvények gyűjtésével „kémiai küldetéseket” teljesítettek, végül pedig közösen oldották meg a „Tudás Kristályai” megmentésének feladatát. A tapasztalatok alapján a tanulók aktívabban, együttműködőbben, és nagyobb lelkesedéssel vettek részt az órákon, fejlődött a problémamegoldó gondolkodásuk, önbizalmuk és kommunikációs készségük. A vizsgálatot pre- és posztteszt segítségével mértük, hogy a játékos tanulásszervezési módszerek milyen mértékben járulnak hozzá a tanulói teljesítmény javulásához. Az eredmények igazolták, hogy a gamifikációs módszerek hatékonyan támogatják a természettudományos kompetenciák fejlesztését, valamint hozzájárulnak a tanulási folyamat eredményességéhez és élményszerűségéhez.
Katalizátorok fejlesztése a biomassza eredetű oxigenátok értéknövelt átalakításához
Efforts in the global energy industry and the irreversible effects of climate change have made it urgent to quickly switch to a sustainable, environmentally friendly, low-CO2 energy system. This transition coupled with the implementation of circular economy principles, is making the use of plant waste as a raw material increasingly important. While using lignocellulosic biomass often involves CO2 emissions, it is still considered a green energy source because the same amount is released during natural decomposition processes. Converting lignocellulose produces oxygen-rich compounds. One method of converting the resulting oxygenates into renewable fuels and chemicals is catalytic hydrodeoxygenation (HDO). In my presentation I will discuss HDO activity and the development of zeolite- and alumina-supported nickel catalysts. I will present how reducing acidity and increasing the degree of reduction affects catalytic activity and selectivity. Kivonat A globális energiaipari törekvések és az éghajlatváltozás visszafordíthatatlan hatásai sürgetővé tették az alacsony CO2 kibocsátású, fenntartható és környezetbarát energiarendszerre való gyors átállást. Az átállás és a körforgásos gazdaság elveinek megvalósítása miatt a növényi hulladékok nyersanyagként való felhasználása egyre nagyobb jelentőségre tesz szert. Bár a lignocellulóz eredetű biomassza felhasználása számos esetben CO2 gáz kibocsátásával jár, mégis zöld energiaforrásként tekintünk rá, mivel ugyanez a mennyiség a természetes bomlási folyamatok lejátszódásakor ugyanúgy a légkörbe kerül. A lignocellulóz átalakításából oxigénben gazdag vegyületek keletkeznek. A képződő oxigenátok megújuló üzemanyagokká és vegyi anyagokká történő átalakításának egyik lehetséges módszere a katalitikus hidrodeoxigénezés (HDO). Előadásomban a zeolit és az alumínium-oxid hordozós nikkel katalizátorok HDO aktivitását és fejlesztését fogom ismertetni. Bemutatom a savasság csökkentésének és a redukciós fok növelésének hatását a katalitikus aktivitásra és szelektivitásra.
Heparán szulfát szerkezet-funkció vizsgálatok: a bioszintézistől a molekuláris felismerésig
Heparan sulfate (HS) proteoglycans regulate nervous system development through their protein interactions; however, their structural complexity presents challenges in deciphering their specific roles. NDST enzymes (NDST1-4) catalyze the initial HS modifications through glucosamine deacetylation and sulfation, with a decisive effect on mature HS structure and function. The neuronal-specific NDST3 exhibits distinct modification patterns and reduced activity compared to other isoforms, but its role in neuronal HS biosynthesis remains poorly characterized. Our research investigates NDST3-mediated HS patterns and compares its specificity with that of other NDST isoforms to understand the enzymatic contributions to HS structural diversity. To demonstrate how specific HS modifications modulate signaling interactions, we determined the structural basis for heparan sulfate and chondroitin sulfate binding to axon guidance protein Semaphorin-5A (Sema5A). Using X-ray crystallography, biochemical assays, and cell-based studies, we identified a novel GAG-binding site on Sema5A, characterized the HS modifications required for high-affinity binding, discovered HS-mediated Sema5A oligomerization, and demonstrated the functional significance of this interaction in neuronal migration during brain development. Kivonat A heparán-szulfát (HS) proteoglikánok létfontosságú kölcsönhatásokkal járulnak hozzá az idegrendszer fejlődéséhez, azonban kémiai módosításainak változatossága megnehezíti funkciójuk megértését. Bioszintézisük során az NDST enzimek (NDST1-4) az első kezdeti dezacetilálás és szulfatálás módosításokat katalizálják, meghatározva az érett HS szerkezetét és funkcióját. Kutatásaink során az idegsejtekre specifikus NDST3 egyedi módosítási mintázatát és más NDST enzimekhez képest csökkent aktivitásának jellemzőit vizsgáljuk, hogy jobban megérthessük ezen enzimcsalád hozzájárulását a HS szerkezeti sokféleséghez. Annak bemutatására, hogy a specifikus HS módosítások hogyan modulálják az idegsejtek jelátviteli kölcsönhatásait, meghatároztuk a heparán-szulfát és kondroitin-szulfát kötődésének szerkezeti alapjait a Semaphorin-5A (Sema5A) axonvezető fehérjéhez. Röntgenkrisztallográfia, biokémiai vizsgálatok és sejtes tanulmányok segítségével azonosítottunk egy új GAG-kötő helyet e fehérjén, jellemeztük a nagy affinitású kötődéshez szükséges HS módosításokat, felfedeztük a HS-közvetített Sema5A oligomerizációt, és igazoltuk a Sema5A-HS kölcsönhatás funkcionális jelentőségét az agyfejlődés során történő idegsejt-vándorlásban.
Laboratóriumi feladatok az Irinyi János Országos Középiskolai Kémiaverseny vármegyei fordulóján - egy kicsit másképp
Since 2022, we have been preparing varied lab exercises for the Csongrád-Csanád County Semi-Final every year, where the competition round is held at the Institute of Chemistry of the University of Szeged. When compiling the tasks for the lab exercises, we keep the following aspects in mind: 1. A new type of lab exercise, unknown to the competitors and requiring no prior preparation/preparation, should be compiled every year. 2. To complete the lab exercises, understanding of the description of the exercise should be necessary. Comprehension and thinking should be essential for a successful solution. At the same time, it is an important criterion that the lab exercise can be completed 100% based on the description alone. 3. Simultaneously measure manual skills, ingenuity, recipe following and affinity for evaluating and interpreting data. 4. Go beyond the “traditional” idea of ​​chemistry; provide access to (possibly instrumental) measurement data, develop students’ scientific thinking. 5. If possible, connect to topics that surround the competitor in everyday life; make them wonder how many places chemistry is present. Kivonat 2022 óta évről-évre változatos laborgyakorlatokat készítünk a Csongrád-Csanád vármegyei középdöntőre, ahol a versenyforduló lebonyolítását a Szegedi Tudományegyetem Kémiai Intézetében végezzük. A laborgyakorlatok feladatainak összeállításakor az alábbi szempontokat tartjuk szem előtt: 1. Minden évben újfajta, a versenyzők számára ismeretlen, előzetes felkészítést/felkészülést nem igénylő laborgyakorlat kerüljön összeállításra. 2. A laborgyakorlatok elvégzéséhez szükség legyen a gyakorlat leírásának a megértésére. A sikeres megoldáshoz a szövegértés és a gondolkodás elengedhetetlen legyen. Ugyanakkor fontos kritérium, hogy a laborgyakorlat 100%-ban teljesíthető legyen pusztán a leírás alapján. 3. Párhuzamosan mérje a manuális képességeket, a találékonyságot, a receptkövetést és az adatok kiértékeléséhez és értelmezéséhez való affinitást is. 4. Lépjen túl a kémiáról alkotott „hagyományos” elképzelésen; biztosítson (esetleg műszeres) mérési adatokhoz való hozzáférést, fejlessze a tanulók természettudományos gondolkodását. 5. Lehetőség szerint kapcsolódjon olyan témakörökhöz, amelyek körül veszik a versenyzőt a hétköznapi életben; késztessen rácsodálkozásra, hogy a kémia mennyi helyen ott van.
The Hungarian Chemical Industry Association and the Szabolcs Szabó Memorial Public Benefit Foundation for Science Education announced the first "Green Chemical Value" project competition for the 2024/2025 school year, with the subtitle Climate Neutrality – Sustainability – Chemistry. The project competition provides an opportunity for 10th and 11th grade students from secondary schools to compete with each other on topics related to the UN's Climate Policy Goals. The aim is for the competing teams to show how chemistry can contribute to the future of our sensitive environment. The Preamble to the competition rules states "The express intention of the competition organizers is to create an opportunity for secondary school students to develop their scientific intelligence, particularly in chemistry, in a multifaceted way through the independent, scientifically rigorous, and innovative solution of a 'socially sensitive' problem, as well as competencies that will be useful in the labor market and in their careers." In our presentation, we will describe how the competition was conducted and evaluated, share our experiences from the first competition, analyze the topics chosen for the projects presented and the project products, and discuss the lessons learned from the jury's evaluations. Kivonat A Magyar Vegyipari Szövetség és a Szabó Szabolcs emlékére közhasznú alapítvány a természettudományos oktatásért a 2024/2025-ös tanévben hirdette meg először a „Zöld vegyérték” projektversenyt, a Klímasemlegesség – Fenntarthatóság – Kémia alcímmel. A projektverseny az ENSZ Klímapolitikai Célkitűzéseinek témaköreiben biztosít lehetőséget a középfokú oktatási intézmények 10-11. osztályos diákjainak versenyre kelni egymással. A cél, hogy a versengő csapatok megmutassák, a kémia milyen módon járulhat hozzá érzékeny környezetünk jövőjéhez. A versenyszabályzat Preambulumában olvashatjuk „A verseny szervezőinek kifejezett szándéka olyan lehetőség megteremtése középiskolás fiatalok számára, ahol egy „szociálisan érzékeny” probléma önálló, tudományos igényű, innovatív megoldásán keresztül sokoldalúan fejleszthetik természettudományos – kiemelten kémiával kapcsolatos – intelligenciájukat, a munkaerőpiacon, illetve az életpálya során is hasznos kompetenciáikat” Előadásunkban bemutatjuk a verseny lebonyolítási, értékelési módját, az első verseny tapasztalatait, elemezzük a bemutatott projektek témaválasztását, projekttermékeit, valamint a zsűri értkeléseiből levonható tapasztalatokat.
Szemelvények a műtrágyák adalékanyagaként használt nanoanyagok ökotoxikológiai hatásáról
Our research investigates the ecotoxicological impact of nanofertilizer additives with photocatalytic properties (ZnO, TiO2, CuO, and core-shell structures) on agricultural ecosystems. These materials may pose unintended environmental consequences. The study will evaluate plant sensitivity by analyzing physiological parameters, photosynthesis, growth patterns, and reproductive success in both aquatic and terrestrial environments using treated/contaminated soils. Taking a holistic approach, the project will examine impacts on ants, a keystone species vital for soil health, nutrient cycling, and plant-social insect interactions. By assessing ant behavior, survival rates, and community structure following exposure, we can gain insight into potential cascading effects on ecosystem dynamics. Kivonat Kutatásunk potenciálisan fotokatalitikus tulajdonságokkal rendelkező nano-műtrágya-adalékanyagok (pl: ZnO, TiO2, CuO és mag-héj szerkezetek) ökotoxikológiai hatását vizsgálja a mezőgazdasági ökoszisztémák egyes alrendszereire. Ezek az anyagok nem várt környezeti következményekkel járhatnak. Kutatásaink során a növények érzékenységét vizsgáljuk a fiziológiai paraméterek, a fotoszintézis, a növekedési minták és a szaporodási ráta elemzésével mind vízi, mind pedig szárazföldi környezetben, kezelt/szennyezett talajok felhasználásával. A projekt holisztikus megközelítéssel vizsgálja a talaj egészségére, a tápanyagok körforgására és a növények és szociális rovarok közötti kölcsönhatásokra gyakorolt hatásokat. A hangyák viselkedésének, túlélési arányának és közösségi szerkezetének expozíció utáni értékelésével megérthetjük az ökoszisztéma dinamikájára gyakorolt potenciális láncreakciókat.
Matematikai modellek és szimulációk alkalmazása az édesipari termékek gyártási technológiáiban
Mathematical models and simulations are used in the production of confectionery products for process optimization, quality control and product development by predicting phenomena such as sugar crystallization, heat and mass transfer, and material flow. Tools such as computational CFD and discrete event simulation software also simulate complex processes, allowing the analysis of different operations within the system and helping to identify determining factors, optimize energy use, and improve overall process efficiency and product quality. Production technologies of confectionery products have a number of specific features, slightly differing from general processes, since the raw materials used play a decisive role, but the technological properties of intermediate products and final products can also have a special impact. In this regard, operating parameters that vary over larger ranges can be mentioned, but changes in material compositions can also often be decisive. Kivonat A matematikai modelleket és szimulációkat az édesipari termékek gyártásában a folyamatok optimalizálására, a minőségellenőrzésre és a termékfejlesztésre alkalmazzák olyan jelenségek előrejelzésével, mint a cukor kristályosodása, a hő- és anyagátadás, valamint az anyagáramlás. Az olyan eszközök, mint a számítógépes CFD és a diszkrét esemény szimulációs szoftverek, bonyolult folyamatokat is szimulálnak, lehetővé téve a rendszeren belüli különböző műveletek elemzését, és segítve a meghatározó tényezők azonosítását, az energiafelhasználás optimalizálását, valamint az általános folyamathatékonyság és a termékminőség javítását. Az édesipari termékek gyártási technológiái számos sajátságokkal rendelkeznek, enyhén eltérnek az általános eljárásoktól, mivel meghatározó szerepük van a felhasznált nyersanyagoknak, de az átmeneti termékek és a végtermékek technológiai tulajdonságai is különleges hatással lehetnek. Ilyen szempontból megemlíthetők a nagyobb tartományokban változó műveleti paraméterek, de az anyagi összetételek változásai is gyakran meghatározók lehetnek.
Cink–levegő akkumulátorokban alkalmazható hidrogélek előállítása és vizsgálata
During our research, we prepared a cross-linked polyacrylic acid-based hydrogel, which was successfully used as an electrolyte in zinc–air batteries after swelling. During the preparation of the gel, we used ammonium persulfate (APS) as an initiator and N,N'-methylenebisacrylamide (MBAA) as a crosslinker. Several gels with different crosslinking densities were prepared, which were swelled in solutions with different concentrations of Zn(OH)42– and KOH. In the electrochemical cell, the anode was a high-purity polished zinc plate, while the cathode was activated carbon (applied on nickel foam) containing a poly(vinylidene fluoride) (PVDF) binder. Our investigations showed that gels swollen in solutions with higher KOH and lower zincate concentrations exhibited good electrochemical efficiency: they functioned as rechargeable batteries for more than 32 hours (16 cycles) with almost 100% Coulomb efficiency, and the operating potential was also low (ΔU = 0.4 V). This allowed us to develop a new type of electrolyte alternative for Zn–air batteries that is easy to use, cost-effective, and safe. Kivonat Kutatásaink során olyan, térhálósított poliakrilsav alapú hidrogélt állítottunk elő, amelyet duzzasztás után sikeresen alkalmaztunk elektrolitként cink–levegő akkumulátorokban. A gél készítése során iniciátornak ammónium-perszulfátot (APS) használtunk, míg térhálósítónak N,N’-metilén-bisz-akrilamidot (MBAA). Több különböző térhálósűrűségű gélt is előállítottunk, amelyeket eltérő Zn(OH)42– és KOH koncentrációjú oldatokban duzzasztottunk. Az elektrokémiai cellában az anód nagytisztaságú polírozott cinklemez volt, míg a katód nikkelhabra felvitt, poli(vinilidén-fluorid) (PVDF) bindert tartalmazó aktív szén. Vizsgálataink azt mutatták, hogy a nagyobb KOH és kisebb cinkát koncentrációjú oldatokban duzzasztott gélek jó elektrokémiai hatékonyságot mutattak: több mint 32 órán (16 cikluson) át működtek akkumulátorként majdnem 100%-os Coulomb-hatásfok mellett, továbbá a működési potenciál is kicsi volt (ΔU = 0,4 V). Ezáltal egy újtípusú elektrolit alternatívát sikerült kifejlesztenünk Zn–levegő akkumulátorokhoz, amelyek egyszerűen alkalmazhatóak, költséghatékonyak és biztonságosak is egyben.
Régészeti leletek szervesanyag-maradványának analízise pirolízis-gázkromatográfia/tömegspektrometria (Py-GC/MS) technikával
Organic residues preserved in porous ceramics and on the surface of archeological artefacts carry information about human activities at the site through time. While the commonly used analytical methods rely on solvent extraction, derivatization, and subsequent GC/MS analysis, Py-GC/MS can be a powerful tool for the direct screening of traces of organic components adsorbed on solid surfaces from few mg samples taken without sample pretreatment. Thermally assisted hydrolysis and methylation (THM) allows the analysis of compounds with high molecular weight and low volatility such as long fatty acids and polyphenols. Lipid molecules are the most well-preserved and widespread components in archeological samples, especially in pottery. Although their distribution can be altered during time by degradation, the fatty acid residues of different chain lengths degraded roughly at the same rate over time and therefore their ratios are retained, which is useful for determining the general category of the lipid origin. In addition, biomarker molecules may indicate the presence of certain substances. The archeological potential of this method will be presented through selected case studies. Kivonat A régészeti leletek felületén, ill. a kerámiák pórusaiban megőrzött szervesanyag-maradványok információt hordoznak a korabeli emberek szokásairól és tevékenységéről. Míg a leggyakrabban használt analitikai módszerek oldószeres extrakciót, majd származékképzést követően GC/MS-elemzést alkalmaznak, addig a Py-GC/MS-technika segítségével néhány mg-nyi mintából közvetlenül analizálhatók a szerves maradványok. A termikusan segített hidrolízis és metilezés (THM) lehetővé teszi a nagy molekulatömegű, kevéssé illékony vegyületek, mint például lipidek és polifenolok gázkromatográfiás elemzését. A régészeti mintákban, különösen a kerámiákban, a legjobban megőrzött és a legelterjedtebb komponensek a lipidek. Bár a lebomlási folyamatok révén ezek összetétele idővel változik, a közel azonos sebességgel degradálódó zsírsavkomponensek aránya információt hordoz a zsiradékok eredetéről. Ezenkívül, bizonyos anyagok jelenlétét biomarker molekulák jelezhetik. Az előadásban esettanulmányokon keresztül mutatom be az eljárás régészeti lehetőségeit.
A katekol-1,2-dioxigenáz gén klónozása és heterológ expressziója E. coli-ban
Catechol 1,2-dioxygenase (C12O) plays a key role in the degradation of catechol, an intermediate formed during the catabolism of aromatic hydrocarbons. Microorganisms producing C12O offer promising potential for bioremediation. The aim of this study was the molecular cloning and heterologous expression of the catechol 1,2-dioxygenase enzyme. The gene was amplified from Pseudomonas putida and Rhodococcus erythropolis strains isolated from soil contaminated with aromatic hydrocarbons and subsequently expressed in E. coli. This approach enables the production of the enzyme in large amounts, in a pure and stable form, and allows for kinetic and structural studies, providing a more economical strategy for industrial and biotechnological applications, independently of the slow growth of the original microbes, Kivonat A katekol-1,2-dioxigenáz (C12O) enzim kulcsszerepet játszik az aromás szénhidrogének katabolizmusa során keletkező katekol bontásában. A C12O enzimet termelő mikroorganizmusok ígéretes lehetőséget kínálnak a bioremediációban. A kutatás célja a katekol-1,2-dioxigenáz enzim molekuláris klónozása és heterológ expressziója. A gént aromás szénhidrogénekkel szennyezett talajból izolált Pseudomonas putida és Rhodococcus erythropolis törzsekből amplifikáltuk, majd E. coli-ban expresszáltuk. Ez lehetővé teszi az enzim nagy mennyiségű, tiszta és stabil előállítását, valamint kinetikai és szerkezeti vizsgálatát gazdaságosabb módon, ipari és biotechnológiai célokra, függetlenül az eredeti mikroba lassú növekedésétől.
Zöld és fehér kisméretű optikai emissziós spektrometriás módszer több elem egyidejű meghatározásához élelmiszermintákban oxigénnel töltött lombikban történő égetést követően
The aim of the study was the development of an analytical method for the simultaneous determination of priority hazardous (As, Cd, Hg, Pb) and essential elements (Cu, Se, Zn) in food samples by small-sized electrothermal vaporization capacitively coupled microplasma optical emission spectrometry (SSETV-μCCP-OES) after sample dissolution by oxygen flask combustion. The method greenness and whiteness were evaluated using the AGREEprep software and the RGB 12 algorithm, in comparison with classical analytical methods employing conventional sample digestion. The assessment revealed that the main strengths of the method are its requirement for only small amounts of sample and reagents, low argon and energy consumption, while enabling simultaneous multielemental determination. Kivonat A tanulmány célja egy zöld és fehér analitikai módszer kifejlesztése volt kiemelten káros (As, Cd, Hg, Pb) és esszenciális (Cu, Se, Zn) elemek egyidejű meghatározására élelmiszermintákban, kisméretű elektrotermikus párologtatással kapcsolt kapacitív csatolású mikroplazma optikai emissziós spektrometria (SSETV-μCCP-OES) alkalmazásával, oxigénnel töltött lombikban történő égetéssel végzett mintaelőkészítést követően. A módszer zöld és fehér jellegét az AGREEprep szoftver és az RGB 12 algoritmus segítségével mértük fel, hagyományos mintafeltárást alkalmazó klasszikus analitikai eljárásokkal való összehasonlításban. Az értékelés kimutatta, hogy a módszer fő erősségei a kis mennyiségű minta és reagens igény, az alacsony argon- és energiafogyasztás, miközben egyidejűleg több elem meghatározását is lehetővé tette.
capacitively coupled microplasma optical emission spectrometry