Page 1


Špičkové tímy a osobnosti SAV • Top Scientific Teams and People at SAS

2

© Zostavila editorka • Edited by: Mgr. Ľubica Suballyová, PhD. Obálka • Cover: Jana Sapáková, s použitým fotografie Slnko nad Enwetakom od autorov: Miloslav Druckmüller a Vojtech Rušin. Layout: Jana Sapáková, Layout JS. Jazyková spolupráca a preklad do angličtiny (3. kap.) • Language consultation and translation by: Celina Nagy Barber © Fotografie do publikácie poskytli členovia vedeckých tímov a vedeckú ústavy SAV • Photos to publications by the members of scientific teams and scientific institutes SAS. © Vydalo Predsedníctvo SAV • Published by Presidium of Slovak Academy of Sciences Štefánikova 49, 814 38 Bratislava Bratislava 2014 ISBN 978-80-224-1375-6 Tlač • Print: Veda Bratislava Všetky práva vyhradené. Žiadnu časť tejto publikácie nemožno reprodukovať, kopírovať, uchovávať či prenášať prostredníctvom žiadnych médií – elektronických, mechanických, rozmnožovacích či iných – bez predchádzajúceho písomného súhlasu autora.


Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV Top Scientific Teams and People at SAS

3


Na úvod

4

|

Špičkové vedecké tímy a osobnosti

Atribútmi vedy sú objavnosť a tvorivosť prístupov v bádaní; originalita myšlienok, konceptu, vedecká erudícia, ale aj trpezlivosť a ľudská pokora snúbiaca sa s ambíciami vedca – objaviteľa; výsledkom je nielen konkrétny prínos pre spoločnosť, teda efektívnosť vedeckej práce, ale aj proces poznávania a vklad do poznania sveta a konkrétnej vednej oblasti. • Humánne postavenie človeka je neustále konfrontované s pragmatickou rovinou. V priestore vedy a výskumu sa spoločnosť často dovoláva efektívnosti výsledkov konkrétnych vedeckých projektov, teda ich uplatnenia v praxi. Efektívnosť však znamená aj upevňovanie bázy pre vedeckú a tvorivú intelektuálnu činnosť. • V Slovenskej akadémii vied pracuje takmer dvetisíc vedeckých pracovníkov v 56 vedeckých organizáciách. Vedecké bádanie realizujú v rôznorodých konšteláciách – vo výskumných kolektívoch utváraných nielen vo vlastnej špecializácii, ale ako je to v súčasnej vede nevyhnutné, vo viacvektorovom interdisciplinárnom, medzigeneračnom a neraz aj nadregionálnom a medzinárodnom prepojení. Vedecké tímy sú rôznopočetné a ich výskumné témy sú koncipované monotematicky, často polytematicky. Sú to nielen tímy rôznych vedných odborov, takpovediac rôznych rodov a rodín. Tvoria ich riešitelia s vysokým tvorivým potenciálom, a patria k nim aj precízni technici v laboratóriách a spolupracovníci pri terénnych prácach. Majú rozhľad o svetovom dianí v svojom vednom odbore, sú otvorení vedeckej komunikácii. • V čom tkvie jedinečnosť vedeckých objavov v súčasnosti? Akú pozíciu má Slovenská akadémia vied, jej vedci a výsledky ich bádania v slovenskej vede a vo svetovej vede? Odpovede na všeobecne formulované otázky nemožno napísať len tak zľahka. Otázky sa zrodili z našej základnej ambície: Podporovať excelentný výskum.

Priniesť odpoveď – to si vyžiadalo ďalšie otázky, hľadanie spôsobu, metódy, akými možno dospieť ku kompetentnej výpovedi o vrcholových vedeckých tímoch SAV. O vrcholových tímoch doma a v medzinárodnom kontexte uznávaných, publikovaných, s výsledkami vedeckých bádaní uplatnenými v praxi. Na uznanie práce tímu a jednotlivca bola nevyhnutná vzájomná konfrontácia tímov a jednotlivcov z rôznych vedných disciplín a ich výsledkov. Aby bolo možné porovnávať výsledky v bádaniach, ktoré majú vlastné špecifiká, základným kritériom hodnotenia bolo uplatnenie výsledkov bádania v porovnaní so svetovou vedeckou špičkou konkrétnej vedeckej disciplíny. • Slovenská akadémia vied má interné hodnotiace kritériá, ktoré uplatňuje v pravidelných cykloch akreditácií; chceli sme poznať aj externé hodnotenie, realizované s nadhľadom, oslobodené od vnútorných procesov, orientované na efektívnosť v konceptoch svetovej vedy. • Na hodnotenie špičkových tímov a vedcov SAV zvolila externého hodnotiteľa, ktorý vzišiel z verejného výberu. Akademická rankingová a ratingová agentúra ARRA vypracovala a ponúkla metodiku hodnotenia prvotne vychádzajúcu zo štruktúry SAV (tri oddelenia vied: a/ vedy o neživej prírode, b/ vedy o živej prírode a chemické vedy a c/ vedy o spoločnosti a kultúre). Pre oblasť technických a prírodných vied bola metodika nastavená na určenie tímov, ktoré dostali prívlastok špičkové a nadpriemerné – z hľadiska ich vedeckého výkonu a perspektívy v ďalšom výskumnom pôsobení v medzinárodnom kontexte. • Humanitné vedy v celej svojej oblasti majú zložitejšie a rôznorodejšie špecifiká než vedy s exaktne merateľnými výsledkami, a to sa premietlo aj do metodiky ich hodnotenia. Navyše, práca umenovedca či vedca v spoločenských disciplínach je prevažujúco individuálna (s rôznou intenzi-


5

The attributes of science are the innovativeness and creativity of approaches to research; originality of ideas, concepts, scientific erudition, but also patience and human humility perfectly blended with the ambition of scientists and inventors; the result of this is not just a specific contribution to society or the efficiency of scientific work but a process of learning and contribution to global knowledge and specific scientific areas. • The human position of man is continually confronted with the pragmatic approach, its expression and efficiency. And in the area of science and research, society often relies on the effectiveness of the results of specific research projects, and their application in practice. Efficiency therefore also means consolidating a base for scientific and creative intellectual activity. • These are the general, urgent challenges of contemporary science. These efforts are global, and we, the scientists of Slovakia, want to be part of global science. One cannot be solitary, but without a strong leader there can neither be a strong or supportive collective nor can stimulating challenges arise in contact with other collectives and individuals. • There are almost two thousand scientists in 56 research organizations currently working at the Slovak Academy of Sciences. Scientific research is conducted in various constellations - in research teams geared not only towards their own specializations, but as is necessary in contemporary science in various interdisciplinary, intergenerational and often extra-regional and international connections. Scientific teams vary in numbers and their research topics are designed monothematically, but more often in a polythematic way. And above all, they are teams from various nations and backgrounds, with researchers with high creative potential, with their colleagues in labo-

ratories or in field work, in their communication and familiarity with global events in their scientific disciplines. • What lies in the uniqueness of scientific discovery nowadays? What position is held by the Slovak Academy of Sciences, its scientists and the results of its research in Slovak science and mainly in global science? The answers to such generally formulated questions cannot be easily written. Questions are borne from our primary ambition: to support excellent research. Answering these questions spurs further questions, exploring ways and methods by which to gain competent accounts of the top scientific teams of SAS, and about the top teams at home and in the international context being recognized and published, resulting in scientific research being applied in practice. For the recognition of individual and team work, a mutual confrontation with teams and individuals from different disciplines and their results was necessary. In order to compare the results of the surveys which have their own specifics, the basic criterion for evaluation was the application of research results compared to the global scientific excellence of particular scientific disciplines. • The Slovak Academy of Sciences has internal evaluation criteria which are applied in regular cycles of accreditation; however we also wanted to apply external evaluation, carried out so to say with perspective, exempt from internal processes, oriented towards efficiency in concepts of global science. • For the evaluation of top teams and scientists, SAS chose an external evaluator from public selection. Academic Ranking and Rating Agency ARRA developed and offered evaluation methodology based primarily on the structure of SAS (three scientific units: a / Physical sciences, b / Life Sciences and Chemical Sciences c / social and cultural sciences). For the field of techni-


6

tou podpory či priamou účasťou v kolektívnych bádaniach): charakter jeho tvorivého vedeckého výkonu vytvára predovšetkým podanie výsledkov vlastného bádania v literárnom spracovaní. • Istotne, pre všetky vedy možno nájsť aj niektoré spoločné kritériá hodnotenia, napríklad v počte ohlasov na jednotlivý vedecký výsledok, v meraní ohlasu prepočítaným porovnávacím kritériom v konkrétnej oblasti vied (H-index), počet citácií nad svetovým priemerom a ďalšie. Toto je základná orientácia, ktorá doviedla hodnotenie výkonov vedeckých tvorivých pracovníkov k identifikácii špičkových tímov a nadpriemerných tímov. Agentúra ARRA takto vyhodnotila vyše 200 spolupracujúcich skupín. Tie potom skúmala aj metodikou hodnotenia vedúceho vedeckého pracovníka tímu, nasledovala dotazníková metóda pre 63 tímov. Ďalšími osobitnými analýzami hodnotiaci tím agentúry zostavil súpis 22 špičkových tímov a 17 nadpriemerných tímov. • V oblasti vied o spoločnosti a kultúre agentúra ARRA hodnotila vedcov – jednotlivcov. Tu treba reflektovať osobitosti vedeckého, tvorivého a interpretačného prístupu, polyžánrovosti, a tiež objektivizovaného dosahu špecifických regionalít, napríklad v oblasti vied s ukotvením výskumu v regióne, akou je napríklad jedinečnosť výskytu špecifického kultúrneho alebo jazykového fenoménu, a z toho vyplývajúcej priestupnosti ohlasu. • Agentúra ARRA označila za špičkových 48 vedcov a 43 vedcov za nadpriemerných (podľa jednotlivých oblastí takto: vo vedách o dejinách 28 špičkových a 17 nadpriemerných vedcov, vo vedách o človeku a spoločnosti 6 špičkových a 7 nadpriemerných vedcov a vo vedách o kultúre a umení 14 špičkových a 19 nadpriemerných vedcov. Dovedna 91 vedcov naplnilo vysoké kritériá vedeckej, resp. medzinárodnej akceptácie ich výskumnej práce. • Našou odpoveďou je hlbin-

ný obraz o našich špičkových vedcoch, tímoch a ich výskumných projektoch a výsledkoch, ktorý predkladáme v tejto publikácii. • Zostavenie profilov tímov a jednotlivcov do podoby publikácie vychádzalo z ocenenia ich vedeckej práce Medailou SAV pri príležitosti 60. výročia Slovenskej akadémie vied. • Zámerom vydania tejto publikácie je podať obraz o vede rozvíjanej v Slovenskej akadémii vied, správu pre svet o našich najlepších vedeckých tímoch, vedcoch a ich prestížnych bádateľských výsledkoch a výskumných témach. Je to uznanie ich práce, ktorá je súčasťou vedeckého, spoločenského a svetového poznania a vedeckej progresie. Ľubica Suballyová • zostavovateľka publikácie


7

cal and natural sciences methodology was set to determine the teams, that received above average and peak attributes- in terms of their scientific performance and prospects in further research in the international context. • Humanities in all its areas are more complex and diverse specifics than science with precisely measurable results, and this was reflected in the methodology of their evaluation. Moreover, the work of artistic scientists or scientists in social disciplines is predominantly individual (with varying intensity in support or direct participation in collective research): the nature of this creative scientific work creates its own in particular submission of research results in the literary process. • Certainly, for all sciences it is also possible to find some common evaluation criteria such as the number of responses to individual scientific results, in the measurement of responses with recalculated comparable criteria in specific scientific fields (the so-called H-index), the number of citations over the global average, among others. This is a basic orientation which guides performance evaluation of scientific creative staff in identifying top and above-average teams. The ARRA agency thus evaluated more than 200 cooperating groups. They then examined the assessment methodology of the senior scientists of the teams, followed by a questionnaire method for 63 teams. With the other specific analyzes of the teams evaluated, the agency compiled a list of the top 22 teams and 17 above average teams. In the area of social and cultural science, the ARRA agency evaluated individual scientists. This had to clearly reflect the particularities of scientific, creative and interpretative approaches, multidisciplinary research and also the objectified research of specific regions (such as in the field of sciences with research anchored in

the region, the uniqueness of a specific cultural or linguistic phenomenon) as well as how far-reaching the resulting response to the work was. • ARRA identified the top 48 scientists and 43 above average scientists (according to region as follows: 28 top and 17 above-average scientists in the science of history, 6 top and 7 above average in humanities and social sciences and 14 top and 19 above average scientists in the area of art and culture. Altogether 91 scientists met the high scientific criteria or attained international acceptance of their research work. • For this reason we have compiled an extensive overview of our top scientists, teams and their research projects and results, which we present in this book. • The compilation of team and individual profiles into the publication is based on the valuation of their scientific work with the SAS Medal on the occasion of the 60th anniversary of the Slovak Academy of Sciences. • The intention of this publication is to provide a picture of science developed within the Slovak Academy of Sciences, a report to the world about the best of our research teams, scientists and prestigious investigative results and research topics. It is also recognition of their work, which is part of scientific, social and global knowledge and scientific progression. Ľubica Suballyová • editor


8


9


Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV | Top Scientific Teams and People at SAS

I. Vedy o neživej prírode (vedy o Zemi a vesmíre, matematicko-fyzikálne vedy, technické vedy) Physical, Space, Earth and Engineering Sciences

II. Vedy o živej prírode a chemické vedy (lekárske vedy, biologické a chemické vedy, poľnohospodárske a veterinárne vedy) Life, Chemical, Medical and Environmental Sciences

10

Tím Ústavu geotechniky SAV pod vedením prof. RNDr. Petra Baláža, DrSc. a prof. RNDr. Vladimíra Šepeláka, DrSc. • Team of the Institute of Geotechnics SAS, team leaders Peter Baláž and Vladimír Šepelák ..... Tím Ústavu experimentálnej fyziky SAV pod vedením doc. RNDr. Dušana Bruncka, CSc. • Team of the Institute of Experimental Physics SAS, team leader Dušan Bruncko ............................................................. Tím Matematického ústavu SAV pod vedením prof. RNDr. Anatolija Dvurečenského, DrSc. a doc. RNDr. Silvie Pulmannovej, DrSc. • Team of Mathematical Institute SAS, team leaders Anatolij Dvurečenskij and Silvia Pulmannová ................................................................................................................................................................. Tím Elektrotechnického ústavu SAV pod vedením Ing. Karola Fröhlicha, DrSc. • Team of the Institute of Electrical Engineering SAS, team leader Karol Fröhlich ........................................................................................ Tím Elektrotechnického ústavu SAV pod vedením doc. Ing. Fedora Gömöryho, DrSc. • Team of the Institute of Electrical Engineering SAS, team leader Fedor Gömöry ...................................................................................... Tím Elektrotechnického ústavu SAV pod vedením Ing. Pavla Kováča, DrSc. • Team of Institute of Electrical Engineering SAS, team leader Pavol Kováč ................................................................................................................ Tím Ústavu materiálov a mechaniky strojov SAV pod vedením Ing. Juraja Lapina, DrSc. • Team of the Institute of Materials and Machine Mechanics SAS, team leader Juraj Lapin ......................................................................... Tím Geofyzikálneho ústavu SAV pod vedením prof. RNDr. Petra Mocza, DrSc. • Team of the Geophysical Institute SAS, team leader Peter Moczo .................................................................................................................... Tím Ústavu experimentálnej fyziky SAV pod vedením prof. RNDr. Petra Samuelyho, DrSc. • Team of the Institute of Experimental Physics SAS, team leader Peter Samuely .............................................................. Tím Astronomického ústavu SAV pod vedením RNDr. Metoda Sanigu, DrSc. • Team of the Astronomical Institute SAS,team leader Metod Saniga ................................................................................................................... Tím Ústavu materiálov a mechaniky strojov SAV pod vedením Dr. Ing. Františka Simančíka • Team of the Institute of Materials and Machine Mechanics SAS, team leader František Simančík ..................................... Tím Ústavu stavebníctva a architektúry SAV pod vedením prof. Ing. Jána Sládka, DrSc. • Team of the Institute of Construction and Architecture SAS, team leader Ján Sládek ............................................................................... Tím Fyzikálneho ústavu SAV pod vedením prof. Ing. Ivana Šticha, DrSc. • Team of the Institute of Physics SAS, team leader Ivan Štich ................................................................................................................................................. Tím Ústavu experimentálnej onkológie SAV pod vedením doc. Ing. Čestmíra Altanera, DrSc. • Team of the Cancer Research Institute SAS Cancer Research Institute SAS, team leader Čestmír Altaner ..................... Tím Ústavu molekulárnej fyziológie a genetiky SAV pod vedením doc. Ing. Alberta Breiera, DrSc. • Team of the Institute of Molecular Physiology and Genetics SAS, team leader Albert Breier .......................................... Tím Ústavu polymérov SAV pod vedením prof. RNDr. Ignáca Capeka, DrSc. • Team of the Polymer Institute SAS, team leader Ignác Capek .................................................................................................................................... Tím Chemického ústavu SAV pod vedením Ing. Petra Gemeinera, DrSc. • Team of the Institute of Chemistry SAS, team leader Peter Gemeiner .............................................................................................................................. Tím Ústavu experimentálnej endokrinológie SAV pod vedením prof. PharmDr. Daniely Ježovej, DrSc. • Team of the Institute of Experimental Endocrinology SAS. team leader Daniela Ježová .................................... Tím Ústavu experimentálnej endokrinológie SAV pod vedením prof. MUDr. Iwara Klimeša, DrSc. • Team of the Institute of Experimental Endocrinology SAS, team leader Iwar Klimeš ....................................................... Tím Ústavu anorganickej chémie SAV pod vedením RNDr. Petra Komadela, DrSc. a doc. RNDr. Juraja Bujdáka, DrSc. • Team of the Institute of Inorganic Chemistry SAS, team leaders Peter Komadel and Juraj Bujdák ........................................................................................................................................................... Tím Ústavu fyziológie hospodárskych zvierat SAV pod vedením prof. MVDr. Juraja Koppela, DrSc. • Team of the Institute of Animal Physiology SAS, team leader Juraj Koppel ......................................................... Tím Ústavu molekulárnej biológie SAV pod vedením RNDr. Jána Kormanca, DrSc. • Team of the Institute of Molecular Biology SAS, team leader Ján Kormanec ............................................................................................. Tím Ústavu molekulárnej fyziológie a genetiky SAV pod vedením doc. Ing. Oľgy Križanovej, DrSc. • Team of the Institute of Molecular Physiology and Genetics SAS, team leader Oľga Križanová ......................................

14 16

20 23 26 28 31 38 42 45 49 54 59

64 68 73 78 82 87

97 103 107 111


Tím Ústavu polymérov SAV pod vedením Ing. Igora Lacíka, DrSc. • Team of the Polymer Institute SAS, team leader Igor Lacík .......................................................................................................................................................... 116 Tím Neurobiologického ústavu SAV pod vedením RNDr. Nadeždy Lukáčovej, DrSc. • Team of the Institute of Neurobiology SAS, team leader Nadežda Lukáčová ............................................................................................. 121 Tím Ústavu anorganickej chémie SAV pod vedením Dr. Oľgy L. Malkiny, DrSc., Dr. Vladimíra G. Malkina, DrSc. a prof. RNDr. Jozefa Nogu, DrSc. • Team of Institute the of Inorganic Chemistry SAS, team leaders Oľga L. Malkina, Vladmír G. Malkin and Jozef Noga ........................................................................................................... 127 Tím Botanického ústavu SAV pod vedením prof. RNDr. Karola Marholda, CSc. • Team of the Institute of Botany SAS, team leader Karol Marhold ................................................................................................................................. 131 Tím Neuroimunologického ústavu SAV pod vedením prof. MVDr. Michala Nováka, DrSc. • Team of the Institute of Neuroimmunology SAS, team leader Michal Novák .............................................................................. 138 Tím Ústavu polymérov SAV pod vedením Ing. Márie Omastovej, DrSc. • Team of the Polymer Institute SAS, team leader Mária Omastová ...................................................................................................................................... 142 Tím Virologického ústavu SAV pod vedením prof. RNDr. Silvie Pastorekovej, DrSc. a prof. RNDr. Jaromíra Pastoreka, DrSc. • Team of the Institute of Virology SAS, team leaders Silvia Pastoreková and Jaromír Pastorek .......................................................................................................................................................... 148 Tím Ústavu normálnej a patologickej fyziológie SAV pod vedením RNDr. Oľgy Pecháňovej, DrSc. • Team of the Institute of Normal and Pathological Physiology SAS, team leader Oľga Pecháňová ................................. 153 Tím Ústavu experimentálnej onkológie SAV pod vedením RNDr. Jána Sedláka, DrSc. • Team of the Cancer Research Institute SAS, team leader Ján Sedlák ........................................................................................................ 158 Tím Ústavu anorganickej chémie SAV pod vedením prof. RNDr. Pavla Šajgalíka, DrSc. a prof. RNDr. Jána Duszu, DrSc. • Team of the Institute of Inorganic Chemistry, team leaders Pavol Šajgalík and Ján Dusza .......... 162 Tím Chemického ústavu SAV pod vedením Ing. Igora Tvarošku, DrSc. • Team of the Institute of Chemistry SAS, team leader Igor Tvaroška .......................................................................................................................................... 168 Tím Ústavu zoológie SAV pod vedením RNDr. Dušana Žitňana, DrSc. • Team of the Institute of Zoology SAS, team leader Dušan Žitňan ........................................................................................................................................... 173 III. Vedy o spoločnosti a kultúre (vedy o dejinách, vedy o človeku a spoločnosti, vedy o kultúre a umení) Social Sciences, Humanities, Arts and Culture

prof. PhDr. Ján Bakoš, DrSc., Ústav dejín umenia SAV • Ján Bakoš, Institute of Art History SAS ......................... doc. Ing. Vladimír Baláž, DrSc., Prognostický ústav SAV • Vladimír Baláž, Institute for Forecasting SAS .............. doc. PhDr. Gabriel Bianchi, CSc., Ústav výskumu sociálnej komunikácie SAV • Gabriel Bianchi, Institute for Research in Social Communication SAS ................................................................................................................ PhDr. Valerián Bystrický, DrSc., Historický ústav SAV • Valerián Bystrický, Institute of History SAS ...................... PhDr. Gabriel Fusek, CSc., Archeologický ústav SAV • Gabriel Fusek, Institute of Archaeology SAS ..................... PhDr. Peter Gajdoš, CSc., Sociologický ústav SAV • Peter Gajdoš, Institute for Sociology SAS ............................. PhDr. Ján Jankovič, DrSc., Ústav svetovej literatúry SAV • Ján Jankovič, Institute of World Literature SAS ........ PhDr. Dušan Kováč, DrSc., Historický ústav SAV • Dušan Kováč, Institute of History SAS ..................................... doc. PhDr. Eva Krekovičová, DrSc., Ústav etnológie SAV • Eva Krekovičová, Institute of Ethnology SAS ............ PhDr. Miroslav Londák, DrSc., Historický ústav SAV • Miroslav Londák, Institute of History SAS ......................... prof. PhDr. František Novosád, CSc., Filozofický ústav SAV • František Novosád, Institute of Philosophy SAS ... doc. PhDr. Jan Pešek, DrSc., Historický ústav SAV • Jan Pešek, Institute of History SAS ....................................... PhDr. Karol Pieta, DrSc., Archeologický ústav SAV • Karol Pieta, Institute of Archaeology SAS ........................... PaedDr. Matej Považaj, CSc., Jazykovedný ústav Ľ. Štúra SAV • Matej Považaj, Ľudovít Štúr Institute of Linguistics SAS ......................................................................................................................................................... PhDr. Peter Šalkovský, DrSc., Archeologický ústav SAV • Peter Šalkovský, Institute of Archaeology SAS ........... prof. PaedDr. Štefan Šutaj, DrSc., Spoločenskovedný ústav SAV • Štefan Šutaj, Institute of Social Sciences SAS ................................................................................................................................................................ PhDr. Hana Urbancová, DrSc., Ústav hudobnej vedy SAV • Hana Urbancová, Institute of Musicology SAS ......... prof. PhDr. Peter Žeňuch, DrSc., Slavistický ústav J. Stanislava SAV • Peter Žeňuch, Jan Stanislav Institute of Slavistics SAS ...........................................................................................................................................................

180 184 188 193 196 201 207 213 216 220 229 233 240 236 240 245 249 254

11


12


13

Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV

1. oddelenie vied

|

|

Top Scientific Teams and People at SAS

Section 1

o neživej prírode Physical, Space, Earth and Engineering Sciences |

• • •

vedy o Zemi a vesmíre | Earth and Space Sciences matematicko-fyzikálne vedy | Mathematical and Physical Sciences technické vedy | Technical Sciences


Mechanochemická modifikácia tuhých látok pre vyspelé nanotechnologické aplikácie Mechanochemical modifications of solids for high-nanotechnology applications

Vedúci tímu V

|

Team leaders: prof. RNDr. Peter Baláž, DrSc. • prof. RNDr. Vladimír Šepelák, DrSc.

Členovia Č tímu | Team members: Mgr. Marcela Achimovičová, PhD. • RNDr. Matej Baláž prof. RNDr. Jaroslav Briančin, PhD. • Mgr. Zdenka Bujňáková, PhD. • RNDr. Erika Dutková, PhD. RNDr. Martin p Fabián, F PhD. • Ing. Jana Ficeriová, PhD. • RNDr. Erika Turianicová, PhD. • RNDr. Anna Zorkovská, PhD. T Techničky | Technicians: Mária Galdová • Katarína Mrážiková • Štefánia Repčáková Pracovisko: Ústav geotechniky SAV • Location: Institute of Geotechnics SAS P Peter Baláž, Vladimír Šepelák Institute of Geotechnics SAS Watsonova 45, 043 53 Košice E-mail: balaz@saske.sk vlsep@saske.sk Web: www.sav.sk

14

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • „Výskum sa koncentruje na syntézu a modifikáciu vlastností vybraných materiálov (minerály, syntetické zlúčeniny, odpady) mechanochemickými postupmi. Intenzívnym mletím možno pripraviť nové atraktívne materiály, ako aj dosiahnuť zmenu fyzikálno-chemických vlastností už známych látok. Takto pripravené alebo modifikované materiály sú využiteľné v rôznych odvetviach, napr. v chemickej technológii, materiálovom a environmentá-

lnom inžinierstve a medicíne. • K hlavným oblastiam nášho výskumu patrí mechanická aktivácia a mechanochemická syntéza chalkogenidov, oxidov, silikátov, uhličitanov a titanátov, mechanochemické lúhovanie ternárnych sulfidov, sorpcia toxických a vzácnych kovov na mechanicky aktivovaných materiáloch, využitie biomateriálov pre environmentálne aplikácie a zachytávanie oxidu uhličitého na mechanochemicky predupravených silikátoch“.


Scientific and research goal of the team • “This research is aimed at the synthesis and modification of properties of selected materials (minerals, synthetic compounds, waste) by means of mechanochemical procedures. New attractive materials and changes in physico-chemical properties of known materials can be obtained by the application of intensive milling. The synthesized and modified solids can be applied in areas such as chemical technology, material and environmental engineering and medicine. The main topics of our research are mechanical activation and mechanochemical synthesis of chalcogenides, oxides, silicates, carbonates and titanates, mechanochemical leaching of ternary sulphides, sorption of toxic and precious metals on mechanically activated materials, utilization of biomaterials for environmental application and carbon dioxide sequestration on mechanically activated silicates”. II. Výsledky výskumu • Tím pripravil jednoduchým a časovo nenáročným mechanochemickým postupom množstvo zaujímavých materiálov (oxidy, sulfidy, selenidy). • Zistili sme, že takto pripravené alebo modifikované látky vykazujú jedinečné štruktúrne, sorpčné a magnetické vlastnosti, ako aj výnimočnú biologickú aktivitu. • Napr. zmenou veľkosti častíc minerálu realgáru (As4S4) z mikro do nanooblasti sa dosiahol pozitívny účinok pri jeho aplikácii v onkologickom výskume. Results of research • Several interesting materials (oxides, sulphides, selenides) have been prepared using a simple and time efficient mechanochemical approach. We have established that the Cesta do nanosveta mletím | Path to nanoworld by milling.

synthesized or modified substances show unique structural, sorption and magnetic properties as well as unexpected biological activity. For example, the particle size decreasing of mineral realgar (As4S4) from micro to nanodimensions results in activity enhancement in cancer research. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Okrem iných významných výsledkov, ktoré sme za posledných 10 rokov získali, treba zdôrazniť, že sme experimentálne overili, že nanosuspenzie realgáru pripravené mechanickou aktiváciou vykazujú priaznivý efekt pri eliminácii malígnych buniek leukémie, mnohopočetného myelómu a rakoviny pľúc (spolupráca s Ústavom experimentálnej onkológie SAV). • Kombinácia pripravených nanosuspenzií sulfidov arzénu (As4S4) s etablovaným liečivom na báze cis-platiny priniesla pozitívny účinok pri ich aplikácii na tieto bunky (spolupráca s Academia Sinica, Taiwan). • V súčasnosti prebiehajú biologické testy uvedených nanosuspenzií na laboratórnych zvieratách v USA (Dana Farber Cancer Institute, Boston). Scientific contribution for the last 10 years • Among the important results obtained in the last ten years it is important to underline the experimental evidence of effective elimination of cancer cells by application of nanosizes suspensions of realgar prepared per mechanical activation. • The combination of prepared arsenic sulphides (As4S4) nanosuspensions with approved anticancer drug cisplatin also had a positive effect on these cancer cell lines (cooperation with Academia Sinica, Taiwan). • Biotests of the aforementioned nanosuspensions are currently being carried out on laboratory animals in the USA (Dana Farber Cancer Institute, Boston). IV. Najvýznamnejšia monografia significant monograph

|

Most

Baláž, P.: Extractive Metallurgy of Activated Minerals, Elsevier, Amsterdam 2000. Baláž, P.: Mechanochemistry in Nanoscience and Minerals Engineering, Springer, Berlin Heidelberg 2008.

15


Experiment ATLAS na LHC v CERN: hlboko-nepružné javy a nová fyzika pri TeV energiách The ATLAS experiment on LHC at CERN: Deep-Inelastic Events and New Physics on the TeV Energy Scale Vedúci tímu

|

Team leader: doc. RNDr. Dušan Bruncko, CSc.

Členovia tímu | Team members: RNDr. Jaroslav Antoš, CSc. • Ing. Jaroslav Bán, CSc. • RNDr. Eduard Kladiva, CSc. doc. RNDr. Jozef Urbán, CSc. • Ing. Miloslav Straka • RNDr. Pavol Stríženec, CSc. • Ing. Ingrid Kuľková Ing. Richard Bílek • Ing. Jozef Špalek Dušan Bruncko Institute of Experimental Physics SAS Watsonova 47, 043 01 Košice E-mail: bruncko@saske.sk Web: http://home.saske. sk/~bruncko/Welcome.php

Pohľad do riadiaceho centra experimentu ATLAS, vľavo v strede je náš kolega Pavol Stríženec, je členom užšieho vedenia v LAr kalorimetrii. | View of the ATLAS experiment control room, to the left is Pavol Stríženec, now a member of LAr calorimeter management.

16

Pracovisko: Ústav experimentálnej fyziky SAV • Location: Institute of Experimental Physics SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Štúdium pp zrážok pri LHC energiách: zabezpečenie on-line kalibrácie ATLAS kalorimetrie, predovšetkým tzv. hadrónového end-cap kalorimetra (HEC) a fyzikálna analýza dileptónového kanálu s produkciou páru top a anti-top kvarku. • „Experiment ATLAS sa „naštartoval“ vznikom tzv. „Letter of Intent for a General-Purpose pp Experiment at the Large Hadron Collider“ v CERN

1. októbra 1992 [1]. V tomto dokumente sa nachádza aj zoznam pracovísk (a riešiteľov) aj zo Slovenska. Tento dokument vyjadroval „de facto“ len želanie zainteresovaných pracovať pod hlavičkou „ATLAS“ na fyzike nepružných pp zrážkach. Pri technickom návrhu experimentu počet účastníkov – želateľov značne poklesol – viď ATLAS „Technical Proposal“ [2], ich konečný počet je v dokumente „Memorandum of Understanding for Maintenance


and Operation of the Detector“ (MoU) [3]. Z dokumentu vyplýva, že k zakladajúcim členom experimentu ATLAS patrí aj náš kolektív, ktorý od podpisu MoU v kolaborácii ATLAs vystupuje ako jeden právny subjekt, aj keď je zložený aj z pracovníkov FMFaI UK Bratislava. Táto spolupráca je ukážkou veľmi dobre fungujúcej spolupráce medzi pracoviskom SAV a Univerzitou Komenského. Radi by sme zdôraznili, že účasť v experimente ATLAS predstavovala nielen pre nás, ale pre jeho každého účastníka nemalé úsilie.“

[1] http://cdsweb.cern. ch/record/291061/files/ cm-p00043027.pdf [2] http://atlas.web.cern.ch/ Atlas/TP/NEW/HTML/tp9new/ tp9.html [3] MoU for M&O, CERNRRB-2002-035, 2002

Scientific and research goals of the team • Study of pp collisions at LHC energies: to provide on-line calibration of the ATLAS calorimetry, mainly that of the Hadronic End-Cap calorimeter (HEC) and physical analysis of the top antitop production in dilepton channel.VWe would firstly like to emphasise what it means to be a member of the ATLAS experiment. The ATLAS experiment was launched with the so called “Letter of Intent for a General-Purpose pp Experiment at the Large Hadron Collider” at CERN on the 1st October 1992 [1]. This document also contains the list of institutions (and investigators) from Slovakia and outlined just the desire of the interested institutions/members to collaborate under the name “ATLAS” when studying the physics of pp deep-inelastic collisions. In the technical proposal of the experiment the number of participants – interest decreased considerably – see ATLAS “Technical Proposal” [2]), and the final list of collaboration institutions/members appeared only in the “Memorandum of Understanding for Maintenance and Operation of the Detector” (MoU) [3]. As per the last document, our team belongs to founding members of the ATLAS experiment and from the very MoU completion we form one juridical subject including colleagues from FMPaI UK Bratislava. This cooperation is an example of well functioning joint teamwork between SAS and the Comenius University. We would like to stress that participation in the ATLAS experiment was a great challenge not only for the team but also for its members. Our main tasks are enlisted in the MoU.

II. Výsledky výskumu • Hlavné úlohy tímu sú dokladované v MoU. • Kolektív prispel k bezchybnému chodu ATLAS kalorimetrie, a to vypracovaním, testovaním a realizáciou elektronickej (on-line) kalibrácie HEC detektora, ktorá sa stala súčasťou celej ATLAS kalorimetrie. • Tím venoval svoju kapacitu aj tzv. fyzikálnej kalibrácii, konkrétne lokálnej hadrónovej kalibrácie, ktorá je v súčasnosti hlavným metodickým prostriedkom napr. na určenie počtu a kvality tzv. jetov v ATLAS kalorimetrii. Tento príspevok patrí ku kľúčovým, bez neho by nebola možná žiadna fyzikálna analýza dát z ATLAS kalorimetrie. • Prispeli sme k analýze použitého hardvéru pre podmienky s vysokou svietivosťou urýchľovača LHC, tzv. sLHC, kde sme testovali a analyzovali read-out elektroniku v podmienkach vysokej svietivosti a vysokej radiačnej záťaže. • Významný bol náš vklad do vývoja tzv. chladnej elektroniky, schopnej pracovať v podmienkach kvapalného argónu – tá bola vôbec po prvýkrát v praxi použitá práve pre HEC detektor. • V súčasnosti sme v testovacom štádiu ADC prevodníka, ktorý je schopný pracovať v podmienkach sLHC – ide o unikátne elektronické zariadenie, a to z celosvetového hľadiska, a to v úzkej spolupráci s Kolumbijskou univerzitou v USA. • Z pohľadu fyzikálnej analýzy sme sa koncetrovali na štúdium vlastností dileptónového kanála – na analýzu vlastností nábojovej asymetrie produkcie páru top anti-top, ich produkčného mechanizmu a analýzy určenia hmotnosti top kvarku. Results of research • The team contributed to the excellent ATLAS calorimetry operation, on the one hand by elaboration, testing and realization of the HEC detector electronic (on-line) calibration procedure. Notable effort has been focused on so called physical calibration, namely to the local hadronic calibration which serves today as the main methodical tool for e.g. determination of the number of tracks and that of jet quality in the ATLAS calorimetry. • We also contributed to the analysis of

17


Čip pozostávajúci z 8 GaAs zosilňovačov (1μ technológia) spolu ich s sumárnym zosliňovačom určeným pre prácu v podmienkach kvapalného argónu. Elektronika bola vyvinutá členom nášho kolektívu v spolupráci s MPI Mníchov, Nemecko. Vydrží radiačnú záťaž dvadsať rokov LHC experimentovania bez degradácie hlavných parametrov zosilňovačov. | Microchip containing 8 GaAs amplifiers (1μ technology) together with the summary amplifier designed for use in liquid Argonne conditions. The electronics were developed by a member of our team in close cooperation with MPI Munich, Germany. It can withstand high radiation doses for twenty years in the LHC experiment without degradation of the main parameters of the amplifiers.

18

the problem of how to use the actual hardware in conditions of high luminosity LHC, the so called sLHC, where we tested and analyzed the readout electronics at high luminosities and radiation doses. In this respect we would like to underline our contribution to the development of so called cold electronics, capable of working at temperatures of liquid argonne, used for the first time in experimental conditions just in the HEC detector. • We are currently in the testing phase of the ADC converter, capable of working at sLHC high luminosities – this is a unique device even from a global point of view; and is being carried out in close cooperation with Columbia University in the USA. • Our effort in data analysis was concentrated on the study of dilepton channel properties – namely on the analysis of the asymmetry in the top anti-top pair production and the production mechanism and determination of top quark mass. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Kolektív vstúpil do ATLAS kolaborácie po úspešnom pôsobení v H1 a CDF kolaboráciách. Vedecké výsledky, ktoré dosiahol majú výsostne medzinárodný charakter. • Spolupodieľali sme sa na organizovaní medzinárodných vedeckých konferencií, napr. Hadron Structure v rokoch 1998, 2002, International Symposium on Multi-

particle Dynamics 1995, Deep Inelastic Scattering 2004 a Physics in Collision 2013. Podobne členovia kolektívu spoluorganizovali medzinárodné porady v rokoch 2000 (HEC ATLAS Calibration Meeting a H1 Collaboration Meeting) a v roku 2004 LAr ATLAS Calibration Meeting. Konferencie boli otvorené aj pre študentov. • K nezanedbateľným prínosom kolektívu patrí aj budovanie tzv. GRID farmy. Kolektív ako prvý na Slovensku najskôr vybudoval „linux cluster“ a neskôr aj prvú celoslovenskú počítačovú linux farmu. Taktiež patril aj k prvým priekopníkom budovania GRID fariem na Slovensku. Vytvoril dve „dvojčatá“, jednu, umiestnenú v priestoroch Ústavu experimentálnej fyziky a druhú v priestoroch FMFaI UK v Bratislave. Tieto GRID farmy patria k najväčším na Slovensku, a to nielen svojím technickým vybavením, ale aj reálnym objemom spočítaných úloh. Scientific contribution for the last 10 years • The team entered the ATLAS collaboration after a very successful period of participating in H1 and CDF collaborations. The scientific results obtained are of pure international character. We have organized several international conferences such as the Hadron Structure series in 1998, 2002; International Symposium on Multiparticle Dynamics 1995, Deep Inelastic Scattering 2004 and Physics in Collision 2013. We have also organized international meetings: HEC ATLAS Calibration Meeting and H1 Collaboration Meeting in 2000, and the LAr ATLAS Calibration Meeting in 2004. The conferences were accessible for students, and most of them made use of the opportunity to attend the lectures. • As our scientific contribution has already been partially outlined above (Results of Research), we will focus on another valuable contribution of our team which were our efforts to build up computing GRID farms. Our team as the first in Slovakia succeeded in establishing and maintaining a “linux cluster” and later the first Slovak nationwide linux computing farm. We are also among the first pioneers in Slovakia to establish


farms using GRID technology. This was carried out by the Institute of Experimental Physics SAS and the FMPaI CU Bratislava. These GRID farms are now among the biggest in Slovakia and technically the most equipped and most effective as far as the number of processed jobs is concerned. IV. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monographs Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC ATLAS Collaboration (Georges Aad (Freiburg U.) et al.). Jul 2012. 24 pp. Published in Phys.Lett. B716 (2012) 1 – 29. Observation of top quark production in p¯p collisions CDF Collaboration (F. Abe (KEK, Tsukuba) et al.). Mar 1995. 18 pp. Published in Phys.Rev.Lett. 74 (1995) 2626 – 2631. Deep inelastic inclusive e p scattering at low x and a determination of alpha(s) H1 Collaboration (C. Adloff et al.). Dec 2000. 68 pp. Published in Eur.Phys.J. C21 (2001) 33 – 61. Observation of a Centrality-Dependent Dijet Asymmetry in Lead-Lead Collisions at √s_NN=2.77 TeV with the ATLAS Detector at the LHC ATLAS Collaboration (Georges Aad (Freiburg U.) et al.). Nov 2010. 19 pp. Published in Phys.Rev.Lett. 105 (2010) 252303.

Čip predstavujúci dva úplné 12 bitové ADC prevodníky v 130 nm IBM technológii. Bol vyvinutý členom nášho kolektívu v spolupráci s Nevis laboratórium Columbijskej univerzity v USA. Je projektovaný na radiačnú záťaž päťdesiat rokov práce sLHC. | Microchip representing two full 12 bit ADC converters in 130 nm IBM technology. It was developed by a member of our team in close cooperation with the Nevis Laboratory, University of Columbia, USA. It is projected at radiation for fifty years of work at sLHC.

Combined Measurement and QCD Analysis of the Inclusive e+- p Scattering Cross Sections at HERA H1 and ZEUS Collaboration (F.D. Aaron (Bucharest, IFIN-HH & Bucharest U.) et al.). Oct 2009. 61 pp. Published in JHEP 1001 (2010) 109. Observation of B0(s) – anti-B0(s) Oscillations CDF Collaboration (A. Abulencia (Illinois U., Urbana) et al.). Sep 2006. 9 pp. Published in Phys.Rev.Lett. 97 (2006) 242003. Measurement of the J/ψ meson and b−hadron production cross sections in pp¯ collisions at s√=1960 GeV. CDF Collaboration (D. Acosta (Florida U.) et al.). Dec 2004. 59 pp. Published in Phys.Rev. D71 (2005) 032001.

19


Matematické základy kvantových štruktúr, vznikajúce v kvantovej mechanike Mathematical foundations of quantum structures appearing in quantum mechanics

Vedúci tímu V

|

Team leaders: prof. RNDr. Anatolij Dvurečenskij, DrSc. • doc. RNDr. Silvia Pulmannová, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: • Mgr. Marek Hyčko, PhD. • doc. RNDr. Roman Frič, DrSc. d doc. RNDr. Ferdinand Chovanec, CSc. • prof. RNDr. Ján Jakubík, DrSc. • Mgr. Anna Jenčová, PhD. p prof. RNDr. Beloslav Riečan, DrSc. • Mgr. Elena Vinceková, PhD. • Mgr. Andrea Zemánková, PhD. Anatolij Dvurečenskij Silvia Pulmannová Mathematical Institute SAS Štefánikova 49, 814 73 Bratislava E-mail: dvurecen@mat. savba.sk Web: www.mat.savba.sk sylvia.pulmannova @mat.savba.sk

20

Pracovisko: P Matematický ústav SAV

|

Location: Mathematical Institute SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Matematické základy kvantových štruktúr, vznikajúce v kvantovej mechanike: pravdepodobnostný, algebrický i analytický prístup riešenia v oblasti kvantovej mechaniky. Rozvoj teórie efektových a pseudo efektových algebier a mnohohodnotových algebier (MV-algebry, BL-algebry); aplikácie v kvantovej teórii merania a kvantovej informácie. • „Základným pojmom teórie kvan-

tových štruktúr je pojem stavu, ktorý zodpovedá klasickému pojmu pravdepodobnosť. Stav sa vyšetruje v rôznych podobách a základným priestorom, kde sa tieto štruktúry vyskytujú sú Hilbertove priestory a operátorové algebry, ortomodulárne štruktúry, efektové algebry a D-posety, MV-algebry a BL-algebry v komutatívnych a nekomutatívnych podobách. Ďalším dôležitým pojmom je pojem pozorovateľnej, pomocou ktorej sa vykonáva


kvantovo-mechanické meranie. Hlavným problémom týchto meraní je známy Heisenbergov princíp neurčitosti, podľa ktorého merania v kvantovej mechanike nemožno vykonať súčasne s vopred danými presnosťami. Podobné problémy so súčasnou presnosťou merania sú známe aj mimo kvantovej mechaniky, napr. aj v psychológii. Problematika sa rozprestiera na pomedzí matematiky, kvantovej mechaniky, teórie merania, logiky, filozofie.“ Slovenská škola kvantových štruktúr patrí k svetovej špičke. Doc. Silvia Pulmannová a prof. Anatolij Dvurečenskij boli prezidentmi International Quantum Structure Association. Scientific and research goals of the team • Probabilistic, algebraic and analytical approach to the problems of quantum mechanics. Development of the theory of effect and pseudo effect of algebras and multiple value algebras (MV-algebras, BL-algebras); applications in quantum theory of measurement and quantum information. • “A basic notion of theory of quantum structures is the notion of a state that corresponds to a classical notion of probability. A state is studied in different forms, and basic spaces, where such structures are appearing, are Hilbert spaces and operator algebras, orthomodular structures, effect algebras and D-posets, MV-algebras and BL-algebras in commutative and non-commutative forms. Another important notion is an observable which models a quantum-mechanical measurement. The main problems of these measurements is the famous Heisenberg Uncertainty Principle that says that there exist two measurements in quantum mechanics that cannot be measured with prescribed accuracies. Nowadays similar problems with accuracies of simultaneous measurements are known also besides quantum mechanics, for example in psychology. The scope lies between mathematics quantum mechanics, measurement theory, logic and philosophy.” • The Slovak school of quantum structures is among the best in the world. Doc. Silvia Pulmannová and Prof. Anatolij Dvurečenskij have both served as presidents of the International Quantum Structure Association.

II. Výsledky výskumu • Vybudovali sme teóriu nekompatibilných meraní v ortomodulárnych posetoch. • Rozšírili sme teóriu Gleasonovských stavov na Hilbertovom priestore a aplikovali sme ju na kritériá úplnosti predhilbertovských priestorov. • Vybudovali sme teóriu D-posetov, pričom základným pojmom je rozdiel porovnateľných udalostí, z ktorej sa vybudovala ekvivalentná teória efektových algebier. • Ukázali sme, že každá pseudo MV-algebra je intervalom vo zväzovo usporiadanej grupe so silnou jednotkou. Tento objavný výsledok vytvoril most medzi niekoľkými oblasťami matematiky ako algebra, teória grúp a matematická logika. • Zaviedli a vybudovali sme teóriu nekomutatívnych efektových algebier, ktorá zovšeobecňuje komutatívne efektové algebry a súvisí úzko s čiastočne usporiadanými grupami, kde výsledok sčitovania môže závisieť od poriadia v akom sa sčituje. • Dokázali sme významný výsledok, že mnohé konečne aditívne stavy (analógie konečne aditívnych pravdepodobnostných mier) na efektových a pseudo- efektových algebrách sa dajú vyjadriť pomocou klasického integrálu cez klasickú pravdepodobnostnú mieru. • Objasnili sme vzťah medzi ostrými a neostrými pozorovateľnými na efektových algebrách, ktoré majú súvislosť s opisom POV-mier v kvantovo-mechanickom meraní. • Vybudovali sme teóriu dimenzií na efektových algebrách, ktorá zovšeobecňuje teóriu dimenzií na von Neumannových algebrách. • Vybudovali sme teóriu rozkladov na typy pre efektové a pseudoefektové algebry, ktoré sú analógiami typov von Neumannových algebier. • Podarilo sa vybudovať teóriu pravdepodobnosti na MV-algebrách. • Charakterizovali sme reverzibilitu kvantových operácií vzhľadom na danú množinu stavov pomocou viacerých ekvivalentných podmienok. Tieto podmienky sa týkajú zachovávania istých mier rozlíšiteľnosti na daných stavoch, štruktúry operátorov hustoty a vlastností Radonových-Nikodýmových derivácií. • Získali sme významné výsledky z teórie čiastočne usporiadaných grúp, a tie sme aplikovali do algebrických štruktúr, ako

21


sú MV-algebry v komutatívnej a nekomutatívnej podobe. • Prof. RNDr. A. Dvurečenskij, DrSc. eviduje na svoje práce vyše 2400 rôznych citácií.

22

Results of research • We have developed a theory of noncompatible measurements in orthomodular posets. • We have extended the theory of Gleason states on Hilbert space and applied it to completeness criteria in pre-Hilbert spaces. • We have developed the theory of D-posets, where the basic notion is difference of two comparable events, and from this theory an equivalent theory of effect algebras has been developed. • We have proved that every pseudo MV-algebra is an interval in a lattice ordered group with strong unit. This discovery created a bridge between various areas of mathematics such as algebra, group theory, and mathematical logic. • We have introduced and developed a theory of non-commutative effect algebras that generalizes commutative effect algebras and is closely connected with partially ordered groups, where the results of addition may depend on the order of addition. • We have proved an important result that finitely additive states (analogues of finitely additive probabilistic measures) on effect algebras and pseudo effect algebras can be expressed by a classical integral through classical probability measure. • We clarified a relationship between sharp and unsharp observables on effect algebras that have a connection with the description of POV-measures in quantum mechanical measurement. • We have developed dimension theory on effect algebras which generalizes the theory of dimensions on von Neumann algebras. • We have presented a theory of decompositions of types for effect and pseudo effect algebras that are analogues of types on von Neumann algebras. • We have developed the probability theory on MV-algebras. • We have characterized the reversibility of quantum operation with respect to a given set of states by some equivalent conditions. These conditions concern the preservation of some resolution measures on given states of structure of opera-

tors and of properties of Radon-Nikodym derivatives. • We have obtained important results on theory of partially ordered groups that were applied to algebraic structures such as MV-algebras in both commutative and non-commutative forms. • The publishing record of Prof. RNDr. A. Dvurečenskij, DrSc. contains over 2400 items. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Problematika sa rozprestiera na pomedzí matematiky, kvantovej mechaniky, teórie merania, logiky a filozofie. • Podarilo sa nám reprezentovať nekomutatívne MV-algebry pomocou intervalov vo zväzovo usporiadaných grupách so silnou jednotkou. Článok Dvurečenskij, A. : Pseudo MV-algebras are intervals in l-groups. J. Austral. Math. Soc. 72 (2002), 427 – 445, patril sedem rokov od r. 2005 medzi najcitovanejšie články slovenského matematika v databáze SCI.

Scientific contribution for the last 10 years • Domestic contribution: The papers are published namely in leading international scientific journals. Our topic – mathematics – is not domestic, it is over the Slovak area. Interdisciplinary work: The scope lies between mathematics, quantum mechanics, measurement theory, logic, philosophy International contribution: We have represented non-commutative MV-algebras by intervals in lattice ordered groups with strong unit. The article: Dvurečenskij, A.: Pseudo MV-algebras are intervals in l-groups. J. Austral. Math. Soc. 72 (2002), 427 – 445 belonged since 2005 to the most cited articles of the Slovak mathematician in database SCI.

IV. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monographs Pták, P. – Pulmannová, S.: Orthomodular Structures as Quantum Logics. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London, 1991. Dvurečenskij, A.: Gleason‘s Theorem and Its Applications. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht/Boston/London, 1993, 325+xv pp. Dvurečenskij, A. – Pulmannová, S.: New Trends in Quantum Structures. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, Bratislava: Ister Science, 2000 xvi, 541 + xvi pp.


Tenké vrstvy oxidov pre pokročilé elektronické súčiastky Thin oxide films for advanced electronic devices

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: Ing. Karol Fröhlich, DrSc.

23

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Boris Hudec, PhD. • Ing. Karol Čičo, PhD. d doc. RNDr. Edmund Dobročka, CSc. • RNDr. Kristína Hušeková • Ing. Ján Kuzmík, DrSc. Ing. I Roman Lupták, PhD. • Ing. Daniel Machajdík, CSc. • Ing. Alica Rosová, CSc. • Ing. Milan Ťapajna, PhD. Pracovisko: P Elektrotechnický ústav SAV

|

Location: Institute of Electrical Engineering SAS

Karol Fröhlich Elektrotechnický ústav SAV Dúbravská cesta 9, 841 04 Bratislava E-mail: karol.frohlich@savba.sk Web: http://www.elu.sav.sk

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Príprava tenkých vrstiev oxidov pomocou chemického nanášania z pár organokovových zlúčenín a ich charakterizácia. • Využitie tenkých dielektrických a vodivých vrstiev oxidov v mikroelektronike. Scientific and research goals of the team • Preparation of thin oxide films using metal organic

chemical vapour deposition and their characterisation. • Application of thin dielectric and conducting oxide films in microelectronics. II. Výsledky výskumu • „V Elektrotechnickom ústave SAV sme vypracovali technológiu prípravy tenkých vrstiev oxidov chemickým nanášaním z pár organokovových zlúčenín (metal organic chemical vapour deposition, MOCVD) s dávkovaním


východzích organokovových zlúčenín (prekurzorov) rozpustených v organickom rozpúšťadle. Táto metóda umožňuje použitie práškových prekurzorov pre rast kovov ako napr. Ru, vodivých oxidov, napr. RuO2, ako aj dielektrických vrstiev, napr. Al2O3. Uvedená technológia sa dá využiť aj pre prípravu multikomponentných oxidov (napr. GdScO3), pre ktoré nie sú k dispozícii vhodné kvapalné prekurzory. • Pomocou vyvinutej technológie sme pripravili vysoko kvalitné tenké vrstvy oxidov ako izolačné a pasivačné vrstvy pre tranzistory s vysokou pohyblivosťou elektrónov (high electron mobility transistors, HEMT) na báze GaN.“ • Pripravené vrstvy oxidov boli využité tiež pre hradlá a izoláciu hradiel v kremíkovej CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) technológii, a tiež pre prípravu experimentálnych štruktúr, určených pre novú generáciu dynamických pamätí s náhodným prístupom (dynamic random access memory, DRAM).

Laboratórny tranzistor s vysokou pohyblivosťou elektrónov na báze GaN. | Laboratory GaN-based high electron mobility transitor.

24

Results of research • “Metal organic chemical vapour deposition technology of thin oxide film preparation using liquid delivery of metal organic precursors dissolved in organic solvent has been developed at the Institute of Electrical Engineering. The method makes possible the use of powder precursors for the growth of metals, e.g. Ru, conducting oxides, e.g. RuO2 as well as dielectric films, such as Al2O3. It is possible to use this technology for the

growth of multicomponent oxides (e.g. GdScO3), for which appropriate precursors are not available. • Using developed technology we have prepared thin oxide films of high quality for application as insulating and passivating layers for GaN-based high electron mobility transistors.” • Prepared thin oxide films have also been used as gate electrodes and insulation in silicon CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) technology as well as for the preparation of experimental structures designated for new a generation of dynamic random access memories, DRAM. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Technológia prípravy vrstiev oxidov MOCVD s dávkovaním prekurzorov rozpustených v organickom rozpúšťadle umožnila prípravu vysoko kvalitných tenkých vrstiev Ru a vodivého oxidu RuO2. Tenké vrstvy Ru a RuO2 pripravené touto technológiou sa vyznačujú nízkou hodnotou merného odporu (~ 100 mWcm) a výstupnou prácou 4.8 eV pre Ru a viac ako 5 eV pre RuO2. Vrstvy Ru a RuO2 boli skúmané ako materiály pre hradlové elektródy tranzistorov s hradlovými oxidmi na báze dielektrických vrstiev s vysokou permitivitou v rámci projektu INVEST (6. rámcový program EÚ). • Taktiež sa ukázalo, že vyvinutou technológiou je možné pripravovať aj kvalitné dielektrické vrstvy oxidov, napr. Al2O3 a multikomponentné oxidy, napr. GdScO3. Hoci prípravu Al2O3 pomocou MOCVD možno uskutočniť aj s použitím komerčne dosiahnuteľných prekurzorov, vrstvy pripravené technológiou MOCVD s dávkovaním prekurzorov rozpustených v rozpúšťadle našli vďaka svojim vlastnostiam veľmi dobré využitie v mikroelektronike pri príprave izolačných a pasivačných vrstiev tranzistorov na báze GaN. • Veľkým prínosom v oblasti výskumu tranzistorov na báze GaN bol článok kolegu J. Kuzmíka z roku 2001 o výnimočných vlastnostiach tranzistorov na báze heteroštruktúry InAlN/GaN. Pre tieto tranzistory sme – s využitím vyvinutej technológie – pripravili izolačné a pasivačné vrstvy Al2O3 a opísali sme ich vlastnosti. Ukázalo sa, že takto priprave-


né Al2O3 vrstvy majú vynikajúce izolačné vlastnosti a pasivujú tranzistory tak, že nedochádza k degradácii ich vlastností pri vysokých frekvenciách. Tieto práce prispeli k úspešnému riešeniu projektov 6. a 7. rámcového programu EÚ (projekty UltraGaN a MorGaN). • Tenké vrstvy RuO2 sa ukázali ako vhodná elektróda pre prípravu štruktúr kov-izolant-kov pre kondenzátory pamätí typu DRAM. Zistili sme, že na základe podobnej štruktúry a vysokej výstupnej práce RuO2 možno pripraviť dielektrické vrstvy TiO2 s rutilovou štruktúrou už pri teplotách okolo 300 °C. Pripravené štruktúry Pt/TiO2/RuO2 sú charakterizované permitivitou vyššou ako 100. Na týchto štruktúrach sme pri ekvivalentnej hrúbke oxidu menšej ako 0.5 nm namerali hustoty zvodových prúdov menšie ako 2*10-7 A/cm2. Ukázali sme, že takéto štruktúry sú vhodné pre budúcu generáciu DRAM pamätí s charakteristickým rozmerom menším ako 20 nm.

Rez štruktúrou mikrokondenzátora RuO2/TiO2/RuO2 budúcej generácie pamäti typu DRAM. | Cross-section of the micro-capacitor RuO2/TiO2/RuO2 of next generation DRAM memory.

Scientific contribution for the last 10 years • Thin oxide film technology by MOCVD using liquid delivery of precursors dissolved in organic solvent has made possible the preparation of thin Ru and RuO2 thin films of high quality. Thin films prepared using this technology are characterized by low resistivity (~ 100 mWcm) and high work function of 4.8 and more than 5 eV for Ru and RuO2 films, respectively. Thin Ru and RuO2 films were investigated in the frame of the project INVEST (6th EU Framework Programme) as materials for gate electrodes of transistors with gate oxides based on high-k dielectrics. • It was also shown, that using developed technology, it is possible to prepare high quality dielectric oxide films such as Al2O3, as well multicomponent oxides, such as GdScO3. Even though it is possible to prepare Al2O3 films by MOCVD using commercially available precursors, thin films prepared by MOCVD using liquid delivery of the precursors dissolved in solvent enabled their application in microelectronics in preparation of insulating a passivating films of transistors due to their excellent properties. • The publication of our

colleague J. Kuzmík in 2001 on the excellent properties of InAlN/GaN-based heterostructure transistors was an important contribution in the field of research of GaN-based transistors. Using developed technology we have prepared insulating and passivating Al2O3 films for these transistors and described their properties. It has been proved that Al2O3 films prepared using this technology have excellent insulating properties and passivate the transistors in such a way that degradation of their properties at high frequencies is eliminated. These studies have contributed to the successful completion of the 6th and 7th Framework Programme projects (projects UltraGan, MorGaN). • Thin RuO2 films have been shown to be an appropriate electrode for metal-insulator-metal structures for capacitors of DRAM memories. We have established that based on similar structure and the high work function of RuO2, it is possible to prepare dielectric TiO2 films with rutile structures even at temperatures of around 300 °C. Prepared Pt/TiO2/RuO2 structures are characterised by higher permittivity than 100. We have measured leakage currents density lower than 2*10-7 A/ cm2 at equivalent oxide thickness below 0.5 nm on these structures. We have proven that these structures are suitable for the next generation of DRAM memories with a characteristic dimension below 20 nm. IV. Najvýznamnejšie monografie a články Most significant monographs and papers

I

Kuzmík, J.: Power electronics on InAlN. (In)GaN: prospect for a record performance. IEEE Electron Devices Lett. 22 (2001) 510 – 512. Pozzovivo, G. – Kuzmík, J. – Golka, K. – Schrenk, W. – Strasser, G. – Pogany, D. – Čičo, K. – Ťapajna, M. – Fröhlich, K. – Carlin, J. – Gonschorek, M. – Feltin, E. – Grandjean, N.: Gate insulation and drain current saturation mechanism in InAlN/GaN metal-oxide-semiconductor high-electron-mobility transistors. Applied Phys. Lett. 91 (2007) 043509. Fröhlich, K. – Hušeková, K. – Machajdík, D. – Hooker, J. V Perez, N. V Fanciulli, M. V Ferrari, C. V Wiemer, C. V Dimoulas, A. – Roozeboom, F.: Ru and RuO2 gate electrodes for advanced CMOS technology. Materials Sci Engn. B 109 (2004) 117 – 121. Fröhlich, K. – Ťapajna, M. – Rosová, A. – Dobročka, E. – Hušeková, K. – Aarik, J. – Aidla, A.: Growth of high-dielectric-constant TiO2 films in capacitors with RuO2 electrodes. Electrochem. Solid-State Lett. 11 (2008) G19 – G21.

25


Výskum vlastností supravodičov v dynamických režimoch Study of the properties of superconductors in dynamic modes

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: doc. Ing. Fedor Gömöry, DrSc.

Členovia Č tímu | Team members: Ing. Ján Šouc, CSc. • Ing. Michal Vojenčiak, PhD. • Mgr. Enric Pardo, PhD. In Lubomír Frolek • Mgr. Eugen Seiler, PhD. • Mgr. Mykola Soloviov, PhD. Ing. Pracovisko: Elektrotechnický ústav SAV P

|

Location: Institute of Electrical Engineering SAS

Fedor Gömöry elekgomo@savba.sk Department of Superconductor Physics Institute of Electrical Engineering SAS Dúbravská cesta 9 84104 Bratislava Web: http://www.elu.sav.sk /en-pracovnici/goemoery. html

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Správanie supravodivých vodičov a materiálov v striedavých magnetických poliach • Aplikácie supravodičov v silnoprúdovej elektrotechnike.

26

Scientific and research goals of the team • Superconductors in alternating magnetic fields • Superconductivity applications in electrical power.

II. Výsledky výskumu • Na základe experimentálnych výskumov a teoretických výpočtov sme opísali správanie najperspektívnejších supravodivých vodičov (takzvaných pások s pokrytím z vysokoteplotného supravodiča) v podmienkach, aké ich čakajú pri použití v elektrických strojoch. • Zhotovili sme magnetický plášť z kombinácie takýchto supravodivých vodičov s magnetickými materiálmi a potvrdili hypo-


tézu, že takýmto spôsobom sa dá objekt spraviť neviditeľným pre jednosmerné magnetické pole. • Podieľali sme sa na inovatívnom riešení konštrukcie obmedzovača skratových prúdov, ktorý bol vyrobený priemyselnou technológiou a bude prvým supravodivým zariadením zapojeným do verejnej elektrickej siete na Slovensku.

Laboratórny model hriadeľa, uchytený vo dvojici bezkontaktných magnetických ložísk. Každé ložisko pozostáva z permanentného magnetu (lesklé okrúhle zakončenia hriadeľa) a supravodivej tablety, uloženej v nádobke zo sklotextitu, naplnenej kvapalným dusíkom. | Laboratory model of the rotor suspended by the couple of magnetic bearing located at its ends. Each bearing consists of the permanent magnet (shiny cylinder at the rotor’s end) and the superconducting pellet housed in the epoxyfiberglass container filled with liquid nitrogen.

Results of research • Complex models for characterization of the most promising superconducting material for power applications – so called coated conductors – have been developed allowing for prediction of the performance of electric machines utilizing these materials • We have developed magnetic cloak from a combination of superconducting and ferromagnetic materials which were designed and manufactured. Experimental verification of its properties confirmed the possibility of making magnetic objects invisible for magnetic field sensors. • We contributed to the design of a superconducting fault current limiter as a new device offering a solution to some of the problems of the current electrical grid. The industrially manufactured prototype will be the first superconducting device connected to the public grid in Slovakia. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Vo výskume dynamických režimov sme jedným z nemnohých pracovísk, ktoré vyvíjajú nové experimentálne techniky, výpočtové metódy a spolupracujú s priemyslom (predovšetkým v zahraničí) na inovatívnych aplikáciách • V oblasti experimentálnych techník sme vyvinuli novú

metodiku, umožňujúcu meranie tzv. striedavých magnetizačných strát bez potreby kalibrácie. • Na konfrontáciu s experimentom, ako i skúmanie nových možností sústavne zdokonaľujeme dve originálne výpočtové metódy, ktorých porovnaním môžeme výsledky overovať. • Výsledky našej skupiny významne prispeli k pochopeniu výhod a limitov využitia supravodičov v elektrotechnike, a neustále do diskusie o tejto problematike prispievame. To sa prejavuje aj v pozvaniach pre členov tímu na prednesenie prednášok na medzinárodných konferenciách a workshopoch. Scientific contribution for the last 10 years • In its study of dynamic regimes in superconducting wires and devices, the team covers a broad range of activities from new calculation methods, innovative experimental methods to the design and testing of laboratory models up to the collaboration with industry (mostly abroad) on innovative applications • New experimental methods enabling calibration-free determination of dissipation in superconducting wires and cables have been developed. • Systematic effort is dedicated to the improvement of two numerical methods in order to advance the device design and better interpret the behaviour observed. • The results of the team help to understand the opportunities and limitations of superconductors in electrical power applications on a global scale. They are regularly invited to participate in scientific discussions on this topic and deliver talks at international conferences and workshops. IV. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Gömöry, F. – Vojenčiak, M. – Pardo, E. – Solovyov, M. – Šouc, J.: AC losses in coated conductors, Supercond. Sci Technol. 23 (2010) 034012.

27


Jemno-vláknité supravodivé drôty Fine-filamentary superconducting wires

Vedúci kolektívu | Team leader: Ing. Pavol Kováč, DrSc. V Č Členovia tímu | Team members: Ing. Imrich Hušek • Ing. Tibor Melišek • Ing. Jozef Pitel, CSc. M Tomáš Holúbek, PhD. • Ing. Miloslav Kulich, PhD. • Ľubomír Kopera Mgr. Pracovisko: Elektrotechnický ústav SAV P

|

Location: Institute of Electrical Engineering SAS

Pavol Kováč Institute of Electrical Engineering SAS Dúbravská cesta 9, 8410 04 Bratislava E-mail: Pavol.Kovac@savba.sk Web: http://www.elu.sav.sk/ pracovnici/kovac.html

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskum tímu je zameraný na perspektívne supravodivé materiály, ktoré importuje do vláknitých kompozitných drôtov, použiteľných pre vinutia supravodivých systémov.

28

Scientific and research goal of the team • Research of the team is focused on perspective superconducting materials, which are introduced

into filamentary composite wires applicable for the windings of superconducting devices. II. Výsledky výskumu • Kolektív vyvinul kompozitné supravodiče obsahujúce tenké vlákna z intermetalickej zlúčeniny Nb3Sn, z perovskitovskej zlúčeniny Bi2Sr2Ca2Cu3Ox, a tiež zo zlúčeniny MgB2. • Zaviedli sme niekoľko unikátnych netradičných tvárniacich techník, vhodných


pre prípravu vláknitých kompozitov obsahujúcich keramické vlákna v kovovom obale, ktoré umožnili dosiahnuť vysoké prúdové hustoty a stabilitu pri nízkych teplotách. • Prispeli sme k objasneniu vplyvu rôznych mechanických napätí (ťah, tlak, ohyb a torzné namáhanie) v kompozitných supravodičoch na ich transportné vlastnosti a vyvinuli sme na to unikátne meracie zariadenia. • Významné bolo zavedenie našej metodiky analýzy hustoty keramických vlákien pomocou merania mikro-tvrdostí, čo umožnilo dobre optimalizovať tvárnenie kompozitných drôtov. •

Medzinárodná konferencia o Magnet Technology v Janove. | International Conference on Magnet Technology in Genoa.

Objasnili sme interakcie (chemické, mechanické a elektrické) niekoľkých kovových prvkov (napr. Nb, Ti a NbTi) v supravodivých MgB2 drôtoch a ich výrazný vplyv na transportné vlastnosti. Results of research • The team has developed composite superconductors containing fine filaments from inter-metallic compound Nb3Sn, perovskite compound Bi2Sr2Ca2Cu3Ox and from

MgB2 compound. • We have introduced several unique non traditional techniques suitable for the manufacturing of filamentary composites containing ceramic filaments in metallic sheath, which enabled reaching high current density and stable behaviour at low temperatures. • We have contributed to the understanding of variable mechanical strengths (tension, pressure, bending and torsion stress) acting inside the composite superconductors on its transport properties and special equipment for the characterization of these effects has been developed. • An important contribution is that of the introduction of a method for filaments density analysis per micro hardness measurements, which enabled optimization of the deformation of composite wires. • We outlined the interactions (chemical, mechanical and electrical) of several metallic elements (e.g. Nb, Ti and NbTi) inside the superconducting MgB2 wires and their significant influence on its transport current properties. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Kolektív vyvinul, pripravil a komplexne charakterizoval kompozitné materiály so spojitými supravodivými vláknami – vyznačujúcimi sa vynikajúcimi elektrickými vlastnosťam – umožňujúce navíjanie supravodivých vinutí. • V inter-odborovom priestore kolektív prispel novými poznatkami v materiálovom výskume kompozitných materiálov a intermetalických zlúčenín. • V medzinárodnom výskumnom priestore sa riešiteľský tím úspešne zapojil do viacerých medzinárodných projektov: • 1991 – 1995 – Ost-West projekt (OWP-35) ElÚ SAV Bratislava – TU Viedeň • 1995 – 1997 – Projekt Copernicus CIPA CT 94-0115 finacovaný EU 4th RP • 2000 – 2002 – GROWTH project GRD1- 1999-10206 EU 5th RP • 2000 – 2003 – OW project, ElÚ SAV – TU Viedeň – UNIPRESS Waršava • 2003 – Royal Society – IES 15867 grant – Oxfordskej Univerzity • 2004 – 2008 – HIPERMAG, STRP projekt EU 6th FP • 2012 – 2015 – SUPRAPOWER, projekt EU 7th FP.

29


Priečne rezy typických vláknitých supravodivých MgB2 drôtov, ktoré vyvinul tím Pavla Kováča. | Crosssections of typical filamentary superconducting MgB2 wires developed by the team.

Scientific contribution for the last 10 years • The team has developed, manufactured and carried out complex characterization of composite materials with continual superconducting filaments which have excellent electrical properties enabling performance of superconducting windings. • In the interdisciplinary field, the team has contributed new knowledge in material science of composite materials and inter-metallic compounds. • In the international area, researchers have successfully participated in numerous international projects: 1991 – 1995 – Ost-West projekt (OWP-35) ElÚ SAV Bratislava – TU Viedeň • 1995 – 1997 – Projekt Copernicus CIPA CT 94-0115 finacovaný EU 4th RP • 2000 – 2002 – GROWTH project GRD1- 1999-10206 EU 5th RP • 2000 – 2003 – OW project, ElÚ SAV- TU Viedeň – UNIPRESS Waršava • 2003 – Royal Society – IES 15867 grant – Oxfordskej Univerzity • 2004 – 2008 – HIPERMAG, STRP projekt EU 6th FP • 2012 – 2015 – SUPRAPOWER, projekt EU 7th FP • The research team has been successfully involved in several international projects: 1991 – 1995 – Ost-West project (OWP-35) IEE SAS – TU Wien, GZ 45.172/2-IV/3a/94 • 1995 – 1997 – Copernicus project CIPA CT 94-0115 EU Comunities • 2000 – 2002 – EU 5th FP— GROWTH project Optimise GRD1- 1999-10206 • 2000 – 2003 – International project GZ 45.481/2-VIII/ B/8a/2000 • 2003 – Royal Society visit grant IES 15867, Oxford University • 2004 – 2008 – EU 6th FP – HIPERMAG, NMP3-CT-2004-505724 2012-2015 – EU 7th FP SUPRAPOWER project IV. Najvýznamnejšie monografie a články Most significant monographs and papers

|

Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Pachla, W. – Diduszko, R.: Filament aspect ratio of Bi-2223/Ag and transport currents at 77K, Physica C 349 (2001) 179 – 188. Kováč, P. –Hušek, I. –Melišek, T.: Transport currents of two-axially rolled and post annealed MgB2/Fe wires at 4.2K“, Superconductor Sci and Technology (2002) 15 1340 – 44. Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Grovenor, C. R. M. –Haigh, S. –Jones, H.: Improvement of current carrying capacity of ex-si-

30

tu made MgB2/Fe wires by metallic powders additions, Superconductor Science and Technology 17 (2004) 1225. Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Dhallé, M. – Müller, M. – den Ouden, A.: The effect of shape and deformation in ex-situ made MgB2-W/Fe composite wire, Superconductor Science and Technology 18 (2005) 615 – 622. Kopera, L. – Kováč, P. – Melišek, T.: Compact design of cryogen-free HTS magnet for laboratory use, IEEE Trans. on Appl. Superconductivity, 16 (2006) 1415. Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Martinez, E. – Dhallè, M.: Properties of doped ex and in situ MgB2 multi-filament superconductors, Superconductor Science and Technology 19 (2006) 1076 – 1082. Holúbek, T. – Dhallè, M. – Kováč, P.: Current transfer in MgB2 wires with different sheath materials, Superconductor Science and Technology 20 (2007), 123 – 128. Kováč, P. – Hušek, I. – Skákalova, V. – Mayer, J. – Dobročka, E. – Hirscher, M. – Roth, S.: Transport current improvements for in-situ MgB2 wires by the addition of: carbon nano-tubes, SiC and graphite, Superconductor Science and Technology 20 (2007) 105 – 111. Kováč, P. – Hušek, I. – Dobročka, E. – Melišek, T. – Herrmann, M. – Haessler, W.: MgB2 tapes made of mechanically alloyed powder in different metallic sheaths, Superconductor Science and Technology 21 (2008) 015004. Kováč, P. – Reissner, M. – Melišek, T. – Hušek, I. – Mohammad. S.: MgB2 wires by combined ex-situ/in-situ process, Journal of Appl. Phys. 106 (2009), 013910. Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Kopera, L.: Current densities of thin-filaments MgB2/Ti/Glidcop wire, Sup. Sci. and Technology 24 (2011) 105006. Kováč, P. – Hušek, I. – Kopera, L. – Melišek, T.: Filamentary MgB2 wires twisted before and after heat treatment, Sup. Sci. and Technology 24 (2011) 115006. Kováč, P. – Kopera, L.: Electromechanical properties of filamentary MgB2 wires, Special Issue of IEEE Trans. on Appl. Superconductivity 22 No. 1, (2012) 8400106 Kováč, P. – Hušek, I. – Kopera, L. – Melišek, T. – Rosová, A. – Dobročka, E.: Properties of in-situ made MgB2 in Nb or Ti sheath, Sup. Sci. and Technology 26 (2013) 025007 Kováč, P. – Hušek, I. – Melišek, T. – Kopera, L.: Filamentary MgB2 superconductors with titanium barriers, J. Supercond. and Novel Magn. 26 (2013) 2109


Príprava a vlastnosti nových intermetalických materiálov pre extrémne podmienky namáhania | Preparation and properties of novel intermetallic materials for extreme loading conditions Vedúci kolektívu V

|

Team leader: Ing. Juraj Lapin, DrSc.

31

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Zuzana Gabalcová, PhD. • Ing. Otto Bajana • Ing. Marek Gebura, PhD. R RNDr. Tatiana Pelachová Technička T

Juraj Lapin Institute of Materials and Machine Mechanics SAS Račianska 75, 831 02 Bratislava 3 E-mail: ummslapi@savba.sk Web: http://www.umms.sav.sk

|

Technician: Soňa Kružlíková

P Pracovisko: Ústav materiálov a mechaniky strojov SAV Mechanics M SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskumný tím sa zameriava na výskum, vývoj a charakterizovanie vlastností predovšetkým moderných konštrukčných intermetalických zliatin na báze niklu, železa a titánu a superzliatin určených pre extrémne podmienky namáhania. Rieši fundamentálne problémy týkajúce sa tvorby mikroštruktúry počas kryštalizácie v podmienkach mikrogravitácie a hyper-

|

Location: Institute of Materials and Machine

gravitácie, fázových transformácií v tuhom stave, degradácie mikroštruktúry a mechanických vlastností v priebehu vysokoteplotného zaťažovania a zaoberá sa návrhom analytických modelov opisujúcich vzťahy medzi mikroštruktúrou a mechanickými vlastnosťami, a tiež numerickými simuláciami odvodu tepla počas kryštalizácie a tepelného spracovania. • „V súčasnosti je tím zameraný predovšetkým na výskum a vývoj nových


intermetalických zliatin na báze TiAl – s unikátnymi fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami – určených pre automobilový priemysel, energetiku a letecký priemysel. Výskumný tím okrem fundamentálnych problémov rieši aj vývoj technológie presného odlievania tenkostenných komponentov z týchto zliatin, akými sú napr. obežné kolesá turbodúchadiel spaľovacích motorov. Technológia pozostáva z indukčného alebo plazmového tavenia a odlievania do keramických foriem. Odliate obežné kolesá turbodúchadiel zo zliatiny na báze TiAl majú len polovičnú hmotnosť v porovnaní s klasickými odliatkami z niklových superzliatin, čím sa výrazne zlepšujú dynamické charakteristiky turbodúchadiel a znižuje sa spotreba paliva a množstvo emisií spaľovacích motorov.“

Dendritická štruktúra v rôznych zliatinách. | Dendritic structure within. different alloys

Ti-47Al-2W-0,5Si

32

Scientific and research goals of the team • The scientific team is focused on the research, development and characterisation of properties of mainly advanced intermetallic alloys based on nickel, iron and titanium and superalloys designed for extreme conditions. The team is dealing with fundamental problems concerning microstructure formation during solidification under microgravity and hypergravity conditions, solid phase transformations, microstructure and mechanical properties degradation during high temperature loading. In addition, analytical models describing relationships between microstructure and mechanical properties are being developed as are heat transfers during solidification and heat treatment using numerical simulation methods. • “Currently, the team Ti-46Al-8Ta

CMSX4

is focused primarily on the research and development of novel intermetallic TiAl based alloys with unique physical and mechanical properties designated to the automotive industry, power engineering and the aircraft industry. Apart from the fundamental aspects of research, the research team is working on the development of precise casting technology of thin walled components from these alloys such as the turbocharger wheels of combustion engines. The technology consists of induction or plasma melting and casting into ceramic moulds. The weight of cast turbocharger wheels from TiAl based alloys is only half of that of nickel based superalloys which has lead to significant improvement of dynamic characteristics of turbochargers and the reduction of fuel consumption and emissions of combustion engines.” II. Výsledky výskumu • Vyvinuli sme experimentálnu metódu určenú na štúdium kryštalizačného správania intermetalických zliatin na báze TiAl. Programovo riadený proces kryštalizácie je kombinovaný s in-situ meraniami teploty v tavenine, s meraním lokálnych teplotných gradientov, rýchlostí kryštalizácie a polohy kryštalizačného rozhrania. Uvedenú metódu sme úspešne použili na experimentálne overenie platnosti teoretických modelov dendritického rastu vyvinutých pre jednoduché binárne systémy a rozšírenie ich platnosti pre zložité intermetalické systémy. Ojedinelé experimentálne výsledky v laboratórnych podmienkach sme dosiahli v oblasti štúdia prechodu kolumnárnej štruktúry na rovnoosú. Podarilo sa nám experimentálne stanoTi-46Al-8Nb


viť lokálne hodnoty kryštalizačných parametrov, pri ktorých nastáva prechod kolumnárnej štruktúry na rovnoosú a definovať mechanizmus tohto procesu v zliatinách na báze TiAl. • Určili sme fázové transformácie v priebehu kryštalizácie a v tuhom stave v nových samokaliteľných zliatinách na báze TiAl. Zistili sme, že obsah kyslíka v týchto zliatinách výrazne vplýva na fázové transformácie v priebehu tepelného spracovania. Zvýšením obsahu kyslíka v zliatine Ti46Al-8Ta (at. ) nad 2000 wtppm (O > 2000 wtppm) počas kryštalizácie dochádza k tvorbe fázy α (tuhý roztok na báze titánu s hexagonálnou kryštálovou štruktúrou) peritektickým typom fázovej transformácie. Analýzou dendritov v oblasti mushy zóny sme zistili, že vzdialenosť primárnych vetiev dendritov vzrastá s klesajúcim teplotným gradientom a znižujúcou sa rýchlosťou rastu. • Podieľali sme sa na vývoji novej zliatiny s chemickým zložením Ti-46Al-8Ta (at. ), ktorá je určená na výrobu odlievaných turbínových lopatiek pre stacionárne turbíny a letecké motory. Nová zliatina sa vyznačuje samokaliteľnosťou, čo umožňuje efektívne zjemniť jej hrubozrnnú štruktúru po odliatí prostredníctvom masívnych transformácií, ktoré nastávajú už pri nízkych rýchlostiach ochladzovania, zodpovedajúcich voľnému ochladzovaniu na vzduchu. V štruktúre zliatiny – po dlhodobom vysokoteplotnom žíhaní a creepe – sme identifikovali novú intermetalickú fázu, ktorá nebola dosiaľ v literatúre opísaná. Podarilo sa nám zmerať chemické zloženie tejto novej fázy, určiť jej kryštálovú štruktúru a zmerať mriežkové parametre. Definovali sme vplyv času vysokoteplotnej expozície na veľkosť mriežkových parametrov všetkých koexistujúcich fáz a mikrotvrdosť zliatiny. Na základe experimentálnych výsledkov sme prehodnotili existujúci ternárny fázový diagram Ti-AlTa a do termodynamických výpočtov fázových rovnováh sme zahrnuli získané poznatky o novej fáze. Vypočítali sme nový ternárny fázový diagram, ktorý už zahŕňa oblasť výskytu novej fázy. • Zistili sme, že gradient mikroštruktúry vo veľkých odlievaných lopatkách spaľovacích tur-

bín po tepelnom spracovaní spôsobuje významnú zmenu ich lokálnych mechanických vlastností. Na základe početných creepových skúšok vzoriek, pripravených z odlievaných lopatiek, sme určili, že creepové rýchlosti v centrálnych oblastiach lopatiek s pseudoduplexnou mikroštruktúrou sú o rád vyššie ako rýchlosti namerané na vzorkách z podpovrchových oblastí s lamelárnou mikroštruktúrou. Prototypové lopatky zo zliatiny Ti-46Al-2W-0,5Si (at. ) musia preto pracovať z hľadiska creepovej pevnosti pri teplotách až o 50°C nižších ako boli laboratórne dizajnované teploty pre skúmanú zliatinu na jednoduchých valcových odliatkoch po tepelnom spracovaní. • Objasnili sme vplyv viacosovej napätosti – vyvolanej vrubmi rôznej geometrie – na degradáciu mikroštruktúry niklovej monokryštalickej superzliatiny CMSX-4 v priebehu creepu. Zistili sme nerovnomerný vývoj degradovanej mikroštruktúry počas creepu vrubových vzoriek a reálnych monokryštalických lopatiek použitých v spaľovacej turbíne, ktorý je zapríčinený chemickou heterogenitou, zmenou mriežkových parametrov koexistujúcich fáz a vnútornými napätiami v materiáli po tepelnom spracovaní. Raftovaná mikroštruktúra sa prednostne vytvára v dendritoch, zatiaľ čo kuboidálne precipitáty v medzidendritickom priestore len hrubnú podľa teórie LSW počas krátkodobej creepovej expozície. Určili sme vplyv degradovanej mikroštruktúry na mechanické vlastnosti pre široký interval teplôt. Získané výsledky mikroštruktúrnych analýz v kombinácii s modelom mechanických vlastností umožnia presnejšiu predikciu zvyškovej životnosti komponentov, akými sú najmä monokryštalické turbínové lopatky používané v leteckom a energetickom priemysle. Results of research • The experimental method for studying the solidification behaviour of intermetallic TiAl-based alloys with high melting points and high reactivity with the ceramic moulds has been developed. The computer controlled process of solidification is combined with in-situ measurements of temperature in the melt

33


Keramická forma po odlievaní. Ceramic mould after casting.

|

and the measurements of local temperature gradients, growth rate and position of the solid/liquid interface. This method has been successfully used for experimental verification of theoretical models of dendritic growth developed for simple binary systems and the validity of these models has been extended for complex intermetallic systems. Unique experimental results have been achieved in the field of columnar to equiaxed transition (CET) in laboratory conditions. Local solidification parameters for columnar to equiaxed transition have been determined and mechanisms of CET has been defined for TiAl-based alloys. • Primary solidification phase, solidification path and solid phase transformations have been determined for new airhardenable TiAl-based alloys. The oxygen content has a significant influence on the phase transformations during the heat treatments of these alloys. While Ti-46Al-8Ta (at. ) alloy solidifies through β (Ti based solid solution with cubic crystal structure, increasing oxygen content over 2000 wtppm (O > 2000 wtppm) leads to the formation of the α phase (Ti based solid solution with hexagonal crystal structure), through the peritectic type of phase transformation during solidification. By the analysis of dendrites in the mushy zone, primary dendrite arm spacing increases with decreasing temperature gradient and decreasing growth rate. A new alloy with nominal composition Ti-46Al-8Ta (at.) has been developed for the processing of cast turbine blades for stationary gas turbines and aircraft engines in

Odliate kolieska turbodúchadiel. | Cast turbocharger wheels.

20 mm

34

13 mm

the frame of international collaboration with the research team. The new alloy is “airhardenable”, which enables it to efficiently refine its coarse grain structure after casting through massive transformations that occur at low cooling rates corresponding to free cooling in air. After long high-temperature annealing and creep, a new intermetallic phase was identified in the structure of the alloy. This phase has not been previously described in literature. The chemical composition, crystal structure and lattice parameters of the new intermetallic phase determined. Based on the experimental results, the existing Ti-Al-Ta phase diagram has been reviewed and the new intermetallic phase has been included in thermodynamic calculations of phase equilibria. A new ternary phase diagram was calculated, which already involves the area of the new phase. The effect of long-term ageing and ageing temperature on the size of lattice parameters of all coexisting phases and microhardness of the alloy were determined. • Formation of the gradient of microstructure within the large cast turbine blades after heat treatments is associated with significant local changes of mechanical properties. On the basis of numerous creep tests of the specimens prepared from cast turbine blades it was determined that the creep rates in central regions of the blades with pseudoduplex type of microstructure are about one order of magnitude higher than those measured in the vicinity of the surface. Assuming the creep strength, the prototype blades from Ti-46Al-2W-0,5Si (at.) alloy need to work at temperatures which are about 50°C lower than the designed temperature for this alloy determined using cylindrical castings after heat treatments. • The effect of multiaxial stress state caused by notches of various geometry on microstructure degradation of single crystal superalloy CMSX-4 was explained during creep. Inhomogeneous development of degraded microstructure during creep of notched specimens as well as ex-service single crystal turbine blades of gas turbine were caused by chemical heterogeneity, changes of lattice parameters


of coexisting phases and internal stresses in the material following heat treatments. Rafted microstructure is preferentially formed within the dendrites while cuboidal precipitates in the interdendritic regions coarsen according to LSW theory during short-term creep exposure. The effect of degraded microstructure on mechanical properties was determined for a wide temperature range. The achieved results concerning microstructure degradation in combination with the model of mechanical properties will lead to more accurate lifetime prediction of high-temperature structural parts such as single crystal turbine blades which are widely used in aircraft and power industry. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • V domácom areáli: v spolupráci s firmou CCN Castings, s. r. o. a MTF STU sme vyvinuli a optimalizovali technológiu presného odlievania na výrobu prototypov alebo malých sérií obežných kolies turbodúchadiel z ľahkých intermetalických zliatin na báze TiAl. Experimentálne sme určili vhodné parametre tavenia a odlievania a vyvinuli a vyrobili sme keramické tégliky na tavenie a škrupinové formy na presné odlievanie. Vyrobili sme prvú sériu odliatkov obežných kolies turbodúchadiel s priemerom 50 mm a výškou 60 mm. Optimalizáciou konštrukčného riešenia pece, technologického postupu, parametrov tavenia, parametrov odlievania a chemického zloženia keramických foriem sa podarilo dosiahnuť veľmi dobrú kvalitu povrchu, znížiť pórovitosť, znížiť kontamináciu kyslíkom na úroveň 1300 hm.ppm a dosiahnuť reprodukovateľnosť mikroštruktúry a mechanických vlastností odlievaných obežných kolies turbodúchadiel. Vyvinuté odliate obežné kolesá turbodúchadiel zo zliatiny na báze TiAl majú len polovičnú hmotnosť v porovnaní s klasickými odliatkami z niklových superzliatin, čím sa výrazne zlepšujú dynamické charakteristiky turbodúchadiel pre spaľovacie motory. • Prototypová séria odliatkov vyrobená na spoločnom pracovisku ÚMMS SAV a MTF STU bola dodaná firme CCN Castings, s. r. o., Považská Bystrica,

ktorá prejavila mimoriadny záujem o technológiu výroby odliatkov zo zliatin na báze TiAl a zavedenie technológie presného odlievania týchto zliatin do svojho výrobného programu. • V interodborovom priestore sme

vyvinuli metódu kontrolovaného znižovania výkonu v zariadení Bridgmanovho typu na dosiahnutie prechodu kolumnárnych zŕn na rovnoosé (CET) v skúmaných peritektických zliatinách na báze TiAl. Polohu CET vo vzorkách sme určili ako funkciu lokálnych rýchlostí kryštalizácie a lokálnych teplotných gradientov. Lokálne rýchlosti kryštalizácie a teplotné gradienty potrebné pre CET sme vypočítali pomocou numerických simulačných modelov, ktorých platnosť sme verifikovali experimentálnymi meraniami v definovaných okrajových podmienkach. Určili sme mechanizmus CET a jednoznačne sme potvrdili, že prechod kolumnárnej štruktúry na rovnoosú nastáva blokovaním rastu kolumnárnych rovnoosími zrnami rastúcimi v tavenine, pričom tento prechod je ostrý bez tranzitívnej oblasti. • Tieto typy CET experimentov a výpočtov budú realizované v podmienkach mikrogravitácie v zariadení umiestnenom na palube rakety MAXUS 9. • V medzinárodnom

výskumnom priestore v rámci medzinárodnej spolupráce sa členovia tímu podieľali na vývoji nových intermetalických zliatin 4. generácie, ktorá je určená na výrobu odlievaných turbínových lopatiek pre stacionárne turbíny a letecké motory a obežné kolesá turbodúchadiel spaľovacích motorov. Optimalizované chemické zloženie týchto zliatin umožňuje efektívne zjemniť hrubozrnnú odlievanú štruktúru priamo po odliatí prostredníctvom masívnych transformácií v tuhom stave. V rámci štúdia mikroštruktúrnej stability zliatiny Ti-46Al-8Ta (at.) bola po dlhodobom vysokoteplotnom žíhaní a creepe v štruktúre zliatiny zistená nová fáza. Vypočítaný bol nový ternárny fázový diagram Ti-Al-Ta, ktorý zahŕňa oblasť výskytu novej fázy, čo sa dá považovať za mimoriadne významný príspevok rozširujúci hranice poznania v tejto vednej disciplíne. • Členovia tímu vyvinuli experimentálnu metódu určenú na štúdium kryštalizačného správania intermetalických zliatin na báze TiAl, ktoré sa vyznačujú

35


vysokou teplotou tavenia a vysokou reaktívnosťou s keramickými formami. Uvedená metóda bola úspešne použitá na experimentálne overenie platnosti teoretických modelov dendritického rastu vyvinutých pre jednoduché binárne systémy a rozšírenie ich platnosti pre zložité intermetalické systémy.

36

Scientific contribution for the last 10 years • In internal area, precise casting technology for processing prototypes and a small series of turbocharger wheels from light TiAl-based alloys have been developed and optimised in collaboration with CCN Castings Ltd. and MTF STU. Optimal parameters of melting and casting have been determined experimentally. Ceramic crucibles for melting and ceramic moulds for casting have been developed and produced. Subsequently, the first batch of cast turbocharger wheels with a diameter of 50 mm and high of 60 mm was produced by induction melting and vacuum casting. By optimizing the furnace design, the technological process parameters, melting and casting parameters and chemical composition of the ceramic moulds, very good surface quality, reduced level of porosity, reduced oxygen contamination to about 1300 wtppm and reproducibility of microstructure and mechanical properties of the cast turbocharger wheels were achieved. The cast turbocharger wheels from TiAl-based alloy have only half the weight of classical wheels from nickel based superalloys. The prototype series of castings was supplied to CCN Castings Ltd., Považská Bystrica, which showed interest in the casting technology of TiAl based alloys as well as in including the precision casting from these alloys in its production program. • In the area of interdisciplinary work, a power down technique has been developed for achieving columnar to equiaxed transition (CET) in peritectic TiAl based alloys in Bridgman type apparatus at controlled solidification conditions. The position of CET in the samples was determined as a function of local growth rate and local temperature gradient. The

local growth rates and temperature gradients necessary for the CET were calculated using numerical simulation models, which were verified by experimental measurements at defined boundary conditions. The mechanisms of CET were determined. It was established that CET occurs by blocking mechanisms due to the nucleation and growth of equiaxed grains whereby this transition is sharp without transition region. These types of CET experiments and calculations will be performed in microgravity conditions at the equipment located on board the MAXUS 9 rocket. • In the international research area, the research team participated in the research and development of the 4th generation of new intermetallic TiAl-based alloys designed for the production of cast turbine blades for stationary gas turbines and aircraft engines and turbocharger wheels for combustion engines. The chemical composition of these alloys enables them to efficiently refine coarse grain structure after casting through massive transformations. The occurrence of a new intermetallic phase was identified in Ti-46Al-8Ta (at.) alloy after long-term high temperature annealing and creep. A new ternary Ti-Al-Ta phase diagram was calculated, which includes the occurrence of the new phase. This can be regarded as a very important contribution to existing knowledge in this scientific discipline. The research team developed a new experimental method for the study of solidification behaviour on TiAl-based intermetallic alloys with high melting point and high reactivity with ceramic crucibles. This method was successfully applied to experimental verification of validity of theoretical models developed for simple binary systems and broaden their validity for more complex intermetallic systems. IV. Najvýznamnejšie monografie a články Most significant monographs and papers

|

LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z.: Solidification behaviour of TiAl-based alloys studied by directional solidification technique. Intermetallics, 19 (6), 2011, s. 797 – 804. LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z. – PELACHOVÁ, T.: Effect of


Y2O3 crucible on contamination of directionally solidified intermetallic Ti-46Al-8Nb alloy. Intermetallics, 19 (3), 2011, s. 396 – 403. LAPIN, J. – PELACHOVÁ, T. – WITUSIEWICZ, V.T. – DOBROČKA, E.: Effect of long-term ageing on microstructure stability and lattice parameters of coexisting phases in intermetallic Ti-46Al-8Ta alloy. Intermetallics, 19 (1), 2011, s. 121 – 124. LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z. – PELACHOVÁ, T. – BAJANA, O.: Microstructure and mechanical properties of a cast intermetallic Ti-46Al-8Ta alloy. In: Thermec 2009-Proceedings of the International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials. Berlin, Germany, 2009. Mater. Sci. Forum, 638 – 642 (1 – 4), 2010, s. 1368 – 1373. LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z. – BAJANA, O.: The effect of microstructure on mechanical properties of directionally solidified intermetallic Ti-46Al-8Nb alloy. Kovove Mater., 47 (3), 2009, s. 159 – 167. LAPIN, J.: TiAl-based alloys: Present status and future perspectives. In: 18th International Conference on Metallurgy and Materials, METAL 2009 [online]. Červený zámek, Hradec nad Moravicí, Tanger Ltd, 2009, 12 s. LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z.: The effect of oxygen content and cooling rate on phase transformations in directionally solidified intermetallic Ti-46Al-8Nb alloy. Kovove Mater., 46, 2008, s. 185 – 195. GABALCOVÁ, Z. – LAPIN, J.: Estimation of high temperature phase equilibria in directionally solidified intermetallic Ti-45.9Al-8Nb alloy. Kovove Mater., 45 (5), 2007, s. 231 – 240. LAPIN, J.: Creep behaviour of a cast TiAl-based alloy for industrial applications. Intermetallics, 14 (2), 2006, s. 115 – 122. LAPIN, J. – PELACHOVÁ, T.: Microstructural stability of a cast Ti-45.2Al-2W-0.6Si-0.7B alloy at temperatures 973-1073 K. Intermetallics, 14 (10 – 11), 2006, s. 1175 – 1180. LAPIN, J. – GABALCOVÁ, Z. – BAJANA, O. – DALOZ, D.: Effect of heat treatments on the microstructure and mechanical properties of a cast Ti-44Al-4Nb-4Zr-0.2Si-0.3B alloy. Kovove Mater., 44 (6), 2006, s. 297 – 306. LAPIN, J.: Comparative study of creep of cast Ti-46Al-2W0.5Si and Ti-45Al-2W-0.6Si-0.7B alloys. Kovove Mater., 44 (1), 2006, s. 57 – 64. LAPIN, J.: Effect of directional solidification and heat treatments on the microstructure and mechanical properties of multiphase intermetallic Zr-doped Ni-Al-Cr-Ta-Mo alloy. Intermetallics, 14 (12), 2006, s. 1417 – 1427. LAPIN, J. – NAZMY, M.: Microstructure and creep properties of a cast intermetallic Ti-46Al-2W-0.5Si alloy for gas turbine applications. Mat. Sci. Eng. A - Struct., 380 (1 – 2), 2004, s. 298 – 307. LAPIN, J.: Microstructure and mechanical properties of iron aluminides processed by reactive squeeze infiltration. Mater. Lett., 58 (24), 2004, s. 3007 – 3011. LAPIN, J.: Creep behavior of a cast intermetallic Ti-45.2Al2W-0.6Si-0.7B alloy. Scripta Mater., 50 (2), 2004, s. 261 – 265. LAPIN, J. – ONDRÚŠ, Ľ. – BAJANA, O.: Effect of Al2O3 parti-

cles on mechanical properties of directionally solidified intermetallic Ti-46Al-2W-0.5Si alloy. Mat. Sci. Eng. A - Struct., 360 (1 – 2), 2003, s. 85 – 95. LAPIN, J. – ONDRÚŠ, Ľ. – NAZMY, M.: Directional solidification of intermetallic Ti-46Al-2W-0.5Si alloy in alumina moulds. Intermetallics, 10 (10), 2002, s. 1019 – 1031. LAPIN, J. – ONDRÚŠ, Ľ.: Formation of ceramic particles in intermetallic Ti-46Al-2W-0.5Si alloy during directional solidification. Kovove Mater., 40 (3), 2002, s. 161 – 170. LAPIN, J.: Comparative study of microstructural and mechanical properties of two directionally solidified intermetallic nickel-based alloys. Kovove Mater., 40 (4), 2002, s. 209 – 221. LAPIN, J. – PELACHOVÁ, T. – BAJANA, O.: Microstructure and mechanical properties of a directionally solidified and aged intermetallic Ni-Al-Cr-Ti alloy with ’ structure. Intermetallics, 8 (12), 2000, s. 1417 – 1427. LAPIN, J.: Effect of ageing on the microstructure and mechanical behaviour of a directionally solidified Ni3Al-based alloy. Intermetallics, 5 (8), 1997, s. 615 – 624.

37


Numerické modelovanie seizmických vĺn a zemetrasení Numerical modelling of seismic waves and earthquakes

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: prof. RNDr. Peter Moczo, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: doc. Mgr. Jozef Kristek, PhD. • Mgr. Miriam Kristeková, PhD. M Mgr. Martin Gális, PhD.

Peter Moczo FMFI UK Mlynská dolina F1, 842 28 Bratislava E-mail: moczo@fmph.uniba.sk Web: http://www.nuquake.eu http://www.cambridge.org/ moczo http://www.fyzikazeme.sk/

38

P Pracovisko: Geofyzikálny ústav SAV • Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského LLocation: Geophysical Institute SAV • Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University in Bratislava

I. Vedecko-výskumné smerovanie tímu • Vývoj metód numerického modelovania šírenia seizmických vĺn a seizmického pohybu v štrukturálne zložitých prostrediach. Aplikácia metód v skúmaní lokálnych efektov zemetrasení a predikcii seizmického pohybu v záujmových lokalitách. • „Hustota osídlenia a jeho technologická zložitosť sa zvyšuje. Preto je čoraz dôležitejšie predpovedať seizmický pohyb počas budúcich ze-

metrasení – bez ohľadu na to, či vieme predpovedať čas vzniku zemetrasenia v známej ohniskovej zóne. Očakávaný seizmický pohyb musia zohľadniť projektanti a stavitelia. Priamy fyzikálny experiment je v seizmológii veľmi limitovaný a vzhľadom na čas prípravy zemetrasení chýbajú na väčšine záujmových lokalít pozorovania. V takej situácii je zásadným nástrojom predpovedania seizmického pohybu numerické modelovanie, ktoré vychádza z adekvát-


neho teoretického modelu vzniku zemetrasenia a šírenia seizmických vĺn. Predpovedanie seizmického pohybu na záujmovej lokalite počas budúcich silných zemetrasení je najdôležitejšou úlohou seizmológov: poskytuje dôležité a nezastupiteľné poznatky pre plánovanie, projektovanie a výstavbu sídiel a významných energetických diel.“ Scientific and research goals of the team • The development of methods for numerical modelling of seismic wave propagation and seismic motion in structurally complex media. • The application of methods to investigation of site effects of earthquakes and predicting seismic motion at sites of interest. • „Population density and its technological complexity are increasing. It is therefore increasingly important to predict seismic motion during future earthquakes – regardless of whether we can predict the time of the future earthquake in a known focal zone. Expected seismic motion must be considered by designers and builders. Direct physical experimentation is very limited in seismology and, given time of preparation of earthquakes, there is a lack of sufficient earthquake data at most sites of interest. In this situation, the numerical modelling, based on adequate theoretical model of an earthquake and seismic wave propagation is an essential tool for predicting earthquake motion. Predicting earthquake motion at a site of interest during future strong earthquakes is the most important task for seismologists: providing important and irreplaceable input for planning, design and construction of settlements and significant power plants.“ II. Výsledky súmania • Vyvinuli sme: • spôsob reprezentácie vlastností viskoelastického kontinua v diskrétnej konečno-diferenčnej sieti, t. j. tzv. efektívne sieťové materiálové parametre zohľadňujúce spojitú i nespojitú materiálovú nehomogenitu; • efektívnu priestorovú distribúciu anelastických parametrov definovaním materiálovo nezávislých anelastických funkcií (pamäťových premenných) v realistickom modeli

útlmu; • metódu simulácie podmienky voľného povrchu v striedavo-usporiadanej konečno-diferenčnej sieti, ktorá je presnejšia ako predtým používaná metóda; • stabilný algoritmus diskontinuitnej striedavo-usporiadanej konečno-diferenčnej siete; • výpočtovo efektívny algoritmus pre PML neodrážajúce hranice siete. Tieto čiastkové výsledky sú zásadnými prvkami konečno-diferenčnej schémy na trojrozmerné (3D) numerické modelovanie šírenia seizmických vĺn a seizmického pohybu v štrukturálne zložitých prostrediach. • 3D kauzálnu hybridnú konečno-diferenčnú – konečno-elementú metódu na numerické modelovanie dynamického šírenia trhliny na seizmickom zlome a šírenia seizmických vĺn generovaných šíriacou sa trhlinou; • časovo-frekvenčné kritériá zhody a nezhody na kvantitatívne porovnávanie časových signálov. • Dokázali sme ekvivalenciu dvoch tradične alternatívnych reologických modelov kontinua používaných na modelovanie realistického útlmu v Zemi. • Zistili sme, že homogenita aproximácií priestorových derivácií je kľúčovým faktorom, ktorý rozhoduje o správaní sa (presnosti) konečno-diferenčných schém s rastúcim pomerom rýchlostí šírenia pozdĺžnych a priečnych vĺn. Vysoký pomer rýchlostí je dôležitou vlastnosťou povrchových lokálnych štruktúr zodpovedných za anomálne pohyby počas zemetrasení. Toto zistenie treba zohľadniť pri hľadaní optimálne presných schém. Zásadné časopisecké články: Moczo – Kristek – Halada, L. (2000): Bull. Seism. Soc. Am. 90, 587 – 603. Moczo – Kristek – Vavryčuk – Archuleta – Halada, L. (2002): Bull. Seism. Soc. Am. 92, 3042 – 3066. Kristek – Moczo – Archuleta (2002): Studia Geophys. Geod. 46, 355 – 381. Kristek – Moczo (2003): Bull. Seism. Soc. Am. 93, 2273 – 2280. Moczo – Kristek (2005). Geophys. Res. Lett. 32, L01306. Kristeková – Kristek – Moczo, Day (2006): Bull. Seism. Soc. Am. 96, 1836 – 1850. Galis – Moczo – Kristek (2008): Geophys. J. Int. 175, 153 – 184. Kristeková – Kristek – Moczo (2009). Geophys. J. Int. 178, 813 – 825. Galis – Moczo – Kristek – Kristekova (2010): Geophys. J. Int. 180, 418 – 432.

39


Chaljub – Moczo – Tsuno – Bard – Kristek – Käser – Stupazzini – Kristeková (2010): Bull. Seism. Soc. Am. 100, 1427 – 1455. Kristek – Moczo – Galis (2010): Geophys. J. Int. 183, 1401 – 1407. Moczo – Kristek – Galis – Chaljub – Etienne (2011): Geophys. J. Int. 187, 1645 – 1667.

Results of research • We have developed: • A method for representating properties of the viscoelastic continuum in a discrete finite-difference grid, that is, effective grid material parameters accounting for both continuous and discontinuous material heterogeneity; • Efficient spatial distribution of anelastic parameters by defining the material- independent anelastic functions (memory variables) in a realistic model of attenuation; • A method of simulation of the free-surface condition in the staggered finite-difference grid which is more accurate than the previously used method; • A stable algorithm of a spatially discontinuous staggered finite-difference grid; • A computationally efficient algorithm for PML boundaries of the grid. • These partial results are essential elements of the finite-difference scheme for the three-dimensional (3D) numerical modelling of seismic wave propagation and seismic motion in structurally complex media. • 3D causal hybrid finite-difference – finite-element method for numerical modelling of dynamic rupture propagation on earthquake fault and propagation of seismic waves generated by the propagating rupture; • The time-frequency goodness-of-fit and misfit criteria for quantitative comparison of time signals. • We showed the equivalence of two traditional alternative rheological models used for modelling realistic attenuation in the Earth. • We have found that homogeneity in approximating spatial derivatives is the key factor determining accuracy of the finite-difference schemes with increasing longitudinal-wave to shear-wave velocity ratio. Large values of the ratio are typical for surface local sedimentary structures responsible for anomalous ground motion during earthquakes. This has to be accounted for in searching for optimally accurate schemes. 40

Major journal articles: Moczo – Kristek – Halada, L. (2000): Bull. Seism. Soc. Am. 90, 587 – 603. Moczo – Kristek – Vavryčuk – Archuleta – Halada, L. (2002): Bull. Seism. Soc. Am. 92, 3042 – 3066. Kristek – Moczo – Archuleta (2002): Studia Geophys. Geod. 46, 355 – 381. Kristek – Moczo (2003): Bull. Seism. Soc. Am. 93, 2273 – 2280. Moczo – Kristek (2005). Geophys. Res. Lett. 32, L01306. Kristeková – Kristek – Moczo – Day (2006): Bull. Seism. Soc. Am. 96, 1836 – 1850. Galis – Moczo – Kristek (2008): Geophys. J. Int. 175, 153 – 184. Kristeková – Kristek – Moczo (2009). Geophys. J. Int. 178, 813 – 825. Galis – Moczo – Kristek – Kristeková (2010): Geophys. J. Int. 180, 418 – 432. Chaljub – Moczo – Tsuno – Bard – Kristek – Käser – Stupazzini – Kristeková (2010): Bull. Seism. Soc. Am. 100, 1427 – 1455. Kristek – Moczo – Galis (2010): Geophys. J. Int. 183, 1401 – 1407. Moczo – Kristek – Galis – Chaljub – Etienne (2011): Geophys. J. Int. 187, 1645 – 1667.

III. Medzinárodné predikčné experimenty • Účasť v každom medzinárodnom projekte programov INCO-COPERNICUS, 5RP, 6RP a 7RP priamo súvisela s vývojom a aplikáciami metódy numerického modelovania seizmického pohybu. Zvláštne miesto však zaujímajú pozvania do medzinárodných predikčných experimentov ESG 2006 (Effects of Surface Geology, Grenoble, France, 2006) a E2VP (Euroseistest Verification and Validation Project), v ktorých sme boli priamo konfrontovaní s tímami z celého sveta, ktoré pozvanie prijali. Prvý experiment bol organizovaný Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (teraz ISTerre) Université Joseph Fourier v Grenobli. Druhý experiment organizovali spoločne Commissariat à l‘énergie atomique et aux énergies alternatives, Cadarache, France (CEA), Institut Laue Langevin, Grenoble, France (ILL), ISTerre a Aristotle University of Thessaloniki (AUTH). Cieľom experimentov bolo zistiť schopnosť najlepších tímov numerického modelovania numericky simulovať seizmický pohyb v zložitých modeloch sedimentárneho údolia Grenoble a sedimentárneho Mygdónskeho bazéna v Grécku. V obidvoch prípadoch prejavilo záujem o účasť 18 tímov z celého sveta.


V obidvoch prípadoch len štyri tímy dosiahli porovnateľné kvalitné výsledky. Náš tím bol medzi nimi, a z hľadiska výpočtových nárokov bol najefektívnejší. • Okrem toho, organizátori obidvoch experimentov použili na vyhodnotenie všetkých výsledkov časovo-frekvenčné kritériá na kvantitatívne porovnávanie časových signálov, ktoré vyvinul náš tím. • Aj tieto výsledky viedli k pozvaniu do projektu SIGMA konzorcia CEA, Electricité de France, AREVA a ENEL. Úlohou tímu je pomocou numerického modelovania identifikovať kľúčové parametre povrchových sedimentárnych štruktúr, ktoré určujú seizmický pohyb. Identifikácia parametrov je dôležitá pre analýzu seizmického ohrozenia záujmovej lokality. International prediction experiments • Participation in all international projects in the INCO – COPERNICUS program, 5RP, 6RP and 7RP directly related to the development and application of methods for numerical modelling of seismic motion. The invitations to the international prediction experiments ESG 2006 (Effects of Surface Geology, Grenoble, France, 2006) and E2VP (Euroseistest Verification and Validation Project), in which we were directly confronted with teams from around the world, were for us especially important. The first experiment was organised by the Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (now ISTerre) Université Joseph Fourier in Grenoble. The second experiment was jointly organized by the Commissariat à l‘ énergie Atomique et aux énergies alternatives, Cadarache, France (CEA), Institut Laue Langevin, Grenoble, France (ILL), ISTerre and Aristotle University of Thessaloniki (AUTH). The aim of the experiments was to investigate the ability of the best teams in numerical modelling to numerically simulate seismic motion in complex models of the sedimentary Grenoble valley and Mygdonian basin in Greece. 18 teams from around the world showed interest in the experiments. In both cases, only 4 teams achieved results of comparable quality. Our team was

among them and was the most efficient in terms of computer time and memory requirements. • Moreover, the organizers of the two experiments used our time-frequency criteria for evaluation of results submitted by all teams. • These results also led to an invitation to the SIGMA project of consortium organised by CEA, Electricité de France, AREVA and ENEL. The task for our team is to use numerical modelling for identifying key parameters of surface sedimentary structures that determine seismic motion. The identification of the parameters is important for the analysis of seismic hazard at sites of interest. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Moczo, P. – Kristek, J. – Galis, M.: The finite-difference modelling of earthquake motions: Waves and rupures. Cambridge University Press 2014. Moczo, P. – Kristek, J. – Galis, M. – Pažák, P. – Balažovjech, M.: The finite-difference and finite-element modelling of seismic wave propagation and earthquake motion. Acta Physica Slovaca 57, 177 – 406, 2007. Moczo, P. – Robertsson, J. O. A. – Eisner, L.: The finite-difference time-domain method for modelling of seismic wave propagation. In R.-S. Wu, V. Maupin (eds.), Advances in wave propagation in heterogeneous Earth, 421 – 516. Advances in Geophysics Vol. 48, R. Dmowska (ed.), Elsevier – Academic Press 2007. Moczo, P. – Kristek, J. – Halada, L.: The finite-difference method for seismologists. An Introduction. Comenius University Bratislava 2004.

41


Supravodivosť a konkurenčné usporiadania Superconductivity and competing orders

Vedúci kolektívu | Team leader: prof. RNDr. Peter Samuely, DrSc. Členovia tímu | Team members: Mgr. Pavol Szabó, CSc. • RNDr. Jozef Kačmarčík, PhD. RNDr. Zuzana Pribulová, PhD. • Mgr. Tomáš Samuely, PhD. Pracovisko: Centrum fyziky veľmi nízkych teplôt Ústavu experimentálnej fyziky SAV a Univerzity P. J. Šafárika Location: Centre of ultra low temperature physics@Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences and P. J. Šafárik University, Košice.

Peter Samuely Institute of Experimental Physics SAS Watsonova 47, 040 01 Košice E-mail: samuely@saske.sk Web: http://ofnt.saske.sk

42

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Experimentálne štúdium základných fyzikálnych charakteristík supravodičov s konkurenčnými parametrami usporiadania v extrémnych podmienkach veľmi nízkych teplôt, vysokých magnetických polí, vysokých tlakov a s atomárnym rozlíšením. • Tím prof. P. Samuelyho sa dlhodobo venuje experimentálnemu štúdiu nových supravodičov a iných silno korelovaných elek-

trónových systémov. Ide o materiály, na ktorých sa testujú nové fyzikálne koncepcie. Majú široký potenciál uplatnenia v energetike, elektronike a IT technológiách. • Vývoj unikátnych experimentálnych techník pre štúdium materiálov v extrémnych podmienkach. Scientific and research goals of the team • Physical studies of fundamental characteristics


of novel and non trivial superconductors with competing orders in extreme conditions such as ultra low temperatures, high magnetic fields, high pressures and at nanoscale. • Development of unique and commercially unavailable techniques for experimental studies under extreme conditions. II. Výsledky skúmania • Tím prispel k objasneniu nového typu tzv. dvojmedzerovej supravodivosti v diboride horčíka MgB2: • Ako prvý vo svete detegoval dve energetické medze-

Zmiešavací 3He-4He refrigerátor s top-loading systémom od Oxford Instruments slúži na výskum vzoriek pri teplotách od 50 mK (päť stotín stupňa nad absolútnou nulou). | 3He-4He dilution refrigerator with a top loading system from 'Oxford Instruments' serves for the experimental research in the temperature range from 50 mK.

ry v spektre systému. Dvojmedzerová supravodivosť je zodpovedná za vysokú kritickú teplotu MgB2, pod ktorou supravodivosť funguje a vysoké kritické polia, ktoré je schopný vodič z takéhoto materiálu generovať. • Vďaka týmto parametrom sa z MgB2 už po piatich rokoch začali vyrábať magnety do lekárskych tomografov. • V súčasnosti sa tím venuje ďalším dvojmedzerovým supravodičom, ako sú napr. železné pnik-

tidy, v ktorých sa opäť kombinuje ich fyzikálna zaujímavosť s aplikačným potenciálom. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Skupina prispela k poznaniu fyzikálnych princípov nových typov supravodičov. Sú to systémy zaujímavé nielen pre budúce aplikácie, ale aj pre pochopenie mnohých oblastí, kde sa podobné usporiadanie vyskytuje, a to od mikrosveta až po astrofyziku. • O úspešnosti prác skupiny svedčí napr. diplom ISI Thomson za najcitovanejšiu prácu v odbore Supravodivosť pre P. Szabóa, P. Samuelyho a J. Kačmarčíka z r. 2006, ako aj fakt, že ďalšia ich práca v časopise Physical Review B (o železných pniktidoch) bola v roku 2013 zaradená medzi tzv. vysoko citované práce (highly cited papers) v databáze ESI WOK ISI Thomson. • Konkurencieschopnosť tímu je založená na budovaní unikátnych nekomerčných metód a techník, ktorými dokáže skúmať fyzikálne vlastnosti materiálov pri extrémne nízkych teplotách, vysokých magnetických poliach a s atomárnym rozlíšením. To umožňuje napr. v skupine vyvinutý subkelvinový rastrovací tunelový mikroskop STM, ac mikrokalorimeter pre výskum extrémne malých vzoriek, mikrokontaktový spektrometer a ďalšie. • Skupina pokračuje vo vývoji ďalších zariadení pre nanofyziku a nanotechnológie. Results of research • The team has been focused for a long time on experimental studies of novel superconductors and strongly correlated electron systems systems. These are the materials that address novel physical concepts. The materials have strong application potential in power engineering, electronics and IT Technologies. The team has significantly contributed an explanation of the novel physical phenomenon of two-gap superconductivity in magnesium diboride,, MgB2, which has for the first time brought experimental evidence of two superconducting energy gaps by the point-contact spectroscopy. Two-gap superconductivity is responsible for a high transition temperature to the superconducting state in the system and also for

43


Dvojmedzerové spektrum MgB2 (P. Szabó) na novoročnej pohľadnici Laboratória vysokých magnetických polí CNRS v Grenobli – reprezentuje najvýznamnejší výsledok Laboratória za rok 2001. | Two-gap spectrum of MgB 2 (P. Szabó) on the Christmas card of High magnetic field laboratory of CNRS, Grenoble - it represents the most prominent result of the Laboratory in 2001.

Špeciálne zariadenia laboratória Centra fyziky nízkych teplôt. | Specialized equipment of the Center of low temperature physics.

44

the high magnetic fields which can be generated by the wires from MgB2. Due to very good technological parameters, the material has become a basis of the new generation of MRI tomographs for medical purposes in a very short time. Currently, the team is continuing its experimental studies on novel multigap superconductors as iron pnictides where their interesting physics is again combined with large application potential. • The team’s success can be documented by the ISI Thomson diploma for the most cited paper in Superconductivity for P. Szabó, P. Samuely and J. Kačmarčík in 2006, as well as the fact that other papers from the group are among the most cited papers within the last 10 years on the ISI Thomson Web of Knowledge. • The competitiveness of the team is based mainly on the development of unique and commercially unavailable experimental techniques which are then used for studies of materials at extremely low temperatures, high magnetic fields and with atomic resolution. This is possible for example via the home built subkelvin scanning tunnelling microscope, STM, an ac microcalorimeter for extremely small samples with ultimate precision, point-contact spectrometer and so on. The team continues to develop further equipment for nanophysics and nanotechnology.

IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Szabó, P. – Samuely, P. – Kačmarčík, J. – Klein, T. – Marcus, J. – Fruchart, D. – Miraglia, S. –Marcenat, C. – Jansen, A. G. M.: Evidence for two superconducting energy gaps in MgB2 by point-contact spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 87 (2001). Bustarret, E. – Marcenat, C. – Achatz, P. – Kačmarčik, J. – Levy, F. – Huxley, A. – Ortega, L. – Bourgeois, E. –Blase, X. – Debarre, D. – Boulmer, J.: Superconductivity in doped cubic silicon, Nature 444 (2006), 465. Samuely, P. – Szabó, P. – Pribulová, Z. – Kačmarčík, J.: Point Contact Spectroscopy of Multigap Superconductors, in Nanoscience and Engineering in Superconductivity, editors : Victor V. Moshchalkov, Roger Wördenweber and Wolfgang Lang, Springer series, Berlin : Springer, 2010, chapter 7, s. 187 – 210. ISBN 978 3 642 15136 1. ISSN 1434 4904. Szabó, P. – Pribulová, Z. – Pristaš, G. – Bud‘ko, S. L. – Canfield, P. C. – Samuely, P.: Evidence for two-gap superconductivity in (Ba0.55K0.45)Fe2As2 from directional point contact Andreev reflection spectroscopy, Phys. Rev. B 79 (2009). Kim, T. K. – Yaresko, A. N. – Zabolotnyy, V. B. – Kordyuk, A. A. – Evtushinsky, D. V. – Sung, N. H. – Cho, B. K. – Samuely, T. – Szabo, P. – Rodrigo, J. G. – Park, J. T. – Inosov, D. S. – Samuely, P. –Bueuchner, B. – Borisenko, S. V.: Conventional superconductivity in SrPd2Ge2, Phys. Rev. B 85 (2012). Kačmarčík, J. – Pribulová, Z. – Marcenat, C. – Klein, T. – Rodiere, P. –Carios, L. – Samuely, P.: Specific heat measurements of superconducting NbS2 single crystal in an external magnetic field: Study on the energy gap structure, Phys. Rev. B 82 (2010). Kačmarčik, J. – Pribulová, Z. – Szabó, P. – Paľuchová, V. – Husaníková, P. – Karapetrov, G. – Samuely, P.: Heat capacity of single-crystal CuxTiSe2 superconductors, Phys. Rev. B 88 (2013).


Štruktúra slnečnej koróny a konečné geometrie kvantovej teórie informácie The structure of the solar corona and the finite geometry of quantum information theory

Vedúci kolektívu | Team leader: RNDr. Metod Saniga, DrSc. V

45

Člen Č tímu | Team member: RNDr. Vojtech Rušin, DrSc. Pracovisko: Astronomický ústav SAV | Location: Astronomical Institute SAS P

Metod Saniga Astronomical Institute SAS 059 60 Tatranská Lomnica Tel.: 052 78791 28 Fax: 052 44676 56 Email: msaniga@astro.sk URL: http://www.astro. sk/~msaniga/

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Štúdium zmien veľkoškálového tvaru a jemnej štruktúry bielej slnečnej koróny počas slnečného cyklu z vlastných pozorovaní pri úplných zatmeniach Slnka. • Teoretická analýza rozličných grúp v kvantovej teórii informácie pomocou metód konečných geometrií, špeciálne symplektických polárnych priestorov, projektívnych priamok nad okruhmi a zovšeobecnených polygónov.

Skúmanie tzv. „black-hole/qubit correspondence“ pomocou formalizmu konečných geometrií, Segreho variet and Lagrangeovských grassmanniánov nad poľami konečnej charakteristiky. • „V rokoch 2006 – 2012 sme realizovali päť vedeckých expedícií za zatmeniami Slnka (2006 – Niger, 2008 – Mongolsko, 2009 – Marschallove ostrovy, 2010 – Francúzska Polynézia, 2012 – Austrália) s cieľom pozorovať bielu a zelenú emisnú korónu


v spektrálnej čiare 530,3 nm. Získali sme viac ako 500 záberov bielej a emisnej koróny s rôznymi expozičnými časmi (od 4 s do 1/2000 s). Prvé štyri expedície sme realizovali v spolupráci so zahraničnými partnermi: Česká republika, Nemecko a USA. Posledná, samostatná trojčlenná slovenská expedícia do Austrálie bola plne podporená z grantu získaného z National Geographic Society (USA). Pozemské pozorovania bielej koróny sú nenahraditeľnou zložkou jej výskumu vo výškach od povrchu Slnka do vzdialenosti troch polomerov Slnka (tzv. dolná koróna), keďže táto oblasť nie je dostupná pozorovaniam na prístrojoch z kozmických sond; pritom štruktúra práve tejto časti koróny, tvorená magnetickými poľami vo fotosfére, má rozhodujúci vplyv na zdroj častíc do slnečného vetra, vznik erupcií (rekonexia) a pod.“ • Systematické pozorovania bielej koróny prispievajú nielen k poznaniu jej tvorby a dynamiky, ale aj vplyvu Slnka ako celku na Zem a biosféru; sú tiež dôležité pre testovanie zákonov magnetohydrodynamiky.

46

Scientific and research goals of the team • Study of the changes of both the large-scale and fine structure of the white-light solar corona during a solar cycle employing our own observations acquired during total solar eclipses. • Theoretical analysis of a variety of groups in quantum information theory employing methods of finite geometries, in particular symplectic polar spaces, projective ring lines and generalized polygons. Further insights into the so-called “black-hole/ qubit correspondence” in terms of finite geometries, Segre varieties and Langrangian Grassmannians over fields of finite characteristics. • “In the period from 2006 to 2012 we carried out five scientific total solar eclipse expeditions (2006 – Niger, 2008 – Mongolia, 2009 – Marshall Islands, 2010 – French Polynesia and 2012 – Australia) in order to observe both the white-light corona and green emission corona in the spectral line of 530.3 nm. In total, we obtained more than 500 snapshots of both coronae with varying exposure times (from 4 sec to 1/2000 sec). The first four expeditions were carried out in cooperation with foreign partners:

Czech Republic, Germany and USA. The last expedition was a national one (three members), fully supported by a grant we received from the National Geographic Society (USA). Ground-based observations of the solar corona are still an irreplaceable part of its research as the part of the corona extending from the solar surface to about three solar radii (the so-called lower corona) cannot currently be observed by space-borne instruments; and it is this part of the corona, formed by magnetic fields of the solar photosphere, which has decisive influence on the source of solar wind particles, origin of solar flares (magnetic reconnection), etc.” • Systematic observations of the white-light corona are not only important for better understanding of its creation and dynamics, but also for insights into how the Sun as a whole influences the Earth and its biosphere, as well as for further testing of the laws of magnetohydrodynamics. II. Výsledky skúmania: • V oblasti slnečnej fyziky: • Na základe našich pozorovaní sa ukázalo, že aj napriek tomu, že posledný cyklus slnečnej aktivity je čo do počtu výskytu slnečných škvŕn veľmi nízky, štruktúra bielej koróny, vyjadrená napríklad cez Ludendorffov index sploštenia, tento záver nepotvrdzuje. Analýza dát bielej koróny na základe matematického spracovania Druckmüllerovou metódou ukázala, že veľkoškálové štruktúry – prilbicovité lúče, sú mimoriadne zložité a komplikované. • Pomocou tejto metódy sa tiež zistilo, že tenké polárne lúče, nachádzajúce sa v blízkosti pólov na Slnku, nie sú časovo nemenné, ale pozoruje sa v nich tok hmoty s rýchlosťami od 40 do 200 km s-1, čo je v relatívne dobrom súhlase s tým, čo sa pozoruje v podobných koronálnych lúčoch v EUV- alebo RTG-oblasti spektra. Identita oboch štruktúr je však stále otázkou diskusie. • Na základe analýzy bielej koróny sa tiež zistil výtrysk nového polárneho lúča s rýchlosťou okolo 600 km s-1. Na základe analýzy viacerých zatmení (2009 a 2012) sa ukázalo, že pozorovaná ejekcia koronálnej hmoty bola dôsledkom erupcie, ktorá sa vyskytla ďaleko od slnečného okraja (družico-


Kompozícia pozorovaní slnečnej koróny v spektrálnej čiare 17,1 nm z družice SDO/AIA a pozemských pozorovaní bielej koróny vo Francúzskej Polynézii (atol Tatakoto). | Composite image with the SDO/AIA 17,1 nm image of the inner corona and the almost simultaneous eclipse composite of the white light corona taken in French Polynesia (atol Tatakoto).

vé pozorovania bielej koróny toto neumožňujú zistiť). Pri dvoch zatmeniach (2006 a 2009) sa v oblasti koronálnych dier pozorovali veľmi jemné štruktúry, ktoré sme pomenovali „záclona“, avšak ich pôvod nie je celkom známy. Porovnanie štruktúr bielej a emisných korón ukázalo, že v strede koronálnych dutín, lokalizovaných nad neutrálnou čiarou magnetického poľa vo fotosfére, sa nachádza veľmi horúca plazma. Vzhľadom na dôležitosť vplyvu slnečnej koróny pre tvorbu slnečného vetra, vzniká aj potreba predpovedať vývoj jej štruktúry. • „Naše pozorovania pomáhajú teoretikom spresňovať ich zložité matematické výpočty pre určenie koronálnych štruktúr, podobne ako aj kolegom, ktorí pozorujú korónu v iných oblastiach elektromagnetického žiarenia, pripravovať komplexnejší model slnečnej koróny.“ • V oblasti matematickej fyziky: • Objavili sme (Hjelmslevovu) geometriu na pozadí „vzájomne nepredpojatých báz” (MUBs), geometriu zovšeobecneného štvoruholníka rádu dva a najmenšieho Veldkampovho priestoru za dvoj-qubitmi, symplektické polárne priestory rádu dva za multi-qubitmi a projektívne priamky nad modulárnymi okruhmi na pozadí algebry zovšeobecnenej Pauliho grupy ľubovoľného single-qubitu. • V oblasti teoretickej astrofyziky: Hlbšie sme prenikli do podstaty tzv. „black-hole/qubit correspondence“ pomocou vlastností zovšeobecneného štvoruholníka typu GQ(2,4) a rozštiepeného Cayleyovho hexagónu rádu dva. • V oblasti čistej matematiky: Vytvorili sme prvú klasifikáciu projektívnych priamok nad konečnými okruhmi do rádu 31, opísali sme štruktúru projektívnych rovín nad okruhmi duálnych Galoisových čísiel, významne poodhalili charakter geometrií združených s voľnými cyklickými submodulmi generovanými neunimodulárnymi N-ticami elementov určitých nekomutatívnych okruhov nízkych rádov a analyzovali sme štruktúru Veldkampových priestorov niektorých význačných konfigurácií. Results of research • In solar physics: • Using our own observations we have shown

that although the sunspot activity during the last solar cycle is rather low, the structure of the white-light corona, as expressed in terms of, for example, the Ludendorff index, does not support this fact. On the contrary, the data analyzed by the Druckmüller method indicate that largescale objects – helmet streamers – are extremely complicated. • Employing this method it was also found out that thin polar rays/plumes, located in the vicinity of the poles, are not stationary objects, featuring rather a mass flow with velocities ranging from 40 km/sec to 200 km/ sec, in agreement with what is observed in similar coronal rays in EUV and X-rays. The identification of both kinds of rays is still pending. • Analyzing the structure of the white-light corona we also found a new polar plume showing velocities of around 600 km/sec. Combining observations from several eclipses (2009 and 2012) it was established that the associated CME was due to a strong solar flare located far away from the solar limb (this is a finding that cannot be acquired from solely space-borne observations). A couple of eclipses (2006 and 2009) feature an intricate network of bright elements within coronal holes, which we named the “curtain”, whose origin is still a puzzle. Comparison of the structures of the white-light and emission corona points out that central parts of coronal holes, localized over the neutral line of magnetic fields, are dominated by very hot plasma. Given its importance in the creation of the solar wind, it is also necessary to make progress in forecasting the shape and fine structure of the corona. • “Our observations help theoreticians to fine-tune their complicated models of coronal structures, as well as our colleagues, who observe the corona in different spectral regions, to prepare a more complex picture of it.” • In mathematical physics: We have discovered (Hjelmlsev) the geometry behind mutually unbiased bases, the geometry of generalized quadrangle of order two and of the smallest Veldkamp space behind two-qubits, symplectic polar spaces of order two behind multiple qubits and the geometry of projective lines

47


over modular rings behind the algebra of generalized Pauli group of an arbitrary single qudit. • In theoretical astrophysics: • We obtained a deeper insight into the nature of the so-called “black-hole/qubit correspondence” by employing the properties of the generalized quadrangle of type GQ(2,4) and the split Cayley hexagon of order two. • In the field of pure mathematics: We have provided the first classification of projective lines over finite rings up to order 31, described the structure of projective planes over the rings of Galois double numbers, shed important light on the nature of geometries associated with free cyclic submodules generated by non-unimodular N-tuples of elements of certain non-commutative rings of small orders and analyzed the structure of Veldkamp spaces of several distinguished projective configurations. III. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov: • V oblasti slnečnej fyziky: Výsledky pozorovaní bielej koróny počas úplných zatmení Slnka ukázali, že aj biela koróna je vysoko dynamický a štruktúrovaný objekt (v teplote a hustote častíc), ktorý má zásadný prínos pre tvorbu rôznych rýchlostných zložiek v slnečnom vetre. Naše pozorovania a ich spracovanie sú široko akceptované doma i v zahraničí a slúžia ako základ nielen pre ďalšie vedecké práce, ale aj v širokej škále vedecko-popularizačnej činnosti. • V oblasti matematickej fyziky: Využitím konečných geometrií sme vytvorili unikátny matematický formalizmus, pomocou ktorého lepšie chápeme štruktúru konečno-rozmerných Hilbertových priestorov a s nimi asociovaných Pauliho grúp.

48

Scientific contribution in the last 10 years • In solar physics: Observations of the white-light corona showed that this part of the corona is also a highly dynamic and structured (in terms of both density and velocity) object, which contributes significantly to the creation of different velocity components of the solar wind. Our observations and their processing are widely

accepted at both the national and international level, and they are used not only for professional scientific studies, but also in a variety of public outreach activities. • In mathematical physics: Making use of finite geometries we have created a unique mathematical formalism that has helped us to get a deeper insight into the structure of finite-dimensional Hilbert spaces and their associated Pauli groups. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Lévay, P. – Planat, M. – Saniga, M. (2013): Grassmannian Connection Between Three- and Four-Qubit Observables, Mermin‘s Contextuality and Black Holes, Journal of High Energy Physics 09, 037, 35 pages. Saniga, M. – Lévay, P. – Pracna, P. (2012): Charting the Real Four-Qubit Pauli Group via Ovoids of a Hyperbolic Quadric of PG(7,2), Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 45(29), 295304, 16 pages. Pasachoff, J. M. – Rušin, V. – Saniga, M. – Druckmüllerová, H. –Babcock, B. A. (2011): Structure and Dynamics of the 2009 July 22 Eclipse White-light Corona, Astrophysical Journal 742(1), 29, 13 pages. Pasachoff, J. M. – Rušin, V. – Druckmüllerová, H. – Saniga, M. – Lu, M. – Malamut, C. – Seaton, D. B. – Golub, L. – Engell, A. J. – Hill, S. W. – Lucas, R. (2011): Structure and Dynamics of the 2010 July 11 Eclipse White-light Corona, Astrophysical Journal 734(2), 114, 10 pages. Rušin, V. – Druckmüller, M. – Aniol, P. – Minarovjech, M. – Saniga, M. – Mikic, Z. – Linker, J. A. – Lionello, R. – Riley, P. – Titov, V. S. (2010): Comparing Eclipse Observations of the 2008 August 1 Solar Corona with an MHD Model Prediction, Astronomy and Astrophysics 513, A45. Habbal, S. R. – Druckmüller, M. – Morgan, H. – Scholl, I. – Rušin, V. – Daw, A. – Johnson, J. – Arndt, M. (2010): Total Solar Eclipse Observations of Hot Prominence Shrouds, Astrophysical Journal 719, 1362 – 1369. Lévay, P. – Saniga, M. – Vrana, P. – Pracna, P. (2009): Black Hole Entropy and Finite Geometry, Physical Review D 79, 084036, 12 pages. Lévay, P. – Saniga, M. – Vrana, P. (2008): Three-Qubit Operators, the Split Cayley Hexagon of Order Two and Black Holes, Physical Review D 78, 124022, 16 pages. Saniga, M. – Planat, M. (2006): Hjelmslev Geometry of Mutually Unbiased Bases, Journal of Physics A: Mathematical and General 39(2), 435 – 440. Rušin, V. (2005): Slnko: Naša najbližšia hviezda, Veda, Bratislava (in Slovak).


Nové materiály pre konštrukčné aplikácie New materials for structural application

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: Dr. Ing. František Simančík

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Martin Balog, PhD. • Ing. Naďa Beronská, PhD. • Dr. Ing. Roman Florek In Karol Iždinský, PhD. • Dr. Ing. Jaroslav Jerz • Ing. Štefan Kavecký, CSc. • Dr. Ing. Juraj Koráb Ing. Dr. D Ing. Jaroslav Kováčik • RNDr. Stanislav Kúdela Sr., CSc. • Mgr. Stanislav Kúdela Jr., PhD. • Ing. Martin Nosko, PhD. • Ing. Peter Krížik, PhD. • RNDr. Ing. Pavol Šebo, DrSc. • Ing. Pavol Štefánik, CSc.

František Simančík Institute of Materials and Machine Mechanics SAS Račianska 75, 831 02 Bratislava, SR E-mail: ummssima@savba.sk Web: www.umms.sav.sk

P Pracovisko: Ústav materiálov a mechaniky strojov SAV Mechanics M SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskum a vývoj ľahkých kovov a kompozitov pre aplikácie v ultraľahkých konštrukciách, v súčiastkach slúžiacich na odvod tepla, ako aj v komponentoch pracujúcich pri zvýšených teplotách. Hlavným cieľom vývoja takýto materiálov je prispieť k zlepšeniu možností využitia alternatívnych (obnoviteľných) elektrických zdrojov (jadrová fúzia, nové batérie, odľahčené štruktúry,

|

Location: Institute of Materials and Machine

lepšie vodiče tepla, výmenníky a pod.). • „Tím sa dlhodobo venuje vytváraniu súčiastok z nových materiálov s netradičnou kombináciou vlastností, ako sú vysoká tuhosť a pevnosť pri nízkej hmotnosti, riadená teplotná rozťažnosť pri vysokej tepelnej vodivosti alebo stabilita pri dlhodobom mechanickom zaťažení v prostrediach so zvýšenou teplotou. Tieto zdanlivo protichodné vlastnosti sa nedajú dosiahnuť použitím tradičných konštrukč-

49


ných materiálov, výskum sa preto zameriava na prípravu rôznych kompozitov na báze ľahkých kovov spevnených keramickými časticami, vláknami alebo jednoducho odľahčených vzduchovými pórmi, čím sa získavajú unikátne vlastnosti pri optimálnej spotrebe materiálu a energie. Takéto materiály si nachádzajú uplatnenie pri odľahčovaní v strojárenstve, stavebníctve, ale aj pri tvorbe športových alebo medicínskych pomôcok, v konštrukciách zariadení, z ktorých je potrebné odvádzať teplo, alebo v pohyblivých súčiastkach pracujúcich pri zvýšenej teplote napr. v automobilových a leteckých motoroch. Vedecká časť práce sa venuje objasneniu deformačných mechanizmov v takýchto kompozitoch, stabilite mikroštruktúry pri teplotných zmenách, ako aj reakciám na rozhraní medzi základnou kovovou a spevňujúcou keramickou zložkou.“

50

Scientific and research goals of the team • Research and development of light metals and composites for applications in ultra-light structures, on components serving as a heat sink, as well as in components operating at elevated temperatures. The main objective of the development of these materials is to improve the possibilities of using alternative (renewable) power sources (nuclear fusion, new batteries, lightweight structure, better heat conductors exchangers, etc). • “The team is dedicated to building long-term components from new materials with unusual combinations of properties such as high stiffness and strength at low weight, controlled thermal expansion at high thermal conductivity or stability during prolonged mechanical stress in elevated temperature environments. These seemingly contradictory properties cannot be achieved using traditional construction materials, research therefore focuses on the preparation of various composites based on light metal reinforced by ceramic particles, fibers or simply lightened by air pores, thus acquire unique properties of the optimal consumption of materials and energy. Materials such as these are being applied in lightening in engineering construction, but also in the creation of sports and medical devices, the design of the equipment on which

it is necessary to dissipate heat, or moving parts operating at elevated temperature, for example in automotive and aircraft engines. The scientific part of the work focuses on the clarification of deformation mechanisms in these composites, the stability of microstructure changes at temperature changes as well as the reactions at the interface between the base metal and a hardening ceramic component.” II. Výsledky skúmania • Výskum viedol k vytvoreniu viacerých originálnych kompozitných materiálov, ku ktorým možno zaradiť: • kompozity z ľahkých kovov (Al, Mg) spevnených keramickými časticami (SiC, Al2O3) alebo uhlíkovými vláknami pre aplikácie v ľahkých konštrukčných súčiastkach s vysokým pomerom tuhosti, a pevnosti k hmotnosti; • kompozity s vysokou tepelnou vodivosťou na báze Cu pre odvod tepla z reaktorov, polovodičových súčiastok alebo v elektrických kontaktoch; • ultraľahký penový hliník s vysokým pomerom tuhosti k hmotnosti, vynikajúcou schopnosťou tlmiť nárazy, hluk a vibrácie, ako aj možnosťou rýchlo a rovnomerne rozvádzať teplo; • nanokompozity na báze ultrajemných hliníkových práškov s vysokou stabilitou štruktúry a excelentnými mechanickými vlastnosťami pri zvýšených teplotách pre pohybujúce sa súčiastky. • Príprava nových materiálov si často vyžaduje špeciálne výrobné technológie, vývoju ktorých sa tím tiež venuje. K originálnym technológiám vyvinutým na ÚMMS SAV patrí najmä technológia tlakovej infiltrácie plynom na prípravu kompozitov, technológia penenia hliníka do ultraľahkých súčiastok komplexného tvaru alebo technológie práškovej metalurgie zamerané na tvorbu hliníkových súčiastok s ultrajemnou štruktúrou stabilizovanou nanočasticami. • Výsledky práce viedli k zavedeniu viacerých nových výrobných technológií slúžiacich na výrobu súčiastok, ktoré si už našli niekoľko originálnych aplikácií v sériovej výrobe. K najvýznamnejším patria: • výstuha prahu automobilu Ferrari z hliníkovej peny (výrobca Alulight GmbH, Ranshofen, Ra-


kúsko 6000 ks ročne, od 2001); • nárazník železničného vagóna z hliníkovej peny (výrobca Gleich GmbH, Kaltenkirchen, 1000 ks ročne od 2007); • ochranný člen zadnej prepážky automobilu Audi Q7 z hliníkovej peny (výrobca Alulight GmbH, Ranshofen, 120 tis. ks ročne od 2008); • klzné kontakty z grafitu infiltrovaného meďou pre trolejbusy a lokomotívy, vrátane zavedenia unikátnej priemyselnej technológie do praxe (Elektrokarbon a. s. Topoľčany, cca 10 tis. ks ročne od 2009); • kompozitný krúžok statora fázovania vačkového hriadeľa motora BMW (výrobca SAPA Profily Žiar nad Hronom, 900 tis. ks ročne od 2005); • batériové elektródy z kompozitných materiálov (výrobca Eff Power Švédsko); • nové rezné materiály na báze intermetalických železných zliatin (výrobca BYB GmbH, Waidhoffen, Rakúsko); • piesty motorov športových automobilov s výrazne predĺženou životnosťou; • panely na báze penového hliníka pre revolučnú inováciu chladenia a ohrevu obytných alebo kancelárskych priestorov s efektívnym využitím obnoviteľných zdrojov energie. Results of research • Research has led to the creation of several original composite materials, which could include: • Composites of light metals (Al, Mg) reinforced with ceramic particles (SiC, Al2O3) or carbon fibers for applications in light structural components with a high ratio of stiffness and strength to weight • Copper based composites with high thermal conductivity for heat – based heat removal from the reactor of semiconductor devices or electrical contacts • Ultra-light aluminum foam with a high stiffness to weight ratio, excellent ability to absorb shock, noise and vibration, as well as the possibility to quickly and evenly distribute heat; • Nanocomposites based on ultrafine aluminum powders with high stability structure and excellent mechanical properties at elevated temperatures, for moving parts. • The preparation of new materials often requires special manufacturing technology, the development of which is also

being worked on. The original technologies developed include IMMM SAS particular gas pressure infiltration technology for the preparation of composites, technology of foaming to ultralight aluminum components of complex shape or powder metallurgy technologies aimed at creating aluminum parts with ultrafine structures stabilized by nanoparticles. • This work has led to the introduction of several new production technologies for the manufacture of parts which have already been applied in mass production. The most important include: • aluminium foam stiffener of Ferrari cars (manufacturer Alulight GmbH, Ranshofen, Austria 6000 pcs per year since 2001); • bumper rail wagon made from aluminum foam (manufacturer Gleich GmbH, Kaltenkirchen, 1000 pcs per year since 2007); • crash absorbing components for cross wall in Audi Q7 made from aluminum foam (manufacturer Alulight GmbH, Ranshofen, 12o,000 pcs per year since 2008); • sliding contacts made of graphite infiltrated with copper for trolleybuses and locomotives, including the introduction of a unique manufacturing technology out into practice (Elektrokarbon as Topoľčany, approximately 10 thousand pieces per year since 2009); • composite stator ring of camshaft phaser of BMW engine (manufacturer SAPA Profiles Žiar nad Hronom, 900 thousand pcs per year since 2005); • battery electrodes made of composite materials (manufacturer Eff Power Sweden); • new cutting materials based on intermetallic iron alloys (manufacturer BYB GmbH, Waidhoffen, Austria); • pistons of sports car engines with a significantly extended lifespan; • panels based on aluminum foam for the revolutionary innovation of cooling and heating of residential or office spaces with effective use of renewable energy sources. III. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Okrem spomínaných aplikácií nových materiálov v praxi za významný vedecký prínos v posledných rokoch možno pokladať: • objasnenie nového typu mechanizmu stabilizácie mik-

51


roštrukúry ultrajemných materiálov na báze hliníka pomocou nanočastíc oxidov; • objasnenie kinetiky reakčnej syntézy v dvojzložkových systémoch, ktorú je možné výhodne využiť na prípravu ťažko taviteľných resp. ťažko obrábateľných materiálov; • návrh optimálnej architektúry kompozitného materiálu schopného odolávať vysokým tepelným zaťaženiam pri dobrej štruktúrnej a pevnostnej stabilite pre aplikácie v reaktoroch resp. plazmových elektródach. • Za najcennejší prínos možno považovať výsledky výskumu týkajúce sa penového hliníka, ktoré sa stali aj jedným z reprezentačných výsledkov SAV a celkovo výskumu na Slovensku. Tento výskum získal viacero ocenení (Technológ roka 1998 SR, Cena SAV 2006, Inovačný čin roka SR 2008, medzinárodná cena Cellmet 2008 a 2010, Osobnosť vedy a techniky 2012, Krištáľové krídlo 2012), na niektoré postupy boli udelené medzinárodné patenty (2 x patent USA, 4 x európsky patent), výskum bol ocenený množstvom pozvaných prednášok na prestížne medzinárodné konferencie (päť úvodných plenárnych prednášok), ako aj poverením kolektívu organizáciou šiesteho svetového kongresu o celulárnych materiáloch Metfoam 2009 v Bratislave po Brémach, Berlíne, Kjóte, a Montreale. • Najdôležitejším prínosom je zavedenie technológie do praxe – do sériovej výroby a predaja boli doteraz zavedené štyri výrobky z penového hliníka, pričom všetky výrobky sú originálnym svetovým riešením (prvá sériová súčiastka v automobile aj v železničnom vagóne).

52

Scientific contribution in the last 10 years • Apart from the application of new materials in practice, other significant scientific contributions in recent years are among the following: • elucidation of a new type of mechanism of stabilization of the microstructures of ultrafine materials based on aluminum oxide nanoparticles; • elucidation of the kinetics of reaction synthesis in two-component systems, which can be advantageously used for the preparation of heavy melting or materials that are difficult to process;

• design of optimal architecture of composite material capable of withstanding high thermal loads with good structural strength and stability for application in reactors or plasma electrodes. • The most valuable contribution could be considered to be the research results on aluminum foam, which also became one of the most representative results of SAS and overall research in Slovakia. This research has won several awards (Technologist of 1998 SR, SAS prize 2006 Innovation of the year 2008, the international Cellmet prize 2008 and 2010, Personality Science and Technology 2012, Crystal Wing 2012), some projects have been granted international patents (2 x patent USA, 4 x European patent), lots of research has been awarded numerous invites to lectures at international conferences (five introductory plenary sessions), as well as the mandated collective organization of the Sixth world Congress on cellular materials Metfoam 2009 in Bratislava after Bremen, Berlin, Kyoto and Montreal. • The most important contribution is the introduction of technology into practice – so far, four aluminium foam products have been introduced into mass production and all products are original global solutions (the first serial components in cars and railway wagons). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers BALOG, Martin – SIMANČÍK, František – BAJANA, Otto – GUILLERMO, Requena: ECAP vs.direct extrusion – Techniques for consolidation of ultra-fine Al particles. In Materials Science and Engineering A : structural materials, 2009, vol. 504, no.1 – 2, p. 1 – 7. ISSN 0921-5093. POLETTI, C. – BALOG, Martin – SIMANČÍK, František – DEGISCHER. H. P.: High-temperature strength of compacted submicrometer aluminium powder. In Acta Materialia. ISSN 1359 – 6454, 2010, vol. 58, no. 10, p. 3781 – 3789. BALOG, Martin – SIMANČÍK, František – WALCHER, Martin – RAJNER, Walter – POLETTI, Cecilia: Extruded Al-Al2O3 composites formed in situ during consolidation of ultrafine Al powders: Effect of the powder surface area. In Materials Science and Engineering A – Structural Materials Properties Microstructure and Processing, 2011, vol. 529, p. 131 – 137. (2.090 – IF2010). (2011 – Current Contents). ISSN 0921-5093. BALOG, Martin – POLETTI, Cecilia – SIMANČÍK, František


– WALCHER, Martin – RAJNER, Walter: The effect of native Al2O3 skin disruption on properties of fine Al powder compacts. In Journal of Alloys and Compounds, 2011, vol. 509S, june, p.S 235 – S235. (2.134 – IF2010). (2011 – Current Contents). ISSN 0925-8388. SEVOSTIANOV, I. – KOVÁČIK, J. – SIMANČÍK, F.: Elastic and electric properties of closed-cell aluminium foams: Cross property connection. In Materials Science and Engineering A. Vol. 420, nos. 1-2 (2006), p. 87 – 99.

Najvýznamnejšie patenty | Most significant patents Simančík, F. – Schörghuber, F. – Hartl, E.: Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metalschaum. 19.4.1996. (patents: AT 406 027B – 25.1.2000, US 5 865 237-2.2.1999, EP 0804 982 –27.11.2002 pre UK, DE, IT, F, AT). Simančík, F. – Wörz, H. – Wolfsgruber, E.: Verfahren zur Herstellung von Schaummetall-Formkörpern, 9. 4. 1999 (patents: JP2002511526T – 16. 4. 2002, US6391250 – 21. 5. 2002, EP1085956 – 1. 10. 2003, AT251001T – 15. 10. 2003, DE59907205D 6.11. 2003, ES2209413T – 16. 6. 2004). Danninger, H. – Daxelmüller, M. – Degischer, H. P. – Consemüller, K. – Hribernik, B. – Iždinský, K. – Kriszt, B. – Pökl, B. – Ponemayr, H. – Simančík, F.: Metal matrix Faserverbundkörperund Verfahren zu dessen Herstellung, 19. 4. 1999 (patents EP1046724 – 12.10.2005, AT306570T – 15. 10. 2005, DK1046724T – 6. 2. 2006, DE50011313D – 23. 2. 2006, ES2250095T – 16. 4. 2006, SI1046724T – 30. 4. 2006). Rajner, W. – Simančík, F.: Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von massgenauem Schaum. 26. 3. 2003 (patents DE 10313321 – 15. 7. 2004, JP2006521467T – 21. 9. 2006, EP1608476 – 7. 2. 2007, AT353260T – 15. 2. 2007). Simančík, F. – Jerz, J.: Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku, konštrukčný prvok a jeho použitie. 4. 4. 2003 (patents EP1611262 – 16. 5. 2007).

53


Inteligentné kompozitné materiály Progressive numerical modelling of intelligent materials

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: prof. Ing. Ján Sládek, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: prof. RNDr. Vladimir Sládek, DrSc. • Ing. Peter Staňák, PhD. In Slavomír Krahulec • Ing. Ladislav Sátor Ing. Pracovisko: Ústav stavebníctva a architektúry SAV P

|

Location: Institute of Construction and Architecture SAS

Ján Sládek Institute of Construction and Architecture SAS Dúbravská cesta 9, 845 03 Bratislava E-mail: jan.sladek@savba.sk Web: http://www.ustarch. sav.sk/ustarch/index.php/en/

54

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • „Neustály dopyt po inováciach a nových aplikáciách techniky je taktiež hnacou silou vývoja nových typov materiálov. Nedávne úspechy v oblasti materiálového výskumu ponúkajú konštruktérom tzv. Funkcionálne Gradientné Materiály (FGM), ktoré sú z hľadiska mikro a mezo-skopického mnohokomponentnými kompozitnými materiálmi, avšak v makrokonštrukciách ich materiálové vlastnosti môžu

byť modelované ako kontiunuálne nehomogénne. Takže vo FGM variabilnosť materiálových vlastností môže byť programovo riadená priestorovou distribúciou zloženia a objemového zastúpenia konštituentov. Tieto materialy boli vyvinuté v nedávnych rokoch s cieľom získať benefit z ideálnych vlastností jednotlivých konštituentov, napr. vysokú tepelnú a korozívnu odolnosť keramiky na jednej strane a veľkú mechanickú pevnosť a húževnatosť kovov na


druhej strane.“ • Inteligentné alebo smart materiály sú skupinou progresívnych materiálov s veľkým aplikačným potenciálom. Smart materiály sú vo všeobecnosti charakterizované ako nová skupina multifunkcionálnych materiálov, ktoré majú jednu alebo viac vlastností, a tie môžu byť kontrolované externým pôsobením prostredia vopred definovaným spôsobom. Piezoelektrické materiály sú pravdepodobne najrozšírenejšie inteligentné materiály používané v praxi. • Potreba piezoelektrických materiálov s vysokou pevnosťou, vysokou húževnatosťou, nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a nízkou dielektrickou konštantou povzbudila výskum fukcionálne gradientných piezoelektrických a magneto-elektro-elastických materiálov. Napredovanie vo vývoji funkcionálne gradietných piezoelektrických materiálov úzko súvisí s rozširovaním aplikácií v ultrasonických zobrazovacích zariadeniach, v senzoroch, aktuátoroch, transduktoroch atď. • Nakoľko chýbajú výpočtové programy na analýzu spomenutých úloh, je prirodzene veľký záujem mať vhodný výpočtový nástroj na riešenie magneto-elektro-elastických úloh v kontinuálne nehomogénnych tuhých látkach. • Bezprvkové metódy predstavujú relatívne nový koncept numerického modelovania v porovnaní s objemovo diskretizačnými metódami akou je napr. metóda konečných prvkov (MKP). Napriek veľkému pokroku a širokej aplikovateľnosti MKP pre mnohé úlohy neexistuje žiaden komerčný softvérovy produkt na analýzu viazaných úloh pre magnetoelektroelasticitu. Doteraz bolo navrhnutých viacero bezsieťových metód. Mnohé z nich boli odvodené zo slabej formulácie, a to buď na globálnej oblasti alebo na množine podoblastí. Bezsieťová lokálna Petrov-Galerkinova (MLPG) metóda je základom pre odvodenie mnohých bezsieťových formulácií. • Vedecký tím sa zameriava na vývoj nových výpočtových metód založených na silnej či slabej formulácii riešenia a patriacich k MLPG metódam. Snahou je využiť výhody bezprvkových metód na riešenie úloh, ktoré sa nedajú efektívne riešiť metódami založenými na sieti konečných prvkov.

Scientific and research goals of the team • Permanent demand for innovations and new technological applications is also a driving force for the development of new materials. Recent advances in material science are offering to designers so called Functionally Graded Materials (FGM), which are from a micro and mesoscopic point of view multi-component composite materials; however their material properties can be modelled in macroscopic structures as continuously nonhomogeneous. So the variability of FGM material properties can be controlled by spatial distribution and volumetric amount of constituents. These materials have been developed in recent years to gain benefit of ideal properties of individual constituents, for example high thermal and corrosive resistance of ceramics on one side and high mechanical strength and toughness of metals on the other side. • Intelligent or smart materials are part of the group of progressive materials with high application potential. Smart materials are in general characterized as a new class of multifunctional materials, which have one or more properties that can be controlled by external action of environment in the predefined way. Piezoelectric materials are probably the most widely used intelligent materials in practice. • The need for piezoelectric materials with high strength, high toughness, low coefficient of thermal expansion and low dielectric constant stimulated the research in the field of functionally graded piezoelectric and magneto-electro-elastic materials. Advances in development of functionally graded piezoelectric materials are closely related to the extension of their application as ultrasound imaging devices, sensors, actuators, transducers, etc. Since there is currently no commercially available software for the analysis of the aforementioned problems, there exists a naturally high demand to have suitable numerical tools for the resolution of magneto-electro-elastic problems in continually nonhomogeneous solid material. • Meshless methods represent a relatively new concept of numerical modeling compared to vol-

55


ume discretizing methods such as finite element method (FEM). Despite the big success and wide applicability of FEM for many problems, there is no commercial software product for the analysis of coupled magneto-electro-elastic problems. Up to now several meshless methods have been developed. Many of them are derived from weak form either on the global domain or on the set of subdomains. Meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method is the basis for derivation of various meshless formulations. • The scientific research team is currently focused on the development of new computational methods derived from strong or weak formulation and related to the MLPG method. The aim is to utilize the benefits of meshless methods for the solution of problems that cannot be effectively solved by methods based on finite elements.

Otvorenie trhliny na rozhraní dvoch piezoelektrických materiálov pri elektrickom zaťažení. | Opening of crack at the interface of two piezoelectric materials under an electrical load. Priehyb tenkej voľne podopretej kruhovej dosky s vnútorným otvorom a s uvažovaním FGM vlastností. | Deflection of a simply supported thin circular plate underpinned with inner hole and considering FGM properties. Otvorenie trhliny v magnetoelektoelastickom materiáli. Opening of crack in magnetoelectro-elastic material.

|

56

II. Výsledky skúmania • Vedecký tím odvodil vylepšené bezprvkové aproximácie pre derivácie vyššieho rádu. Ako je známe, presnosť aproximácie derivácie klesá s rastúcim rádom derivácie. Pri analýze ohybu dosiek je potrebné uvažovať s deriváciami až štvrtého rádu, preto pre zachovanie vysokej presnosti výpočtu je žiaduce zaručiť aj presnosť aproximácie vyšších derivácií neznámych veličín. • Boli rozpracované nové formulácie pre metódu hraničných integrálnych rovníc (BIEM) a regularizáciu integrálov v metóde hraničných prvkov. • Vedecký tím vyvinul nové numerické algoritmy pre urýchlenie

výpočtu integrálov vyskytujúcich sa v lokálnych integrálnych rovniciach (slabé formulácie). Rozvojom integrandu do Taylorovho radu a analytickým integrovaním sa lokalizuje výpočet tvarových funkcií do uzlových bodov, čo rapídne skráti výpočtový čas. • Odvodili sme MLPG formulácie pre analýzu viazaných elastických, elektromagnetických a tepelných polí. Formulácie boli aplikované na 2-D aj 3-D telesá, dosky aj škrupiny. • Pozornosť venujeme numerickým simuláciam fyzikálnych javov a procesov v piezoelektrických, piezomagnetických aj magneto-elektro-elastických materiáloch. Špeciálnym prípadom bolo rozšírenie získaných numerických modelov aj pre pórovité materiály, kde veľkosť pórov priamo ovplyvňuje výslednú odozvu materiálu na zaťaženie. • Tím venuje značné úsilie analýze integrity inteligentných materiálov, teda analýze trhlín a lomovej mechanike. Boli vyvinuté numerické algoritmy pre výpočet lomových parametrov v piezoelektrických i magneto-elektro-elastických materiáloch pri mechanickom, tepelnom i elektromagnetickom zaťažení. Zamerali sme sa na skúmanie vplyvu elektrických a magnetických okrajových podmienok na brehoch trhliny pre lomové parametre. • Analyzovali sa tiež nelineárne úlohy s uvažovaním plasticity a vyvinuli príslušné numerické formulácie založené na bezprvkovej MLPG metóde. Results of research • Modified meshless approximations for higher order derivatives have


been derived. It is well known that the accuracy of numerical approximation of derivative decreases with increased order of derivative. Bending analysis of thin plates requires derivatives of the fourth order, so for the assuring of high computational accuracy it is necessary to keep the accuracy of higher order derivatives of unknown quantities. • New formulations for the local boundary integral equation method (BIEM) and regularization of integrals in boundary element method have been developed. • The research team has developed new numerical algorithms for the faster evaluation of integrals appearing in local integral equations (weak formulation). Rapid decrease of computational time is obtained by expansion of integral into Taylor series and analytical integration which localize the evaluation of shape functions into nodal points. • We have derived MLPG formulations for the analysis of coupled elastic, electromagnetic and thermal fields. Obtained formulations were applied for 2-D and 3-D bodies, plates and shells. • Focus is also on the numerical simulation of physical processes and phenomena in piezoelectric, piezomagnetic and magneto-electro-elastic materials. As a special case, we have considered the extension of obtained numerical models also for porous media, where the pore size directly affects the resulting response of the material on the applied load. • The team has applied significant scientific effort to the analysis of the integrity of intelligent materials, meaning analyses of cracks and fracture mechanics. Numerical algorithms have been developed for computation of fracture parameters in piezoelectric and magneto-electro-elastic materials under mechanical, thermal and electromagnetic loads. • Nonlinear problems involving plasticity effects have been analysed and corresponding numerical formulations based on the meshless MLPG method have been developed. III. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov: • Bezprvkový prístup k riešeniu okrajových úloh je na Slovensku veľmi slabo zastúpený naprí-

klad v porovnaní s metódou konečných prvkov (MKP). Hlavným dôvodom je značné rozšírenie MKP vďaka dostupnosti komerčných výpočtových softvérov založených na tejto metóde. Avšak ich aplikovateľnosť je limitovaná a niekedy nevýhodná. Výskumný tím je pionierom uvedenia metódy hraničných integrálnych rovníc a neskôr aj bezprvkových metód v slovenskom akademickom priestore. • Svetové výskumné inštitúcie sa intenzívne zaujímajú o dosiahnuté poznatky v oblasti modelovania inteligentných materiálov a konštrukcií a príspevky k rozvoju bezsieťových metód. Intenzívna spolupráca tímu so zahraničnými výskumníkmi prispela k rozvoju nových bezprvkových formulácií pre: • viaznú termoelasticitu (University of Mashad, Irán); • modelovanie póroelastických materiálov a elastodynamické implementácie rýchlych algoritmov pre výpočet integrálov v lokálnych integrálnych rovniciach (Federal University of Juiz de Fora, Brazília); • analýzu spojite nehomogénnych FGM materiálov (University of Siegen, Nemecko); • analýzu piezoelektrických a piezomagnetických materiálov (University of Akron, USA); • modelovanie kompozitných materiálov z magneto-elektro-elastických vrstiev (University of California at Irvine, USA); • analýzu piezoelektrických snímačov a tiež vedenie tepla v nehomogénnom prostredí (University of Coimbra, Portugalsko); • modelovanie inverzných úloh mechaniky (City University of Hong Kong, Hong Kong); • analýzu ohybu dosiek a škrupín s uvažovaním FGM vlastností (Imperial College, London). Scientific contribution in the last 10 years • The meshless approach for the solution of boundary value problems is not that popular in Slovakia compared for example to the finite element method (FEM). The main reason for this lies in the wide spread use of FEM owing to the availability of commercial numerical software based on this method. However, the applicability of the FEM is limited and in some cases also inappropriate. The research team has made pio-

57


neering efforts in the introduction of boundary integral equation methods and also in meshless methods in the Slovak academic and research area. • Research institutions abroad are deeply interested in the area of modeling of intelligent materials and structures and contributions for the development of meshless methods. Intensive cooperation between the research team and other international researchers has lead to the development of new meshless formulations for: • Coupled thermoelasticity (University of Mashad, Iran); • Modelling of poroelastic materials and elastodynamic implementation of fast algorithms for evaluation of integrals in local integral equations (Federal University of Juiz de Fora, Brasil); • Analysis of continuously nonhomogeneous FGM materials (University of Siegen, Germany); • Numerical analysis of piezoelectric and piezomagnetic materials (University of Akron, USA); • Modelling of composite materials made of magneto-electro-elastic layers (University of California at Irvine, USA); • Analysis of piezoelectric sensors and also solutions for heat conduction in nonhomogeneous media (University of Coimbra, Portugal); • modeling of inverse problems in mechanics (City University of Hong Kong, Hong Kong); • Plate and shell bending analyses assuming FGM material properties (Imperial College, London). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers

58

Sladek, J. – Stanak, P. –Han, Z. D. –Sladek, V. – Atluri, S. N. (2013): Applications of the MLPG in Engineering & Sciences: A Review, CMES – Computer Modeling in Engineering & Sciences, vol. 92, No. 5, pp. 423 – 475. Sladek, J. – Sladek, V. – Wen, P. H. –Aliabadi, M. H.: Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) Method for shear deformable shells analysis, CMES – Computer Modeling in Engineering & Sciences 13, 2006, 103 – 11. Balas, J. – Sladek, J. – Sladek, V.: Stress Analysis by Boundary Element Methods, Elsevier, Amsterdam, Bratislava 1989, 686 p. Sladek, V. – Sladek, J. (Eds.): Singular Integrals in Boundary Element Methods, CMP, Southampton 1998, 425 p. Tanaka, M. – Sladek, V. – Sladek, J.: Regularization techniques applied to boundary element methods, Appl. Mech. Rev. 47 (1994), 457 – 499.

Atluri, S. N. – Sladek, J. – Sladek, V. – Zhu, T.: The local boundary integral equation (LBIE) and its meshless implementation for linear elasticity, Computational Mechanics 25, 2000, 180 –198. Sladek, J. – Sladek, V. –Zhang. Ch.: Transient heat conduction analysis in functionally graded materials by the meshless local boundary integral equation method, Computational Materials Science 28, 2003, 494 – 504.


Počítačové modelovanie kondenzovaných systémov na atomárnej škále Atomic-scale computer modeling of condensed matter systems

Vedúci kolektívu V

|

Team leader: prof. Ing. Ivan Štich, DrSc.

59

Členovia Č tímu | Team members: RNDr. Robert Turanský, PhD. • doc. Ing. Peter Bokes, PhD. M Mgr. Ján Brndiar, PhD. • RNDr. René Derian, PhD. • Ing. Matúš Dubecký, PhD. • Ing. Lucia Horváthová, PhD. Pracovisko: Fyzikálny ústav SAV P

|

Location: Institute of Physics SAS

Ivan Štich Institute of Physics SAS Dúbravská cesta 9, 845 11 Bratislava 45 E-mail: ivan.stich@savba.sk Web: http://dcps.sav.sk/web/

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Tím sa zaoberá počítačovým modelovaním kondenzovaných systémov na atomárnej/molekulárnej škále (tuhé látky, kvapaliny, povrchy, rozhrania, zhluky a interakciami medzi nimi) a procesov a zariadení na nanoškále (zobrazovanie a nanomanipulácia SPM mikroskopmi, atomárne a molekulárne spínače, molekulové magnety, nanotribológia, mechanochémia, fotochémia, kvantový

transport). Tieto systémy študujú metódami teórie hustotového funkcionálu (DFT), kvantového Monte Carla (QMC), resp. hybridnými metódami, kombinujúcimi QMC/DFT/Molekulárnu mechaniku. • „Tím je mladou skupinou, ktorá vznikala až v r. 2008, keď tímlíder nastúpil pracovať na Fyzikálny ústav SAV, a priviedol si aj časť svojej skupiny. Skupina je unikátna najmä kombináciou pomerne širokospektrálneho záberu, inter-


disciplinárnej expertízy vo fyzike, chémii, vedách o materiáloch a mladým vekom.“ Scientific and research goals of the team • The team focuses their work on the computer modelling of condensed-matter systems on an atomic/ molecular scale (solid state, liquids, surfaces, interfaces, clusters and interactions among others) and nano-scale processes and devices (imaging and nanomanipulation with SPM microscopes, atomic and molecular switches, molecular magnets, nanotribology, mechanochemistry, photochemistry, quantum transport). These systems are studied using methods of density functional theory (DFT) and quantum Monte Carlo (QMC), or hybrid methods combining QMC/ DFT/molecular mechanics methods. • “The group is a small-scale/large impact group founded in 2008, when the team leader moved to the Institute of Physics SAS with part of his previous research group. The group is distinguished primarily by its combination of fairly wide reaching, interdisciplinary expertise in physics, chemistry, and materials science, combined with the youth of its members.”

Mechanochemické, fotochemické a fotomechanické spínanie funkcionalizovanej molekuly azobenzénu ukotveného na zlatých hrotoch. | Switching of functionalized azobenzene suspended between gold tips by mechanochemical, photochemical, and opto-mechanical means.

60

II. Výsledky skúmania • Skúmali sme rôzne aktivácie (mechanickú vs. termálnu) molekulárnych systémov ukotvených na povrchoch (molekuly tiolátov ukotvené na zlate) a zistili sme, že mechanická aktivácia vedie k silnému spevneniu takéhoto prechodu a termálna aktivácia vedie k jeho oslabeniu. • Študovali sme optické, mechanické a opto-mechanické molekulové spínače, napr. spínač na báze molekuly azobenzénu ukotveného na zlatých elektródach a zistili sme, že čisto optické spínanie takéhoto zariadenia nie je možné. Štúdium kvantového transportu ukázalo, že on/off konduktancie tohto systému sa líšia max. o faktor 2, a nie o dva rády, ako sa predtým predpokladalo. Tento výsledok ukazuje, že táto trieda systémov nie je vhodná na použitie ako spínač. • Študovali sme organometalické molekulové magnety typu transition metal-benzene. U polosendvičov týchto systémov, ktoré

sú veľmi dobré modely pre adsorpciu magnetických atómov na graféne, sme pomocou ultra presných metód QMC ukázali, že určenie magnetického stavu týchto systémov vyžaduje presný opis elektrónovej korelácie a ukázali, že metódy stredovaného poľa (napr. DFT), dávajú kvalitatívne nesprávne výsledky. Plné sendviče s multidecker štruktúrou sme študovali najmä preto, že boli považované za perspektívne materiály pre spinové filtre, spintroniku a kvantové počítanie. Ukázali sme, že tieto systémy nie sú polokovové feromagnety, ako sa doposiaľ univerzálne predpokladalo, ale feromagnetické izolanty s veľkými a podobnými spinovými energetickými medzerami pre obidve spinové populácie. Táto vlastnosť vylučuje použitie tejto triedy materiálov ako efektívne molekulové spinové filtre. • Objasnili sme existenciu troch oddelených frikčných vetiev (závislosť sily trenia od kontaktnej plochy) experimentálne zistené v režime nanotribológie odpovedajúce superlubrickému a normálnemu režimu. • Skupina sa dlhodobo zaoberá počítačovým modelovaním SPM (surface probe microscopy) techník, a to najmä bezkontaktnou atomárnou silovou mikroskopiou pre zobrazovanie na atomárnej/molekulárnej úrovni a nanomanipuláciu. V tejto oblasti sa nám podarilo nájsť materiál, ktorý umožňuje jednoznačnú identifikáciu chemickej identity nano-asperity na hrote. Táto vedomosť je nutná pre akúkoľvek kontrolovanú operáciu s týmto zariadením. Results of research • We have investigated different activation modes (mechanical vs. thermal) of molecular systems anchored to solid surfaces (thiolates anchored on gold) and found that mechanical activation may lead to significant strengthening of the junction whereas thermal activation causes its weakening. • We have studied optical, mechanical, and opto-mechanical molecular switches, such as an azobenzene molecule anchored to gold electrodes and found that purely optical switching of such a device is hindered and therefore not possible. The study of quantum transport showed


that the on/off conductances differ by at most a factor of 2 as opposed to two orders of magnitude as reported previously. This result indicates that this class of system is not suitable for use as a molecular switch. • We have studied organometallic molecular magnets of the transition metal-benzene type. For half-sandwiches, which serve as very simple models for magnetic atom adsorption on grapheme, using ultra-accurate QMC methods we have shown that the determination of the magnetic state of these systems requires very accurate modelling of electronic correlations. We have also shown that the popular mean-field methods (e.g. DFT) yield qualitatively incorrect results. With full-sandwich structures we have focused mainly on their anticipated applications as spin filters in spintronics and quantum computing. We have shown that these systems are not half-metal ferromagnets as universally assumed but rather ferromagnetic insulators with large and broadly similar spin gaps for both spin populations. This property excludes their use as efficient molecular spin filters. • We have elucidated the existence of three distinct frictional branches (dependent on friction force on contact area) experimentally determined in the nanotribological regime corresponding to superlubric and normal regime. • The group has a long-term interest in the computer modelling of SPM (surface probe microscopy) techniques, mainly in non-contact/ near-contact atomic force microscopy for atomic/ molecular-scale imaging and nanomanipulation. In this area of research we have succeeded in identifying a material which makes possible the unambiguous identification of chemical identity of the nano-asperity on the tip. Knowledge of the chemical tip termination is a necessary prerequisite for any controlled operation with such apparatus. III. Vedecký prínos na posledných 10 rokov • Skupina úzko spolupracuje s viacerými experimentálnymi skupinami (Center for Nanotechnology (CeNTech), Universität Münster, Basel University, Universität Giessen, Osaka University)

a teoretickými skupinami (North Carolina State University, King’s College London, Universidad autonoma de Madrid). • Výsledkom tejto spolupráce je aj priame teoretické modelovanie prebiehajúcich experimentov. Príkladom je počítačové modelovanie nanotribológie, zobrazovania a nanomanipulácie bezkontaktným atomárnym silovým mikroskopom. Spolupráca v oblasti teórie ide naopak smerom k štúdiu systémov a vlastností, ktoré je nateraz ešte problematické študovať experimentálne, napr. spinové filtre, resp. tam, kde čisto experimentálny prístup nie je schopný zodpovedať na všetky otázky, napr. identifikácia chemickej identity hrotu SPM mikroskopu. Scientific contribution in the last 10 years • The group has numerous collaborations with experimental (Center for Nanotechnology (CeNTech), Universität Münster, Basel University, Universität Giessen, Osaka University) and theory groups (North Carolina State University, King’s College London, Universidad autonoma de Madrid). These collaborations have also resulted in direct theoretical modelling of experiments which are currently under way. An example of this is computer modeling in nanotribology, imaging and manipulation with a non-contact atomic force microscope. The collaboration with theory groups focuses systems and properties which have up to now been difficult to study purely experimentally, e.g. spin filters, or systems where purely experimental approach cannot answer all the outstanding questions, e. g. chemical identity of the nano-asperity on the tip of an SPM microscope. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Konôpka, M. – Turanský, R. – Reichert, J. – Fuchs, H.– Marx, D. – Štich, I.: Mechanochemistry and Thermochemistry are Different: Stress-Induced Strengthening of Chemical Bonds, Phys. Rev. Lett., 100, 115503 (2008). Horváthová, L. – Dubecký, M. – Mitas, L. – Štich, I.: Spin multiplicity and symmetry breaking in vanadium-benzene complexes, Phys. Rev. Lett. 109, 053001 (2012).

61


62


63

Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV

2. oddelenie vied

|

|

Top Scientific Teams and People at SAS

Section 2

o živej prírode a chemických vedách Life, Medical and Environmental Sciences |

• • •

lekárske vedy | Medical Sciences biologické a chcemické vedy | Biological and Chemical Sciences poľnohospodárske a veterinárne vedy | Agricultural and Veterinary Sciences


Ľudskými mezenchýmovými bunkami cielená génová terapia nádorov Tumour gene therapy targeted by human mesenchymal stem cells

Vedúci tímu V

|

Team leader: doc. Ing. Čestmír Altaner, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Veronika Altanerová, CSc. • Mgr. Lucia Kučerová, PhD. R RNDr. Miroslava Matúšková, PhD. • RNDr. Silvia Tyčiaková, PhD. • RNDr. Kristína Hlubinová, CSc. Mgr. M Marína Cihová, PhD. • Ing. Roman Bohovič P Pracovisko: Ústav experimentálnej onkológie SAV

Čestmír Altaner Cancer Research Institute SAS Vlárska 7 833 91 Bratislava E-mail: exonalt@savba.sk Web: http://www.exon.sav.sk

64

|

Location: Cancer Research Institute SAS

S Spolupracujúci vedci | Cooperating researchers: doc. MUDr. Boris Mravec, CSc. • MVDr. Katarína Ondičová, PhD. LLekárska fakulta UK Bratislava | Faculty of Medicine, Commenius University in Bratislava

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskum a testovanie ľudských terapeutických kmeňových buniek (cytozíndeamináza/5-fluorocytozín systém a HSV-tymidín kináza/ganciklovir systém). ••• Protinádorová terapia pomocou geneticky modifikovaných mezenchýmových kmeňových buniek • „Schopnosť mezenchýmových kmeňových buniek usídliť sa v nádore je základ tejto jedinečnej terapie. Atraktívnosť

predliečivovej génovej terapie nasmerovanej na nádor pomocou kmeňových buniek spočíva v aktivácii predliečiva na cytotoxický liek (5-fluorouracil) priamo v mieste nádoru, čím nedochádza k systémovej toxicite. Samovražedná génová terapia použitím geneticky modifikovaných mezenchýmových kmeňových buniek má výhodu v bezpečnosti, pretože podávanie predliečiva nielen eliminuje nádorové bunky, ale zabije aj bunky, ktoré iniciovali


nádor a súčasne eliminuje rezistentnejšie terapeutické kmeňové bunky.“

[1] Kucerova, L. – Altanerova, V. – Matuskova, M. – Tyciakova, S. – Altaner, C.: Adipose tissuederived human mesenchymal stem cells mediated prodrug cancer gene therapy. Cancer Res. 2007; 67): 6304-13. [2] Kucerova, L. – Matuskova, M. – Pastorakova, A. – Tyciakova, S. – Jakubikova, J. – Bohovic, R. – Altanerova, V. – Altaner, C.: Cytosine deaminase expressing human mesenchymal stem cells mediated tumour regression in melanoma bearing mice. J Gene Med. 2008; 10:1071-82. [3] Kucerova, L. – Matuskova, M. – Hlubinova, K. – Altanerova, V. – Altaner, C.: Tumour cell behaviour modulation by mesenchymal stromal cells. Mol Cancer. 2010; 129.4598-9-. [4] Matuskova, M. – Hlubinova, K. – Pastorakova, A. – Hunakova, L. – Altanerova, V. – Altaner, C. – Kucerova, L. HSVtk expressing mesenchymal stem cells exert bystander effect on human glioblastoma cells. Cancer Lett. 2010; 290: 58-67. [5] Kucerova, L. – Poturnajova, M. – Tyciakova, S. – Matuskova, M.: Increased proliferation and chemosensitivity of human mesenchymal stromal cells expressing fusion yeast cytosine deaminase Stem Cell Res. 2012;8: 247-58.

Scientific and research goals of the team • Development and testing of human therapeutic stem cells (cytosine deaminase/5-fluorocytosine system and HSV-thymidine kinase/ganciclovir system). • “The ability of mesenchymal stem cells to migrate and engraft in tumours is the basis of this unique therapy. The appeal of prodrug gene therapy targeted at tumours by means of stem cells lies in the activation of prodrug to cytotoxic drug (5-fluorouracil) directly at the site of the tumour thereby eliminating systemic toxicity. Suicide gene therapy using genetically modified mesenchymal stem cells is safe. The reason for this is that administration of prodrug not only eliminates tumour cells but also kills tumour initiating cells and consequently kills more resistant therapeutic stem cells.” II. Výsledky výskumu • Pripravili sme ľudské mezenchýmové kmeňové bunky transdukované retrovírusovým vektorom obsahujúcim fúzny kvasinkový gén cytozíndeaminázy: uracilfosforibozyltransferázy – tzv. terapeutické kmeňové bunky schopné konvertovať predliečivo 5-fluorocytozín na 5-fluorouracil. Preukázali sme ich terapeutický potenciál na modeli ľudského karcinómu hrubého čreva. Dokázali sme významnú inhibíciu rastu nádoru pri intravenóznom podávaní terapeutických kmeňových buniek [1]. • Silný cytotoxický účinok terapeutických kmeňových buniek sme pozorovali na rôznych ľudských nádorových líniách odvodených od melanómu, glioblastómu, nádoru prsníka, močového mechúra, medulárneho karcinómu štítnej žľazy v experimentoch in vitro. Na modelovom organizme – nahej myši sme ukázali inhibíciu týchto ľudských nádorov pri intravenóznom podaní terapeutických kmeňových buniek [2, 3, 4, 5]. • V pilotnej predklinickej štúdii na nahých myšiach sme ukázali, že terapeutické kmeňové bunky boli účinné pri intravenóznom podaní proti ľudským bunkám z kostnej me-

tastázy karcinómu prostaty [6]. • Ukázali sme, že terapeutické kmeňové bunky sú účinné proti multiformnému glioblastómu – mozgovému nádoru, ktorý je nevyliečiteľný súčasnou konvenčnou terapiou. • V experimentoch sme simulovali budúce podmienky klinickej aplikácie liečby malígnych glioblastómov priamou injekciou terapeutických kmeňových buniek do nádoru. Na zvieracom modeli sme preukázali, že terapeutické kmeňové bunky putujú k nádoru, aj keď sú podané do vzdialeného miesta v mozgu a efektívne inhibujú rast glioblastómu pri liečbe 5-fluorocytozínom. Celková regresia nádoru je závislá od dávky terapeutických kmeňových buniek a kompletné vyliečenie bolo dosiahnuté, keď sa terapeutické kmeňové bunky podávali opakovane a predliečivo sa kontinuálne aplikovalo do mozgovej resekčnej kavity. Výsledky experimentálnej štúdie, ktorá simuluje klinický scenár liečby glioblastómu ukázali, že génová terapia prostredníctvom terapeutických kmeňových buniek je perspektívna liečebná modalita a mohla by byť úspešná aj v klinickej štúdii liečby malígnych mozgových nádorov [7, 8]. Results of research • Investigation results • In order to obtain therapeutic stem cells we transduced mesenchymal stem cells with retroviral vector containing fused yeast gene cytosinedeaminase: uracilphosphoribozyltransferase. Their therapeutic potential was proved on human colorectal carcinoma cells upon 5-fluorcytosine administration. Significant inhibition of tumour growth was established following the intravenous administration of therapeutic stem cells [1]. • The strong cytotoxic effect of therapeutic stem cells was observed on various human tumour cell lines derived from melanoma, glioblastoma, breast carcinoma, bladder tumour and medullary thyroid gland carcinoma in experiments in vitro. Through experiments on nude mice we demonstrated growth inhibition of these tumours when therapeutic stem cells were administered intravenously [2, 3, 4, 5]. • Therapeutic stem cells injected intravenously were

65


[6] Cavarretta, I. T. – Altanerova, V. – Matuskova, M. – Kucerova, L. – Culig, Z. – Altaner, C.: Adipose tissuederived mesenchymal stem cells expressing prodrug-converting enzyme inhibit human prostate tumour growth. Mol Ther. 2010; 18: 223-31. [7] Altanerova, V. – Cihova, M. – Babic, M. – Rychly, B. – Ondicova, K. – Mravec, B. – Altaner, C.: Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells expressing yeast cytosinedeaminase::uracil phosphoribosyltransferase inhibit intracerebral rat glioblastoma. Int J Cancer. 2012;130:455-63. [8] Altaner, C. – Altanerova, V. – Cihova, M. – Ondicova, K. – Rychly, B. – Baciak, L. – Mravec, B. Complete regression of glioblastoma by mesenchymal stem cells mediated prodrug gene therapy simulating clinical therapeutic scenario. Int J Cancer. 2014;134:1458-65. [9] Klepanec, A. – Mistrik, M. – Altaner, C. – Valachovicova, M. – Olejarova, I. – Slysko, R. – Balazs, T. – Urlandova, T. – Hladikova, D. – Liska, B. – Tomka, J. – Vulev, I. – Madaric, J.: No difference in intra-arterial and intramuscular delivery of autologous bone marrow cells in patients with advanced critical limb ischemia. Cell Transplant. 2012; 21: 1909-18. [10] Madaric, J. – Klepanec, A. – Mistrik, M. – Altaner, C. – Vulev, I.: Intra-arterial autologous bone marrow cell transplantation in a patient with upper-extremity critical limb ischemia. Cardiovasc Intervent Radiol. 2013 6 :545-8. [11] Altaner, C. – Altanerova, V. – Cihova, M. – Hunakova, L. – Kaiserova, K. – Klepanec, A. – Vulev, I. – Madaric, J.: Characterization of mesenchymal stem cells of „no-options“ patients with critical limb ischemia treated by autologous bone marrow mononuclear cells. PLoS One. 2013; 8:e73722. [12] Altaner, C.: Glioblastoma and stem cells. Neoplasma. 2008; 55: 369-74. Review.

66

[13] Altaner, C.: Prodrug cancer gene therapy. Cancer Lett. 2008; 270: 191-201.. Review

found to be efficient in the inhibition of human tumour cells derived from metastasis of prostate cancer in a pilot preclinical study [6]. • Human therapeutic stem cells were found to be therapeutically efficient in an experimental model of rat glioblastoma multiforme – brain tumour, which is not curable with present standard therapy. • We have simulated future conditions of the clinical approach of malignant glioblastoma treatment by direct inoculation of therapeutic stem cells into the tumour. Using the animal model of

glioblastoma we demonstrated that therapeutic stem cells migrated to the tumour from a distant part of the brain and effectively inhibited tumour growth in the presence of 5-fluorocytosine. Complete regression of the tumour depends on the therapeutic stem cell dose, repeated application and continuous delivery of prodrug to the brain cavity. The results of our experimental study simulating the clinical scenario of glioblastoma therapy have shown that gene therapy mediated by stem cells is a curative modality. It is antici-

(1) Dospelé mezenchýmové kmeňové bunky sa izolujú z kostnej drene alebo z tukového tkaniva pacienta. | Adult mesenchymal stem cells are isolated from bone marrow or from adipose tissue of the patient. (2) Do buniek sa vloží samovražedný gén (cytozíndeamináza) a vyselektujú sa bunky, v ktorých sa cytozíndeamináza produkuje. Získané terapeutické kmeňové bunky sa kultiváciou in vitro zmnožia. | Suicide gene (cytosine deaminase) is inserted into the cells and then cytosine deaminase expressing cells are selected. Obtained therapeutic stem cells are expanded by cultivation in vitro.

(3) Teraputické kmeňové bunky v tele pacienta putujú k nádoru, a tam sa usídlia. | Therapeutic stem cells migrate and engraft into tumours in the body. (4) Netoxické predliečivo (5-fluorocytozín) sa na mieste nádoru mení na účinné cytostatikum (5-fluorouracil), ktorý usmrtí nádorové bunky. | Non-toxic prodrug (5-fluorocytosine) is converted at the tumour site to effective cytostatic drug (5-fluorouracil) which kills tumour cells.

Terapia je založená na schopnosti dospelých kmeňových buniek špecificky sa usídliť v nádore. to migrate and engraft in the tumour.

|

On the ability of adult stem cells

Nasmerovaná génová terapia pomocou ľudských terapeutických kmeňových buniek. Targeted gene therapy by means of human mesenchymal is based stem cells. Inzercia terapeutického génu cytozíndearninázy. | Insertion of the therapeutic gene (cytosine deaminase).

Izolácia mezenchýmových kmeňových buniek MSC. | Mesenchymal stem cell isolation.

Terapeutické kmeňové bunky. Therapeutic stem cells.

❸ Kmeňové bunky transdukované so samovražedným génom putujú k nádoru. | Stem cells transduced with suicide gene travel towards tumour. Tukové tkanivo LIPOSUKCIA. | Adipose tissue LIPOSUCTION.

Kostná dreň marrow

|

Bone

❷ Intravenózna inokulácia terapeutických kmeňových buniek. Následne aplikácia 5-fluorocytozínu. | Intravenous inoculation of therapeutic cells Subsequently application of 5-fluorocytosine.

5-fluorocytozín – netoxický liek sa konvertuje na MIESTE NÁDORU na 5-fluorouracil, účinné cytostatikum: SMRŤ NÁDOROVÝCH BUNIEK 5-fluorocytosine – nontoxic drug is converted on the TUMOUR SITE to 5-fluorouracil, effective cytostatic drug: TUMOUR CELL DEATH


pated that this kind of therapy might be effective in a clinical trial for treatment of human malignant brain tumours [7, 8].

[14] Cihova, M. – Altanerova, V. – Altaner, C.: Stem cell based cancer gene therapy. Mol Pharm. 2011; 8: 1480-7. Review. [15] Altaner, C. – Altanerova, V.: Stem cell based glioblastoma gene therapy. Neoplasma. 2012; 59: 756-60. Review. [16] Altaner, C.: Glioma cancer stem cells and their role in therapy. Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology.2013; 16 : 757-764. Review. [17] Kucerova, L. – Skolekova, S.: Tumour microenvironment and the role of mesenchymal stromal cells. Neoplasma. 2013; 60: 1-10. Review.

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli • Etablovanie techník izolácie dospelých kmeňových buniek a vývoj liečby nádorov pomocou mezenchýmových kmeňových buniek, ktoré sme vypracovali na Ústave experimentálnej onkológie SAV, viedli na Slovensku k vytvoreniu „Centra bunkovej terapie a regeneračnej medicíny“ na Onkologickom ústave sv. Alžbety. Toto pracovisko má oprávnenie pripravovať dospelé kmeňové bunky pre klinickú aplikáciu. ••• V interodborovom priestore • Dospelé kmeňové bunky majú široké uplatnenie aj v regeneračnej medicíne. Vedeckí pracovníci tímu spolupracovali na klinickej štúdii liečby pacientov s kritickou ischémiou končatiny kmeňovými bunkami z kostnej drene. U pacientov, u ktorých bola indikovaná amputácia končatiny sa touto liečbou podarilo zabrániť amputácii u 70  pacientov [9, 10, 11].

••• V medzinárodnom výskumnom priestore • Génová terapia cielená na nádor prostredníctvom kmeňových buniek, ktorú sme vypracovali, je súhrne opísaná v niekoľkých vyžiadaných súborných článkoch [12, 13, 14, 15, 16, 17]. Scientific contribution for the last 10 years ••• Domestic contribution • The establishment of techniques for adult stem cell isolation and propagation and development of stem cell-based tumour therapy which were elaborated at the Cancer Research Institute SAS, have given rise to the creation of the “Centre of Cell Therapy and Regenerative Medicine” in the St. Elisabeth Oncology Institute in Bratislava. The Centre is authorized for the preparation of adult stem cells for clinical application. ••• Interdisciplinary research • Adult stem cells have a broad range of application in regenerative medicine. The members of the scientific team are currently collaborating in a clinical study dealing with the treatment of critical limb ischemia patients (CLI). The therapy using bone marrow stem cells for “no option” CLI patients prevented limb amputation in 70 of patients [9, 10, 11]. ••• International contribution • The cancer gene therapy mediated by stem cells which have developed was comprehensively featured in several reviews [12, 13, 14, 15, 16, 17]. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Publikované výsledky tímu dali podnet pre vyžiadanie kapitoly „Cestmir Altaner : Stem Cell–Mediated Prodrug Gene Therapy of High-Grade Brain Tumors“ do knihy Stem Cell Therapeutics for Cancer, First Edition. Edited by Khalid Shah, Harvard Medical School, Boston © 2013 John Wiley & Sons, Inc. | The published results of the team led to the completion of a chapter: „Cestmir Altaner: Stem Cell–Mediated Prodrug Gene Therapy of High-Grade Brain Tumours“ in the book: “Stem Cell Therapeutics for Cancer”, First Edition. Edited by Khalid Shah, Harvard Medical School, Boston © 2013 John

Mgr. Marína Cihová, PhD. spracováva výsledky liečby glioblastómu terapeutickými kmeňovými bunkami. | Marina Cihova, PhD evaluates results of glioblastoma therapy mediated by therapeutic stem cells.

Wiley & Sons, Inc.

67


Viaclieková rezistencia leukemických buniek Multidrug resistance in leukemic cells

Vedúci tímu

|

Team leader: doc. Ing. Albert Breier, DrSc.

Členovia tímu | Team members: Ing. Zdena Sulová, DrSc. • Mgr. Mário Šereš, PhD. • RNDr. Viera Boháčová, CSc. RNDr. Denisa Imrichová, PhD. • Ing. Andrej Rusnák, PhD. • Ing. Helena Kavcová • Mgr. Lucia Messingerová Mgr. Milan Hano • Mgr. Lucia Pavlíkova • Ing. Martina Cocuľová • MUDr. Branislav Uhrík, CSc. Mgr. Lenka Gibalová, PhD. • Mgr. Tatiana Bubenčíková (Kurucová) • RNDr. Miroslav Barančík, DrSc. (ÚVS SAV) Albert Breier albert.breier@savba.sk, albert.breier@stuba.sk web: http://scholar.google.sk/ citations?user= k0m9c9kAAAAJ&hl=en

68

Pracovisko: Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky SAV and Genetics SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Štúdium rozvoja viacliekovej rezistencie (MDR – z anglického multidrug resistance) leukemických buniek. Najčastejšou príčinou MDR je zvýšená expresia nasledovných membránových transportných proteínov: P-gp – P-glykoproteínu (permeability glycoprotein); MRP – proteíny asociované s MDR (multidrug resistance associated protein); BCRP – proteín asociovaný s rezis-

|

Location: Institute of Molecular Physiology

tenciou nádorov prsníka (breast cancer resistance protein). Tieto proteíny sú členmi ABC (z anglického ATP-binding cassette) génovej rodiny membránových transportérov a sú klasifikované ako ABCB1 (P-gp), ABCC1-3 (MRP1-3) a ABCG2 (BCRP). Sú integrálnymi proteínmi plazmatickej membrány živočíšnych buniek, ktoré schopnosťou odstraňovať rôzne cytotoxické látky z ich intracelulárneho priestoru dokážu chrániť pred to-


1

Barancik, M. – Bohacova, V. – Kvackajova, J. – Hudecova, S. – Krizanova, O. – Breier, A.: Eur. J. Pharm. Sci. 14, (2001), 29 – 36.

2 Fiala, R. – Sulova, Z. – ElSaggan, AH – Uhrik, B. – Liptaj, T. – Dovinova, I. – Hanusovska, E. – Drobna, Z. – Barancik, M. – Breier, A.: Biochim Biophys Acta. 1639, (2003), 213 – 224. 3 Sulová, Z. – Mislovicová, D. – Gibalová, L. – Vajcnerová, Z. – Poláková, E. – Uhrík, B. – Tylková, L. – Kovarova, A. – Sedlák, J. – Breier, A.: J Proteome Res. 8, (2009), 513 – 520. 4

Bubenickova, T – Cholujova, D. – Messingerova, L. – Mislovicova, D. – Seres, M. – Breier, A. – Sulova, Z.: Int J Molec Sci 13, (2012), 15177 – 15192. 5

Sulová, Z. – Ditte, P. – Kurucová, T. – Poláková, E. – Rogozanová, K. – Gibalová, L. – Seres, M. – Skvarková, L. – Sedlák, J. – Pastorek, J. – Breier, A.: Anticancer Res. 30, (2010), 3661 – 3668.

6

Barancik, M. – Bohacova, V. – Sedlak, J. – Sulova, Z. – Breier, A.: Eur. J. Pharm. Sci. 29, (2006), 426 – 434.

7

Sulova, Z. – Orlicky, J. – Fiala, R. – Dovinova I. – Uhrik, B. – Seres, M, – Gibalova, L. – Breier, A.: Biochem. Biophys Res Commun 335, (2005), 777 – 784.

8

Seres, M. – Polakova, E. – Krizanova, O. – Hudecova, S. – Klymenko, SV, – Breier, A. – Sulova, Z.: Gen Physiol Biophys 27, (2008), 211 – 221.

9 Sulova, Z. – Seres, M. – Barancik, M. – Gibalova, L. – Uhrik, B. – Polekova, L – Breier, A.: Gen Physiol Biophys 28 (2009, Special Issue: SI), F89 – F95. 10

Seres, M. – Ditte, P. – Breier, A. – Sulova, Z.: Gen Physiol Biophys 29, (2010), 396 – 401.

11

Seres, M. – Cholujova, D. – Bubencikova, T, – Breier, A, – Sulova, Z.: INT J MOLEC SCI 12, (2011), 7772 – 7784.

xickým stresom. • „Ak sú tieto proteíny viac exprimované v neoplastických bunkách, spôsobujú zlyhávanie efektívnej chemoterapie prakticky pri všetkých onkologických ochoreniach. Náš tím sa zaoberá štúdiom príčin tvorby týchto proteínov a následným rozvojom liekovej rezistencie u leukemických buniek. Pri leukémiách bola v minulosti chemoterapia jedinou možnou liečbou. Dnes aj popri možnostiach transplantácie kostnej drene a pri (autológnej) transplantácii krvotvorných buniek, chemoterapia leukemických ochorení má stále významnú úlohu pri terapii krvných malignancií. Preto je expresia P-gp, MRP a BCRP markerom zhoršenej prognózy pacienta a dôvodom na vhodnú modifikáciu liečebného protokolu.“ Scientific and research goals of the team • The study of the development of multidrug resistance (MDR) in leukemic cells. • MDR is most frequently caused by increased expression of the following membrane transport proteins: P-gp – P-glycoprotein (permeability glycoprotein); MRP – proteins associated with MDR (multidrug resistance associated protein); BCRP – protein associated with breast cancer resistance (breast cancer resistance protein). These proteins are members of the ABC (ATP-binding cassette) gene family of membrane transporters and are classified as ABCB1 (P-gp), ABCC1-3 (MRP1-3) and ABCG2 (BCRP). They are integral proteins of the plasma membrane in animal cells and due to their ability to remove various cytotoxic substances from their intracellular space are capable of protection against toxic stress. • “In case their expression in neoplastic cells increases, these proteins cause failure of efficient chemotherapy in practically all oncology diseases. Our team is devoted to studying the causes leading to the formation of these proteins and subsequent development of drug resistance in leukemic cells. In the past, chemotherapy was the only possible treatment option in case of leukemia. Nowadays, together with the possibility of bone marrow transplantation and (autologous) transplantation of blood-forming cells, chemotherapy in leukemic

diseases still plays an important role when treating blood malignancies. Therefore, the expression of P-gp, MRP and BCRP is a marker of worsened prognosis for patients as well as the reason for a suitable modification of treatment protocol.” II. Výsledky výskumu • Zistili sme, že MDR, ktorú vyvolá zvýšená expresia P-gp v leukemických bunkách je sprevádzaná: • existenciou funkčného prepojenia s regulačnou dráhou proteín kinázy p38-MAPK.1; • dramatickými zmenami transglykozylačných reakcií, čo je spojené so zníženou hladinou UDP-cukrov, glykogénu vnútrobunkových glykoproteínov a kyslých sacharidov na bunkovom povrchu2. Tieto zmeny sú spojené s remodeláciou celkových sacharidov na bunkovom povrchu, čo je možné sledovať pomocou väzby rôznych lektínov3, 4, a sú priamo spojené s prítomnosťou P-gp v leukemických bunkách5; • existenciou funkčného prepojenia s regulačnou dráhou proteín kinázy PI3K/Akt6; • zmenami homeostázy vápenatých iónov, ktoré zahŕňajú ich zvýšenú intracelulárnu koncentráciu a zníženie expresie pumpy pre vápenaté ióny endoplazmatického retikula a kalnexínu7, 8, 9; • zníženou senzitivitou voči stresorom endoplazmatického retikula ako sú thapsigargín10 a tunikamycín11; • zníženou senzitivitou voči cisplatine, ktorá nie je substrátom P-gp12; • zmenami v regulačnej dráhe nukleárnych receptorov pre deriváty vitamínu A13. Results of research • We have established that MDR induced by increased expression of P-gp in leukemic cells is accompanied by: • The existence of functional interconnection with regulation path of protein kinase p38-MAPK1, • Dramatic changes in transglycosylation reactions, associated with decreased level of UDP-sugars, glycogen of intracellular glycoproteins and acid saccharides on cell surface2. These changes are associated with remodelling of total saccharides on cell surface, which may be observed using the bonds of various lectins3.4, and are directly connected with the presence of P-gp in

69


leukemic cells5; • The existence of functional interconnection with regulation path of protein kinase PI3K/Akt6; • Changes in homeostasis of calcium ions which include increased intracellular concentration and reduced expression of endoplasmic reticulum and calnexin calcium pumps7,8,9; • Decreased sensitivity to endoplasmic reticulum stress-inducing agents such as thapsigargin10 and tunicamycin11, • Decreased sensitivity to cisplatin, which is not a substrate of P-gp12; • Changes in regulation path of nuclear receptors for vitamin A derivatives13.

12 Gibalova, L. – Seres, M. – Rusnak, A. – Ditte, P. – Labudova, M. – Uhrik, B. – Pastorek, J. – Sedlak, J. – Breier, A – Sulova, Z.: Toxicology in Vitro 26, (2012), 435 – 444. 13 Sulova, Z. – Macejova, D. – Seres, M. – Sedlak, J. – Brtko, J. – Breier, A.: Toxicology in Vitro Volume: 22, (2008), 96 – 105. 14

Klymenko, S. V. – Ilyenko, I. N. – Golarnik, N. A. – Maznichenko, O. L. – Breier, A. – Bazyka, D. A.: Gen Physiol Biophys. 28, (2009), 63 – 9.

15

Breier, A – Barancík, M. – Sulová, Z. – Uhrík, B.: Curr Cancer Drug Targets. 5,(2005), 457 – 68.

70

16 Breier, A. – Gibalova, L. – Seres, M. – Barancik, M. – Sulova, Z.: Anticancer Agents Med Chem. 13, (2013), 159 – 70

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Tím sa zaoberá výskumom viacliekovej rezistencie leukemických buniek viac ako 20 rokov, počas ktorých sa etabloval ako líderské pracovisko na Slovensku. Riešenie danej problematiky bolo zahrnuté v šiestich projektoch APVV (z toho štyri boli koordinované na ÚMFG SAV) a 12 projektoch VEGA. Tím bol zahrnutý do riešenia štátnych programov „Genomika nádorových, kardiovaskulárnych a prenosných ochorení pre zdravšiu populáciu ľudí a zvierat a Vybudovanie centra excelentnosti pre oblasť biotechnológií – Biotechnologické centrum SR – BITCET. Tím bol zahrnutý do Vedecko-výskumného centra excelentnosti APVV Biomembrány: štruktúra a dynamika biologických membrán vo vzťahu k bunkovým funkciám a do dvoch centier excelentnosti SAV – Centrum excelentnosti pre kardiovaskulárny výskum a Centrum excelentnosti na štúdium metabolických aspektov vývoja, diagnostiky a liečby nádorových ochorení. V projektoch štrukturálnych fondov EÚ je tím zapojený v konzorciách pre budovanie Centier excelentnosti pre translačný výskum v molekulárnej medicíne (TRANSMED I a II, koordinuje ho Virologický ústav SAV), Centra excelentnosti pre glykomiku (koordinuje ho Chemický ústav SAV), pre vybudovanie Kompetenčného centra pre výskum a vývoj v oblasti molekulárnej medicíny (koordinuje ho PriF UK) a v projekte „Diagnostika spoločensky závažných ochorení na Slovensku, založená na moderných biotechnológiách“ (koordi-

nuje ho Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky SAV). Riešenie týchto projektov umožnilo tímu vybudovať špecializovanú vedeckú infraštruktúru tak, že má dostupné najmodernejšie metodológie biochémie, molekulárnej a bunkovej biológie a udržiava si tak schopnosť konkurovať iným pracoviskám vo vedeckom priestore doma i v zahraničí. • Tematika riešená v tíme je typickým príkladom moderného interdisciplinárneho prístupu k vedeckému štúdiu biologických objektov. V laboratóriách tímu uplatňujeme moderné metodiky pre analýzu expresie proteínov, zobrazovanie ich lokalizácie v bunkách, monitorovanie ich funkcie, ako aj pre citlivé monitorovanie priebehu rôznych regulačných procesov v bunke. Multidisciplinarita v tíme je zabezpečovaná vďaka erudícii jeho členov v biochémii, bunkovej fyziológii, svetelnej, konfokálnej a elektrónovej mikroskopii, cytometrii a v metodológii práce s tkanivovými kultúrami. • Tím sa etabloval aj v medzinárodnom vedeckom priestore. O svojich výsledkoch pravidelne informuje v príspevkoch v medzinárodných vedeckých časopisoch a na konferenciách. Vďaka prácam v oblasti vzťahu P-gp sprostredkovanej MDR k intracelulárnej homeostáze Ca2+, boli členovia tímu požiadaní European Calcium Society (ECS), aby zorganizovali The Second ECS Workshop, ktorý sa konal v Smoleniciach 3. – 6. 6. 2009. Členovia tímu iniciovali dve medzinárodné sympóziá Drug resistance in cancer v Smoleniciach 7. – 11. 6. 2008 a 29. 5. – 1. 6. 2011. Členovia tímu sú zahrnutí v neformálnom kolektíve vedcov ČR a SR v oblasti Xenobiochémie, ktorý v dvojročných cykloch organizuje Xenobiochemické sympózium striedavo v ČR a v SR (2004 Smolenice, 2007 Liptovský Ján, 2011 Trenčianske Teplice). Tím bol koordinujúcim kolektívom NATO projektu: P-glycoprotein Mediated Multidrug Resistance in Radiation-Associated Hematological Malignancies Following the Chernobil Accident s ukrajinským partnerom Research Centre for Radiation Medicine v ukrajinskom Kyjeve; z týchto riešení vznikli dve spoločné publikácie8, 14. Členovia tímu riešili v rokoch 2009 – 2013 priemyselný projekt pre firmu Celge-


ne Corporation: Correlations between expression/ activity of marker proteins/enzymes in patients with myelodysplastic syndrome treated or non-treated by Lenalidomide. • Členovia tímu publikovali dva vyžiadané prehľadné články v medzinárodných vedeckých časopisoch: „Curr Cancer Drug Targets15“ a „Anticancer Agents Med Chem16“. Scientific contribution for the last 10 years • The team has been dealing with the research of multidrug resistance in leukemic cells for more than 20 years and during this period has become a leading workplace in Slovakia. The task of finding a solution to the issue was included in 6 SRDA projects (of which 4 were coordinated at the Institute of Molecular Physiology and Genetics at SAS) and 12 VEGA projects. The team participated in the implementation of the following governmental programmes: “Use of Cancer, Cardiovascular and Contagious Disease Genomics to Improve the Health of Human and Animal Population” and “Establishment of the Centre of Excellence for Biotechnologies – Biotechnology Centre of the Slovak Republic – BITCET”. It was also involved in the SRDA Scientific Research Centre of Excellence: “Biological Membranes: Structure and Dynamics of Biological Membranes in Relation to Cellular Functions” and two SAS Centres of Excellence: “Centre of Excellence for Cardiovascular Research” and “Centre of Excellence for the Study of Metabolic Aspects of Development, Diagnostics and Treatment of Cancer”. As part of implementation of projects within the EU structural funds, the team participates in consortia for the development of Centres of Excellence for Translational Research in Molecular Medicine (TRANSMED I and II, coordinated by the Institute of Virology at SAS), Centre of Excellence for Glycomics (coordinated by the Institute of Chemistry at SAS), for the development of the Competence Centre for Research and Development in Molecular Medicine (coordinated by the Faculty of Natural Sciences at the CU) and the project entitled “Diagnostics of Socially Severe Diseases in Slovakia Based on Modern Biotech-

nologies” (coordinated by the Institute of Molecular Physiology and Genetics at SAS). Due to the implementation of these projects the team was able to establish a specialized scientific infrastructure with state-of-the-art methodologies of biochemistry, molecular and cellular biology at hand and in this way preserve the ability to compete with other sites in the scientific field both at home and abroad. • The subject dealt with by the team is a typical example of a modern interdisciplinary approach to the scientific study of biological objects. The team’s laboratories use modern methodologies for analyzing protein expression, displaying their location in cells, monitoring their function as well as for sensitive monitoring of the course of various regulatory processes in the cell. The multidisciplinary nature of the team is ensured by the members’ knowledge of biochemistry, cellular physiology, light, confocal and electron microscopy, cytometry and methodology of working with tissue cultures. • The team is a well-established scientific group in the international scientific space which regularly informs on its results in submissions to international scientific journals and at conferences. Thanks to their works dealing with the relationship between the P-gp-mediated MDR and the intracellular homeostasis of Ca2+, the team members were asked by the European Calcium Society (ECS) to organize “The Second ECS Workshop”, which took place in Smolenice between 3rd and 6th June 2009. The team members initiated two international symposia dealing with “Drug resistance in cancer” which took place in Smolenice between 7th and 11th June 2008 and between 29th May and 1st June 2011. The team members are included in an informal team of scientists from the Czech and Slovak Republic dealing with xenobiochemistry; the team organizes a xenobiochemical symposium every two years in turn in the Czech and Slovak Republic. The team members organized this symposium in 2004 in Smolenice, in 2007 in Liptovský Ján and in 2011 in Trenčianske Teplice. In cooperation with its Ukrainian partner, Research Centre for Radiation Medicine, Kyiv, Ukraine;

71


the team coordinated the NATO project entitled: “P-glycoprotein Mediated Multidrug Resistance in Radiation-Associated Hematological Malignancies Following the Chernobyl Accident” which resulted in two joint publications8,14. In 2009-2013, the team members implemented an industrial project for Celgene Corporation: “Correlations between Expression/Activity of Marker Proteins/Enzymes in Patients with Myelodysplastic Syndrome Treated or Non-Treated by Lenalidomide”. In July 2013, results of this research were submitted to the sponsor in the form of a final report. • Upon request, members of the team published 2 well-arranged articles in international scientific journals: “Curr Cancer Drug Targets15” and “Anticancer Agents Med Chem16. IV. Najvýznamnejšie monografie a články Most significant monographs and papers

|

Členovia tímu zosumarizovali svoje poznatky a konfrontovali ich so súčasnými vedomosťami v tejto problematike v jednej monografii v anglickom jazyku a vo dvoch kapitolách v monografiách vyžiadaných vydavateľom NOVA Publisher v USA: | Team members summarize their findings and discuss them with current knowledge on this topic in one monograph in English and two chapters in monographs requested NOVA Publisher in the us: Breier, A. – Gibalova, L. – Seres, M. – Barancik, M. – Sulova, Z.: P-glycoprotein mediated multidrug resistance of cancer tissue: Implication for cancer chemotherapy. ISBN 978-80-89233-55-7, PETRUS Publisher, Bratislava 2012. Sulova, Z. – Brtko, J. – Macejová, D. – Breier, A.: Are Nuclear Receptors for Retinoids Involved in the Control of the Expression and Activity of P-Glycoprotein? In Retinoic Acid: Structure, Mechanisms and Roles in Disease (Cheng, L.H., It, Y. eds.) NOVA Publisher, 2012 pp. 29 – 52. Online on: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=34515. Breier, A. – Imrichova, D. – Paulikova, H. – Barancik, M. – Sulova, Z.: Vincristine as an inductor of drug resistance marker expression in neoplastic cells. In Vincristine: Clinical Uses, Pharmacokinetics and Impacts on Health, (Coello, J. M.; Sabres, Y. D., eds.) NOVA Science Publishers, 2013, pp 1 – 31. Online on: https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=46763.

72


Nanočastice a nanoštruktúry pre vybrané aplikácie Nanoparticles and nanostructures for selected applications

Vedúci tímu V

|

Team leader: prof. RNDr. Ignác Capek, DrSc.

73

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Eva Majková, DrSc. • Ing. Matej Jergel, DrSc. • prof. Ing. Štefan Luby, DrSc. d doc. Ing. Dušan Berek, DrSc. • dr. Rer. Nat. Peter Šiffalovič, PhD. • Mgr. Karol Vegso, PhD.

Ignác Capek Polymer Institute SAS Dúbravská cesta 9, 845 41 Bratislava Web: http://www.polymer. sav.sk Eva Majková, Institute of Physics SAS Dúbravská cesta 9, 845 11 Bratislava http://www.fu.sav.sk

Pracovisko: Fyzikálny ústav SAV • Ústav polymérov SAV P P Polymer Institute SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Predmetom výskumu je príprava a štúdium vlastností nanoobjektov na báze kovov pre vybrané aplikácie predovšetkým v oblasti senzoriky, optiky, plazmoniky a fotovoltaiky. • Nanoštruktúry formované z koloidných nanočastíc: Predmetom výskumu je cielená tvorba nanočastích s požadovanými vlastnosťami (rozmer, tvar, zloženie, typ surfaktantu) metódami kolo-

|

Location: Institute of Physics SAS

idnej chémie a v ďalšom kroku spontánne formovanie usporiadaných nanočasticových mono a multivrstiev na pevnej podlože alebo na rozhraní kvapalina/vzduch. Ďalej študujeme vlastnosti nanočasticových súborov s ohľadom na vybrané aplikácie predovšetkým s využitím metód rtg rozptylu. • Nanoštruktúry pripravené fyzikálnou depozíciou pár (PVD): Sú to multivrstvové štruktúry pripravené striedavou depozíciou


2 a viac materiálov ultratenkých vrstiev hrúbky niekoľko nm až pod 1 nm, ktoré majú využitie v rtg optike a spintronike. Predmetom výskumu je štúdium rastových procesov a procesov na rozhraniach multivrstiev (drsnosť, miešanie, interdifúzia, škálovacie efekty) v závislosti od parametrov prípravy a pod vplyvom vonkajších činiteľov (teplota, laser, UV, rtg žiarenie) s cieľom dosiahnuť cielené parametre vyvíjaných štruktúr. • Kompozitné vodorozpustné nanočastice pripravované modifikáciou a redukciou nanoštruktúr a kovových solí: Predmetom výskumu je cielená modifikácia nanomateriálov a príprava vodorozpustných hybridných magnetických nanočastíc s povrchovou vrstvou striebra alebo zlata, stabilizované nízkomolekulovými povrchovoaktívnymi prísadami a biomolekulami (aptaméry, peptidy). K redukcii kovových solí sa používajú klasické redukčné činidlá a generované radikály rozpadom peroxidov pri klasickej roztokovej polymerizácii a pri mikroemulznej a miniemulznej polymerizácii. • V oblasti nových originálnych metodík sú to: • Nové metódy separácie a molekulovej charakterizácie viackomponentových, komplexných systémov syntetických polymérov, ktoré sa líšia chemickým zložením alebo fyzikálnou architektúrou bez vplyvu ich mólovej hmotnosti. Cieľom je nezávislé určenie priemerných mólových hmotností a disperzity mólových hmotností zložiek systému. Bez predbežnej sepa-

74

Zariadenie Lab-GISAXS pre výskum nanoštruktúr vyvinuté tímom, ktoré umožňuje vykonávať unikátne experimenty predtým výlučne odkázané na zdroje synchrotrónového žiarenia. | Lab-GISAXS device for nanostructure studies developed by the team that allows unique experiments previously solely dependent on synchrotron radiation sources.

rácie zložiek to nie je možné. • Vývoj unikátnych laboratórnych zariadení a metód pre oblasť nanotechnológií a nanovied. Scientific and research goals of the team • The subject of research is the preparation and study of the properties of metal-based nanoobjects for selected applications, in particular in the field of sensors, optics, plasmonics and photovoltaics. • Nanostructures formed from colloidal nanoparticles. • The subject of research is tailored preparation of nanoparticles with targeted properties (size, shape, composition, surfactant type) per methods of colloidal chemistry and spontaneous formation of ordered nanoparticle monolayers and multilayers on a solid substrate or at the air/liquid interface. Subsequently, properties of the nanoparticle arrays are studied in relation to particular applications primarily employing X-ray scattering methods. • Nanostructures prepared by physical vapour deposition (PVD). These are multilayer structures prepared by alternating deposition of two or more ultrathin layers of thickness ranging from several nm down to less than 1 nm that are applied in X-ray optics and spintronics. The subject of research is the study of growth processes and interface phenomena in multilayers (roughness, intermixing, interdiffusion, scaling effects) depending on preparation parameters and external factors (temperature, laser, UV radiation, X-rays) with the aim of achieving the targeted parameters of the structures under development. • Composite water soluble nanoparticles prepared by modification and reduction of nanostructures and metal salts. The subject of study is the targeted modification of nanomaterials and preparation of water soluble hybrid magnetic nanoparticles with silver or gold surface layers that are stabilized by small-molecule surface-active additives and biomolecules (aptamers, peptides). The reduction of metal salts is performed by common reduction agents and radicals generated by peroxide decay in classical solution polymerization and microemulsion and miniemulsion polymerization. •


New original methods are as follows: • New methods of separation and molecule characterization of multicomponent complex systems of synthetic polymers that differ in chemical composition or physical architecture without the effect of their molecular weight. The aim is an independent determination of the average molecular weights and dispersion of the molecular weights of the system components. It is not possible without a preliminary component separation. • Development of unique laboratory equipment and methods in the field of nanotechnology and nanoscience. II. Výsledky výskumu • Najvýznamnejšie výsledky nášho výskumu sú v oblasti štúdia procesov tvorby samousporiadaných nanočasticových súborov, štúdia ich vlastností a využitia v senzoroch, plazmonických štruktúrach, resp. v príprave superhydrofóbnych povrchov. Sú to: • Originálne výsledky o procese samousporadúvania nanočastíc pri spontánnom odparovaní solventu, pri modifikácii surfaktantu fotolýzou alebo ozonolýzou a pri mechanickom namáhaní s použitím časovo rozlíšených meraní (20 ms) malouhlového rtg rozptylu pri malom uhle dopadu (GISAXS). Ako prví sme pozorovali novú metastabilnú fázu pri tvorbe nanočasticovej monovstvy na rozhraní voda/vzduch. Tento výsledok bol zaradený do prestížnej ročenky Európskeho synchrotrónoveho zariadenia ESRF Highlights 2012. Najvýznamnejšie práce: P. Šiffalovič et al., Phys. Rev. B 76 (2007), art.no. 195432; P. Šiffalovič et al., Small 4 (2008), 2222, K.Vegso et al., Langmuir 28 (2012), 10409, ESRF Highlights 2012, pp. 70. • Vypracovali sme originálnu verziu parakryštalického modelu pre štruktúrnu analýzu nanočasticových mono- a multivrstiev, ktorá umožňuje ich komplexnú charakterizáciu a aplikovali sme ju na výsledky meraní GISAXS (K.Vegso, et al., Nano-

a kvapalín v laboratórnych podmienkach a sledovať napr. in-situ procesy samousporiadania nanočastíc, s časovým rozlíšením 25 ms. • Navrhli a realizovali sme senzory plynov na báze nanočastíc s využitím pri monitorovaní čistoty ovzdušia a detekcii výbušnín a ukázali sme ich výhody oproti klasickým riešeniam, predovšetkým vyššiu citlivosť až do oblasti ppb (Š. Luby et al, Vacuum 86 (2012), 590; Š. Luby et al., Physics Procedia 32 (2012), 152). • S využitím difúzneho rozptylu rtg žiarenia na rozhraniach multivrstvy W/B4C sme v rámci Bornovej aproximácie analyzovali korelačné a škálovacie vlastnosti rozhraní a po prvýkrát z takýchto meraní bol exaktne určený mechanizmus rastu multivrstvy (P. Šiffalovič, et al., J. Appl. Cryst. 43 (2010), 1431). • V oblasti štúdia prípravy a modifikácie koloidných nanočastíc možno spomenúť niektoré zaujímavé výsledky: • V súvislosti s vývojom senzorov sme sledovali modifikácie uhlíkových nanotrubičiek elektrochemickými a fotochemickými postupmi. Prítomnosť karboxylových skupín na povrchu nanotrubičiek sa podstatne zvýši ich rozpustnosť vo vode a ich interakcie s biomolekulami (I. Capek, Adv. Colloid Interface Sci. 150, 63 – 89 (2009). • V súvislosti s vývojom biosenzorov sme sledovali prípravu a modifikáciu nanočastíc vzácnych kovov aptamérmi DNA s cieľom zvýšiť koloidnú stabilitu kovových nanočastíc a ich využitie na hybridizačné účely (I. Capek, Advances in Colloid and Interface Science 163 (2011) 123 – 143). • Navrhli sme a úspešne odskúšali originálne metódy kvapalinovej chromatografie na separáciu polymérov, ktoré sa líšia chemickým zložením alebo fyzikálnou architektúrou bez vplyvu ich mólovej hmotnosti. Cieľom je nezávislé určenie priemerných mólových hmotností a disperzity mólových hmotností zložiek systému. Bez predbežnej separácie zložiek to nie je možné (D. Berek, Molecular Characterization of Synthetic Polymers by Means of Liquid Chro-

technology 23 (2012), art.no. 045704; K.Vegso et al., Langmuir

matography; Chapter 11 in Physical Chemistry of Macromol-

• Vybudovali sme svetovo unikátne zariadenie LAB-GISAXS pre experimenty malouhlového rtg rozptylu, umožňujúce vykonávať experimenty na povrchu pevných látok

ecules, Macro to Nanoscales, Apple Academic Press Inc., NJ,

28 (2012), 9395).

2013, www.appleacademicpress.com).

75


Results of research • The most important results of our research are in the field of studies of nanoparticle array formation by self-assembly, studies of their properties and employment in sensors, plasmonic structures or the preparation of superhydrophobic surfaces. In particular: • Original results on the nanoparticle self-assembly process at spontaneous solvent evaporation, surfactant modification by photolysis and ozonolysis and mechanical stress with the application of time-resolved measurements (20 ms) of small-angle X-ray scattering at grazing incidence (GISAXS). We observed for the first time a new metastable phase accompanying a nanoparticle monolayer formation at the water/air interface. This result was selected and included in the prestigious European Synchrotron Radiation Facility ESRF Highlights 2012. The most important publications are: P. Šiffalovič et al., Phys. Rev. B 76 (2007), art.no. 195432; P.Šiffalovič et al., Small 4 (2008), 2222, K.Vegso et al., Langmuir 28 (2012), 10409, ESRF Highlights 2012, p. 70. • We worked out an original version of the paracrystal model for the structural analyses of the nanoparticle mono- and multilayers that enables their complex characterization; this was applied to GISAXS measurement results (K.Vegso, et al., Nanotechnology 23 (2012), art.no. 045704; K.Vegso et al., Langmuir 28 (2012), 9395). • We developed a world-wide unique LAB-GISAXS device for the small-angle X-ray scattering experiments

76

Laboratórium depozície tenkých vrstiev a multivrstiev metódou naprašovania iónovým zväzkom vo vysokom vákuu. Zariadenie bolo vyrobené podľa návrhu tímu a umožňuje prípravu ultratenkých vrstiev (hrúbka pod 1 nm) s vysokou presnosťou a reprodukovateľnosťou. | Laboratory of thin film and multilayer deposition using the ion beam sputtering method in high vacuum. The equipment fabricated according to the design developed by the team enables the deposition of ultrathin layers (thickness below 1 nm) with high precision and reproducibility.

allowing laboratory experiments on solid and liquid surfaces and detection e.g. of the self-assembly process in-situ with 25 ms resolution. • We designed and realized gas sensors based on nanoparticles for air pollution monitoring and explosives detection and showed their advantages comparing with classical sensors, in particular a higher sensitivity up to the ppb range (Š. Luby et al, Vacuum 86 (2012), 590; Š. Luby et al., Physics

• Employing the diffuse X-ray scattering at interfaces in a W/B4C multilayer we analyzed the correlation and scaling interface properties within the Born approximation and for the first time precisely determined the multilayer growth mechanism (P. Šiffalovič, et al., J. Appl. Cryst. 43 (2010), 1431). • In the field of preparation and modification of colloidal nanoparticles, some interesting results can be mentioned: • In relation to biosensor development, we studied modifications of carbon nanotubes using electrochemical and photochemical procedures. The presence of carboxyl groups on the nanotube surface considerably enhances their water solubility and interactions with biomolecules (I. Capek, Adv. Colloid Interface Sci. 150, 63-89 (2009)). • In relation to biosensor development, we studied the preparation and modification of rare metal nanoparticles by DNA aptamers with the aim of increasing the colloidal stability of the metallic nanoparticles and their utilization for hybridization purposes (I. Capek, Advances in Colloid and Interface Science 163 (2011) 123–143). • We designed and successfully tested original methods of liquid chromatography for polymer separation that differ in chemical composition or physical architecture without the effect of molecular weight. The aim is to independently determine the average molecular weights and dispersion of the molecular weights of the system components. This is not possible without a preliminary component separation (D. Berek, Molecular Characterization of Synthetic Procedia 32 (2012), 152).

Polymers by Means of Liquid Chromatography; Chapter 11 in Physical Chemistry of Macromolecules, Macro to Nanoscales, Apple Academic Press Inc., NJ, 2013, www.appleacademicpress.com).


III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Tím získal originálne poznatky vo viacerých oblastiach, ktoré sú významné aj v medzinárodnom výskumnom priestore. Ide najmä o tieto oblasti: • mechanizmy spontánneho samousporiadavania nanočastíc do dvoj a trojrozmerných súborov; • morfológia a korelačné a škálovacie vlastnosti rozhraní v multivrstvových štruktúrach v závislosti od metódy prípravy a tepelného spracovania (štandardné žíhanie, laserové ožarovanie s použitím excimerového femtosekundového laseru); • modifikácia uhlíkových nanotrubičiek elektrochemickými a fotochemickými postupmi. • Okrem toho tím prispel zásadným spôsobom k vývoju nových diagnostických metód a postupov ako aj k vývoju inštrumentácie v týchto oblastiach: • malouhlový rtg rozptyl pri šikmom dopade (GISAXS); • kvapalinová chromatografia. Scientific contribution for the last 10 years • The team obtained original knowledge in several fields that are important in the international scientific community. In particular: • mechanisms of spontaneous self-assembly of nanoparticles into two- and three-dimensional arrays; • morphology and correlation and scaling properties of interfaces in multilayer structures depending on preparation method and thermal processing (classical annealing, laser irradiation employing excimer femtosecond laser); • modification of carbon nanotubes by electrochemical and photochemical procedures. • In addition, the team contributed in a fundamental way to the development of new diagnostic methods and procedures as well as instrumentation in these fields: • small-angle X-ray scattering at grazing incidence (GISAXS); • liquid chromatography. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Majková, E. – Luby, Š. – Jergel, M.: Interface Properties and Thermal Stability of Multilayers for X–EUV Optics, Chapter 1 in Leading-Edge Materials Science Research, pp. 5-39, Paul W.

Lamont (Ed.), ISBN 1-60021-798-2, (Nova Science Publishers Inc. Hauppauge, NY, 2008). Jergel, M. –Majkova, E. – Borel, Ch. –Morawe, Ch. – Maťko, I.: Multilayers with Ultra-short Periods, Chapter 24 in Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics, Springer Series in Optical Sciences vol.137, pp. 375 –390, A. Erko, M. Idir, Th. Krist, A.G. Michette (Eds.), ISBN 978-3-540-74560-0, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg 2008. Nanoparticles / Book 1 (ISBN 979-953-307-305-6) Chapter title: Self-assembly of nanoparticles at solid and liquid surfaces Authors: Peter Siffalovic, Eva Majkova, Matej Jergel, Karol Vegso, Martin Weis and Stefan Luby. Capek, I.: Nanosenzory – Sensory na osnove metaliceskich i sostavnych nanocastic i nanometerialov, v: „Encyklopedija JUNESKO-EOLSS System Zizneobespecenija, Nanonauka i Nanotechnologija“ Kapitola 3.11, 858 – 979 (2009). ISBN: 97892-3-403999-4 (UNESCO), 978-5-89317-224-9. Capek, I.: Novel inorganic and metal nanoparticles prepared by inverse microemulsion,in Nanoscience – Colloidal and Interfacial aspects, Section VI Formation of Nanocolloids, Ed. V.M.Starov, Taylor and Francis Group, Surfactant science series, 147, Chapter 26, pp.779 – 861, (2010), ISBN 978-1-42006500-8. Capek, I.: Dispersions Based on Carbon Nanotubes – Biomolecules Conjugates, in Carbon Nanotubes-Growth and Application, Rijeka, Croatia, Chapter 4, Ed. M. Naraghi, InTech., 2011, p 75 – 96, ISBN 978-953-307-566-2. Berek, D.: Molecular Characterization of Synthetic Polymers by Means of Liquid Chromatography; Chapter 11 In: Physical Chemistry of Macromolecules, Macro to Nanoscales, Eds. Chin Han Chan, Chin Hua Chia, Sabu Thomas, Apple Academic Press Inc., NJ, distributed by CRC Press – Taylor & Francis Group, 2013, www.appleacademicpress.com.

77


Imobilizované biotechnológie a biorozpoznávanie: od makro- po nanoškálové formáty Immobilized biotechnology and biorecognition: from macro- to nanoscale formats

Vedúci tímu V

|

Team leader: Ing. Peter Gemeiner, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Ján Tkáč, DrSc. • Ing. Jaroslav Katrlík, PhD. • Ing. Marek Bučko, PhD. In Danica Mislovičová, PhD. •Ing. Alica Vikartovská, PhD. • Mgr. Jana Šefčovičová, PhD. Ing. In Ing. Andrea Schenkmayerová, PhD. • Ing. Jaroslav Filip, PhD. • Ing. Tomáš Bertók Pracovisko: P Chemický ústav SAV

|

Location: Institute of Chemistry SAS

Peter Gemeiner Institute of Chemistry SAS, Department of Glycobiotechnology E-mail: Peter.Gemeiner@savba.sk Web: http://chem.sk

78

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Tím realizuje výskum využitia imobilizovaných systémov v troch smeroch: • enkapsulácia mikroorganizmov pre biosyntézu aróm a prekurzorov liečiv; • imobilizácia enzýmov a mikroorganizmov s využitím nanotechnológií pre biosenzory a biopalivové články; • lektínové biočipy založené na imobilizácii biokomponentov v mikroa nanoškále určené pre biomedicínsky výskum

a diagnostiku. • „Prístrojovo kontrolovaná enkapsulácia v polyelektrolytových kapsuliach s polopriepustnou membránou významne zlepšuje reprodukovateľnosť, výkon, stabilizáciu a znovupoužiteľnosť mikróbov a enzýmov. Kontrola povrchových vlastností v nanoškále umožňuje pripraviť citlivé biosenzory a biopalivové články so zaujímavými charakteristikami. Lektínové biočipy určené na odhalenie zmien glykánových štruktúr a na stano-


venie glykobiomarkerov v biologických a klinických vzorkách majú veľký potenciál prispieť ku diagnostike a liečbe závažných ochorení.“ Scientific and research goals of the team • Research on the use of immobilized systems takes place in three directions: • Encapsulation of microorganisms for biosynthesis of drug precursors and flavours; • Immobilization of enzymes and microorganisms using nanotechnology for biosensors and biofuel cells; • lectin biochips based on the immobilization of biocomponents in micro- and nanoscale intended for biomedical research and diagnostics. • „Encapsulation in polyelectrolyte complex capsules via device-controlled processes significantly improves reproducibility, stabilization and reuse of microbes and enzymes. Control of surface properties in the nanoscale enables the preparation of sensitive biosensors and biofuel cells with interesting characteristics. Lectin biochips designed to detect changes in glycan structures and to determine glycobiomarkers in biological and clinical samples have great potential to contribute to the diagnosis and treatment of serious diseases.“ II. Výsledky výskumu • Za ostatných 10 rokov výsledky tímu významne prispeli do vývoja v oblasti imobilizovaných biotechnológií a biorozpoznávania, ktorý smeruje k využitiu čoraz dokonalejších techník a nanomateriálov. Z hľadiska vývoja imobilizovaných biokatalyzátorov sa ukázalo, že vyvinutá technika enkapsulácie mikrobiálnych buniek a enzýmov v polyelektrolytových kapsuliach je univerzálne použiteľná pre ich imobilizáciu, stabilizáciu a recyklovateľnosť. Fyzikálne uzavretie buniek a enzýmov v kapsuliach nastavením nanorozmerovej priepustnosti membrány bez nutnosti chemických úprav umožňuje vytvorenie fyziologického mikroprostredia pri zachovaní ostatných výhod imobilizácie. Tým je zabezpečená optimálna enzýmová aktivita a potenciál priemyselného využitia biokatalyzátorov pri produkcii prírodných aróm a chirálnych prekurzorov nových liečiv pomocou biooxidá-

cií. • Nové nanomateriály a sofistikované protokoly modifikácií povrchov, akými sú príprava SAM vrstviev (self-assembled monolayers), 2-D nanočasticová array a integrácia nanomateriálov (nanočastice, uhlíkové nanorúrky a grafén) s povrchmi, boli použité pri príprave vysoko robustných a citlivých biosenzorov určených najmä na monitorovanie biotechnologických procesov a pri konštrukcii biobatérií. • Imobilizácia biokomponentov v mikro- a nanoškále našla významné uplatnenie pri vývoji lektínových biočipov, ktoré boli v kombinácii s modernými vysokocitlivými a vysokovýkonnými bioanalytickými technikami (elektrochemická impedančná spektroskopia, povrchová plazmónová rezonacia a microarray) úspešne aplikované pri odhaľovaní fyziologicky významných glykozylačných zmien súvisiacich s rôznymi biologickými procesmi a chorobami (kolorektálny karcinóm, reumatoidná artritída). Results of research • The results of the team over the past 10 years have contributed significantly to the area of development of immobilized biotechnology and biorecognition, which has lead to the increased use of sophisticated techniques and nanomaterials. Development of immobilized biocatalysts has shown that the technique designed for encapsulation of microbial cells and enzymes in polyelectrolyte capsules is universally applicable for their immobilization, stabilization and recyclability. The physical entrapment of cells and enzymes within capsules via the adjustment of nano-sized membrane permeability without chemical treatment enables the creation of a physiological microenvironment while maintaining other advantages of immobilization. This ensures optimal enzyme activity and potential industrial application of biocatalysts in the production of natural flavours and chiral precursors of new drugs by bioxidations. • New nanomaterials and sophisticated protocols for surface modification such as the preparation of SAM (self-assembled monolayers), 2-D nanoparticles array and integration of nanomaterials (nanopar-

79


Schéma procesu enantioselektívnej produkcie laktónov ako prekurzorov bioaktívnych látok pomocou rekombinantných buniek E. coli s nadprodukovaným enzýmom cyklopentanón monooxygenázou. Bunky sú enkapsulované v polyelektrolytových kapsuliach s polopriepustnou membránou a kvapalným jadrom. Produkcia prekurzorov prebieha v bioreaktoroch. | The process scheme for the enantioselective production of lactones as precursors of bioactive substances using recombinant E. coli cells with overexpressed enzyme cyclopentanone monooxygenase. The cells are encapsulated in polyelectrolyte capsules with a semi-permeable membrane and a liquid core. Production of precursors occurs in bioreactors.

enkapsulácia

|

ticles, carbon nanotubes and graphene) with the surfaces were used for the preparation of highly robust and sensitive biosensors applied in the monitoring of biotechnological processes and for the construction of biofuel cells. • Immobilization of bio-components in micro-and nanoscale found significant application in the development of lectin biochips, which have been combined with modern high-sensitivity and high-throughput bioanalytical techniques (electrochemical impedance spectroscopy, surface plasmon resonance and microarray) and successfully applied in the detection of physiologically significant changes in glycosylation associated with various biological processes and diseases (colorectal cancer, rheumatoid arthritis). III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Výskum a vývoj techniky enkapsulácie bunkových a enzýmových biokatalyzátorov v polyelektrolytových kapsuliach pre efektívnejšiu produkciu bioaktívnych látok je jedným z významných vedeckých prínosov skupiny. Najvýznamnejším míľnikom bolo zavedenie a výskum enkapsulácie rekombinantných baktérií E. coli obsahujúcich enzýmy zo skupiny monooxygenáz v spolupráci s rakúskym partnerom. Tieto enzýmy katalyzujú tzv. Baeyer-Villigerove biooxidácie smerujúce k produkcii nových antivirálnych či protinádorových látok na báze C-nukleozidov. Vedecky

encapsulation

produkcia

|

production

kapsule s bunkami | capsules es with cells

substrát | substrate

80

produkt | product

významným prínosom bola aj úspešná konštrukcia biosenzora na báze polyelektrolytových komplexov pre monitorovanie modelovej Baeyer-Villigerovej biooxidácie. • Značný záujem je orientovaný na modifikácie umožňujúce nastavenie hustoty funkčných skupín využiteľných pri imobilizácii bioelementov v kombinácii s využitím nanomateriálov (uhlíkové nanorúrky, grafén, koloidné zlato). Tieto inovatívne materiály sú využívané pri príprave biosenzorov, biočipov a biobatérií s praktickými aplikáciami v medicínskom výskume, diagnostike a biotechnológii. Vyvinuté biočipy, využívajúce lektíny s detekčnými platformami povrchová plazmónová rezonancia, microarray a elektrochemická impedančná spektroskopia, boli použité v rámci vedecko-výskumnej práce tímu Chemického ústavu SAV v spolupráci s ďalšími domácimi a zahraničnými pracoviskami. Biočipy umožnili prevádzať citlivé (attomolárne koncentrácie) a vysokovýkonné (simultánna analýza stoviek rôznych interakcií) stanovenia glykozylácie glykokonjugátov v rôznych typoch vzoriek (syntetické a natívne glykokonjugáty, bunky, tkanivá, izolované proteíny, sérum), vrátane klinických. • Výskum tímu je zameraný výrazne multi- a interdisciplinárne, zasahujúc do odborov ako analytická chémia, elektrochémia, biochémia, bioinžinierstvo, biotechnológia, nanotechnológia, chémia povrchov, koloidika, biológia, proteomika, glykomika a biomedicína. • Tím patrí v oblastiach enkapsulácie mikrobiálnych buniek a enzýmov v polyelektrolytových kapsuliach, konštrukcie biosenzorov a biobatérií na báze imobilizácie biokomponentov v mikro- a nanoškále a v príprave a použití lektínových biočipov medzi priekopníkov nielen na Slovensku, ale aj k významným hráčom z medzinárodného hľadiska, čoho potvrdením sú početné publikácie v špičkových časopisoch a množstvo riešených domácich aj zahraničných grantov. Scientific contribution for the last 10 years • Research and development of technology for encapsulation of cell and enzyme biocatalysts in polyelectrolyte capsules for efficient production


Fotografie uhlíkových nanočastíc deponovaných na vláknach uhlíkového papiera – velkoplošnej elektródy. Zobrazenie pomocou (skenovacieho) elektrónového mikroskopu, zvetšenie 850 x a 9500 x. | Photo carbon nanoparticles deposited on carbon fiber paper – largearea electrodes. Shown using (scanning) electron microscope, magnification x 850 9500 x.

of bioactive compounds represents a significant scientific contribution of the group. The most significant milestone was the introduction and research of encapsulation of recombinant bacteria E. coli containing enzymes from the group of monooxygenases in collaboration with an Austrian partner. These enzymes catalyze so called Baeyer-Villiger biooxidations leading to the production of new antiviral and anticancer compounds based on C-nucleosides. Another scientifically important contribution was that of the successful construction of a biosensor based on polyelectrolyte complexes for monitoring model Baeyer-Villiger biooxidation. • Considerable interest is focused on modifications enabling the adjustment of the density of functional groups used for immobilization of bioelements in combination with the application of nanomaterials (carbon nanotubes, graphene, and colloidal gold). These innovative materials are used in the preparation of biosensors, biochips and biobatteries with practical applications in medical research, diagnostics and biotechnology. The developed lectin biochips with detection platforms as surface plasmon resonance, microarray and electrochemical impedance spectroscopy were used in the research work of the team of the Institute of Chemistry SAS in cooperation with other domestic and foreign institutions. The biochips enabled sensitive (attomolar concentrations) and high-throughput (simultaneous analysis of hundreds of different interactions) determining the glycosylation of glycoconjugates in various types of samples (native and synthetic glycoconjugates, cells, tissues, isolated proteins, serum), including clinical ones. • The research of the team is strongly focused on multi – and interdisciplinary intervention in fields such as analytical chemistry, electrochemistry, biochemistry, bioengineering, biotechnology, nanotechnology, surface chemistry, colloid chemistry, biology, proteomics, glycomics and biomedicine. The team operates in areas such as encapsulation of microbial cells and enzymes in polyelectrolyte capsules, construction of biosensors and bio-

batteries based on immobilization of biocomponents in micro – and nanoscale, and the preparation and use of lectin biochips were pioneered not only in Slovakia, but also the major players at the international level, which is confirmed by numerous publications in top-ranking journals as well as domestic and international grants. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers P. de Vos –Bučko, M. – Gemeiner, P. – Navrátil, M. – Švitel, J. – Faas, M. – Strand, B. L. – Skjak-Braek, G. – Morch, Y. A. – Vikartovská, A. – Lacík, I. – Kolláriková, G. –Orive, G. – Poncelet, D. – Pedraz, J. L. – Ansorge-Schumacher, M. B.: Review. Multiscale requirements for bioencapsulation in medicine and biotechnology. Biomaterials 30, 2559 – 2570, 2009. Bučko, M. – Mislovičová, D. – Nahálka, J. – Vikartovská, A. – Šefčovičová, J. – Katrlík, J. – Tkáč, J. –Gemeiner, P. – Lacík, I. – Štefuca, V. –Polakovič, M. –Rosenberg, M. – Rebroš, M. – Šmogrovičová, D. – Švitel, J.: Immobilization in biotechnology and biorecognition: from macro to nanoscale systems. Chemical. Papers 66, 983 – 998, 2012. Hucík, M. – Bučko, M. – Gemeiner, P. – Štefuca, V. – Vikartovská, A. – Mihovilovič, M. D. – Rudroff, F. – Iqbal, N. – Chorvát, D. jr. – Lacík, I.: Encapsulation of recombinant E. coli expressing cyclopentanone monooxygenase in polyelectrolyte complex capsules for Baeyer-Villiger biooxidation of 8-oxabicyclo [3.2.1]oct6-en-3-one. Biotechnology. Letters 32, 675 – 680, 2010. Shleev, S. – Tkac, J. – Christenson, A. – Ruzgas, T. – Yaropolov, A. I. – Whittaker, J. W. – Gorton, L.: Direct electron transfer between copper-containing proteins and electrodes. Biosensors and Bioelectronics 20, 2517 – 2554, 2005. Tkac, J. – Whittaker, J. W. – Ruzgas, T.: The use of single walled carbon nanotubes dispersed in a chitosan matrix for preparation of a galactose biosensor. Biosensors and Bioelectronics 22, 1820 – 1824, 2007. Filip, J. – Šefčovičová, J. – Gemeiner, P. – Tkac, J.: Electrochemistry of bilirubin oxidase and its use in preparation of a low cost enzymatic biofuel cell based on a renewable composite binder chitosan. Electrochimica Acta 87, 366 – 374, 2013. Gemeiner, P. – Mislovičová, D. – Tkáč, J. – Švitel, V. J. – Pätoprstý, V. – Hrabárová, E. – Kogan, G. – Kožár, T.: Lectinomics II: a highway to biomedical/clinical diagnostics. Biotechnology Advances. 25, 1 – 15, 2009. Katrlík, J. – Švitel, J. – Gemeiner, P. – Kožár, T. – Tkáč, J.: Glycan and lectin microarrays for glycomics and medicinal applications. Medicinal Research Reviews. 30, 394 – 418, 2010. Tkac, J. – Bertok, T. – Nahalka, J. – Gemeiner, P.: Perspectives of glycomics and lectin engineering. In the book: Lectins: Methods and Protocols (J. Hirabayashi, Ed). In the Series Methods in Molecular Biology (J. & J. Walker, Editors), Humana Press, imprint of Springer Media, New York 2014, in press.

81


Stres a depresia: neuroendokrinné a metabolické koreláty Stress and depression: neuroendocrine and metabolic characteristics

Vedúca tímu V

|

Team leader: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Nataša Hlaváčová, PhD. • Mgr. Stanislav Babic, PhD. In Katarína Kršková (Tybitanclová), PhD. • Ing. Štefan Zórad, CSc. Ing. Pracovisko: Ústav experimentálnej endokrinológie SAV P

|

Location: Institute of Experimental Endocrinology SAS

Daniela Ježová E-mail: daniela.jezova@savba.sk Institute of Experimental Endocrinology SAS Vlárska 3,833 06 Bratislava Web: http://www.endo.sav.sk

82

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Hlavné vedecké zameranie smeruje k získavaniu nových poznatkov v oblasti neuroendokrinných regulácií, stresu a duševného zdravia. Sledujú sa (1) mechanizmy zapojené do rozvoja psychických a metabolických porúch na úrovni expresie génov, sekrécie hormónov a správania; (2) atypické účinky hormónov aldosterónu, oxytocínu, kopeptínu a rastového hormónu; (3) negatívne dôsledky

stresu v sledovaniach u ľudí aj zvierat s hlavným zámerom nájsť nové poznatky, ktoré napomôžu k lepšej prevencii a liečbe psychických porúch, kardiovaskulárnych a nervových ochorení, ako aj obezity. • Členovia tímu sa zaoberajú štúdiom regulačných mechanizmov uplatňujúcich sa v stresovej odpovedi, skúmaním patofyziologických stavov vyvolaných stresom a možnosťami ich farmakologického ovplyvnenia. Medzi závaž-


né ochorenie súvisiace so stresom patrí depresia, ktorej výskyt neustále stúpa, a to predovšetkým u žien. Takmer tretina pacientov nereaguje na liečbu antidepresívami dostupnými v súčasnosti. Je preto veľmi dôležité hľadať nové neurobiologické markery rozvoja depresie a komorbidnej úzkosti, ktoré povedú k novým prístupom v terapii depresie, ako aj úzkostných porúch. Náš tím zaviedol viaceré nové modely depresie vrátane modelu farmakorezistentnej depresie u samíc. Rozpracovali sme metódy na sledovanie markerov mozgovej plasticity a neurogenézy, pretože práve zmeny mozgovej plasticity prispievajú k rozvoju psychických porúch. Podrobne sa skúmajú účinky angiotenzínu II a oxytocínu na adipogenézu a reguláciu citlivosti tkaniva na inzulín. Zmeny expresie génov, ktoré sa merajú v mozgu aj periférnych tkanivách, sa korelujú so zmenami správania. • Výskum tímu má translačný charakter. Otázky, ktoré vyplývajú z klinických pozorovaní sa riešia zavádzaním animálnych modelov, ktoré umožňujú sledovať zúčastnené mechanizmy. Popri centrálnych regulačných faktoroch sa sledujú aj mechanizmy pôsobenia stresových hormónov na kardiovaskulárne parametre, vulnerabilitu srdca k poškodeniu a na funkciu tukového tkaniva. Poznatky získané v animálnych štúdiách sú podkladom pre výber prístupov v sledovaniach priamo u ľudí. Sú zavedené neinvazívne vyšetrovacie metódy u zdravých dobrovoľníkov na hodnotenie zvládania stresových situácií vo vzťahu k telesnej hmotnosti a psychickým charakteristikám. V spolupráci s klinickými pracoviskami sa sledujú vybrané skupiny pacientov, napr. pacienti s panickou poruchou, sklerózou multiplex či poraneniami miechy. Scientific and research goals of the team • The main goal of the research is to acquire new knowledge in the fields of neuroendocrine regulation, stress and mental health. The research is focused on (1) the mechanisms involved in the development of psychiatric and metabolic disorders at the level of gene expression, hormone release and behaviour; (2) the atypical effects of

aldosterone, oxytocin, copeptin and growth hormone; (3) the negative consequences of stress in both humans and animals with the aim of providing new data contributing to better prevention and treatment of mood disorders, cardiovascular and nervous diseases, as well as obesity. • The members of the team are deeply interested in searching for new mechanisms involved in the control of the stress response, investigating stress-induced pathophysiological states and looking for possible pharmacological interventions. One of the serious stress-related disease states is that of major depression, the occurrence of which is steadily increasing, especially among women. In about one third of sufferers, depression is associated with resistance to treatment with antidepressants which are currently available. Therefore, new neurobiological markers of depression and comorbid anxiety, as well as new treatments with novel modes of action are strongly required. Our team has introduced several new models of depression, including a pharmacoresistant model of depression in females. We elaborated methods of measurements of markers of brain plasticity and neurogenesis, as changes in brain plasticity are known to contribute to the development of psychiatric disorders. The effects of angiotensin II and oxytocin on adipogenesis and regulation of tissue sensitivity to insulin are being examined. Changes in gene expression evaluated in both the brain and selected peripheral tissues are correlated with behavioural characteristics. • The research of the team is of a translational nature. Issues arising from clinical observations are addressed by introducing animal models enabling the detection of the mechanisms involved. In addition to the central regulatory factors, the mechanisms of action of stress hormones on cardiovascular parameters, cardiac vulnerability to injury and the function of the adipose tissue are evaluated. The knowledge obtained in animal studies is the basis for selection of approaches in studies performed directly in humans. Non-invasive diagnostic methods in healthy volunteers are used to evaluate coping

83


with stress in relation to body weight and psychological characteristics. In collaboration with clinical institutions, selected groups of patients, such as patients with panic disorder, multiple sclerosis or spinal cord injuries are being investigated.

84

II. Výsledky výskumu • Objavili sme nové účinky hormónu oxytocínu, a to jeho pozitívny vplyv na adipogenézu, angiogenézu a nepriame ukazovatele inzulínovej citlivosti v tukovom tkanive, čo môže mať význam pri vývoji nových prístupov k liečbe obezity. Ako prví sme opísali novú signálnu dráhu pôsobenia oxytocínu v tukovom tkanive. • Opísali sme existenciu kompenzačných metabolických mechanizmov pri vývoji metabolického syndrómu u obéznych potkanov kmeňa Zucker. • Priniesli sme nový pohľad na mineralokortikoidný hormón aldosterón a odkryli jeho doposiaľ neznáme účinky na psychiku. S použitím nového animálneho modelu hyperaldosteronizmu sme dokázali, že dlhodobo zvýšené hladiny aldosterónu vyvolávajú zvýšené prejavy úzkostného správania. • Dokázali sme, že podávanie selektívneho antagonistu aldosterónu eplerenónu, klinicky používaného v liečbe kardiovaskulárnych ochorení, vyvoláva anxiolytické účinky a zmeny sekrécie hormónov, ktoré majú vzťah k psychickým poruchám súvisiacim so stresom. • Preukázali sme kauzálny vzťah medzi aldosterónom a depresívnym správaním u potkanov, teda úlohu aldosterónu pri rozvoji depresie. Zistili sme, že aldosterón mení expresiu génov, ktoré súvisia s veľkou depresívnou poruchou u ľudí. • Odkryli sme úlohu aldosterónu v rozvoji depresie v nami zavedenom animálnom modeli depresie rezistentnej na liečbu, založenom na deficite aminokyseliny tryptofánu. Vzhľadom na to, že sa depresia vyskytuje prevažne u žien významným prínosom je rozpracovanie modelu u ženského pohlavia. • Odhalili sme možné nežiaduce účinky memantínu, liečiva používaného na zmiernenie progresie Alzheimerovej choroby, na proliferáciu buniek v mozgu a v srdci za stresových podmienok. • V protiklade s tradičným a zaužívaným názorom sme v sledovaniach u ľudí zistili, že zvýšená úz-

kosť nie je spojená so zvýšenou, ale naopak so zníženou aktiváciou hormónov počas stresu. Ukázali sme, že ľudia s vysokou úzkostnosťou vykazujú horšie parametre zvládania stresu, ale nižšiu sekréciu stresových hormónov. • Zníženú aktiváciu hormónov počas stresu sme dokázali aj u úzkostných pacientov s panickou poruchou. • Dokázali sme, že nielen úzkostnosť ako povahová črta, ale aj akútny vzostup úzkosti má vplyv na neuroendokrinnú aktiváciu počas stresu. Zároveň sme ukázali, že počúvanie hudby ovplyvňuje percepciu stresu a môže mať nielen pozitívne, ale aj negatívne dôsledky. Results of research • We have revealed so far undescribed effects of the hormone oxytocin, namely its positive influence on adipogenesis, angiogenesis and indirect indicators of insulin sensitivity. These findings are likely to have a positive impact on the development of new therapeutic approaches in the treatment of obesity. We were the first to recognize a new signalling pathway of oxytocin action in the adipose tissue. • We have described the existence of compensatory metabolic mechanisms in the development of metabolic syndrome in obese Zucker rats. • We have brought a new insight on the mineralocorticoid hormone aldosterone and revealed its unknown psychotropic effects. With the use of a newly developed model of hyperaldosteronism we have provided evidence that prolonged elevation in circulating aldosterone induces increased anxious behaviour. • We have shown that treatment with the selective aldosterone antagonist eplerenone, clinically used in the treatment of cardiovascular diseases, induces anxiolytic effects as well as changes in the release of hormones related to stress-induced mental disorders. • We have proven a causal relationship between aldosterone and depression-like behaviour in rats, i.e. a role of aldosterone in the development of depression. We have shown that treatment with aldosterone results in changes of the expression of genes associated with major depression in patients. • We have provided evidence


of the role of aldosterone in the development of depression in our recently developed animal model of treatment-resistant depression based on the deficit of the aminoacid tryptophan. Due to the higher prevalence of depression in women, an important contribution is the validation of the model in females. • We have revealed potential adverse effects of memantine, a drug used to reduce the progression of Alzheimer‘s disease, on the proliferation of cells in the brain and the heart under stress conditions. • In contrast to the traditional generally accepted view, we have shown that increased anxiety is associated with decreased rather than increased hormone release during stress. We provided evidence that people with high trait anxiety exhibit impaired parameters of coping with stress accompanied with a reduced endocrine activation in response to stress stimuli. • The attenuated hormonal activation under stress conditions was demonstrated also in anxious patients with panic disorder. • We have shown that not only anxiety as a trait, but also acute increase in anxiety affects neuroendocrine activation during stress. We have found that listening to music influences the perception of stress and can have not only positive but also negative consequences. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Za najvýznamnejší vedecký prínos za posledných 10 rokov považujeme (1) originálne poznatky o atypických účinkoch hormónov, predovšetkým prvé údaje vôbec o pôsobení aldosterónu na psychiku, ako aj nové fakty o pôsobení oxytocínu na srdce a tukové tkanivo; (2) dôkaz prítomnosti kompletného renín-angiotenzínového systému v tukovom tkanive; (3) zvrátenie tradičného pohľadu na vplyv psychologických charakteristík jedinca, najmä anxiety, na percepciu stresu a neuroendokrinnú odpoveď počas stresu. • Z hľadiska interodborového priestoru tím intenzívne spolupracuje s neurológmi, psychiatrami, psychológmi a endokrinológmi z klinických pracovísk. Kvalitné vedecké výsledky dosiahnuté v spolupráci s klinickými pracoviskami vyústili aj do získa-

nia spoločných väčších projektov, napríklad dva súčasné projekty APVV. V tíme boli vypracované animálne modely umožňujúce preklinické testovanie liečiv. Novozavedený model depresie už vyvolal záujem zahraničnej farmaceutickej firmy. • Vybudovalo sa vyhľadávané výskumné a edukačné prostredie pre mladú generáciu vedcov. Členovia tímu kontinuálne vedú výskumnú prácu doktorandov, diplomantov aj bakalárov z Lekárskej, Prírodovedeckej a Farmaceutickej fakulty UK. O prácu v tíme sa uchádzajú doktorandi a mladí vedci zo zahraničia, niekoľkí z nich získali pre tento účel podporu zo štipendijných programov. • Prejavom medzinárodného ohlasu je kvalita vedeckých výstupov, zvyšujúca sa citovanosť publikovaných prác, ako aj záujem vedcov zo špičkových zahraničných pracovísk o nadviazanie spolupráce s členmi tímu. Členovia tímu, ktorí sú odborníci vo viacerých synergických vedných disciplínach, získali a realizujú medzinárodné projekty s univerzitou v Tajvane, Poľsku, Anglicku, Maďarsku a Argentíne. Spolupracujú tiež s vedeckými pracoviskami v Nemecku, Španielsku, Rakúsku a USA. Členovia tímu sú opakovane pozývaní prednášať na svetových kongresoch, ako aj na úzko špecializovaných sympóziách. Tímlíderka dostáva pozvania na prednášky v oblasti psychiatrie a psychofarmakológie, fyziológie, srdcových chorôb, aj endokrinológie, a neraz sú to úvodné plenárne prednášky. Scientific contribution for the last 10 years • The most important scientific achievements of the team over the last 10 years include (1) original findings on the atypical effects of hormones, namely the first data showing that aldosterone can affect mental function, as well as new facts on oxytocin effects on the heart and adipose tissue; (2) evidence for the presence of complete renin-angiotensin system in adipose tissue; (3) breaking the traditional view on the impact of psychological characteristics, particularly of anxiety, on stress perception and neuroendocrine activation during stress. • From the interdisciplinary point of view, the team has an inten-

85


sive collaboration with neurologists, psychiatrists, psychologists and endocrinologists from clinical departments. High quality scientific results obtained in collaboration with clinical partners resulted in obtaining joint research grants, such as the two running APVV projects. In the team, several animal models have been developed to enable preclinical testing of drugs. The new and novel established model of depression has already attracted the interest of a foreign pharmaceutical company. • A valuable research and educational environment for the young generation of scientists has been built. The members of the team are continuously acting as supervisors on a number of PhD. diplomas as well as bachelor theses for students of the Medical, Science and Pharmaceutical Faculties of Comenius University. There have been a number of requests to work with the team made by foreign PhD students or young scientists. Several of them have obtained financial support from fellowship programmes to spend a stay in Bratislava and work with the team. • International acceptance and reputation is supported by high scientific output, an increasing number of citations and the interest of researchers working at top foreign institutions to initiate collaboration with the team. The members of the team, who are the experts in several synergic scientific fields, have obtained international research grants with the Universities of Taiwan, Poland, England, Hungary and Argentina. They have collaborated with research institutes in Germany, Spain, Austria and USA. Members of the team are repeatedly invited to give lectures at world congresses or at specialized symposia. The team leader has received several invitations to give talks in psychiatry and psychopharmacology, physiology, heart disease and endocrinology, often as plenary introductory lectures. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers

86

Jezova, D. – Hlavacova, N. – Makatsori, A. – Duncko, R. – Loder, I. – Hinghofer-Szalkay, H.: Increased anxiety induced by listening to unpleasant music during stress exposure is asso-

ciated with reduced blood pressure and ACTH responses in healthy men. Neuroendocrinology. 98(2):144 – 50, 2013. Hlavacova, N. – Wes, P. D. – Ondrejcakova, M. – Flynn, M. E. – Poundstone, P. K. – Babic, S. – Murck, H. – Jezova, D.: Subchronic treatment with aldosterone induces depression-like behaviors and gene expression changes relevant to major depressive disorder. Int J Neuropsychopharmacol 15: 247 – 65, 2012. Babic, S. – Ondrejcakova, M. – Bakos, J. – Racekova, E. – Jezova, D.: Cell proliferation in the hippocampus and in the heart is modified by exposure to repeated stress and treatment with memantine. J Psychiatr Res 46: 526 – 32, 2012. Eckertova, M. – Ondrejcakova, M. – Krskova, K. – Zorad, S. – Jezova, D.: Subchronic treatment of rats with oxytocin results in improved adipocyte differentiation and increased gene expression of factors involved in adipogenesis. Br J Pharmacol 162: 452 – 463, 2011. Jezova, D. – Vigas, M. – Hlavacova, N. – Kukumberg, P.: Attenuated neuroendocrine response to hypoglycemic stress in patients with panic disorder. Neuroendocrinology 92: 112 – 119, 2010. Hlavacova, N. – Jezova, D.: Chronic treatment with the mineralocorticoid hormone aldosterone results in increased anxiety – like behavior. Horm Behav 54: 90 – 97, 2008. Bakos, J. – Hlavacova, N. – Makatsori, A. – Tybitanclova, K. – Zorad, S. –, Hinghofer-Szalkay, H. – Johansson, B. B. – Jezova, D.: Oxytocin levels in the posterior pituitary and in the heart are modified by voluntary wheel running. Regul Pept 139(1-3) :96-101, 2007. Duncko, R. – Makatsori, A. – Fickova, E. – Selko, D. – Jezova, D.: Altered coordination of the neuroendocrine response during psychosocial stress in subjects with high trait anxiety. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol Psychiatry 30: 1058-1066, 2006. Zorad, S. – Dou, J. T. – Benicky, J. – Hutanu, D. – Tybitanclova, K. – Zhou, J. – Saavedra, J.M.: Long-term angiotensin II AT1 receptor inhibition produces adipose tissue hypotrophy accompanied by increased expression of adiponectin and PPARgamma. Eur J Pharmacol 552:112-122, 2006. Makatsori, A. – Duncko, R. – Moncek, F. – Loder, I. – Katina, S. – Jezova, D.: Modulation of neuroendocrine response and non-verbal behavior during psychosocial stress in healthy volunteers by the glutamate release inhibiting drug lamotrigine. Neuroendocrinology 79:34-42, 2004. Jezova, D. – Makatsori, A. – Duncko, R. – Moncek, F. – Jakubek, M.: High trait anxiety in healthy subjects is associated with low neuroendocrine activity during psychosocial stress. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol Psychiatry 28: 1331-1336, 2004. Moncek, F. – Duncko, R. – Johansson, B. B. – Jezova, D.: Effect of environmental enrichment on stress related systems in rats. J. Neuroendocr. 16: 423-431, 2004. Makatsori, A. – Duncko, R. – Schwendt, M. – Moncek, F. – Johansson, B. B. – Jezova D.: Voluntary wheel running modulates glutamate receptor subunit gene expression and stress hormone release in Lewis rats. Psychoneuroendocrinology 28: 702–714, 2003.


Laboratórium diabetu a porúch metabolizmu a DIABGENE Laboratory of diabetes and metabolic disorders and DIABGENE

Vedúci tímu V

|

Team leader: prof. MUDr. Iwar Klimeš, DrSc.

V Vedúca sekcie genetiky

|

Team leader of Genetic section. Mgr. Daniela Gašperlíková, CSc.

Členovia sekcie | Section members: MUDr. Juraj Staník, PhD. • RNDr. Martina Škopková, Phd. Č Mgr. M Lucia Valentínová, PhD. • RNDr. Miroslava Hučková • MUDr. Pavel Langer, DrSc V Vedúci sekcie obetzity Iwar Klimeš Institute of Experimental Endochronology SAS Vlárska 3,833 06 Bratislava E-mail: iwar.klimes@savba.sk tel.: +421 905 610 947 Web: http://www.endo.sav.sk

Členovia Č sekcie

|

|

Team Leader of Obesity section: Mgr. Jozef Ukropec, PhD.

Section members: MUDr. Barbara Ukropcová, PhD. • Mgr. Tímea Kurdiová, PhD.

Pracovisko: Ústav experimentálnej endokrinológie SAV P Diabetes D Laboratory & DIABGENE

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskum a DNA diagnostika dedičných foriem cukrovky, obezity, familiárnej hypercholesterolémie a senzorineurálnej poruchy sluchu na Slovensku a prenos výsledkov translačného výskumu priamo do klinickej farmakogenetickej praxe. • Výskum v oblasti metabolizmu tukového a svalového tkaniva u ľudí s cukrovkou, s cieľom identifikovať nové liečebné postupy biolo-

|

Location: Institute of Experimental Endocrinology SAS

gicky aktívnymi zložkami potravy alebo pohybovou aktivitou. • Výskum látok znečisťujúcich životné prostredie a ich vplyv na vznik cukrovky a ďalších ochorení endokrinného systému. • Spoločné pracovisko Ústavi experimentálnej endokrinológie SAV a Národného endokrinologického a diabetologického ústavu (NEDÚ) v Ľubochni s názvom DIAGBENE pôsobí od roku 2002 na pôde laboratória diabetu ÚEE SAV ako

87


neziskové výskumné a diagnostické laboratórium, s cieľom urýchľovať vertikálny prenos výskumných poznatkov v oblasti monogénových foriem diabetu a iných endokrinopatií k lôžku pacienta v rôznych situáciách. Scientific and research goals of the team • Research and DNA-based diagnosis of hereditary forms of diabetes, obesity, familial hypercholesterolemia and sensorineural hearing loss in Slovakia and transfer of the results of translational research directly into the pharmacogenetics in clinical practice. • Research on the metabolism of adipose and muscle tissue in individuals with obesity or type 2. diabetes in order to identify new therapeutic approaches involving biologically active food components or physical activity. • Research on environment polluting substances and their impact on the onset of diabetes and other diseases of the endocrine system. • Shared worksite of the Institute of Experimental Endocrinology at SAS (ÚEE SAV) and the National Institute of Endocrinology and Diabetology (NEDU) in Ľubochňa DIAGBENE

Diferencované primárne ľudské bunky kostrového svalu. Fluorescenčný obrázok mnoho-jadrových myotúb (jadrá znázornené modrou), akumulácia lipidových kvapôčiek v myotubách je znázornená zelenou. (Operetta – vysokokapacitný zobrazovací systém, Perkin, Elmer, USA). | Differentiated human primary skeletal muscle cells. Fluorescent image of multinucleated myotubes (nuclei in blue), lipid droplet accumulation in myotubes is shown in green (Operetta – high content imaging system, PerkinElmer, USA).

88

is in operation running since 2002. It is run at the Laboratory of Diabetes at the ÚEE SAV as a nonprofit research and diagnostic laboratory with the aim of speeding up the vertical transmission of research knowledge in the area of monogenic forms of diabetes and other endocrinopathies to the patient’s bed in various situations. II. Výsledky výskumu ••• Výskum a DNA diagnostika dedičných foriem cukrovky, obezity, familiárnej hypercholesterolémie a senzorineurálnej poruchy sluchu na Slovensku a prenos výsledkov translačného výskumu priamo do klinickej farmakogenetickej praxe (sekcia genetiky): • Funkčne sme charakterizovali nové mutácie génu pre glukokinázu spôsobujúce diabetes mladistvých so skorým začiatkom na Slovensku. • V 36 rodinách sme identifikovali 22 mutácií, z čoho bolo 7 nových doteraz nepopísaných (I110N, V200A, N204D, G258R, F419S, c.5802A>C, c.1113-1114delGC). Všetky nové mutácie boli bioinformaticky a funkčne charakterizované. Prvý krát sme vypočítali minimálnu 0.03 prevalenciu glukokinázového diabetu (GCK-


MODY) na Slovensku. • Identifikovali sme ako prví na svete novú mutáciu –71G>C pankreatického promótora glukokinázy, ktorá spôsobuje glukokinázový diabetes. Našli sme ju vo viacerých rodinách zo Slovenska a následne aj v jednej rodine z Veľkej Británie. V in vitro analýzach sme zistili, že znížená schopnosť väzby SP1 transkripčného faktora na mutovaný promótor vedie k jeho zníženej aktivite, a následne k redukovanej expresii glukokinázy, ktorá slúži ako glukosenzor v B-bunkách endokrinného pankreasu. • Európske diagnostické odporúčania pre cukrovku typu MODY. • Rutinné sekvenovanie pankreatického promótora glukokinázy sa zavázalo na základe našich výsledkov do Európskych diagnostických odporúčaní pre cukrovku typu MODY, vypracovaných medzinárodným tímom vrátane Mgr. D. Gašperíkovej (genetická časť) a prof. I. Klimeša (klinická časť) z laboratória DIABGENE. • Zistili sme, že vysokocitlivý C-reaktívny proteín (hsCRP) je klinickým biomarkerom HNF1A podtypu monogénového diabetu. • V rámci multicentrickej štúdie so Slovenskou (našou) účasťou sa stanovil cieľ zistiť využiteľnosť hsCRP ako biomarkera monogénového diabetu v klinickej praxi. Hladiny hsCRP v cirkulácii sa analyzovali u jedincov s monogénovým diabetom typu HNF1A-MODY (n=457) glukokinázovým diabetom(GCK)-MODY (n=404), monogénovým diabetom typu HNF4AMODY (n=54) a u pacientov s diabetom 2. typu (n=582) zo siedmich Európskych centier. Vo všetkých centrách boli hladiny hsCRP signifikantne nižšie pri HNF1A-MODY diabete. Táto najväčšia multicentrická štúdia ukázala, že hsCRP je klinicky cenný biomarker pre HNF1A-MODYdiabetes v rôznych európskych populáciách. • Kauzálna liečba sulfonylureou u pacientov s Kir6.2 mutáciou. • Jedným z najvýznamnejších výsledkov práce bol náš príspevok k multicentrickej medzinárodnej štúdii, publikovanej v špičkovom časopise New England Journal of Medicine v roku 2006 (Impakt faktor viac ako 52). Objavom tejto práce bolo zistenie, že pacienti s permanentným neonatálnym diabetom na podklade mutácie gé-

nu pre Kir6.2. podjednotku KATP kanála v B-bunkách, môžu byť vo väčšine prípadov prestavení z liečby inzulínom na kauzálnu liečbu tabletami sulfonylurey, čo výrazne zlepšuje kompenzáciu diabetu ako aj ich kvalitu života. • Incidencia permanentného neonatálneho diabetu v SR a zmena liečby. • Práca zahŕňa úplné epidemiologické informácie o incidencii permanentnej novorodeneckej cukrovky na Slovensku vrátane klinických detailov, ktoré sa spájajú so zmenou liečby na princípe farmakogenetickej diagnostiky. Naše slovenské údaje o incidencii permanentného neonatálneho diabetu sú v celosvetovom meradle úplne prvými údajmi, ktoré sa počítali na báze (Slovenského) Národného registra detského diabetu. Výsledky ukazujú, že permanentný neonatálny diabetes je oveľa častejší (1:215 417 živo narodených detí) ako doteraz tvrdili medzinárodné odhady. • Inzulínová rezistencia a porucha rastu pri vyváženej translokácii. • V medzinárodnej spolupráci sme zistili, že diabetes, závažná inzulínová rezistencia a poruchou rastu u matky a syna s vyváženou translokáciou [t(7,19)(p15.2;p13.2)] sú dôsledkom poškodenia génov pre inzulínový receptor a CHN2. Ide o raritný popis poškodenia dvoch génov zároveň. ••• Výskum v oblasti metabolizmu tukového a svalového tkaniva u ľudí s obezitou a diabetom 2. typu, s cieľom identifikovať nové liečebné postupy biologicky aktívnymi zložkami potravy alebo pohybovou aktivitou ako aj lepšie porozumieť patofyziológii chronických ochorení (sekcia obezity): • Metabolické zdravie a tukové tkanivo u pacientov s deficitom rastového hormónu. • Zistili sme, že deficit rastového hormónu u dospelých jedincov sa spája so znížením kapacity buniek tukového tkaniva uskladňovať lipidy ako aj s prítomnosťou chronického zápalu v podkožnom tukovom tkanive. Pozorovali sme, že účinky dlhodobej liečby rastovým hormónom dokážu tieto abnormality v tuku do veľkej miery normalizovať, čo je predmetom práve prebiehajúceho výskumu. Veľmi podobné zmeny zápalového fenotypu tukového tkaniva sme opísali aj u mladých obéznych klinicky zdravých je-

89


90

dincov so sedavým spôsobom života. • Metabolická flexibilita a mitochondrie v kostrovom svale diabetikov. • Zistili sme, že genetická predispozícia pre cukrovku 2. typu je spoločným menovateľom zhoršenej metabolickej flexibility a zníženého obsahu mitochondrií v kostrovom svale u prvostupňových potomkov diabetikov. Naše zistenie poukazuje na potenciálnu úlohu substrátovej preferencie ako aj množstva mitochondrií v patogenéze diabetu 2. typu. • Endokrinná komunikácia kostrového svalstva a tukového tkaniva pri regulácii energetického metabolizmu. • Študujeme vzájomnú komunikáciu kostrového svalu a tukového tkaniva, a to na úrovni molekulárnych mechanizmov, ktoré sa podieľajú na metabolickej aktivácii buniek tukového tkaniva. Podkožný tuk pritom nadobúda charakteristiky hnedého tuku a schopnosť aktívne zasiahnuť do tohto procesu by nám umožnila priamo ovplyvniť výdaj energie. ••• Čo determinuje schopnosť adipocytov uskladňovať lipidy? Podieľali sme sa na zistení, že porucha remodelácie tukového tkaniva a jeho oxidatívnej kapacity sa pri obezite spája so vznikom sekundárnych metabolických komplikácii. Objasnili sme úlohu transkripčného faktora faktora „retinoid-related orphan receptor gamma (RORγ)“ pri regulácii diferenciácie adipocytov. • Pri štúdiu hypoxie tukového tkaniva a posudzovaní jeho kapacity oxidovať mastné kyseliny sme v rámci medzinárodnej spolupráce ukázali, že aktivácia transkripčného faktora indukovaného hypoxiou (Hif1α) sa spája s patogenézou glukózovej intolerancie a diabetu 2 typu. Hif1α pritom potláčal expresiu génov spojených s mitochondriálnou β-oxidáciou. Na základe týchto jedinečných výsledkov možno predpokladať, že lokálna tkanivová mikrohypoxia, často prítomná v tukovom tkanive obéznych jedincov s akcelerovaným metabolickým ochorením, znižuje oxidáciu lipidov. Tým sa podporuje akumulácia lipidov v iných periférnych orgánoch a tkanivách (kostrové svaly, pečeň...), čo podporuje ďalší rozvoj metabolických ochorení. ••• Výskum látok znečisťujúcich životné prostredie a ich vplyv

na vznik cukrovky a ďalších ochorení endokrinného systému: • Poruchy štítnej žľazy a znečistenie životného prostredia organochlorátmi (OC). • V populácii východného Slovenska, žijúcej v oblasti vysokého znečistenia zmesou PCBs, DDE a HCB už vyše 50 rokov, sa opakovane zistili poruchy štítnej žľazy a metabolizmu. Zaujímavým nálezom v rámci porúch štítnej žľazy je zvýšenie jej objemu, kvantifikované ultrazvukovou volumetriou. Ukázalo sa, že tento nález pozitívne koreluje so zvýšenými hladinami organochlorátov (OCs) a s autoimunitnými príznakmi (t.j. pozitívna hladina tyreoperoxidázy v krvi a/alebo s hypoechogenita obrazu štítnej žľazy pri ultrazvukovom vyšetrení). Na druhej strane nemožno jednoznačne vylúčiť úlohu individuálnej úrovne vnímavosti či imunogénny účinok OCs a jodidu u tejto populácie, ktorá je dostatočne saturovaná jódom. • Znečistenie prostredia organochlorátmi a diabetes. • Zistil sa tiež signifikantne zvýšený výskyt prediabetu a diabetu, ktorý bol úmerný hladinám hlavných organochlorátov (PCBs, DDE a HCB). Naše práce patria k prvým, ktoré opísali vzťah medzi OCs a diabetom 2. typu. Prioritný charakter majú predovšetkým naše zistenia o asociácii OCs s výskytom porušenej tolerancie glukózy u exponovaných osôb. Results of research ••• Research and DNAbased diagnosing of hereditary forms of diabetes, obesity, familial hypercholesterolemia and sensorineural hearing loss in Slovakia and transfer of results of translational research directly into pharmacogenetics in clinical practice: • We have functionally characterized new gene mutations for glucokinase causing diabetes in adolescents with early onset in Slovakia. • In 36 families, we have identified 22 mutations, of which 7 were new and not described before (I110N, V200A, N204D, G258R, F419S, c.580-2A>C, c.1113-1114delGC). All of the new mutations were characterized bioinformatically and functionally. For the first time we computed the minimum 0.03 prevalence of the glucokinase diabetes


Zastúpenie troch generácií automatických genetických analyzátorov: využívajú sa na sekvenovanie podľa Sangera a na fragmentačnú analýzu. Zľava do prava: 8-kapilárny, 4-kapilárny a 1-kapilárny analyzátor (Applied Biosystems, USA). | Representation of three generation of automatic genetic analysers in our laboratory used for Sanger sequencing and fragment analysis. From left to right: 8-capillary, 4-capillary and 1-capillary analysers (Applied Biosystems, USA).

(GCK-MODY) in Slovakia. • We were the first in the world to identify a new pancreatic glucokinase promoter mutation –71G>C which causes glucokinase diabetes. We have identified it in several families from Slovakia and subsequently also in one family from Great Britain. During in vitro analyses, we found out that reduced ability of the SP1 transcription factor to bind to the mutant promoter leads to its decreased activity and subsequently to reduced expression of glucokinase which serves as a glucose sensor in B-cells of the endocrine pancreas. • European Diagnostic Recommendations for MODY-type diabetes. • Based on our research, the routine sequencing of pancreatic glucokinase promoter was included in the European Diagnostic Recommendations for MODY-type diabetes prepared by an international team including Mgr. D. Gašperíková (genetic part) and Prof. I. Klimeš (clinical part) from the DIABGENE laboratory. • We have discovered that the highly-sensitive C-reactive protein (hsCRP) is a clinical biomarker of the HNF1A monogenic diabetes subtype. • The aim to determine the exploitability of hsCRP as a monogenic diabetes biomarker in clinical practice was set as part of a multi-centric study with Slovak (our) participation. Circulating levels of hsCRP were analyzed in subjects with monogenic diabetes of HNF1A-MODY type (n=457), glucokinase (GCK)-MODY diabetes (n=404), monogenic diabetes of HNF4AMODY type (n=54) and in patients with type 2 diabetes (n=582) from seven European centres. In all of the centres, the levels of hsCRP were significantly lower in case of the HNF1A-MODY diabetes. This largest multi-centric study has shown that hsCRP is a clinically valuable biomarker of HNF1A-MODY diabetes in various European populations. • Causal treatment with sulfonylurea in patients with Kir6.2 mutation. • One of the most significant results was our contribution to the international multi-centric study published in 2006 in the top journal New England Journal of Medicine (impact factor above 52). In the course of our work we

discovered that patients with permanent neonatal diabetes, which is based on the gene mutations in the Kir6.2. subunit of the KATP channel in B-cells, may in most cases switch from insulin treatment to causal treatment with sulfonylurea tablets which significantly improves diabetes compensation and their quality of life. • Incidence of permanent neonatal diabetes in the Slovak Republic and change of treatment. • The work includes complete epidemiological information in relation to the incidence of permanent diabetes in newborns in Slovakia including clinical particulars associated with change of treatment using the principle of pharmacogenomic diagnostics. Globally, our Slovak data on the incidence of permanent neonatal diabetes are the very first data which has been calculated on the basis of the (Slovak) National Children Diabetes Registry. The results show that permanent neonatal diabetes is much more frequent (1:215,417 live-born infants) than previously estimated internationally. • Insulin resistance and growth defect in case of balanced translocation. • During international cooperation we discovered that diabetes, a severe insulin resistance and growth defect in a mother and son with balanced translocation [t(7.19)(p15.2;p13.2)] are a result of damaged genes for insulin receptor and CHN2. It is a unique description of damage to two genes at the same time. ••• Research on the metabolism of adipose tissue and skeletal muscle in individuals with obesity and/or type 2 diabetes in order to identify new therapeutic approaches involving biologically active food components or physical activity as well as to better understand the pathophysiology of T2D (obesity section): • Metabolic health and adipose tissue in patients with growth hormone deficiency. • We observed that growth hormone deficiency in adults was connected with the reduced capacity of adipose tissue cells to store lipids and also with presence of the chronic inflammation in the subcutaneous abdominal adipose tissue. Furthemore, in our ongoing studies we observed that long-term treatment with growth hormone

91


92

to adults with growth hormone deficiency substantially improved the altered adipose tissue phenotype as well as the whole body metabolism. We described similar changes in the inflammatory profile of adipose tissue also in young obese, clinically healthy individuals with sedentary lifestyle. • Metabolic flexibility and mitochondria in skeletal muscle of diabetics. • We observed that genetic predisposition to type 2 diabetes is associated with reduced insuline sensitivity, metabolic flexibility and reduced content of mitochondria in skeletal muscle of first-degree relatives of individuals with type 2 diabetes. This supports the role of mitochondria and substrate preference switching in the development of metabolic disease. • Endocrine communication of muscle and adipose tissue in regulation of energy metabolism. • The mutual communication of skeletal muscle and adipose tissue is the focus of present investigation, namely at the level of molecular mechanisms contributing to metabolic activation of adipose tissue cells. Subcutaneous fat gains the characteristics of brown fat and the ability to interfere with the process would allow us to directly regulate the level of energy expenditure. • What determines the capacity of adipocytes to store lipids? We contributed to the finding that impaired remodelling of adipose tissue and its oxidative capacity in obesity is associated with the early onset of secondary metabolic complications. We have clarified the role of the transcription factor “retinoid-related orphan receptor gamma (RORγ)” in regulation of adipocyte differentiation. • In the frame of international cooperation, focused on studying the adipose tissue hypoxia and evaluating adipose tissue capacity to oxidize fatty acids, we have demonstrated that the activation of hypoxia-induced transcription factor (Hif1α) is connected with the pathogenesis of glucose intolerance and type 2 diabetes. Hif1α suppressed the expression of genes associated with mitochondrial β-oxidation. Based on these unique results it may be assumed that local tissue microhypoxia, which is often present in the adipose

tissue of obese individuals with accelerated metabolic disease, reduces lipid oxidation. This might promote lipid accumulation in other peripheral organs and tissues (such as skeletal muscle or liver) which contributes to further development of metabolic disease. ••• Research of environment polluting substances and their impact on the onset of diabetes and other diseases of the endocrine system • Thyroid gland defects and pollution of the environment with organochlorines (OC). • Thyroid gland and metabolic defects have been repeatedly detected in the population of Eastern Slovakia living in the area highly polluted with the mixture of the organochlorine compounds (PCBs, DDE and HCB) for more than 50 years. An interesting finding among thyroid gland defects was increased volume of the thyroid, quantified with the aid of ultrasonic volumetry, which was positively associated with increased levels of organochlorines (OCs) and the presence of autoimmune signs (i.e. levels of blood thyreoperoxidase and/or hypoechogenicity of the thyroid gland image during ultrasonic examination). On the other hand, the role of the individual level of sensibility or immunogenic effect of organochlorines and iodine in this population with sufficient iodine saturation may not be definitively excluded either. • Environmental pollution and diabetes • A significantly increased incidence of pre-diabetes and diabetes proportional to the levels of key organochlorines (PCBs, DDE and HCB), has also been detected. We were among the first to point at the relation of OCs and diabetes, in particular the association between OCs and the incidence of impaired glucose tolerance in exposed individuals. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Výskumom a DNA diagnostikou dedičných foriem vybraných metabolických a iných ochorení (cukrovky, obezity, familiárnej hypercholesterolémie a senzorineurálnej poruchy sluchu etc.) na Slovensku, a prenosom týchto výsledkov translačného výskumu priamo do klinickej farmakogenetickej praxe, sme získali sériu prioritných


Sekvenátor novej generácie sa využíva na multiparalelné sekvenovanie cieľových génov zoskupených v paneloch pre jednotlivé ochorenia (Ion Torrent, Applied Biosystems, USA). | NextGeneration Sequencer used for multiparallele sequencing of targeted genes grouped into disease panels (Ion Torrent, Applied Biosystems, USA).

výsledkov využiteľných ako stavebné kamene pre naše hlavné výskumné ciele, ktoré sú súčasne využiteľné v diagnostickej a liečebnej medicínskej praxi u človeka: • Na Slovensku (a z časti aj v Čechách) bol náš tím priekopníkom v oblasti dedičných foriem cukrovky. Ide o množstvo národných prvenstiev: prvé publikovanie epidemiológie jednotlivých typov monogénového diabetu, identifikácia mutačných spektier jednotlivých génov spôsobujúcich monogénový diabetes, použitie biomarkerov na vyhľadávanie pacientov s monogénovým diabetom, overenie účinnosti liečby sulfonylureou u pacientov s neonatálnym diabetom a HNF-MODY. • Oslovili sme českých pediatrov, venujúcich sa monogénovej cukrovke, s myšlienkou vypočítať výskyt de novo mutácií vybraných génov monogénovej cukrovky v populácii takmer tisíc jedincov, u ktorých sa sekvenačne potvrdil výskyt hľadaných mutácií v počte, ktorý prevyšoval teoretické odhady. • V interodborovom priestore ide najmä o spoluprácu s klinickými diabetológmi a detskými endokrinológmi, ktorá umožnila prenos získaných vedeckých výstupov do klinickej praxe (v zmysle translačnej medicíny). Na tejto báze sa zmenila podľa princípov farmakogenetiky liečba u viacerých pacientov s potvrdeným monogénovým diabetom. Výsledky sa publikovali v špičkových svetových časopisoch. V spolupráci s klinickými neurológmi a lekármi ORL sa podarilo identifikovať viacero pacientov so syndrómami MIDD a MELAS na podklade mutácií mitochondriálnej DNA. • V medzinárodnom výskumnom priestore ide o publikovanie prvej presnej prevalencie neonatálneho diabetu, ktorá úplne zmenila pohľad na epidemiológiu tohto ochorenia. Identifikácia mutácie pankreatického promótora ako príčiny GCK-MODY prepísala svetové diagnostické odporúčania ohľadom DNA diagnostiky MODY. • Podarilo sa nám ako prvým na svete identifikovať translokáciu ako príčinu poškodenia inzulínového receptora u jednej slovenskej rodiny. Nemenej dôležitá bola participácia v medzinárodných štúdiách ohľadom účinnosti derivátov sulfonylurey u ľudí s neonatálnym diabe-

tom a v štúdiách zameraných na použitie biomarkerov na identifikáciu ľudí s HNF1A-MODY. Výskum v oblasti metabolizmu tukového a svalového tkaniva u ľudí s obezitou a/alebo s diabetom 2. typu, s cieľom identifikovať nové liečebné postupy biologicky aktívnymi zložkami potravy alebo pohybovou aktivitou: • Cielene sa zameriavame na štúdium faktorov, ktoré na úrovni tukového tkaniva či kostrového svalu pozitívne ovplyvňujú prejavy metabolických ochorení spojených s obezitou. • Naše pozorovania významne prispeli k lepšiemu porozumeniu príčin a dôsledkov zníženej/obmedzenej kapacity tukového tkaniva efektívne uskladňovať lipidy pri obezite spojenej s prítomnosťou metabolického ochorenia, • Kostrový sval je endokrinne aktívny orgán, ktorý prostredníctvom spektra bioaktívnych molekúl intenzívne komunikuje s ďalšími orgánmi. V našej práci sme sa zamerali na komunikáciu kostrového svalu a tukového tkaniva, v rámci potenciálnej metabolickej aktivácie tuku hormónmi kostrového svalu. Zistili sme, že hladina irisínu, hormónu uvoľňovaného z kostrového svalu, sa znižuje v cirkulácii diabetikov a jeho expresia v kostrovom svale je pozitívne asociovaná so svalovou silou a svalovým metabolizmom. • V medzinárodnej vedecko-technickej spolupráci: • Podieľali sme sa na zistení, že porucha remodelácie tukového tkaniva a jeho oxidatívnej kapacity pri obezite sa spája so vznikom metabolických komplikácií obezity prostredníctvom účinku na transkripčný faktor RORγ a matrixové metaloproteinázy. • Podieľali sme sa na zistení, že aktivácia transkripčného faktora indukovaného hypoxiou (Hif1α) v tukovom tkanive človeka sa spája s patogenézou porušenej tolerancie glukózy a diabetu 2 typu. Hif1α pritom potláčala expresiu génov spojených s mitochondriálnou β-oxidáciou. • Výskum látok znečisťujúcich životné prostredie a ich vplyv na vznik diabetu 2. typu a ďalších ochorení endokrinného systému. • V populácii východného Slovenska žijúcej v oblasti vysokého znečistenia zmesou PCBs, DDE a HCB už vyše 50 rokov, sa opakovane zistili poruchy štítnej žľazy a metabolizmu. • Za

93


jeden z pozoruhodných nálezov možno považovať zvýšenie objemu štítnej žľazy, kvantifikované ultrazvukovou volumetriou, ktoré pozitívne koreluje so zvýšenými hladinami organochlorátov (OCs) a s autoimunitnou symptomatológiou. Nemožno ale vylúčiť ani individuálnu vnímavosť či imunogénny účinok OCs resp. jodidu u týchto jódom dobre saturovaných jedincov. • Vysoký výskyt autoimunitných porúch štítnej žľazy významne podporuje predpoklad o celkovej poruche imunitného systému u vysoko exponovanej populácie. • Okrem toho sa zistil signifikantne zvýšený výskyt prediabetu a diabetu 2. typu úmerný hladinám hlavných OCs (PCBs, DDE a HCB). • Výsledky napokon ukázali aj úlohu prenatálnej expozície OCs na vznik viacerých zdraviu škodlivých porúch, vrátane výskytu protilátok proti štítnej žľaze, porúch hladiny glukózy nalačno, zvýšeného objemu štítnej žľazy, zhoršenia neurobehaviorálnych parametrov, vzostupu porúch sluchu a vývoja chrupu u mladej generácie, ktorá sa rodila exponovaným matkám v znečistenej oblasti. • Dosiahnuté výsledky boli uverejnené v špičkových vedeckých časopisoch, vrátane NEJM s druhým najvyšším impaktfaktorom na svete (>52).

94

Scientific contribution for the last 10 years • With research and DNA-based diagnosis of hereditary forms of selected metabolic and other diseases (diabetes, obesity, familial hypercholesterolemia and sensorineural hearing loss, etc.) in Slovakia and with transfer of the results of translational research directly into pharmacogenetics in clinical practice we obtained a series of priority results that may be used as stepping stones for our primary research objectives and may be at the same time used in diagnostic and therapeutic medical practice in humans: • In Slovakia (and partially in the Czech Republic), our team was a pioneer in the area of hereditary forms of diabetes. There are numerous national primacies involved: the first publishing of the epidemiology of individual types of monogenic diabetes, identification of mutation spectra of indi-

vidual genes causing monogenic diabetes, the use of biomarkers for the detection of monogenic diabetes patients, verification of the efficacy of sulfonylurea treatment in patients with neonatal diabetes and HNF-MODY. • We have addressed Czech paediatricians devoted to monogenic diabetes with the idea of computing the incidence of de novo mutations of selected genes for monogenic diabetes in the population of nearly 1,000 individuals with the sequencing confirmed presence of sought mutations in the amount exceeding theoretical estimations. • As far as the inter-disciplinary area is concerned, a significant point is our cooperation with clinical diabetologists and paediatric endocrinologists which has enabled the translation of obtained scientific output into clinical practice (in terms of translational medicine). The treatment of several patients with confirmed monogenic diabetes has been modified on this basis, in accordance with the principles of pharmacogenomics. The results have been published in top world journals. In cooperation with clinical neurologists and otorhinolaryngologists, we were able to identify several patients with MIDD and MELAS syndromes based on mitochondrial DNA mutations. • In international research, the first exact prevalence of the neonatal diabetes has been published, completely changing the perspective in the epidemiology of the disease. Identification of the mutation of pancreatic promoter as the cause of GCK-MODY has overwritten the global diagnostic recommendations for DNA-based diagnosing of MODY. • We were the first in the world to identify translocation as the cause of damage to the insulin receptor in a Slovak family. Of equal importance was our participation in international studies focused on the efficacy of sulfonylurea derivatives in people with neonatal diabetes and in studies dealing with the use of biomarkers for the identification of people with HNF1A-MODY. • The research of the metabolism of adipose tissue and skeletal muscle in individuals with obesity and type 2 diabetes, in order to identify new thera-


peutic approaches, involving biologically active food components or regular physical activity: • In our research, we investigate factors with a beneficial impact on the manifestation of chronic metabolic diseases associated with obesity at the level of adipose tissue and/or skeletal muscle. • We have obtained important results in the studies of the causes and consequences of decreased/reduced capacity of the adipose tissue to efficiently store lipids in obese individuals with increased predisposition to the development of metabolic disease. • We investigate communication between skeletal muscle and adipose tissue. We found that the level of irisin, a protein released from skeletal muscle, is reduced in the circulation of obese individuals with type 2 diabetes and positively associated with skeletal muscle strength and metabolism. • As part of international scientific and technical cooperation: • We contributed to the finding that the defect of adipose tissue remodelling and oxidative capacity in obesity is associated with the onset of metabolic complications of obesity via the effect on the RORγ transcription factor and matrix metalloproteinases. • We contributed to the finding that the activation of hypoxia-induced transcription factor (Hif1α) in human adipose tissue was associated with the pathogenesis of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. Additionally, Hif1α suppressed the expression of genes associated with mitochondrial β-oxidation. • The research of environment polluting substances and their impact on the onset of diabetes and other diseases of the endocrine system. • Thyroid gland and metabolic defects have been repeatedly detected in the population of Eastern Slovakia living in areas highly polluted with the mixture of PCBs, DDE and HCB. • Remarkable is the finding that increased thyroid gland volume correlates positively with increased levels of organochlorines (OCs) as well as with the autoimmune symptomatology. • Moreover, a significantly increased incidence of pre-diabetes and diabetes proportional to the values of key OCs (PCBs, DDE and HCB) has also been

observed. • The role of prenatal OCs exposition in the origination of several detrimental health effects was also shown, including the presence of antibodies against the thyroid gland, impaired fasting glucose levels, increased thyroid gland volume, impaired neurobehavioral parameters, an increased number of hearing defects and teeth development defects in young generation born to exposed mothers in a polluted area. • High incidence of these endocrine autoimmune defects provides significant support for the assumption regarding the overall defect of the immune system of a highly exposed population. • The results achieved have been published in top scientific journals including NEJM with second-highest impact in the world (>52). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Pearson, E. R. – Flechtner, I. – Njølstad, P. – Malecki, M. T. – Flanagan, S. E. – Larkin, B. – Ashcroft, F. M. – Klimes, I. – Codner, E. – Iotova, V. – Slingerland, A. S. – Shield, J. – Robert, J. J. – Holst, J. J. – Clark, P. M. – Ellard, S. – Søvik, O. – Polak, M. – Hattersley, A. T.: Neonatal Diabetes International Collaborative Group. Switching from insulin to oral sulfonylureas in patients with diabetes due to Kir6.2 mutations. N Engl J Med. 2006 Aug 3;355(5): 467 – 77. Stanik, J. – Gasperikova D. – Paskova, M. – Barak L. – Javorkova, J. – Jancova, E. – Ciljakova, M. – Hlava, P. – Michalek, J. – Flanagan, S. – Pearson, E. – Hattersley, A. – Ellard, S. – Klimes, I.: Prevalence of permanent neonatal diabetes in Slovakia and successful replacement of insulin with sulfonylurea therapy in KCNJ11 and ABCC8 mutation carriers. J Clin Endocrinol Metab 92(4):1276 – 82, 2007. Staník, J. – Lethby, M. – Flanagan, S. E. – Gašperíková, D. – Milosovicová, B. – Lever, M. – Bullman, H. – Zubcevic, L. – Hattersley, A. T. – Ellard, S. – Ashcroft, F. M. – Klimeš, I.: Coincidence of a novel KCNJ11 missense variant R365H with a paternally inherited 6q24 duplication in a patient with transient neonatal diabetes. Diabetes Care 31(9):1736 – 7, 2008. Gašperíková, D. – Tribble, N. D. – Staník, J. – Hučková, M. – Mišovicová, N. – van de Bunt, M. – Valentínová, L. – Barrow, B. A. – Barák, Ľ. – Dobránsky, R. – Bereczková, E. – Michálek, J. – Wicks, K. – Colclough, K. – Knight, J, C. – Ellard, S. – Klimeš, I. – Gloyn, A. L.: Identification of a novel β-cell glucokinase (GCK) promoter mutation (-71G>C) which modulates GCK gene expression through loss of allelespecific Sp1 binding causing mild fasting hyperglycaemia in humans. Diabetes 58(8):1929 – 1935, 2009. Suliman, S. G. I. – Stanik, J. – McCulloch, L. – Wilson, N. –

95


Edghill, E. – Misovicova, N. – Gasperikova, D. – Sandrikova, V. – Elliot, K. – Barak, L. – Ellard, S. – Volpi, E. – Klimes, I. – Gloyn, A. L.: Insights into gene-gene interactions from the identification of a novel digenic disorder of insulin resistance and intrauterine growth retardation due to haploinsufficiency for INSR and CHN2 involved in synergistic pathways involved in growth and metabolism. Diabetes 58 (12), 2954 – 2961, 2009. Wirsing, A. – Johnstone, K. A. – Harries, L. W. – Ellard, S. – Ryffel, G. U. – Stanik, J. – Gasperikova, D. – Klimes, I. – Murphy, R.: Novel monogenic diabetes mutations in the P2 promoter of the HNF4A gene are associated with impaired function in vitro. Diabet Med. 27(6):631 – 5, 2010. Thanabalasingham, G. – Shah, N. – Vaxillaire, M. – Hansen, T. – Tuomi, T. – Gašperíková, D. – Szopa, M. – Tjora, E. – James, T. J. – Kokko, P. – Loiseleur, F. – Andersson, E. – Gaget, S. – Isomaa, B. – Nowak, N. – Raeder, H. – Stanik, J. – Njolstad, P. R. – Malecki, M. T. – Klimes, I. – Groop, L. – Pedersen, O. – Froguel, P. – McCarthy, M. I. – Gloyn, A. L. – Owen, K. R.: A large multi-centre European study validates high-sensitivity C-reactive protein (hsCRP) as a clinical biomarker for the diagnosis of diabetes subtypes. Diabetologia 54(11):2801 – 10, 2011. Valentínová, L. – Beer, N. L. – Staník, J. – Tribble, N. D. – van de Bunt, M. – Hučková, M. – Barrett, A. – Klimeš, I. – Gašperíková, D. – Gloyn, A. L.: Identification and functional characterisation of novel glucokinase mutations causing maturity-onset diabetes of the young in Slovakia. PLoS One 7(4):e34541, 2012. Thanabalasingham, G. – Huffman, J. E. – Kattla, J. J. – Novokmet, M. – Rudan, I. – Gloyn, A. L. – Hayward, C. – Adamczyk, B. – Reynolds, R. M. – Muzinic, A. – Hassanali, N. – Pucic, M. – Bennett, A. J. – Essafi, A. – Polasek, O. – Mughal, S. A. – Redzic, I. – Primorac, D. – Zgaga, L. – Kolcic, I. – Hansen, T. – Gasperikova, D. – Tjora, E. – Strachan, M. W. J. – – Nielsen, T. – Stanik, J. – Klimes, I. – Pedersen, O. – Njølstad, P. R. – Wild, S. H. – Gyllensten, U. – Gornik, O. – Wilson, J. F. – Hastie, N. D. – Campbell, H. – McCarthy, M. I. – Rudd, M. P. – Owen, K. R. – Lauc, G. – Wright, A. F.: Mutations in HNF1A result in marked alterations of plasma glycan profile. Diabetes. 2013 Apr;62(4):1329 – 37. Langer P.: The impacts of organochlorines and other persistent pollutants on thyroid and metabolic health. Front Neuroendocrinol. 2010 Oct;31(4):497 – 518. Ukropec, J. – Radikova, Z. – Huckova, M. – Koska, J. – Kocan, A. – Sebokova, E. – Drobna, B. – Trnovec, T. – Susienkova, K. – Labudova, V. – Gasperikova, D. – Langer, P. – Klimes, I.: High prevalence of prediabetes and diabetes in a population exposed to high levels of an organochlorine cocktail. Diabetologia. 2010 May;53(5):899 – 906. Ukropec, J. – Reseland, J. E. – Gasperikova, D. – Demcakova, E. – Madsen, L. – Berge, R. K. – Rustan, A. C. – Klimes, I. – Sebökova, E.: 2003 The Hypotriglyceridemic Effect of Dietary n-3 FA Is Associated with Increased β-Oxidation and Reduced Leptin Expression Lipids 38 (10), pp. 1023 – 1029. Ukropec, J. – Radikova, Z. – Huckova, M. – Koska, J. – Kocan, A. – Sebokova, E. – Drobna, B. – Trnovec, T. – Susienkova, K.

96

– Labudova, V. – Gasperikova, D. – Langer, P. – Klimes, I.: High prevalence of prediabetes and diabetes in a population exposed to high levels of an organochlorine cocktail. Diabetologia. 2010 May;53(5):899 – 906. Krishnan, J. – Danzer, C. – Simka, T. – Ukropec, J. – Walter, K. M. – Kumpf, S. – Mirtschink, P. – Ukropcova, B. – Gasperikova, D. – Pedrazzini, T. – Krek, W. (2012) Dietary obesity-associated Hif1α activation in adipocytes restricts fatty acid oxidation and energy expenditure via suppression of the Sirt2NAD+ system. Genes Dev. 2012 Feb 1;26(3):259 – 70. Meissburger, B. – Ukropec, J. – Roeder, E. – Beaton, N. – Geiger, M. – Teupser, D. – Civan, B. – Langhans, W. – Nawroth, P. P. – Gasperikova, D. – Rudofsky, G. – Wolfrum, C.: (2011) Adipogenesis and insulin sensitivity in obesity are regulated by retinoid-related orphan receptor gamma. EMBO Mol Med; 3(11):637 – 51. Anunciado-Koza, R. P. – Zhang, J. – Ukropec, J. – Bajpeyi, S. – Koza, R. A. – Rogers, R. C. – Cefalu, W. T. – Mynatt, R. L. – Kozak, L. P.: (2011) Inactivation of the mitochondrial carrier SLC25A25 (ATP-Mg2+/Pi transporter) reduces physical endurance and metabolic efficiency in mice. J Biol Chem.; 286(13):11659-71. Anunciado-Koza, R. – Ukropec, J. – Koza, R. A. – Kozak, L. P.? (2008) Inactivation of UCP1 and the glycerol phosphate cycle synergistically increases energy expenditure to resist diet-induced obesity. J Biol Chem.; 283(41):276 88 – 97. Ukropec, J. – Penesová, A. – Skopková, M. – Pura, M. – Vlcek, M. – Rádiková, Z. – Imrich, R. – Ukropcová, B. – Tajtáková, M. – Koska, J. – Zórad, S. – Belan, V. – Vanuga, P. – Payer, J. – Eckel, J. – Klimes, I. – Gasperíková, D.: (2008) A dipokine protein expression pattern in growth hormone deficiency predisposes to the increased fat cell size and the whole body metabolic derangements. J Clin Endocrinol Metab.; 93(6):2255 – 62. Skopková, M. – Penesová, A. – Sell, H. – Rádiková, Z. – Vlcek, M. – Imrich, R. – Koska, J. – Ukropec, J. – Eckel, J. – Klimes, I. – Gasperíková, D.: (2007) Protein array reveals differentially expressed proteins in subcutaneous adipose tissue in obesity. Obesity (Silver Spring); 15(10):2396 – 406. Ukropec, J. – Anunciado, R. V. – Ravussin, Y. – Hulver, M. W. – Kozak, L. P.: (2006) UCP1-independent thermogenesis in white adipose tissue of cold-acclimated Ucp1-/- mice. J Biol Chem.; 281(42):31894 – 908. Kurdiova, T. – Balaz, M. – Vician, M. – Maderova, D. – Vlcek, M. – Valkovic, L. – Srbecky, M. – Imrich, R. – Kyselovicova, O. – Belan, V. – Jelok, I. – Wolfrum, C. – Klimes, I. –, Krssak, M. – Zemkova, E. – Gasperikova, D. – Ukropec, J. – Ukropcova, B. Effects of obesity, diabetes and exercise on Fndc5 gene expression and irisin release in human skeletal muscle and adipose tissue: in vivo and in vitro studies. J Physiol. 2014 Mar 1;592(Pt 5):1091-107 Ukropcova, B. – Sereda, O. – de Jonge, L. – Bogacka, I. – Nguyen, T. – Xie, H. – Bray, GA. – Smith, SR. Family history of diabetes links impaired substrate switching and reduced mitochondrial content in skeletal muscle. Diabetes. 2007 Mar;56(3):720-7.


Interdisciplinárny výskum vrstevnatých nanomateriálov na báze ílových minerálov Interdisciplinary investigation of layered nanomaterials based on clay minerals

Vedúci tímu V

|

Team leaders: RNDr. Peter Komadel, DrSc. • doc. RNDr. Juraj Bujdák, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Jana Madejová, DrSc. • Mgr. Ľuboš Jankovič, PhD. M Adriana Czímerová, PhD. • Ing. Helena Pálková, PhD. • Mgr. Slávka Andrejkovičová, PhD. Mgr. RNDr. R Jana Hrachová, PhD. • Ing. Martin Pentrák, PhD. • Mgr. Alexander Čeklovský, PhD. Peter Komadel Department of Hydrosilicates Institute of Inorganic Chemistry SAS Dúbravská cesta 9 845 36 Bratislava E-mail: peter.komadel@savba.sk Tel: 02-5941 0464 Fax: 02-5941 0444 Web: http://www.uach.sav. sk/sk/?q=node/36 http://www.uach.sav.sk/ ?q=node/36 – English webpage of Department of Hydrosilicates

Pracovisko: P Ústav anorganickej chémie SAV

|

Location: Institute of Inorganic Chemistry SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskum je zameraný na bentonity, íly a ílové minerály, ktoré sa intenzívne využívajú v priemysle a pri ochrane životného prostredia. • Najznámejšie ílové horniny sú kaolíny a bentonity. V bentonitoch sú dominantné minerály zo skupiny smektitov, ktoré sú aj významnými minerálmi v pôdach. Majú vrstevnatú štruktúru so záporným nábojom vrstiev kompenzovaným vymeniteľnými

katiónmi na povrchu častíc a v medzivrstviach. Ich náboj výrazne ovplyvňuje mnohé dôležité vlastnosti, ako sú schopnosť viazať a/alebo vymieňať katióny, sorpcia a transport vody aj živín a rozklad organických látok. Na náboj vrstiev vplýva aj oxidačný stav atómov železa v štruktúre. • Ílové materiály pravdepodobne zohrali úlohu v chemickej evolúcii bioorganických zlúčenín napríklad oligopeptidov. Mohli sa podieľať v katalýze

97


vzniku peptidickej väzby v reakcii aminokyselín. Veľmi pravdepodobná bola aj aktívna úloha ílov pri adsorpcii a stabilizácii vznikajúcich produktov. Ílové minerály tvoria s organickými zlúčeninami hybridné materiály a nanokompozity so zaujímavými vlastnosťami. • Bentonity vďaka svojim technologickým vlastnostiam, dostupnosti a nízkej cene majú dôležitú úlohu pri ochrane životného prostredia, napríklad pri čistení odpadových vôd alebo ako izolačné vrstvy v úložiskách komunálneho a aj rádioaktívneho odpadu. Environmentálna problematika sa v súčasnosti intenzívne sleduje aj na Slovensku. Predmetom záujmu sú najmä domáce bentonity, ktoré by mohli byť využité pri budovaní nových úložísk. Tento výskum je významný aj pre ekonomické zhodnocovanie slovenských ílov v praxi a pre prípadné kreovanie nových smerov ich komplexného výskumu.

98

Scientific and research goals of the team • This research is devoted to bentonites, clays and clay minerals, which are intensively used in industry and in environmental protection. • The best known clays are kaolins and bentonites. Minerals from the smectite group are prevalent in bentonites and they present active components in soils. They are built from negatively charged layers compensated by exchangeable cations on the particle surfaces and in the interlayer spaces. The layer charge significantly influences several important properties, such as ability to bind and/or to exchange cations, sorption and transport of water and nutrients and breakdown of organic substances. Layer charge is affected by the oxidation state of iron atoms in the structure. • Clay materials probably played a role in the chemical evolution of bioorganic compounds such as oligopeptides. They could have contributed to the catalysis of peptide bond formation from amino acids. Clays are quite likely to have been active in the adsorption and stabilization of the reaction products during the chemical evolution era. Clay minerals together with organic compounds make hybrid materials and nanocomposites exhibiting attractive properties. •

Due to their technological properties, availability, and low price, bentonites play an important role in environmental protection, typically in the cleaning of waste water or in building insulation layers of municipal and radioactive waste deposits. Environmental issues are also recently being observed intensively in Slovakia. The main targets are domestic bentonites possibly applicable for building new waste deposits. This research is of value to the economical valorisation of Slovak clays in practice and in the prospective creation of new directions in their complex research. II. Výsledky výskumu • Získali sa komplexné informácie o možnostiach chemickej modifikácie náboja vrstiev smektitov a reakciách s anorganickými kyselinami: • Zistili sme, že náboj vrstiev ílových minerálov ovplyvňuje štruktúru a typ vznikajúcich agregátov katiónových farbív, a teda aj optické vlastnosti hybridných materiálov, ako sú optická anizotropia, riadený prenos energie, luminiscenčné a antimikrobiálne vlastnosti. • Vplyvy chemického zloženia vrstiev a veľkosti organických katiónov na reaktivitu a vlastnosti organoílov sa systematicky skúmajú v súvislosti s prípravou nanokompozitov s polymérmi. • V spolupráci s prof. Rodem z Univerzity v Innsbrucku sa dlhodobo skúmala katalytická účinnosť ílových minerálov a príbuzných anorganických látok pre vznik peptidickej väzby v reakciách aminokyselín a oligopeptidov. Dokázali sme vyššiu reaktivitu dimérov oproti jednoduchým aminokyselinám, stereoselektívnu adsorpciu na povrchu minerálu a vplyv štruktúry minerálov na katalytickú účinnosť. Vzhľadom na výnimočné vlastnosti ílových minerálov sa predpokladá, že mali významnú aktívnu úlohu v chemickej evolúcii bioorganických zlúčenín a pri formovaní zložitejších supramolekulových systémov. • Objavili sme súvislosť medzi štruktúrou molekulových agregátov vznikajúcich po adsorpcii farbív a hustotou náboja vrstiev ílového minerálu. Pri aplikácii tohto objavu sa katiónové farbivá využili ako molekulové senzory pre charakterizáciu alebo detekciu zmien nábo-


Mgr. Adriana Czímerová, PhD. a RNDr. Peter Komadel, DrSc. pri fluorescenčnom spektrofotometri, ktorý sa využíva na meranie fotofyzikálnych a fotochemických vlastností nanomateriálov po dopovaní luminiscenčnými látkami. | Dr. Adriana Czímerová and Dr. Peter Komadel at a fluorescence spectrophotometer, which is used for investigation of photophysical and photochemic properties of nanomaterials after doping with luminiscent compounds.

ja povrchu ílových častíc. • Pri skúmaní mechanizmu redukcie Fe(III) na Fe(II) v štruktúre Fe-smektitov v spolupráci s prof. Stuckim (University of Illinois) sme zistili, že redukcia prebieha najmä z ich plôch častíc, menej z ich hrán. Prenos elektrónu medzi atómami Fe v susediacich oktaédroch môže spôsobiť zmenu farby minerálu a možno ho sledovať spektroskopicky pri 730 nm. V dusíkovej atmosfére sa dosiahla úplná redukcia Fe(III) na Fe(II) ditioničitanom sodným. Redukovaný minerál je v prítomnosti vzdušného kyslíka nestály a ľahko sa reoxiduje. Jeho stabilizácia v čiastočne redukovanom stave sa dosiahla zahrievaním jeho lítnej formy, ktoré viedlo k fixácii Li+ v predtým prázdnych pozíciách v sieti oktaédrov za vzniku AlFe(II)LiOH a Fe(III)Fe(II)LiOH usporiadaní. • Interdisciplinárny charakter má aj výskum polymérno-ílových nanokompozitov. Tieto systémy vykazujú výrazné zlepšenie fyzikálnych vlastností v porovnaní s pôvodným polymérom už pri použití ílových plnív v množstvách do 10 hm . Ide najmä o mechanické vlastností, termickú stabilitu, bariérové a ohňovzdorné vlastností. Výsledky získané v tejto oblasti sú významné pre základný výskum materiálov aj pre priemyselnú prax. V spolupráci s Ústavom polymérov SAV testujeme použitie jemných frakcií bentonitu modifikovaných organickými katiónmi upravených na ÚACH ako plnív v polymérnych matriciach. Významné zlepšenie mechanických vlastností kaučuku sa dosiahlo použitím organického surfaktantu s dvojitou väzbou v dlhom alifatickom reťazci. • Riešili sme domáce projekty zamerané na základný výskum nového slovenského bentonitového ložiska priemyselného významu v Lieskovci. Zistili sme, že mineralogické zloženie bentonitu je relatívne homogénne, hlavným minerálom vo všetkých vzorkách je montmorillonit (väčšinou 60-65 hm. ) s pomerne vysokým obsahom Fe, ale s dominantným Al v oktaédroch. Obsah Mg aj náboj vrstiev sú nízke. Prímesi tvoria najmä kremeň, kaolinit, cristobalit a živce, v niektorých vzorkách je až 25  celkového množstva atómov železa viazaných v oxidoch a oxohydroxidoch Fe. Ani <2 μm frakcie nie

sú monominerálne, všetky obsahujú aj prímesi kaolinitu a kremeňa. Získané poznatky o minerálnom zložení bentonitu z rôznych častí ložiska umožnili cielenú ťažbu suroviny pre rôzne aplikácie. • Natrifikácia bentonitov s Na2CO3 vedie k materiálom tvoriacim vo vode voluminózne sedimenty. Sorpčná schopnosť bentonitu Lieskovec je nižšia ako bentonitu z lokality Jelšový potok. Geotechnické vlastnosti natrifikovaných zmesných bentonitov Lieskovec a Jelšový potok v pomere 65:35 vyhovujú pre použitie ako tesniaceho materiálu. Afinita ich povrchov voči katiónom ťažkých kovov klesá v rade Pb >> Cd > Zn > Cu.

Results of research • Complex information on the possibilities of chemical modification of layer charge in smectites and their reactions with inorganic acids: • We found that the layer charge of clay mineral layers affects the type and structure of formed molecular aggregates of cationic dyes. In this way, clay templates control optical and other properties of hybrid materials, such as optical anisotropy, controlled energy transfer, luminescent and antimicrobial properties, etc. • The effects of the chemical composition of layers and the size of organic cations on reactivity and properties of organoclays are systematically investigated in connection with preparation of nanocomposites with polymers. • In cooperation with prof. Rode from Innsbruck University we have investigated the catalytic efficiency of clay minerals and related inorganic compounds for the formation of peptide bond in the reactions of amino acids and oligopeptides. Our chief finding in this research included higher reactivity of dipeptides in comparison with amino acids, stereoselectivity in the adsorption on mineral surfaces, the effect of mineral structure on catalytic efficiency. Due to the unique properties of clay minerals, they are said to have played important roles in chemical evolution of bioorganic compounds and during the formation of more complex prebiotic supramolecular systems. • We have discovered the relationship between the structure of the aggregates of adsorbed dye

99


Ing. Martin Pentrák, PhD. pri práci so „smart orbit“ nástavcom pre ATR techniku na prístroji FTIR spektrometri Nicolet 6700. Tento prístroj umožňuje získať informácie o chemických väzbách v látkach a patrí k našim najvyužívanejším. Dr. Martin Pentrák working with a „smart orbit“ accessory for ATR technique on a FTIR spectrometer Nicolet 6700. This set up enables the acquisition of information on chemical bonds in the substances and is among our most frequently used instruments.

100

molecules and layer charge density of clay minerals. As a practical use of this finding, cationic dyes were used as molecular sensors for probing and detection of the surface charge of clay particles. • Investigating the mechanisms of Fe(III) reduction to Fe(II) in the structure of Fe-smectites in collaboration with professor Stucki (University of Illinois) we have discovered that reduction proceeds from basal surfaces rather than from particle edges. Electron transfer Fe(II)–O– Fe(III) between Fe atoms in neighbouring octahedra affects the colour of the mineral and can be followed by VIS spectroscopy at 730 nm. Complete reduction of Fe(III) to Fe(II) by sodium dithionite was achieved in nitrogen atmosphere. Reduced mineral is unstable on air and gets easily reoxidized. Its stabilization in a partly reduced state was achieved via heating its Li+-form resulting in fixation of Li+ in previously vacant octahedral sites forming trioctahedral AlFe(II) LiOH or Fe(III)Fe(II) LiOH groups. • Polymer-clay nanocomposites represent another type of interdisciplinary research. These nanomaterials exhibit substantial improvements of physical properties compared to a pristine polymer even at the clay mineral contents below 10 . Mechanical, thermal, gas-impermeability, and flame-retardant properties become enhanced. The results achieved are important for basic material science and for industrial applications. Polymers‘ fillers based on fine fractions of bentonites modified with organic cations have been prepared in our laboratories and tested as part of cooperation with Polymer Institute SAS. A substantial improvement of mechanical properties of rubber was achieved by using an organic surfactant with a double bond in the long aliphatic chain. • We investigated domestic projects devoted to the basic research of a new Slovak bentonite deposit of industrial significance in Lieskovec. We found that the mineralogical composition of this bentonite was relatively homogeneous with montmorillonite as the main mineral (mostly 60-65) and relatively high Fe content but with dominating Al in the octahedra. Both

Mg content and layer charge were low. The accessory minerals included quartz, kaolinite, cristobalite and feldspars, in some samples as much as 25  of all Fe atoms were bound in iron oxides and oxohydroxides. Also the <2 μm fractions were not monomineralic, all of them contained some kaolinite and quartz. Acquired information on the mineral composition of bentonite from different parts of the deposit allowed for targeted mining of the raw material for different applications. • Natrification of bentonites with Na2CO3 leads to materials forming voluminous sediments in water. Sorption ability of Lieskovec bentonite is lower than that of bentonite from Jelšový potok deposit. The geotechnical properties of natrificated 65:35 Lieskovec and Jelšový potok bentonite blends meet the requirements for sealing materials. The affinity to heavy metal cations decreases in the order Pb >> Cd > Zn > Cu. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Tím má širokú medzinárodnú spoluprácu, z ktorej vzniklo mnoho spoločných vedeckých projektov a prác. Výsledky boli na vyžiadanie publikované vo viacerých monografiách a časopisoch. Ich kvalitu potvrdzuje citovanosť prác vysoko prevyšujúca priemer v mineralógii aj v materiálovej chémii. • Vlastnosti ílových minerálov je možné ovplyvniť rôznymi chemickými modifikáciami, ako sú napríklad interakcie s anorganickými kyselinami alebo s organickými látkami. Pri rozpúšťaní v kyselinách dochádza k postupnému uvoľňovaniu atómov z vrstiev minerálu a vzniká zmes protonizovaného ílu a hydratovanej amorfnej fázy SiO2. Takéto materiály sa využívajú aj ako katalyzátory, nosiče katalyzátorov alebo adsorbenty. • Komplexný výskum zameraný na ílové minerály s rôznou štruktúrou a chemickým zložením ukázal, že chemické zloženie má väčší vplyv na rozpúšťanie minerálov v HCl ako ich expandabilita. Kaolinity sú stabilnejšie ako smektity v kyslom, ale rozpustnejšie v alkalickom prostredí. Prítomnosť väčších alkylamónnych katiónov znižuje rýchlosť rozpúšťania smektitov. Na sledovanie zmien pri roz-


púšťaní smektitov v HCl sa po prvý raz využila infračervená spektroskopia v blízkej IČ (NIR) oblasti. Získali sa nové, vedecky významné poznatky o acidifikácii ich povrchu a o rozsahu ich rozkladu. Originálne interpretácie pásov overtónov a kombinačných vibrácií OH a CH skupín priniesli informácie, ktoré sú prínosom pre základný výskum a majú aj značný aplikačný potenciál. Na základe poznatkov získaných pri výskume kyselinovo-aktivovaných ílov a organoílov bude možné rozšíriť využitie IČ spektroskopie v blízkej oblasti aj na monitorovanie acidifikácie pôd a na posúdenie stupňa degradácie ílových minerálov, ktorých prítomnosť na Marse sa už potvrdila. • Vplyv ílového nosiča na vlastnosti farbív sme využili pri prípravách nových typov hybridných sústav. Sú to fotoaktívne materiály s rôznorodými fotofyzikálnymi, fotodezinfekčnými a luminiscenčnými vlastnosťami, optickou anizotropiou a schopnosťou selektívnej absorpcie svetla a riadeného molekulového prenosu energie. Scientific contribution for the last 10 years • The team enjoys broad international collaboration which has led to numerous collaborative scientific projects and publications. The results were published in several book chapters and journals. Their high-ranking quality is reflected in the many citations exceeding the average in mineralogy and materials chemistry. • The properties of clay minerals can be affected by various chemical modifications, such as interactions with inorganic acids or with organic substances. Gradual release of the atoms from the layers occurs upon acid dissolution and leads to a mixture of protonized clay with a hydrated amorphous SiO2 phase. Such materials are used as catalysts, catalyst supports or adsorbents. • Comprehensive study of clay minerals of different structure and chemical composition has shown that chemical composition has a greater effect than expandability on their dissolution in HCl. Kaolinites are more stable than smectites in acidic but more soluble in alkaline media. The presence of alkylammonium cations of greater molecular size

decreases the dissolution rate of smectites. Near infrared (NIR) spectroscopy was used for the first time for the investigation of smectites dissolution in HCl. New scientifically worthy results on acidification of their surface and on the extent of their decomposition were acquired. Original interpretations of the first overtone and combination bands of OH and CH vibrations have provided valuable information for basic research with extensive application potential. Based on our results obtained on acid-activated clays and organoclays, utilization of NIR spectroscopy can also be extended to monitoring soil acidification and degradation of clay minerals, and their presence on Mars is confirmed. • The influence of clay adsorbent on the properties of adsorbed dyes was used for directed syntheses of new types of hybrid systems. These hybrids were photoactive materials of variable photophysical, photodisinfection and luminescent properties, optical anisotropy and capability for selective light absorption and controlled molecular energy transfer. IV. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monographs • Členovia kolektívu publikovali od roku 2000 v zahraničných knihách 9 kapitol, z toho jednu aj v prepracovanom druhom vydaní, a 119 článkov v prevažne zahraničných časopisoch evidovaných v Current Contents. V zozname sú uvedené iba články citované vo WOS aspoň 30 krát. • Since 2000, the team has published nine book chapters abroad, one of which has a second updated edition, and featured 119 papers in international journals covered in Current Contents. The list below includes contributions cited at least 30 times. Kapitoly vo vedeckých monografiách vydaných v zahraničí | Chapters in scientific monographs published abroad Komadel, Peter – Madejová, Jana: Acid activation of clay minerals. In: Handbook of clay Science, F. Bergaya, B.K.G. Theng, G. Lagaly eds. Developments in Clay Science, Elsevier, Vol. 1, 2006, p. 263 – 287. Komadel, Peter – Madejová, Jana. Acid activation of clay minerals. In Handbook of Clay Science. A. Fundamentals. Second edition. Oxford : Elsevier, 2013, p. 385 – 410.

101


Madejová, Jana: Studies of reduced-charge smectites by near infrared spectroscopy. In: The application of vibrational spectroscopy to clay minerals and layered double hydroxides, J. T. Kloprogge ed. The Clay Mineral Society, Aurora, CO, Vol. 13, 2004, p. 169 – 202. Madejová, Jana – Komadel, Peter: Information available from infrared spectra of the fine fractions of bentonites. In: The application of vibrational spectroscopy to clay minerals and layered double hydroxides, J. T. Kloprogge ed. The Clay Mineral Society, Aurora, CO, Vol. 13, 2004, p. 65 – 98. Bujdák, Juraj – Fitz, D. – Rode, B. M.: Mineral-induced peptide formation. In Astrobiology: Emergence, search and detection of life. Los Angeles : American Scientific Publishers, 2009, p. 238 – 260. Komadel, Peter – Madejová, Jana: Identification and characterization of interstratified clay minerals with spectroscopic and other classical methods. In Interstratified Clay Minerals: Origin, characterization and geochemical significance. Taliansko, 2010, p. 89 – 113. Madejová, Jana – Pálková, Helena – Komadel, Peter: IR spectroscopy of clay minerals and clay nanocomposites. In Spectroscopic Properties of Inorganic and Organometallic Compounds: Techniques, materials and applications Vol. 41. Cambridge : UK, The Royal Society of Chemistry, 2010, p. 22 – 71. Madejová, Jana – Balan, E. – Petit, S.: Application of vibrational spectroscopy to the characterization of phyllosilicates and other industrial minerals. In Advances in the characterization of Industrial Minerals: EMU Notes in Mineralogy, 2011, vol. 9, ch. 6, p. 171 –226. Petit, S. – Madejová, Jana: Fourier transform infrared spectroscopy. In Handbook of Clay Science. B.Techniques and Applications. Second edition. – Oxford : Elsevier, 2013, p. 213 – 232. Publikácie s najmenej 30 WOS citáciami at least 30 times in Web of Science

102

|

Publications cited

Madejová, J.: FTIR techniques in the clay minerals study. Vibrational Spectroscopy 31, 1 – 10, (2003). Madejová, J. – Komadel, P.: Baseline studies of the clay minerals society source clays: Infrared methods. Clays and Clay Minerals 49, 410 – 432 (2001). Bujdák, J. – Hackett, E. – Giannelis, E. P.: Effect of layer charge on the intercalation of poly(ethylene oxide) in layered silicates: Implications on nanocomposite polymer electrolytes, Chemistry of Materials 12, 2168 – 2174 (2000). Madejová, J. – Bujdák, J. – Janek, M. – Komadel, P.: Comparative FT-IR study of the structural modifications during acid treatment of dioctahedral smectites and hectorite. Spectrochimica Acta A 54, 1397 – 1406 (1998). Komadel, P.: Chemically modified smectites. Clay Minerals 38, 127 – 138 (2003). Madejová, J. – Komadel, P. – Číčel, B.: Infrared study of octahedral site populations in smectites. Clay Miner. 29, 319 – 326 (1994). Bujdák, J. – Komadel, P. : Interaction of methylene blue with

reduced charge montmorillonite, Journal of Physical Chemistry B, 101, 9065 – 9068 (1997). Tkáč, I. – Komadel, P. – Müller, D.: Acid-treated montmorillonites – a study by 29Si and 27Al MAS NMR. Clay Minerals 29, 11 – 19 (1994). Komadel, P. – Lear, P. R. – Stucki, J. W.: Reduction and reoxidation of nontronite: Extent of reduction and reaction rates. Clays and Clay Minerals 38, 203 – 208 (1990). Komadel, P. – Schmidt, D. – Madejová, J. – Číčel, B.: Alteration of smectites by treatments with hydrochloric acid and sodium carbonate solutions. Applied Clay Science 5, 113 – 122 (1990). Komadel, P. – Stucki, J. W: The quantitative assay of minerals for Fe2+ and Fe3+ using 1,10-phenanthroline. III. A rapid photochemical method. Clays and Clay Minerals 36, 379 – 381 (1988). Komadel, P. – Madejová, J. – Janek, M. – Gates, W. P. – Kirkpatrick, R. J. – Stucki, J. W.: Dissolution of hectorite in inorganic acids. Clays and Clay Minerals 44, 228 –236 (1996). Jankovič, Ľ. – Komadel, P.: Metal cation-exchanged montmorillonite catalysed protection of aromatic aldehydes with Ac2O. Journal of Catalysis 218, 227 – 233 (2003). Madejová, J. – Janek, M. – Komadel, P. – Herbert, H.-J. – Moog, H. C.: FTIR analyses of water in MX-80 bentonite compacted from high salinary salt solution systems. Applied Clay Science 20, 255 – 271 (2002). Madejová, J. – Arvaiová, B. – Komadel, P.: FTIR spectroscopic characterization of thermally treated Cu2+, Cd2+, and Li+ montmorillonites. Spectrochimica Acta, Part A. 55, 2467 – 2476 (1999). Komadel, P. – Madejová, J. – Stucki, J. W.: Reduction and reoxidation of nontronite: questions of reversibility. Clays and Clay Minerals 43, 105 – 110 (1995). Bujdák, J. – Rode, B. M.: Silica, alumina and clay catalyzed peptide bond formation: Enhanced efficiency of alumina catalyst, Origins of Life and Evolution of the Biosphere 29, 451 – 461 (1999). Komadel, P. – Madejová, J.: Acid activation of clay minerals. Chapter 7.1, pp. 26 – 289 in: F. Bergaya, B.K.G. Theng, and G. Lagaly (editors) Handbook of Clay Science. Developments in Clay Science, Vol. I. Elsevier, The Netherlands, 2006 Bujdák, J.: Effect of the layer charge of clay minerals on optical properties of organic dyes. A review. Applied Clay Science 34, 58-73 (2006). Czímerová, A. – Bujdák, J. – Dohrmann, R.: Traditional and novel methods for estimating the layer charge of smectites. Applied Clay Science 34, 2-13 (2006). Bujdák, J. – Rode, B. M. Silica, alumina, and clay-catalyzed alanine peptide bond formation. Journal of Molecular Evolution 45, 457-466 (1997). Madejová, J. – Bujdák, J. – Gates, W. P. –Komadel, P.: Preparation and infrared spectroscopic characterization of reduced-charge montmorillonite with various Li contents. Clay Minerals 31, 233 – 241 (1996). Bujdák J. – Rode, B. M.: The effect of smectite composition on the catalysis of peptide bond formation. Journal of Molecular Evolution 43, 326-333 (1996).


Regulácia vývinu preimplantačného embrya Regulation of the development of preimplantation of embryos

Vedúci tímu V

|

Team leader: prof. MVDr. Juraj Koppel, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: MVDr. Vladimír Baran, CSc. • Ing. Soňa Czikková • RNDr. Štefan Čikoš, CSc. M MVDr. Dušan Fabian, PhD. • MVDr. Pavol Rehák, CSc.

Pracovisko: Ústav fyziológie hospodárskych zvierat SAV

|

Location: Institute of Animal Physiology SAS

Juraj Koppel Institute of Animal Physiology SAS Šoltésovej 4 – 6, 040 01 Košice E-mail: koppel@saske.sk Web: http://home.saske.sk/~koppel

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Štúdium najskorších štádií embryonálneho vývinu sa zameriava na regulačné mechanizmy v normálnych fyziologických podmienkach a v podmienkach zhoršeného prostredia materského organizmu: • a) štúdium molekulárnych mechanizmov regulácie priebehu bunkového cyklu a bunkovej smrti oocytov a preimplantačných embryí; • b) výskum bunkových receptorov,

ktoré zabezpečujú interakcie medzi vyvíjajúcim sa preimplantačným embryom a okolitým prostredím. • „Preimplantačná vývinová perióda (t. j. obdobie medzi oplodnením vajíčka vo vajcovode a implantáciou embrya do maternice) je jednou z najcitlivejších fáz v cicavčom embryonálnom vývine. Poruchy v tomto období môžu byť príčinou neúspešnej gravidity u ľudí aj u zvierat. V našej práci preto skúmame preimplantačný vý-

103


vin v normálnych fyziologických podmienkach, ako aj v podmienkach pozmenených pôsobením faktorov prostredia. V súčasnosti skúmame najmä vplyv zhoršeného prostredia materského organizmu, pričom sa zameriavame na možné pôsobenie civilizačných faktorov (stres, obezita) a rizikových látok v prostredí. V našich experimentoch používame model laboratórnej myši, ale niektoré štúdie uskutočňujeme aj na vybraných hospodárskych zvieratách. Pri výskume bunkových receptorov sa zameriavame na také typy receptorov, ktoré by potenciálne mohli sprostredkovať vplyvy zhoršeného materského prostredia na oplodnenie vajíčka a skorý embryonálny vývin. Reakcie embrya na pôsobenie vonkajších faktorov identifikujeme štúdiom rôznych morfologických a funkčných zmien v embryonálnych bunkách, pričom sa sústreďujeme predovšetkým na výskyt a špecifiká regulovanej bunkovej smrti – apoptózy. Pri štúdiu molekulárnych mechanizmov uplatňujúcich sa v regulácii bunkového cyklu sa zameriavame na vybrané proteínkinázy, ktoré môžu hrať kľúčovú úlohu v kontrole prvých mitotických delení po oplodnení vajíčka.“

104

Scientific and research goals of the team • Our study is focused on regulatory mechanisms controlling early embryo development in normal physiological conditions as well as on conditions of unfavourable maternal milieu. • Fields of study include: • a) Molecular mechanisms regulating the progression of the cell cycle and cell death in oocytes and preimplantation embryos. • b) Cell receptors mediating interactions between the developing preimplantation embryo and the surrounding environment. • “The preimplantation period of development (i.e. the period between oocyte fertilization in oviduct and embryo implantation into the uterus) is one of the most sensitive phases in mammalian ontogeny, and disturbances at this developmental stage can result in poor pregnancy outcomes in humans as well as in animals. In our work, we study preimplantation development in physiological terms as well as under unfavourable or pathological conditions. We recently investigated the influences of

impaired maternal milieu, especially the effects of life style disorders (stress, obesity) and toxic substances present in the surrounding environment. We use mainly the mouse model in our experiments, but some studies are conducted on farm animals as well. Studying cell receptors, we are focused on receptor types which could potentially mediate the effects of impaired maternal health on oocyte fertilization and early embryo development. We study the process of programmed cell death at very early stages of embryonic development, reflecting of embryo responses to external factors. In studies of molecular mechanisms regulating the cell cycle, we examine protein-kinases which could play an important role in the first mitotic divisions following oocyte fertilization.” II. Výsledky výskumu • U ovulovaných oocytov a preimplantačných embryí myši sme zistili expresiu viacerých typov receptorov biogénnych monoamínov. Dokázali sme, že aktivácia adrenergných receptorov môže negatívne ovplyvniť preimplantačný vývin embrya in vitro, čo naznačuje, že materský stres môže prostredníctvom adrenergných receptorov priamo ovplyvniť preimplantačné embryo. Tento predpoklad sme potvrdili in vivo experimentmi, v ktorých sme u matiek podrobených počas preimplantačnej periódy pôsobeniu imobilizačného stresu zaznamenali zhoršenie vývinu embryí. Naše výsledky získané pri skúmaní expresie adrenergných receptorov u oocytov a preimplantačných embryí králikov a kráv navyše ukazujú, že expresia adrenergných receptorov je pravdepodobne všeobecnou črtou cicavčieho preimplantačného vývinu. • V in vivo experimentoch (s použitím modelu diétou indukovanej obezity myší) sme preukázali, že materská obezita môže významne ovplyvniť kvalitu oocytov a preimplantačných embryí, pričom výsledný efekt závisí od stupňa obezity. Pri štúdiu receptorov schopných viazať molekuly uvoľňované z tukového tkaniva bola u myšacích preimplantačných embryí preukázaná stúpajúca expresia adiponektínových receptorov, pričom sme zistili rozdielne účinky rôznych izoforiem


adiponektínu na vývin embrya. • U viacerých druhov hospodárskych a laboratórnych zvierat sme opísali chronologický výskyt, incidenciu a morfologicko-biochemické špecifiká apoptotickej bunkovej smrti a dokázali sme, že proces je citlivým indikátorom zmien v prirodzenom prostredí vývinu preimplantačného embrya. Zvýšenú incidenciu bunkovej smrti sme zaznamenali aj v embryách izolovaných z obéznych matiek. • Ďalšie štúdie sa zamerali na vývoj jadierka v procese aktivácie embryonálneho genómu, a tiež na regulačné mechanizmy bunkového cyklu v štádiu vstupu a priebehu prvého mitotického cyklu embrya. Získané výsledky svedčia o špecifickej úlohe proteín kinázy B (Akt/PKB) pri kontrole zrenia a pri vstupe oplodneného oocytu do prvej mitózy, ako aj o význame Plk1 kinázy vo fáze dokončenia oogenézy a počas prvého mitotického cyklu.

Vizualizácia receptora pre adiponektín (adipoR2) v rôznych štádiách myšacích embryí. | Visualisation of adiponectin receptor (adipoR2) in different stages of mouse embryos. Vizualizácia apoptických buniek v myšacej blatocyste. | Visualisation of apoptotic cells in mouse blastocyst.

Results of research • We established the expression of several types of biogenic monoamine receptors in mouse ovulated oocytes and preimplantation embryos. We proved that the activation of adrenergic receptors can negatively influence mouse preimplantation embryo development in vitro, suggesting the possibility of the direct result of maternal stress on preimplanted embryos. Our in vivo experiments confirmed impaired development in early embryos isolated from mothers exposed to restraint stress during the preimplantation period. Moreover, our investigation of adrenergic receptors in cows and rabbits suggests that adrenergic receptor expression can be a general feature of mammalian preimplantation development. • Our in vivo experiments (using the mouse model of diet-induced obesity) showed that maternal obesity can significantly influence oocyte and preimplantation embryo quality, and the effect depends on the degree of maternal obesity. Our study of receptors capable of binding molecules which are released by adipose tissue showed the increasing expression of adiponectin receptors in the course of preimplantation development. More-

over, we found different effects of various adiponectin isoforms on embryo development. We described the chronological occurrence, incidence and morphological-biochemical specifics of apoptotic cell death in several farm and laboratory animals. • Further studies were aimed at nucleologenesis during activation of embryonal genome as well as cell cycle control machinery at resumption or course of the first mitosis of embryo. Our results show that protein kinase B (Akt/PKB) plays an important role during oocyte maturation and also at the entrance of one-cell mouse embryo into the first mitosis. In addition, our studies determined the essential role of Plk1 kinase during the final stages of meiosis and the first embryo mitosis. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • V našej práci sme poukázali na význam biogénnych monoamínov, ktoré môžu, okrem svojich dobre známych funkcií v neuroendokrinnom systéme (neurotramsmitery, hormóny), zohrávať dôležitú úlohu aj v základných vývinových procesoch. Prítomnosť receptorov biogénnych monoamínov v bunkách preimplantačných embryí cicavcov môže byť následok stochastickej alebo regulovanej génovej expresie, pričom naše výsledky ukazujú, že tieto receptory sú funkčné a môžu sa podieľať v embryonálno-materskej komunikácii už v najskorších vývinových štádiách, a to za fyziologických alebo patologických podmienok. • Pri skúmaní možnej úlohy adiponektínových receptorov v reakcii preimplantačného embrya na materskú obezitu sme preukázali, že bunky zárodku reagujú na rôzne izoformy adiponektínu rozdielne. Naviac, naše aktuálne výsledky naznačujú, že adiponektín by mohol zohrávať úlohu pri transporte glukózy do preimplantačného embrya a mohol by byť alternatívnym regulátorom tohto procesu v prípade nedostatku inzulínu (u matiek s diabetom typu 1). • Naše ďalšie výsledky priniesli nové poznatky o význame kináz Chk1 a Aurora-A pri kontrole prvého bunkového cyklu po oplodnení vajíčka, a tiež dokázali úlohu apoptózy ako dôležitého re-

105


paračného mechanizmu, ktorý sa podieľa na udržiavaní homeostázy už v preimplantačnom vývinovom období. Scientific contribution for the last 10 years • In our work, we highlighted the role of biogenic monoamines, which can (besides their wellknown neurotransmitter and hormone function) play an important role in basic developmental processes. The presence of biogenic monoamine receptors in cells of preimplantation embryos could be a product of stochastic or regulated gene expression, and our results indicate that these receptors are functional and can participate in embryo-maternal communication at the very early stages of development (under physiological or pathological conditions). • Examining the potential role of adiponectin receptors in the early embryo response to maternal obesity, we found different effects of various adiponectin isoforms. Moreover, our very recent results suggest that adiponectin could play a role in the regulation of glucose uptake in preimplantation embryos, and could be an alternative regulator of glucose transport in the case of insulin deficiency (mothers with diabetes type 1). • Other results obtained by our research team have provided new information on regulation of the first cell cycle after oocyte fertilization and shown that apoptosis, a main reparatory mechanism contributing to homeostasis maintenance, can be activated even in the preimplantation embryo. IV. Najvýznamnejšie články papers

106

|

Most signifcant

Iľková, G. – Rehák, P. – Veselá, J. – Čikoš, Š. – Fabian, D. – Czikková, S. – Koppel, J. 2004. Serotonin localization and its functional significance during mouse preimplantation embryo development. Zygote (Cambridge, England), vol. 12, no. 3, pp. 205 – 213. Čikoš, Š. – Veselá, J. – Iľková, G. – Rehák, P. – Czikková, S. – Koppel, J. 2005. Expression of beta adrenergic receptors in mouse oocytes and preimplantation embryos. Molecular reproduction and development, vol. 71, no. 2, pp. 145 – 153. Fabian, D. – Koppel, J. – Maddox-Hyttel, P. 2005. Apoptotic processes during mammalian preimplantation development. Theriogenology, vol. 64, no. 2, pp. 221 – 231.

Čikoš, Š. – Bukovská, A. – Koppel, J. 2007. Relative quantification of mRNA: comparison of methods currently used for real-time PCR data analysis. BMC molecular biology, vol. 8, p. 113. Čikoš, Š. – Rehák, P. – Czikková, S. – Veselá, J. – Koppel, J. 2007. Expression of adrenergic receptors in mouse preimplantation embryos and ovulated oocytes. Reproduction (Cambridge, England) , vol. 133, no. 6, pp. 1139 – 1147. Fabian, D. – Makarevich, A. V. – Chrenek, P. – Bukovská, A. – Koppel, J. 2007. Chronological appearance of spontaneous and induced apoptosis during preimplantation development of rabbit and mouse embryos. Theriogenology, vol. 68, no. 9, pp. 1271 –1281. Fabian, D. – Čikoš, Š. – Koppel, J. 2009. Gene Expression in Mouse Preimplantation Embryos Affected by Apoptotic Inductor Actinomycin D. The Journal of reproduction and development, vol. 55, no. 5, pp. 576 – 582. Čikoš, Š. – Burkuš, J. – Bukovská, A. – Fabian, D. – Rehák, P. – Koppel, J. 2010. Expression of adiponectin receptors and effects of adiponectin isoforms in mouse preimplantation embryos. Human reproduction (Oxford, England), vol. 25, no. 9, pp. 2247 – 2255. Fabian, D. – Bystriansky, J. – Čikoš, Š. – Bukovská, A. – Burkuš, J. – Koppel, J. 2010. The effect on preimplantation embryo development of non-specific inflammation localized outside the reproductive tract. Theriogenology, vol. 74, no. 9, pp. 1652 – 1660. Čikoš, Š. – Fabian, D. – Makarevich, A. V. – Chrenek, P. – Koppel, J. 2011. Biogenic monoamines in preimplantation development. Human reproduction (Oxford, England), vol. 26, no. 9, pp. 2296 –22305. Burkuš, J. – Čikoš, Š. – Fabian, D. – Kubandová, J. – Czikková, S. – Koppel, J. 2013. Maternal restraint stress negatively influences growth capacity of preimplantation mouse embryos. General physiology and biophysic, vol. 32, no. 1, pp. 129 – 137. Čikoš, Š. – Czikková, S. – Chrenek, P. – Makarevich, A. V. – Burkuš, J. – Janštová, Ž. – Fabian, D. – Koppel, J. 2014. Expression of adrenergic receptors in bovine and rabbit oocytes and preimplantation embryos. Reproduction in domestic animals = Zuchthygiene, vol. 49, no. 1, pp. 92 – 100. Kubandová, J. – Čikoš, Š. – Burkuš, J. – Czikková, S. – Koppel, J. – Fabian, D. 2014. Amount of maternal body fat significantly affected the quality of isolated mouse preimplantation embryos and slowed down their development. Theriogenology, vol. 81, no. 2, pp. 187 – 195. Kubandová, J. – Fabian, D. – Burkuš, J. – Čikoš, Š. Czikkková, S. – Mozeš, Š. – Šefčíková, Z. – Koppel, J. 2014. Two-generation diet-induced obesity model producing mice with increased amount of body fat in early adulthood. Physiological research, vol. 63, no. 1, pp. 103 – 113.


Úloha kľúčových proteínov regulácie génovej expresie, sigma faktorov RNA polymerázy, v diferenciácii, odozve na stres a patogenicite baktérií | The role of key proteins in the regulation of gene expression and sigma factors of RNA polymerase in differentiation, response to stress, and pathogenicity 107 Vedúci tímu V

|

Team leader: RNDr. Ján Kormanec, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Dagmar Homerová, CSc. • Mgr. Renáta Nováková, CSc. RNDr. R Beatrica Ševčíková • RNDr. Ľubomíra Fecková • Ing. Bronislava Režuchová Pracovisko: Ústav molekulárnej biológie SAV P

|

Location: Institute of molecular biology SAS

Ján Kormanec Institute of molecular biology SAS Dúbravská cesta 21 84551 Bratislava E-mail: jan.kormanec@savba.sk Web: www.imb.savba.sk

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Výskumný projekt má za cieľ charakterizovať sigma faktory, ich regulóny (rozpoznávané gény), mechanizmus ich aktivácie a ich úlohy v diferenciácii, odozve na stres a patogenicite v štyroch bakteriálnych modeloch: patogénne baktérie Salmonella enterica, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis a pôdné baktérie Streptomyces, ktoré podliehajú komplexnej mor-

fologickej diferenciácii, sprevádzanej produkciou antibiotík. • Baktérie sú vo svojom prirodzenom prostredí a aj po infekcii hostiteľa vystavené rôznym stresom. Odozva na tieto stresy je regulovaná sigma faktormi RNA polymerázy, ktoré riadia expresiu génov potrebných pre prekonanie stresu. • „Náš výskum sa zameral na tri dôležité patogénne baktérie: Salmonely – klinicky veľmi dôležité vnútrobunkové patogény – sú zodpoved-


né za značnú diverzitu ochorení, počnúc miernymi gastroenteritídami a končiac vážnymi systemickými infekciami a tyfoidnou horúčkou; Staphylococcus aureus ako dôležitý ľudský patogén spôsobuje vážne, najmä nemocničné infekcie, a to najmä kvôli jeho širokospektrálnej rezistencii na mnohé antibiotiká; a baktérie Mycobacterium tuberculosis spôsobujúce tuberkulózu. Tieto vážne infekcie sú spôsobené aj prostredníctvom schopnosti týchto patogénov prežívať v obranných bunkách človeka tak, že si vyvinuli značný počet obranných mechanizmov, ktoré im umožňujú prežívať v tomto nehostinnom stresovom prostredí. V týchto patogénnych baktériách má odozva na stres priamy vplyv na ich patogenicitu a mnohé alternatívne sigma faktory RNA polymerázy majú priamu úlohu v patogenicite a virulencii týchto patogénov. Identifikácia génov, riadených týmito sigma faktormi, preto umožní odhalenie nových kľúčových génov patogenicity, ktoré môžu byť miestom účinku liečiv infekčných ochorení. Podobne aj v prípade pôdnych baktérii rodu Streptomyces, ktoré sú najdôležitejšími producentmi antibiotík, existuje celá plejáda sigma faktorov s úlohou v odozve na stres, ktoré sú regulačne prepojené s morfologickou diferenciáciou a produkciou antibiotík. Mechanizmy ich aktivácie a regulácie môžu napomôcť rovnako aj charakterizácii regulácie produkcie antibiotík, čo môže mať biotechnologický význam pri ich produkcii.“

108

Scientific and research goals of the team • The aim of the project comprises characterization of sigma factors, their regulons (cognate genes), the mechanism of their activation, and their role in differentiation, response to stress, and pathogenicity in four bacterial representatives: pathogenic bacteria Salmonella enterica, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis and soil bacteria Streptomyces that undergo complex process of morphological differentiation accompanied by production of antibiotics. • Bacteria are in their natural habitat, as well as after the infection of their hosts, exposed to various stresses. The response to these stresses is regulated by sigma factors of RNA polymer-

ase, which govern expression of genes essential for overcoming these harsh conditions. • “Our research has focused on three important pathogenic bacteria: Salmonella that are clinically very important intracellular pathogens that cause a wide spectrum of diseases, ranging from mild gastroenteritis to severe systemic diseases and typhoid fever; Staphylococcus aureus, as an essential human pathogen causing serious infections mainly in hospitals because of its multi-spectral resistance to many antibiotics; and bacterium Mycobacterium tuberculosis causing tuberculosis. These serious infections are also caused by their ability to survive in host defence cells due to a number of bacterial defence systems that enable them to survive in this hostile environment. Therefore, the stress response has a direct influence on the pathogenicity in these pathogenic bacteria, and many alternative sigma factors of RNA polymerase play a direct role in pathogenicity and virulence of these pathogens. Identification of the genes directed by these sigma factors will reveal new key genes of pathogenicity, which may be targets for new therapeutics to cure these infections. Similarly, soil bacteria streptomycetes, which are the most important producers of antibiotics, contain many sigma factors with the role in stress response that are regulatory interconnected with morphological differentiation and the production of antibiotics. Mechanisms of their activation and regulation may also help to characterize the regulation of antibiotics that may have an impact on their biotechnological production.” II. Výsledky výskumu • U gram-negatívnej patogénnej baktérie Salmonella enterica sme charakterizovali sigma faktor RpoE, ktorý hrá kľúčovú úlohu v patogenicite salmonel. Identifikovali sme jeho kompletný regulón (teda všetky gény, ktorých expresiu riadi) a charakterizovali sme reguláciu a úlohu génov tohto regulónu v patogenicite a odozve na stresové podmienky. Rovnako sme charakterizovali mechanizmy aktivácie tohto faktora po mnohých stresových signáloch simulujúcich obranné mechanizmy hostiteľa. • Charakterizovali sme tiež sigma faktor SigB a je-


ho úlohu v patogenicite gram-pozitívnej patogénnej baktérie Staphylococcus aureus. Identifikovali sme jeho regulón a úlohu niektorých génov regulónu v patogenicite, ako aj ich reguláciu. Podobne sme charakterizovali sigma faktor SigF, ktorý hrá dôležitú úlohu v patogenicite Mycobacterium tuberculosis. • V pôdnej baktérii rodu Streptomyces sme charakterizovali vzájomné regulačné prepojenie deviatich homologických sigma faktorov v odozve na stres, morfologickej diferenciácii a regulácii antibiotík. Identifikovali a charakterizovali sme nové polyketidové antibiotikum, auricín. Identifikovali a charakterizovali sme gény účastné na jeho biosyntéze a rovnako aj komplexný mechanizmus jeho regulácie. • Výsledky sme publikovali v 97 článkoch v zahraničných karentovaných časopisoch a boli citované viac než 1000 krát v databáze WOS.

Jedno z laboratórií. | Example of the laboratory.

Results of research • In Gram-negative pathogenic bacterium Salmonella enterica, we characterized sigma factor RpoE, which plays a key role in the pathogenicity of salmonella. We identified its complete regulon (all directed genes) and characterized the role of the genes of the regulon in pathogenicity, as well as their regulation. • We characterized mechanisms of activation of the sigma factor RpoE after stress stimuli simulating host defence mechanisms. Similarly, we characterized sigma factor SigB having a role in the pathogenicity of Gram-positive pathogenic bacterium Staphylococcus aureus. We identified its regulon in the same way and characterized the role of genes of the regulon in pathogenicity, as well as their regulation. We also characterized sigma factore SigF as having an essential role in the pathogenicity of Mycobacterium tuberculosis. • In soil bacteria of the genus Streptomyces, we characterized mutual regulatory interconnection among homologues of nice sigma factors in the response to stress, morphological differentiation, and regulation of antibiotics. We identified and characterized a new polyketide antibiotic, auricin. In addition, we identified and characterized the genes involved in auricin biosynthesis,

as well as its complex regulation. • The results were published in 97 papers in foreign current journals and have been cited more than 1000 times in the WOS database. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Vedecký prínos uvedených výsledkov je najmä v medzinárodnom meradle. Identifikácia a charakterizácia celej plejády génov regulovaných týmito sigma faktormi objasnila molekulárne mechanizmy patogenicity týchto mikroorganizmov, dôležitých mechanizmov interakcie hostiteľ – patogén, ako aj mechanizmy umožňujúce prežívanie týchto patogénov v nehostinnom a stresovom prostredí svojho hostiteľa. • Dosiahnuté výsledky môžu mať v budúcnosti praktické využitie v prevencii a liečbe infekcií spôsobených týmito patogénmi. Identifikované gény môžu poslúžiť pri príprave bezpečných a účinných vakcín, rovnako môžu poslúžiť ako miesta pôsobenia budúcich potenciálných terapeutík pre účinnu liečbu týchto ochorení, a to pri príprave farmák inhibujúcich aktivity produktov takýchto génov, ktoré sú esenciálne pre prežívanie patogénu v stresovom prostredí svojho hostiteľa. • V oblasti štúdia regulácie odozvy na stres, morfologickej diferenciácie a produkcie antibiotík prostredníctvom deviatich sigma faktorov u streptomycét sme odhalili vzájomné komplexné regulačné prepojenie týchto kľúčových regulačných proteínov a mnohé signálne dráhy ich aktivácie prostredníctvom mnohých ďalších regulačných proteínov (anti-sigma faktorov a ich anti-anti-sigma faktorov). Nové identifikované antibiotikum auricín a štúdium jeho regulácie preukázala komplexný mechanizmus jeho aktivácie prostredníctvom súboru viacerých regulačných génov, ktorých úlohou je zabezpečiť presnú hladinu tejto biologicky účinnej látky v danom čase rastu produkujúcej baktérie. Cytostatické účinky na niektoré ľudské nádorové línie môžu mať potenciál v jeho budúcom využití v klinickej praxi. Rovnako aj zásahy do génov kódujúcich biosyntetické proteíny umožnia prípravu nových biologicky aktívných látok so zlepšenými vlastnosťami.

109


Scientific contribution for the last 10 years • The scientific impact of our results is mainly in the international context. Identification and characterization of a great number of genes directed by these sigma factors increased our knowledge of molecular mechanisms of bacterial pathogenesis of these bacteria, essential mechanisms of host-pathogen interactions, as well as the mechanisms enabling survival in the hostile and stressful environment of their host. The results could also be of practical value in preventing or treating infections caused by these pathogenic bacteria. The identified genes may be useful in the design of effective and safe vaccines. Alternatively, the proteins encoded by the identified genes may be new targets for potential therapeutics for the effective treatment of these infections. • Investigations of the role of the nice sigma factors in the regulation of stress response, morphological differentiation, and production of antibiotics in streptomycetes revealed a mutual complex interconnection among these key regulatory proteins. In addition, we identified several signal transduction pathways of their activation by virtue of many other regulatory proteins (anti-sigma factors and anti-anti-sigma factors). Investigation of a new antibiotic auricin and its regulation showed a complex mechanism of auricin activation via several regulatory genes, the role of which is to ensure the precise level of this biologically-active compound in a specific time of growth of producing bacterium. Cytostatic properties of auricin to several human cancer cell lines suggest its potential exploitation in clinical practice. Moreover, the genetic manipulation of auricin biosynthetic genes may enable preparation of new biologically-active compounds with better properties. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers

110

Bischoff, M. – Dunman, P. – Kormanec, J. – Macapagal, D. – Murphy, E. – Mounts, W. – Berger-Bächi, B. – Projan, S.: Microarray-based analysis of the Staphylococcus aureus SigB regulon. J. Bacteriol. 186 (2004) 4085 – 4099.

Senn, M. M. – Giachino, P. – Homerova, D. – Steinhuber, A. – Strassner, J. – Kormanec, J. – Flückiger, U. – Berger-Bächi, B. – Bischoff, M.: Molecular analysis and organization of the SigB operon in Staphylococcus aureus. J. Bacteriol. 187 (2005) 8006 – 8019. Schulthess, B. – Meier, S. – Homerova, D. – Goerke, C. – Wolz, C. – Kormanec, J. – Berger-Bachi, B. – Bischoff, M.: Functional characterization of the SigB –dependent yabJ-spoVG operon in Staphylococcus aureus: role in methycillin and glycopeptide resistance. Antimicrob. Agents Chemother. 53 (2009) 1832 –1839. Skovierova, H. –Rowley, G. – Rezuchova, B. – Homerova, D. – Lewis, C. – Roberts, M. – Kormanec, J.: Identification of the RpoE regulon of Salmonella enterica serovar Typhimurium Microbiology-SGM 152 (2006) 1347 – 1359. Rowley, G. – Spector, M. – Kormanec, J. – Roberts, M.: Pushing the envelope: extracytoplasmic stress responses in bacterial pathogens. Nature Reviews Microbiology 4 (2006) 383 – 394. Lewis, C. – Skovierova, H. – Rowley, G. – Rezuchova, B. – Homerova, D. – Stevenson, A. – Sherry, A. – Kormanec, J., – Roberts, M: Small outer membrane lipoprotein, SmpA, is regulated by RpoE and has a role in cell envelope integrity and virulence of Salmonella enterica Serovar Typhimurium. Microbiology-SGM 154 (2008) 979 – 988. Rowley, G. – Skovierova, H. – Stevenson, A. – Rezuchova, B. – Homerova, D. – Lewis, C. –Sherry, A. – Kormanec, J. – Roberts, M.: The periplasmic chaperone Skp is required for Salmonella Typhimurium infection in a murine Typhoid model. Microbiology-SGM 157 (2011) 848 – 858. Homerova, D. – Surdova, K. – Mikusova, K. – Kormanec, J.: Identification of promoters recognized by RNA polymerase containing Mycobacterium tuberculosis stress-response sigma factor SigF. Arch. Microbiol. 187 (2007) 185 – 197. Sevcikova, B. – Rezuchova, B. – Homerova, D. – Kormanec, J.: The anti-anti sigma factor BldG is involved in activation of stress-response sigma factor SigH in Streptomyces coelicolor A3(2). J. Bacteriol.192 (2010) 5674 – 5681. Facey, P. D. – Sevcikova, B. – Novakova R. – Hitchings, M. D. – Crack, J. C. – Kormanec, J. – Dyson, P. J. – Del Sol, R: The dpsA gene of Streptomyces coelicolor: induction of expression from a single promoter in response to environmental stress or during development. PLoS One 6, Iss. 9 (2011) e25593. Kutas, P. – Feckova, L. – Rehakova, A. – Novakova, R. – Homerova, D. – Mingyar, E. – Rezuchova, B. – Sevcikova, B. – Kormanec, J.: Strict control of auricin production in Streptomyces aureofaciens CCM 3239 involves a feedback mechanism. Appl. Microbiol. Biotechnol. 97 (2013) 2413 – 2421.


Bunková signalizácia cez vápnik, katecholamíny a H2S v normálnych a patologických podmienkach | Cell signalling through the calcium, catecholamines and H2S in normal and pathological conditions Vedúca tímu V

|

Team leader: doc. Ing. Oľga Križanová, DrSc.

111

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Richard Kvetňanský, DrSc. • RNDr. Karol Ondriaš, DrSc. R RNDr. Soňa Hudecová, CSc. • RNDr. Zuzana Tomášková, PhD. • Mgr. Ľubomíra Lenčešová, PhD. M Mgr. Martin Cagala • Mgr. Jana Marková • Mgr. Anton Mišák • Mgr. Marián Grman

Oľga Križanová Institute of Molecular Physiology and Genetics SAS Vlárska 5, 833 34 Bratislava; E-mail: olga.krizanova@savba.sk Web: www.umfg.sav.sk

Pracovisko: P Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky SAV and a Genetics SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • „Bunková signalizácia je jedným z procesov, ktoré sú pre bunku životne dôležité. Bunka disponuje množstvom signálnych molekúl – transmiterov, ktoré dokážu preniesť signál a modulovať (ovplyvniť) bunkové funkcie. K najdôležitejším transmiterom patrí vápnik, ktorý je jedným z najuniverzálnejších prenášačov signálu. Vápnik je v bunke regulovaný najmä vápnikovými transportnými sys-

|

Location: Institute of Molecular Physiology

témami. Regulátormi viacerých bunkových pochodov sú aj hormóny katecholamíny, ktoré majú dôležitú modulačnú funkciu vo viacerých tkanivách. Ďalšou signálnou molekulou, ktorá zohráva úlohu nielen pri fyziologických, ale tiež patofyziologických podmienkach, je plynný transmiter H2S. Vzájomné prepojenie a komunikácia všetkých týchto signálnych molekúl, predovšetkým pri rozvoji patofyziologických stavov (kardiovaskulárne ochorenia,


nádorové ochorenia), je vedecko-výskumným smerovaním tímu.“ 33 Ondrias, K. – Stasko, A. – Cacanyiova, S. – Sulova, Z. – Krizanova, O. – Kristek, F. – Malekova, L. – Knezl, V. – Breier, A.: H2S and HS- donor NaHS releases nitric oxide from nitrosothiols, metal nitrosyl complex, brain homogenate and murine L1210 leukaemia cells. Pflugers Arch – Eur J Physiol (2008) 457:271 – 279. 34

Kopacek, J. – Ondrias, K. – Sedlakova, B. – Tomaskova, J. – Zahradnikova, L. – Sedlak, J. – Sulova, Z. – Zahradnikova, A. – Pastorek, J. – Krizanova, O.: Type 2 IP3 receptors are involved in uranyl acetate induced apoptosis in HEK 293 cells. Toxicology 262, 73 – 79, 2009. 35

Ondrias, K. – Lencesova, L. – Sirova, M. – Labudova, M. – Pastorekova, S. – Kopacek, J. – Krizanova, O.: Apoptosis induced clustering of IP3R1 in nuclei of nondifferentiated PC12 cells. J Cell Physiol., 226, 3147 – 3155, 2011.

4 Markova, J. – Hudecova, S. – Soltysova, A. – Sirova, M. – Csaderova, L. – Lencesova, L. – Ondrias, K – Krizanova, O.: Sodim/calcium exchanger is upregulated by sulfide signaling, forms complex with b1 and b3 but not b2 adrenergic receptors, and induces apoptosis. Pflugers Arch – Eur J Physiol., 2013, DOI: 10.1007/s00424-013-1366-1. 36 Ondrias, K. – Stasko, A. – Cacanyiova, S. – Sulova, Z. – Krizanova, O. – Kristek, F. – Malekova, L. – Knezl, V. – Breier, A.: H2S and HS- donor NaHS releases nitric oxide from nitrosothiols, metal nitrosyl complex, brain homogenate and murine L1210 leukaemia cells. Pflugers Arch – Eur J Physiol (2008) 457:271 – 279. 37

112

Kopacek, J. – Ondrias, K. – Sedlakova, B. – Tomaskova, J. – Zahradnikova, L. – Sedlak, J. – Sulova, Z. – Zahradnikova, A. – Pastorek, J. – Krizanova, O.: Type 2 IP3 receptors are involved in uranyl acetate induced apoptosis in HEK 293 cells. Toxicology 262, 73 – 79, 2009.

Scientific and research goals of the team • “Cell signalling is one of the processes, which are extremely important to cells. Cells contain a huge amount of signalling molecules – transmitters that can transfer a signal and modulate cell functions. Calcium is among the most important transmitters, and it is one of the most universal transporters of various signals. In the cell, calcium is regulated mainly by calcium transport systems. Catecholamine hormones are regulators of several cell pathways and they have important modulatory functions in different tissues. Another signalling molecule with an important role not only in physiological, but also in pathophysiological conditions, is the gaseous transmitter H2S. The mutual interconnection and communication of these signalling molecules mainly in the development of pathophysiological states (cardiovascular diseases, cancer) is part of the scientific focus of the team.” II. Výsledky výskumu ••• Plynné transmitery, oxid dusnatý (NO) a sírovodík (H2S), ovplyvňujú mnohé bunkové funkcie. Endogénne (vnútorne) produkovaný NO môže pôsobiť priamo v mieste syntézy, alebo sa môže naviazať na zlúčeniny, ktoré majú R-SH skupinu a vytvoriť tzv. nitrózo-zlúčeninu, a tá sa môže premiestniť na iné miesto v organizme a slúžiť ako zásobáreň NO. • Zistili sme, že H2S uvoľňuje NO z nitrózo-zlúčenín ako napríklad z nitrózo-glutatiónu, z nitrózo-N-acetyl-DL-penicilamínu a z metal-nitrosyl komplexu nitroprussidu. • Použitím metódy zachytenia spinu EPR sme zistili, že H2S dokáže uvoľniť NO z homogenátu mozgu a z buniek L1210. • Zistili sme ďalej, že účinnou formou H2S, ktorá uvoľňuje NO je HS– anión. Význam uvoľnenia NO sme dokumentovali aj v biologických experimentoch in vitro, kde relaxácia aorty vplyvom nitrózo-glutatiónu bola potenciovaná pridaním H2S. • Výsledky indikujú existenciu NO-H2S signálnu cestu, ktorá umožňuje vysvetliť niektoré biologické účinky

H2S a NO.33 ••• Vápnik uvoľnený z endoplazmatického retikula (vnútrobunková zásobáreň vápnika) cez špeciálne vnútrobunkové vápnikové kanály –inozitol 1,4,5- trisfosfátové receptory (IP3Rs) a ryanodínové receptory (RyRs) – slúži ako hlavný zdroj cytosolickej vápnikovej signalizácie vo väčšine bunkových typov vo fyziologických podmienkach, ale aj v patologických situáciach. • Sledovali sme, či IP3Rs môžu byť zahrnuté v nefrotoxicite vyvolanej uranylacetátom. Na experimentálnom modeli bunkovej línie z ľudských embryonálnych obličkových buniek (HEK293) sme ukázali, že uranylacetát (5 and 50μM) zvyšuje oboje, mRNA a proteínové hladiny typu 1 a 2 IP3 receptorov v HEK293 bunkách. Tento nárast bol spojený so zvýšenou expresiou proapoptických faktorov Bax a kaspázy 3 a tiež stupeň apoptózy bol vyšší. Vice versa, indukovanie apoptózy (riadenej bunkovej smrti) malo za následok zvýšenie hladín mRNA pre IP3R2 a tiež zvýšené hladiny apoptických markerov. • Na základe našich výsledkov predpokladáme, že zvýšená expresia IP3Rs typu 2 môže aspoň čiastočne prispievať k zvýšeným hladinám apoptózy počas ovplyvnenia s uranylacetátom.34 ••• IP3 receptory sú kľúčové miesta pre reguláciu pro- a anti-apoptických faktorov. Chemické indukovanie apoptózy po dobu troch hodín zvyšovalo mRNA a proteínové hladiny IP3 receptora typu 1 v nediferencovaných (ND), ale nie v diferencovaných (D) PC12 bunkách. Inhibítory IP3 indukovaného uvoľnenia vápnika — 2-aminoethoxydifenylborát (2-APB) a xestospongin C – kompletne zabránili zvýšeniu Bax a kaspázy 3 po ovplyvnení buniek zmesou induktorov apoptózy (AIK), čo posilňuje dôležitosť IP3R1 v apoptóze u ND-PC12 buniek. Indukcia apoptózy nielen že zvyšuje IP3R1 proteín, ale tiež spôsobuje tvorbu IP3R1 zhlukov v jadre. Tento jav je pravdepodobne výsledkom fúzie nukleoplazmatického retikula a translokácie IP3R1 do jadra. Tento výsledok je podobný javu, ktorý vzniká nadexpresiou IP3R1 v PC12 bunkách. IP3 indukované uvoľnenie vápnika bolo vyššie v kontrolných bunkách než v tých, ktoré boli ovplyvne-


né s AIK. • Z výsledkov predpokladáme, že po indukcii apoptózy sa dramaticky zníži množstvo intranukleárneho (vnútrojadrového) vápnika, pravdepodobne v dôsledku zvýšenej permeability jadrových, vápnikom naplnených vezikúl. Znamená to, že zvýšenie permeability pre vápnik môže vyústiť do translokácie IP3 receptorov do jadra, a to môže posilniť transport vápnika cez IP3 receptory.35 ••• Vzájomné prepojenie vápnikovej signalizácie cez vápnikový transportný system umiestnený na plazmatickej membrane – Na+/Ca2+ výmenník s H2S a katecholamínmi bolo zdokumentované v našej práci, kde sme ukázali, že sulfidová signalizácia cez H2S zohráva úlohu v regulácií Na+/Ca2+ výmenníka a tiež β1 a β3 adrenergických receptorov. V prítomnosti H2S tieto tri membránové systémy kolokalizujú a sú schopné vyvolať riadenú bunkovú smrť – apoptózu. Tento efekt by mohol mať potenciálne význam pri liečbe nádorov.4 Results of research ••• Gaseous transmitters, nitric oxide (NO) and hydrogen sulphide (H2S), affect many cellular functions. Endogenously (internally) produced NO can act directly at the site of synthesis, or can bind to compounds which have the R – SH group and form nitroso compound, which can be moved to another location in the body and serve as a reservoir of NO. • We have established that H2S releases NO from the nitroso compounds as for example from nitroso gluthathione N-acetyl – DL – penicillamine and metal nitrosyl complex nitroprusside. • With the use of the EPR spin capture method, we found that H2S is able to release NO from brain homogenate and L1210 cells • Furthermore, we have established that the active form of H2S, which releases NO is HS– anion. We documented the significance of the release of NO in biological in vitro, experiments where aorta reflection with the effect of nitroso gluthathione was potentiated by the addition of H2S. • The results indicate the existence of NO-H2S signalling pathway which enables explanation of some of the biological effects of H2S and NO.36 •••

Calcium released from the endoplasmic reticulum (intracellular calcium reservoir) through special intracellular calcium channels – inositol 1,4,5 – trisphosphate receptors (IP3Rs) and ryanodine receptors (RyRs) – serve as the main source of cytosolic calcium signalling in most cell types under physiological conditions, as well as in pathological situations. • We studied whether IP3Rs may be included in uranyl acetate induced nephrotoxicity. On an experimental model of a cell line from human embryonic kidney cells (HEK293), we have shown that uranyl acetate (5 and 50 m M) increases both mRNA and protein levels of type 1 and 2 IP3 receptors in HEK293 cells. This increase was associated with increased expression of pro-apoptotic Bax factor and caspase-3 or the degree of apoptosis was higher. Vice versa, the induction of apoptosis (controlled cell death) resulted in an increase in mRNA preIP3R2 levels as well as increased levels of apoptotic markers. • Based on our results, we suggest that increased expression of type 2 IP3Rs may at least partially contribute to increased levels of apoptosis during exposure with uranyl acetate37 ••• IP3 receptors are the key points for the regulation of pro- and anti – apoptotic factors. Chemically induced apoptosis after a period of three hours increased mRNA and protein levels of IP3 receptor type 1 in undifferentiated (ND), but not in differentiated (D) PC12 cells. Inhibitors of IP3 –induced calcium release – aminoethoxyl difenylborate 2 – (2 – APB) and xestospongin C – completely prevented an increase in Bax and caspase-3 cells after treatment with a mixture of inducers of apoptosis (AIK), which reinforces the importance of IP3R1 in apoptosis in ND – PC12 cells. Induction of apoptosis not only increases IP3R1 protein, but also causes the formation of IP3R1 clusters in the nucleus. This phenomenon is probably a result of the fusion nucleoplasmatic reticulum and IP3R1 translocation to the nucleus. This result is similar to the phenomenon produced by the overexpression of IP3R1 in PC12 cells. IP3 –induced calcium release was higher in control cells than in those affected

113


Translokácia IP3 receptorov a tvorba zhlukov v kontrolných (cont), AIK ovplyvnených ND PC12 bunkách po dobu 3 hod (AIK3) a ND PC12 bunkách transfekovaných s IP3R1 (transf IP3R1). V kontrolných podmienkach, IP3R1 (zelený signál) bol lokalizovaný na retikule a tiež na povrchu jadra (jadro je ofarbené na modro). Počas apoptózy, IP3R1 sa translokuje do jadra a vytvára zhluky. Keď boli PC12 bunky transfekované s IP3R1, zelené bodky zafarbeného IP3R1 začali byť viditeľné nielen v retikule, ale tiež v jadre. Biela čiara reprezentuje dĺžku 10 μm. | IP3 receptor translocation and formation of clusters in control (cont), AIK affected ND PC12 cells after a 3 hour period (AIK3) and ND PC12 cells transfected with IP3R1 (transf IP3R1). In controlled conditions, IP3R1 (green signal) was localized to the reticulum and also on the surface of the core (nucleus is stained in blue). During apoptosis, IP3R1 is translocated to the nucleus and becomes agglomerated. When PC12 cells were transfected with IP3R1, IP3R1 coloured green dots became visible not only in the reticulum, but also in the core. The white line represents the length of 10 μm. A

114

Cont

with AIK. • Given these results we assume that after induction of apoptosis the amount of intranuclear (incore) calcium is dramatically reduced, probably due to the increased permeability of nuclear, calcium –filled vesicles. This means that an increase in the permeability of calcium can result in the translocation of IP3 receptor to the nucleus, and that can enhance the movement of calcium through IP3 receptors. ••• The interconnection of calcium signalling through the calcium transport system located on the plasma membrane – the Na+/Ca2+ exchanger with H2S and catecholamines has been documented in our work, where we have shown that the sulphide signalling via H2S plays a role in the regulation of the Na+/Ca2+ exchanger and also b 1 and b 3 adrenergic receptors. In the presence of H2S, the three membrane systems colocalize and are able to induce controlled cell death – apoptosis. This effect could be potentially significant in the treatment of tumours. 4 III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Prispeli sme k pochopeniu modulácie enzýmov katecholaminergnej dráhy vplyvom imobilizačného stresu v rôznych tkanivách. Veľká časť publikácií bola zameraná na kardiovaskulárny systém v srdciach zdravých a stresovaných potkanov. Opakovaný stres výrazne moduloval enzýmy katecholaminergnej dráhy hlavne v srdcových predsieňach. Zaujímavé bolo aj zistenie, že vnútrobunkové transportné systémy – IP3 re-

B

AIK3

C

transf IP3R1

ceptory – sa vplyvom opakovaného stresu menili. Popri srdci sme sledovali aj stresom vyvolané zmeny expresie katecholaminergných enzýmov v iných tkanivách, napr. v dreni nadobličky, obličke a slezine potkana. • V spolupráci s kolegami z NIH, USA sa nám podarilo ukázať, že látka Triptolid izolovaná z čínskej rastliny Tripterygium zvyšovala expresiu noradrenalínového transportéra v bunkách nádorov drene nadobličky – feochromocytómoch – cez inhibíciu transkripčného faktora NF-kappaB. Ukázalo sa, že inhibícia NF-kappaB dokáže podstatne znížiť množstvo metastáz v tzv. nahých myšiach, ktoré vznikli v dôsledku injikovania invazívnych nádorových buniek feochromocytómu týmto myšiam. • Sulfidová signalizácia je pomerne nový smer signalizácie, ktorý je momentálne najlepšie preštudovaný pri kardiovaskulárnych ochoreniach. H2S, ktoré sa v malých množstvách produkuje v rôznych tkanivách, alebo sa pridáva do organizmu, dokáže výrazným spôsobom modulovať niektoré metabolické dráhy a tým aj fyziologické funkcie. Naše práce ukazujú, že H2S môže uvoľňovať NO z nitrózo-zlúčenín. Taktiež H2S môže ovplyvňovať vnútrobunkovú koncentráciu vápnika a vápnikovú signalizáciu v bunke cez transportné systémy pre vápnik. Scientific contribution for the last 10 years • We have contributed to the understanding of enzymes modulating catecholaminergic pathways influencing the immobilization stress in different tissues. A large proportion of publications were focused on the cardiovascular system in the hearts of healthy and stressed rats. Repeated stress significantly modulated catecholaminergic pathway enzymes mainly in the atria. An interesting aspect was the finding that the intracellular transport systems – IP3 receptors – changed with the impact of repetitive stress. In addition to the heart we observed stress induced changes in the expression of catecholaminergic enzymes in other tissues, for example in the medulla of the adrenal gland, kidney and spleen of the rat. • In cooperation with colleagues from the NIH


in the US, we managed to prove that the substance Triptolid isolated from the Chinese plant Tripterygium increased noradrenaline transporter expression in tumour cells of the adrenal medulla – pheochromocytoma – through the inhibition of the transcription factor NF – kappaB. It has been established that inhibition of NF – kappaB is capable of significantly reducing the amount of so-called metastases in nude mice, resulting from the injection of invasive tumour cells pheochromocytoma in the mice. • Sulphide signalling is a relatively new direction in signalling which is currently the best studied in cardiovascular diseases. H2S, which are produced in small quantities in a variety of tissues, or added to the body, can significantly modulate some metabolic pathways and thus physiological functions. Our work has shown that H2S can be released from NO – nitroso compounds. H2S may also affect the intracellular concentration of calcium and calcium signalling in cells via calcium transport systems. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Markova, J. – Hudecova, S. – Soltysova, A. – Sirova, M. – Csaderova, L. – Lencesova, L. – Ondrias, K. – Krizanova, O.: Sodium/calcium exchanger is upregulated by sulphide signalling, forms complex with the β1 and β3 but not β2 adrenergic receptors, and induces apoptosis. Pflugers Arch. 2013 Oct 10. DOI: 10.1007/s00424-013-1366-1. Lencesova, L. – Hudecova, S. – Csaderova, L. – Markova, J. – Soltysova, A. – Pastorek, M. – Sedlak, J. – Wood, M. E. – Whiteman, M. – Ondrias, K. – Krizanova, O.: Sulphide signalling potentiates apoptosis through the up-regulation of IP3 receptor types 1 and 2. Acta Physiol (Oxf). 2013 Aug;208(4):350-61. doi: 10.1111/apha.12105. Epub 2013 May 7. Ondrias, K. – Lencesova, L. – Sirova, M. – Labudova, M. – Pastorekova, S. – Kopacek, J. – Krizanova, O.: Apoptosis induced clustering of IP(3)R1 in nuclei of non-differentiated PC12 cells. J Cell Physiol. 2011 Dec;226(12):3147-55. doi: 10.1002/jcp.22665. Hudecova, S. – Sedlakova, B. – Kvetnansky, R. – Ondrias, K. – Krizanova, O.: Modulation of the sodium-calcium exchanger in the rat kidney by different sequential stressors. Stress. 2010 Jan;13(1):15-21. doi: 10.3109/10253890902838835. Ondrias, K. – Stasko, A. – Cacanyiova, S. – Sulova, Z. – Krizanova, O. – Kristek, F. – Malekova, L. – Knezl, V. – Breier, A.: H(2)S and HS(-) donor NaHS releases nitric oxide from nitrosothiols, metal nitrosyl complex, brain homogenate and murine

L1210 leukaemia cells. Pflugers Arch. 2008 Nov;457(2):271-9. doi: 10.1007/s00424-008-0519-0. Epub 2008 May 6. Malathi, K. – Li, X. – Krizanova, O. – Ondrias, K. – Sperber, K. – Ablamunits, V. – Jayaraman, T.: J Immunol. 2005 Nov 1;175(9):6205-10. Erratum in: J Immunol. 2005 Dec 15;175(12):8440. Jayaraman, T. – Ondrias, K. – Ondriasová, E. – Marks, A. R.: Regulation of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor by tyrosine phosphorylation. Science. 1996 Jun 7;272(5267):1492-4. Hui, A. – Ellinor, P. T. – Krizanova, O. – Wang, J. J. – Diebold, R. J. – Schwartz, A.: Molecular Cloning of Multiple Subtypes of a Novel Rat Brain Isoform of the α1 Subunit of the Voltage Dependent Calcium Channel. Neuron 7: 35 44, 1991. Markova, J. – Hudecova, S. – Soltysova, A. – Sirova, M. – Csaderova, L. – Lencesova, L. – Ondrias, K. – Krizanova, O.: Sodium/calcium exchanger is up-regulated by sulfide signaling, forms complex with the β1 and β3, but not β2 adrenergic receptors and induces apoptosis. Pflügers Archiv – European Journal of Physiology, 466; 1329.

115


Syntéza a biolekárske aplikácie vodorozpustných polymérov Synthesis and biomedical applications of water-soluble polymers

Vedúci tímu V

|

Team leader: Ing. Igor Lacík, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: Mgr. Peter Kasák, PhD. • Ing. Filip Rázga, PhD. • Ing. Marek Stach, PhD. M Mgr. Juraj Kronek, PhD. • Mgr. Vladislav Semak, PhD. • RNDr. Zuzana Kroneková, PhD. Ing. In Gabriela Hloušková, PhD. • Ing. Lucia Uhelská, PhD. • Mgr. Patrik Sobolčiak, PhD. • Ing. Dušana Treľová In Ing. Andrea Mihálová PhD. • Ing. Anna CHovancová • Ing. Dominika Vnuková • Eva Hipká • Alena Ďurišová Igor Lacík Polymer Institute SAS, Dúbravská cesta 9, 845 41 Bratislava E-mail: igor.lacik@savba.sk Web: www.polymer.sav.sk

116

Pracovisko: P Ústav polymérov SAV, Oddelenie pre výskum biomateriálov D Department for biomaterials research

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Syntéza vodorozpustných polymérov radikálovou polymerizáciou a využitie vodorozpustných polymérov v rôznych biolekárskych a biotechnologických aplikáciách. • „Vodorozpustné polyméry tvoria významnú skupinu prírodných a syntetických polymérov. Vodné prostredie ako rozpúšťadlo alebo ako reakčné prostredie dodáva špecifickosť vodorozpustným polymérom vďa-

|

Location: Polymer Institute SAS,

ka vplyvu rôznych typov silných interakcií, ktoré majú významnú úlohu vo vlastnostiach a aplikáciách.“ • K najvýznamnejším smerom štúdia patrí využitie polymérnych mikrokapsúl pre imunitnú ochranu transplantovaných pankreatických ostrovčekov v liečbe cukrovky, imobilizácia enzýmov a celých buniek pre katalytické účely v biotechnologických procesoch, vývoj implantovateľného glukózového biosenzora, bio-


kompatibilné polymérne materiály odolné voči biozanášaniu, inteligentné polyméry s meniacimi sa vlastnosťami vzhľadom na vonkajšie stimuly, nosiče liečiv pre liečbu nádorových ochorení a iné. • „Tieto smery sú prepojené s cieleným dizajnom prírodných a syntetických polymérov, a navyše u syntetických polymérov študujeme fundamentálne mechanizmy radikálovej polymerizácie vodorozpustných polymérov vo vodnom roztoku.“ Scientific and research goals of the team • Synthesis of water-soluble polymers by radical polymerization and application of water soluble polymers for various biomedical and biotechnological applications. • “Water-soluble polymers represent an important class of natural and synthetic polymers. An aqueous environment either as a solvent or as a reaction medium provides specificity to water-soluble polymers thanks to various types of strong interactions, which play an important role in polymer properties and applications.“ • The most important areas of our work include polymeric microcapsules for the immuneprotection of transplanted pancreatic islets in diabetes treatment, immobilization of enzymes and whole cells for biotechnological applications, the design of an implantable glucose biosensor, biocompatible and non-biofouling materials, intelligent stimuli-sensitive polymers, drug carriers for cancer treatment, etc. • “These areas are in close connection with the design of natural and synthetic polymers, where, additionally, the fundamental mechanism of radical polymerization of water-soluble monomers polymerized in aqueous solution is being investigated.“ II. Výsledky výskumu • Na základe získaných individuálnych rýchlostných konštánt sme postulovali nový mechanizmus radikálovej polymerizácie vodorozpustných monomérov vo vodnej fáze, ktorý vyriešil dlhodobé otázky v tejto oblasti radikálovej polymerizácie. Vysvetlili sme vplyv rozpúšťadla na hodnoty rýchlostných konštánt a tieto konštanty sme využili pre modelovanie a kontrolu procesu polymerizácie a na-

stavenia vlastností výsledného polyméru. Naše štúdie v spolupráci s univerzitami v Göttingene (Nemecko) a Kingstone (Kanada) položili základ pre súčasné trendy v štúdiu kinetiky radikálovej polymerizácie vo vodnej fáze. • Sme dlhodobo zapojení do práce na vývoji polyelektrolytových mikrokapsúl; ich využitie je zamerané na enkapsuláciu a imunitnú ochranu funkčných pankreatických ostrovčekov po ich transplantácii diabetickému pacientovi, čím sa dosahuje kontinuálna kontrola hladiny cukru v krvi. Spolupracujeme na globálnom projekte The Chicago Diabetes Project – tu sa mikrokapsule charakterizujú a optimalizujú pre predklinické testy v spolupráci s pracoviskami z USA a Európy. • Podieľali sme sa na vývoji implantovateľného glukózového biosenzora v projekte 6RP EÚ – výstupom je senzor fungujúci v in vitro podmienkach. Do tohto projektu sme zaviedli nové materiály zo skupiny zwiteriónov, ktoré sú vysoko odolné voči biozanášaniu a predovšetkým sa syntetizujú vo forme hydrogélov a tenkých vrstiev. Vyvinuli sme nový princíp pre kontrolovanú interakciu s bunkami a DNA prostredníctvom svetlom prepínateľných polykatióných polymérov na zwitteriónové polyméry. Results of research • A novel mechanism of radical polymerization of water soluble monomers in aqueous solutions was postulated that solved long-lasting questions in the area of radical polymerization specific to aqueous solutions. The solvent effects on the values of rate coefficients were explained and, subsequently, the rate coefficients obtained were utilized for modelling and control of the polymerization process as well as for controlling the properties of resulting polymer. Our studies, in cooperation with universities in Göttingen (Germany) and Kingston (Canada), formulate the basis for current trends in the study of kinetics of radical polymerization in aqueous solutions. • For a number of years we have been involved in the development of polyelectrolyte microcapsules with the goal of encapsulating and immunoprotecting

117


pancreatic islets transplanted to diabetic patients for diabetes treatment. We are actively participating with partners from USA and Europe in The Chicago Diabetes Project with the task of designing, preparing and characterizing microcapsules for preclinical validation. • We participated in the design of implantable glucose biosensor in the framework of the 6th FP integrated project, which resulted in the proof-ofconcept sensor functioning under in vitro conditions. Within this project new polymeric materials from the group of polyzwitterions were introduced in the form of hydrogels and thin layers. These polymers exhibit low biofouling characteristics. A new principle was developed that allows for controlled interaction has been cells and DNA by means of the light-switchable polycationic to polyzwitterionic polymers.

118

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli: • Vytvorili sme infraštruktúra a podmienky pre detailné štúdium polymérnych biomateriálov na Ústave polymérov SAV v rámci projektov APVV (od prvej výzvy v r. 2002), VEGA, Štrukturálnych fondov EÚ, RP EÚ, a kontraktových spoluprác. • Etablovali sme sa ako pracovisko, ktoré je v súčasnosti vyhľadávané na spoluprácu v oblastiach biomedicíny a biotechnológie: je pre nás zásadné poskytnúť polymérny materiál šitý na mieru pre určitú aplikáciu. • Popri už zavedených témach liečby cukrovky transplantovanými ostrovčekmi a biotechnologických aplikáciách, rozvíjame nové témy, napríklad vývoj polymérnych nosičov pre terapiu a diagnostiku nádorových ochorení. • V štúdiu kinetiky radikálovej polymerizácie sme získali kvalitnú infraštruktúru v podobe nosných metodík zahrňujúcich pulznú laserovú polymerizáciu a charakterizáciu polymérov gélovou permeačnou chromatografiou. Ako prví sme detailne opísali kinetiku polymérizácie mnohých vodorozpustných monomérov, zahrňujúcich napr. kyselinu akrylovú, kyselinu metakrylovú, akrylamid, N-vinylpyrolidón, N-vinylformamid. V týchto témach boli vyškolení mnohí doktoran-

di na našom pracovisku a tiež na spolupracujúcich pracoviskách na Slovensku a vo svete. ••• V interodborovom priestore: • Práca na téme polymérnych biomateriálov je typickou oblasťou, pre ktorú je prirodzený interdisciplinárny prístup. Máme kontinuálnu spoluprácu s lekármi, biochemikmi, biológmi, imunológmi, endokrinológmi, biotechnológmi, fyzikmi v téme mikrokapsúl pre imunitnú ochranu transplantovaných buniek, v imobilizácii enzýmov a celých buniek, v imobilizácii protilátok, liečiv a pod. V témach týkajúcich sa radikálovej polymerizácie vodorozpustných monomérov spolupracujeme s odborníkmi, ktorí využívajú nami získané rýchlostné konštanty pre nastavenie chemických procesov vo výrobných podmienkach. • Interodborový priestor považujeme pre naše pracovisko za zásadné z pohľadu inšpirácie pre využitie našej expertízy v nových oblastiach a vstup do nových projektov. ••• V medzinárodnom výskumnom priestore: • Podarilo sa nám vytvoriť si pozíciu medzinárodne uznávaného partnera pre spoluprácu v oblasti biomateriálov, a aj kinetiky radikálovej polymerizácie. Sme členmi globálneho Chicago Diabetes Projektu, v ktorom sme centrálnym pracoviskom pre prípravu a charakterizáciu polymérnych mikrokapsúl. • Nedávne výsledky získané v experimentoch na primátoch ukazujú, že mikrokapsule pripravované na našom pracovisku sa môžu stať predklinickým modelom pre alotransplantáciu pankreatických ostrovčekov. • Výsledky práce tímu prezentujeme na pozvaných prednáškach a sme aktívne zapojení do formulovania trendov v téme enkapsulácie ostrovčekov. V r. 2014 organizujeme významnú svetovú konferenciu na tému bioenkapsulácie. Našu expertízu využívame na vstup do rámcových projektov EÚ, kde sa nám podarilo zapojiť sa do projektu 6RP P. Cezanne na vývoj implantovateľného glukózového biosenzora. • V téme kinetiky polymerizácie vo vodnej fáze má naše pracovisko významné postavenie, čo je dokumentované vysokým počtom spoluprác s prestížnymi svetovými univerzitami (Georg-August University Göttingen,


Queens University Kingston, ETH Zürich, KIT Karlsruhe a iné), dôležité postavenie v International Union for Pure and Applied Chemistry (IUPAC) a tiež spoluprácu s významným partnerom z priemyslu (BASF SE, Nemecko).

Polymérne mikrokapsule pre enkapsuláciu a imunitnú ochranu Langerhansových ostrovčekov, ktoré po transplantácii do diabetického príjemcu kontrolujú hladinu cukru v krvi: obrázok enkapsulovaných ostrovčekov pomocou optickej mikroskopie, viabilita voľných a enkapsulovaných ostrovčekov (zelená farba) určená pomocou fluorescenčnej mikroskopie. | Polymeric microcapsules used for encapsulation and immune protection of islets of Langerhans, which after transplantation to diabetic recipient control the blood glucose levels: optical microscopy image of encapsulated cells, fluorescence microscopy images showing the viability (green color) of free and encapsulated cells, respectively.

Scientific contribution for the last 10 years ••• Domestic contribution: • The infrastructure and conditions for detailed study of polymeric biomaterials have been created in the framework of the projects SRDA (since the first call in 2002), Scientific grant agency VEGA, Structural funds EU, framework programs EU, and contract cooperation. • Our department has been well established for functional cooperation in various areas of biomedicine and biotechnology, for which it has been essential to provide tailor-made materials for a given application. • In addition to the topics with a strong history such as diabetes treatment by encapsulated islets and biotechnological applications, new topics have been under development, including polymeric carriers for therapy and diagnostics of cancer. • Similarly, high-level infrastructure and expertise have been obtained for studies into kinetics of radical polymerization in aqueous solutions. The principal techniques include pulsed-laser polymerization and characterization of molar mass of resulting polymers by gel permeation chromatography. For the first time, a detailed kinetics of

polymerization has been provided for water-soluble monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide. In these topics, a number of PhD students were trained at our department as well as in various scientific institutions in Slovakia and worldwide. ••• Interdisciplinary contribution: • The topic of polymeric biomaterials inherently involves interdisciplinary work. We continuously cooperate with experts from other disciplines such as medical doctors, biochemists, immunologists, endocrinologists, biotechnologists and physicists on the topics of microcapsules for the immune protection of transplanted cells, immobilization of enzymes and whole cells, and immobilization of antibodies and drugs. In relation to radical polymerization of water-soluble monomers we cooperate with experts who utilize the rate coefficients obtained by us for adjustment of polymerization processes under industrial conditions. • We consider interdisciplinary work as highly valuable to our work as it provides the possibility to apply our expertise in new areas and to develop new directions of our research. ••• International contribution: • We have succeeded in becoming an internationally recognized partner for cooperation on topics of biomaterials as well as on kinetics of radical polymerization. We are a member of the global The Chicago Diabetes Project, in which

119


our team is the central point for preparation and characterization of polymeric microcapsules. • Recent results in non-human primates show that microcapsules prepared in our department may represent the pre-clinical model for allotransplantation of encapsulated pancreatic islets. • The results of our team have been presented in lectures and we are active in formulating current trends related to the encapsulation of pancreatic islets. In 2014 we will organize (in cooperation with Bioencapsulation Research Group) a conference on bioencapsulation. Our expertise has been utilized for entering the framework projects of EU and we participated in the 6th FP project P. Cezanne devoted to the development of an implantable glucose biosensor. • In relation to radical polymerization in aqueous solution, the significance of our contribution can be documented by our cooperation with prestigious universities (Georg-August University Goettingen, Queens University Kingston, ETH Zurich, KIT Karlsruhe, etc.), our work in the International Union for Pure and Applied Chemistry (IUPAC) and by cooperation with industry (BASF SE, Germany). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers

120

Rokstad, A. M. − Lacík, I. − de Vos, P. − Strand, B. L.: Advances in biocompatibility and physico-chemical characterization of microcapsules for cell encapsulation. Adv. Drug. Deliv. Rev. 2013 in press, doi: 10.1016/j.addr.2013.07.010. Lacík, I. Current Status on Immunoprotection of Transplanted Islets: Focus on Islet Microencapsulation, Micro and Nanosystems (Hot Topic: Current Applications of Micro and Nano Technology in Human Islet Transplantation) 2013, 5(3), 168 − 176. Sobolčiak, P. − Špírek, M. − Katrlík, J. − Gemeiner, P. − Lacík, I. – Kasák, P.: Light-switchable polymer from cationic to zwitterionic form. Synthesis, Characterization, and Interactions with DNA and Bacterial Cells. Macromol. Rapid Commun. 2013, 34, 635 – 639. Schrooten, J. − Lacik, I. − Stach, M. − Hesse, P. − Buback, M.: Propagation Kinetics of Radical Polymerization of Methylated Acrylamides in Aqueous Solution. Macromol. Chem. Phys. 2013, 214, 2283 − 2294. Santanakrishnan S. − Stach, M. − Lacík, I. − Hutchinson, R. A.: Aqueous-Phase Copolymerization of N-vinylpyrrolidone and

N-vinylformamide, Macromol Chem Phys 2012, 213 (13), 1330 − 1338. Qi, M. − Lacik, I. − Kollarikova, G. − Strand, B. L. − Formo, K. − Wang, Y. – Marchese. E. − Mendoza-Elias, J. E. − Kinzer, K. P. − Gatti, F. − Paushter, D. − Patel, S. – Oberholzer, J.: A Recommended Laparoscopic Procedure for Implantation of Microcapsules in the Peritoneal Cavity of Non-human Primates, J Surgical Res 2011, 168, e117 – e123. Kasák, P. − Kroneková, Z. − Krupa, I. − Lacík, I.: Zwitterionic hydrogels with novel zwitterionic crosslinkers: synthesis and characterization. Polymer 2011, 52, 3011 – 3020. Stach, M. − Lacík, I. − Kasák, P. − Chorvát, D. Jr. − Saunders, A. J. − Santanakrishnan, S. − Hutchinson, R. A.: Free-radical propagation kinetics of N-vinyl formamide in aqueous solution studied by PLP−SEC. Macromol. Chem. Phys., 2010, 211, 580 – 593. Lacík, I. − Učňová, L. − Kukučková, S. − Buback, M. − Hesse, P. − Beuermann S.: Propagation Rate Coefficient of Free-Radical Polymerization of Partially and Fully Ionized Methacrylic Acid in Aqueous Solution, Macromolecules 2009, 42, 7753 – 7761. Stach, M. − Lacík, I. − Chorvát, D. Jr. − Buback, M. − Hesse, P. − Hutchinson, R. − Tang, L.: Propagation rate coefficient for radical polymerization of N-vinyl pyrrolidone in aqueous solution obtained by PLP−SEC. Macromolecules 2008, 41, 5174 − 5185. Orive G. − Hernández, R. M. −Gascón, A. R. − Calafiore, R. − Chang, T. M. S. −De Vos, P. − Hortelano, G. − Hunkeler, D. − Lacík, I. − Shapiro, A. M. J. − Pedraz, J. L.: Cell encapsulation: promise and progress. Nature Med. 2003, 9, 104− 107. Wang, T. G. − Lacík, I. − Briššová, M. − Anilkumar, A. V. − Prokop, A. − Hunkeler, D. − Green, R. − Shahrokhi, K. − Powers, A. C.: An encapsulation system for the immunoizolation of pancreatic islets. Nature Biotechnol. 1997, 15, 358 – 362.


Identifikácia nitrergických dráh po traumatických léziách miechy Identification of nitrergic pathways following traumatic spinal cord lesions

Vedúci tímu V

|

Team leader: RNDr. Nadežda Lukáčová, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: prof. MUDr. Martin Maršala • RNDr. Jaroslav Pavel, PhD. • RNDr. Ján Gálik, CSc. M MVDr. Dáša Čížková, DrSc. • RNDr. Alexandra Kisucká, PhD. • RNDr. Ľudmila Hricová, PhD. MUDr. M Dalibor Kolesár, PhD. Pracovisko: P Neurobiologický ústav SAV

|

Location: Institute of Neurobiology SAS. Faculty of Medicine UPJŠ Košice

Nadežda Lukáčová Institute of Neurobiology SAS Šoltésovej 4 – 6, 040 01 Košice E-mail: lukacova@saske.sk Web: http://neurobiology.sk

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Ťažisko výskumu vedeckého tímu spočíva v štúdiu molekulárnych mechanizmov ischémiou a traumou indukovaného poškodenia miechy. Väčšina miechových poranení u ľudí spúšťa mechanizmy, ktoré znefunkčňujú sivú hmotu, osobitne v oblasti krčnej a bedrovej intumescencie. Funkčné poruchy vyplývajúce z poškodenia týchto oblastí sú spojené s poškodením bielej hmoty miechy,

a teda so stratou vodivosti dlhých ascendentných a descendentných systémov, čo spôsobuje závažné zmeny v oblasti senzitivity, motoriky a vegetatívnych funkcií. Segmentový rozsah a pomer poškodenia sivej a bielej hmoty kolíše v závislosti od toho, ktoré oblasti alebo segmenty sa nachádzajú v epicentre poškodenia. • „Naše výsledky dokumentujú neuropatologické zmeny v mieche po experimentálne navodenej traume (konstrikcia, he-

121


misekcia a transekcia navodená na rozdielnej segmentovej úrovni) a skúmajú odpoveď signálnych dráh v mieste traumatických lézií, ako aj v oblastiach vzdialených od miesta poškodenia. Pri skúmaní sekundárnych zmien, ktoré vedú k degenerácii prvotným inzultom len čiastočne poškodených neurónov a ich výbežkov, sme dosiahli originálne výsledky, ktoré sa môžu uplatniť pri hľadaní terapeutických postupov a v liečbe porúch reflexnej aktivity; tie vznikajú v dôsledku traumatických lézií a často prerastajú do výrazných neurologických symptómov. V nadväznosti na doterajšiu vedecko-výskumnú orientáciu sa výskum vedeckého tímu orientuje prioritne na skúmanie regenerability poškodeného tkaniva s cieľom uplatnenia výsledkov základného výskumu v klinickej praxi.“

122

Scientific and research goals of the team • The focus of the scientific research team is the study of molecular mechanisms of ischemia and trauma –induced spinal cord injury. Most spinal cord injuries in humans trigger mechanisms that affect the function of gray matter, particularly in the area of cervical and lumbar intumescence. Functional disorders resulting from damage to these areas are also associated with lesions of the spinal white matter and therefore with loss of conductivity of long ascending and descending systems, causing significant changes in sensitivity, motor and vegetative functions. The segmental extent and the ratio of gray and white matter damage vary depending on which areas or segments are located at the epicenter of damage. • „Our results demonstrate the neuropathological changes in the spinal cord following experimentally induced trauma (constriction, hemisection and transection at various segmental levels), and examine the response of signalling pathways in site of traumatic lesions, as well as in areas distant from the injury site. When examining secondary changes that lead to the degeneration only partially damaged neurons and their terminals, produced by the primary insult, we have obtained original results, which can be applied in search for the therapeutic approaches and treatment of reflex activity

disorders, arising after traumatic lesions and often developed into significant neurological symptoms. Based on existing scientific-research orientation, research of the scientific team is focused primarily on exploring regenerability of damaged tissue in order to apply the results of basic research into clinical practice.“ II. Výsledky výskumu • Dokázali sme účasť oxidu dusnatého v anterográdnej signalizácii. Identifikovali sme štyri nitrergické dráhy, t. j. bulbospinálnu respiračnú descendentnú dráhu (spája respiračné centrá v predĺženej mieche s motorickými bunkami vo frenickom jadre krčnej miechy), premotorickú propriospinálnu dráhu (zapája sa do koordinácie pohybu predných a zadných končatín), senzitívnu dráhu zadného povrazca a monosynaptickú Ia-motoneurónovú dráhu, ktorá tvorí aferentné rameno H-reflexu. • V našich experimentoch sa dokázala kolokalizácia Ca2+ – viažúceho proteínu parvalbumínu a syntázy oxidu dusnatého v hrubých proprioceptívnych vláknach, ktoré sú lokalizované v zadnom povrazci L4 – S2 segmentov. Dorzálna rizotómia L7 a S1 koreňov spôsobila degeneráciu hrubých Ia vláken a potvrdila účasť PV a oxidu dusnatého pri rozvoji poškodení, ktoré súvisia s intenzifikovaním reflexnej aktivity. • Transverzálne lézie miechy spôsobujú prerušenie dráh, ktoré pôsobia inhibične na činnosť miechových reflexov. V motorických bunkách lokalizovaných pod miestom poškodenia sa po lézii miechy zvyšuje expresia enzýmu, ktorý produkuje signálnu molekulu oxid dusnatý. Experimentálne sme dokázali, že strata inhibičných neurónov (zabezpečujú presynaptickú inhibíciu alfa motoneurónov) a nepretržitá stimulácia Ia dráhy (zabezpečuje prenos impulzov zo svalov a šliach do miechy) hrajú kľúčovú úlohu vo zvýšení alfa-motoneurónovej excitability. • Vyšpecifikovali sme model kyslíkovo-glukózovej deprivácie, ktorý simuluje nedostatočné krvné zásobenie v podmienkach in vitro a imituje metabolické zmeny, ku ktorým dochádza v dôsledku ischemicko/reperfúzneho poškodenia miechy in vivo.


Schematický náčrt účasti oxidu dusnatého pri anterográdnej neurotransmisii. | Schematic drawing of the involvement of nitric oxide in the anterograde neurotransmission.

presynaptic neuron

Model je vhodný na farmakologické testovanie dôsledkov ischemicko-reperfúzneho poškodenia a na identifikáciu zmien v špecificky postihnutých regiónoch miechy. • Pomalé synaptické potenciály v mieche vznikajú po tetanickej (vysokofrekvenčnej) stimulácii aferentných vstupov. Tieto potenciály môžu výrazne ovplyvňovať aktivitu neurónov a vlastnosti vedenia vzruchu v mieche, vrátane vedenia bolestivých podnetov. Pomalé potenciály sme registrovali metódou terčíkového zámku (whole cell patch clamp) v bunkách miechy potkana. Zistili sme, že na vzniku pomalých odpovedí v mieche sa podieľajú metabotropické glutamátové receptory (mGluR), a to oba receptory skupiny I – typu 1 a 5 (mGluR1 a mGluR5), za účasti NK1 (substancia P) receptorov. Poznatok, že pri generovaní pomalých excitačných synaptických potenciálov sú aktivované oba typy, mGluR1 a mGluR5, receptorov je nový, pretože tieto receptory majú väčšinou divergentné pôsobenie. Na základe týchto výsledkov možno pomalé synaptické odpovede, ktoré sa môžu podieľať aj na modulácii bolestivých podne-

tov, signifikantne redukovať alebo úplne blokovať aplikáciou selektívnych antagonistov mGluR1 a mGluR5 a NK1 receptorov. Results of research • We demonstrated the participation of the nitric oxide in anterograde signalling. We have identified four nitrergic pathways, including bulbospinal respiratory descendent pathway (connecting respiratory centres in the medulla with motor neurons of phrenic nucleus at the level of cervical spinal cord), the premotor propriospinal pathway involved in coordination of movement of the front and hind limbs, sensitive pathway of the dorsal column, and monosynaptic Ia – motoneuron pathway, which forms the afferent part of H – reflex. • Our experiments showed the colocalization of Ca2+ – binding protein parvalbumin (PV) and nitric oxide synthase in thick proprioceptive fibers, which are located in the dorsal column of L4 – S2 segments. L7 and S1 dorsal root rhizotomy caused the degeneration of thick Ia fibers and confirmed the involvement of nitric oxide

presynaptic neuron glutamate

L–citrulline + NO

NMDAr Ca2+ calmodulin L–arginine + O2

L–arginine + O2 nNOS

glutamate

nNOS NO + L–citrulline

cGMP – dependent protein kinases

sGC cGMP GTP

cGMP – dependent phosphodiesterases

NMDArcGMP – dependent sGC

axon

target neuron

protein kinases

cGMP GTP

cGMP – dependent phosphodiesterases

cGMP – dependent ion channels

cGMP – dependent ion channels postsynaptic neuron

calmodulin Ca2+

postsynaptic neuron axon

123


and PV in the development of damage associated with intensified reflex activity. • Transverse spinal cord lesions cause the disruption of pathways inhibiting the activity of spinal reflexes. The motor neurons located below the injury site increase the expression of enzyme producing signalling molecule nitric oxide. We experimentally demonstrated that the loss of inhibitory neurons (providing presynaptic inhibition of alpha motoneurons) and continuous stimulation of Ia pathway (providing the transmission of impulses from the muscles and tendons to the spinal cord) play a key role in increasing alpha – motoneuron excitability. • We have specified a model of oxygen- glucose deprivation, which simulates the lack of blood supply in vitro and imitates the metabolic changes that occur as a result of ischemia/ reperfusion injury of the spinal cord in vivo. This model is suitable for pharmacological testing of the effects of ischemia – reperfusion injury, and for identification of the changes in the specifically affected regions of the spinal cord. • Slow synaptic potentials in the spinal cord occur after tetanic (high frequency) stimulation of afferent inputs. These potentials can significantly affect neuronal activity and the properties of conduction in the spinal cord including the management of painful stimuli. Slow potentials are registered by whole cell patch clamp in cells of rat spinal cord. We have found that metabotropic glutamate receptors (mGluRs), especially both two receptors of group I - type 1 and 5 (mGluR1 and mGluR5), in the presence of NK1 (substance P) receptor are responsible for development of slow responses in the spinal cord. The activation of both receptor types, mGluR1 and mGluR5 during the generation of slow synaptic excitatory potentials is new finding, because they act divergently. Based on these results, slow synaptic responses implicated in the modulation of pain stimuli can be significantly reduced or blocked by a selective antagonist of mGluR1 and mGluR5 and NK1 receptors. 124

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Originálne výsledky sa dosiahli pri skúmaní zmien v medzibunkovej signalizácii po traumatickom poškodení miechy. O význame týchto bádaní svedčí identifikácia nových nitrergických dráh. Mimoriadnu pozornosť si pritom získali práce, v ktorých je detailne prepracovaná NO/cGMP signalizácia v mozgu a mieche za rôznych oxidatívnych stresov. Odkryli sme NO/cGMP signálnu dráhu v respiračných nervových sieťach, ktoré sú prepojené z respiračných jadier mozgového kmeňa k motorickým bunkám frenického jadra v krčnej mieche a prostredníctvom frenických nervov zabezpečujú inerváciu bránice. Poškodenie krčnej chrbtice spôsobuje ochrnutie končatín a je často sprevádzané náhlou zástavou dýchania. Naše poznatky z experimentálnych bádaní môžu byť prínosné najmä v prvej fáze poranenia a môžu mať život zachraňujúcu úlohu. Na modeli, ktorý imituje Parkinsonovu chorobu, sme dokázali, že NO-sGC-cGMP signálna dráha prispieva k udržaniu funkcie dopamínergických neurónov a v procese vývoja Parkinsonovej choroby determinuje rozsah funkčného poškodenia. • Ďalšiu významnú kapitolu v oblasti nášho skúmania tvoria signálne dráhy, ktoré regulujú vývoj, proliferáciu a/alebo migráciu gliových buniek (reaktívnych astrocytov) v poškodenom nervovom tkanive. Astrocyty sa po poranení miechy mitoticky delia, nahrádzajú zaniknuté neuróny a tvoria gliovú jazvu, ktorá bráni prenosu nervových vzruchov. V rámci medzinárodnej spolupráce sme zistili, že tzv. Rheb – závislý mechanizmus (okrem doposiaľ známeho mechanizmu, ktorý pôsobí prostredníctvom Tuberínovej inhibície EGF receptora) je zapojený do aktivácie kľúčového regulátora bunkového rastu a proliferácie v reaktívnych astrocytoch poškodenej miechy, a že jeho blokovanie účinne znižuje proteíny, ktoré sú zodpovedné za hypertrofiu astrocytov a reaktívnu gliózu. • Takmer u 60  pacientov po ischemicko/traumatickom poškodení miechy dochádza k rozvoju spastického syndrómu. V klinickej praxi sa spasticita účinne lieči GABA-B agonistom, Baclofenom,


ktorý pôsobí inhibične na excitabilitu motoneurónv, čím potláča zvýšený tonus kostrového svalstva. Baclofen však ťažko preniká cez HEB a má mnohé nežiaduce účinky. Dlhodobé podávanie Baclofenu, či už per orálne alebo priamo do cerebrálno-spinálnej tekutiny, spôsobuje toleranciu na liek, preto pre pacientov, ktorí sú tolerantní na Baclofen, je nevyhnutné hľadať alternatívnu liečbu. Experimentálne sme dokázali, že jednorazové podanie AMPA agonistu NGX424 (1 mg, i.t.), alebo NGX424 (3,6,12 mg.kg-1, s.c.) alebo blokátora syntázy oxidu dusnatého NNLA (60 mg/kg, i.m.) môže účinne modulovať chronickú spasticitu u pacientov, ktorí sú tolerantní na liečbu Baclofenom. Scientific contribution for the last 10 years • Original results were obtained by examining the changes in intercellular signalling following traumatic spinal cord injury. The significance of these explorations was demonstrated by identification of new nitrergic pathways. A special interes was raised on detailed description of the NO/cGMP signalling in the brain and spinal cord under different oxidative stress. We have discovered the NO/cGMP signalling pathway in respiratory neural networks, which are linked from respiratory brainstem nuclei to the neurons of phrenic motor nucleus of the cervical spinal cord and provide innervation of the diaphragm through the phrenic nerves. Cervical spinal cord injury causes paralysis of the limbs and is often accompanied by sudden respiratory arrest. Our findings from experimental explorations may be particularly beneficial in the first phase of injury and could play a life saving role. Using model which simulate Parkinson’s disease, we demonstrated that the NO-sGC-cGMP signalling pathway contributes to maintaining the function of dopaminergic neurons, and during the development of Parkinson’s disease determines the extent of functional impairment. • Another important chapter in the area of our research are signalling pathways that regulate the development, proliferation and/or migration of glial cells (reactive

astrocytes) in damaged nerve tissue. Following spinal cord injury, astrocytes undergo mitotic cell division, replace lost neurons and produce glial scar, which prevents the transmission of nerve impulses. In the framework of international cooperation, we found that the so-called Rheb dependent mechanism (in addition to previously known mechanism, which acts by inhibition of EGF tuber receptor) is involved in the activation of key regulator of cell growth and in proliferation of reactive astrocytes in the injured spinal cord, and that its suppression effectively reduces proteins involved in hypertrophy of astrocytes and reactive gliosis. • Following ischemic/ traumatic spinal cord injury, almost 60 of patients develop spastic syndrome. In clinical practice, spasticity is treated with GABA-B agonist Baclofen, which has an inhibitory effect on motoneuron excitability, thereby suppressing increased skeletal muscle tonus. Baclofen hardly penetrates through the HEB and has many side effects. Long-term administration of Baclofen, either per orally or directly into the cerebral-spinal fluid, causes a tolerance to the drug, so for patients who are tolerant to Baclofen, it is necessary to seek alternative treatment. We experimentally demonstrated that a single dose of AMPA agonist NGX424 (1 mg, i.t.), or NGX424 (3,6,12 mg.kg-1, s.c.) or nitric oxide synthase blocker NNLA (60 mg/kg, i.m.) can effectively modulate chronic spasticity in patients who are tolerant to Baclofen treatment. IV. Najvýznamnejšia monografia | Top monograph Eds: Lukáčová, N. – Vanický, I. – Maršala, J. – Maršala, M.: NO-cGMP Signaling in the Spinal Cord and Brain Stem Circuitry, Transworld Research Network, pp. 161, 2009. Kapitoly v knihách | Chapters in books Lukáčová, N. – Pavel, J. – Kuchárová, K. – Maršala, J.: Plasticity of the spinal neural circuitry in nitric oxide synthase immunoreactive pathways after spinal cord hemisection. In: Trends in Neurochemistry Research. R. M. Coleman (ed.). Nova Science Publishers, New York, 189 – 222, 2005. Lukáčová, N. – Dávidová, A. – Schreiberová, A. – Capková,

125


Ľ. – Radoňak, J. – Chalimoniuk, M. – Langfort, J.: Motoneuron¢s vulnerability to spinal cord injury: changes in nitric oxide synthase and parvalbumin immunoreactivity. In: Spinal Cord Injuries: Types, Treatments and Prognosis (Ed. T.C. Berkovsky). Nova Science Publishers, New York, 2009 pp. 465 –482, 2009. Hricová, Ľ. – Pavel, J. – Lukáčová, N.: NO-cGMP signalling in bulbospinal respiratory pathway after cervical spinal cord injury. In: Spinal cord injuries: Causes, risk factors and management. Nova Publishers, p.219 – 235. ISBN 978-1-62081-950-0, 2012. Lukáčová, N. – Pavel, J. – Gálik, J.: Spinal cord injury – the rabbit model. In: Animals Models of Spinal Cord Repair. Table of contents (14 chapters). Series title: Neuromethods. – Uppsala: Humana Press, Springer Science+Business Media, LLC, 2013, v. 76, p. 149 – 158. ISBN 978-1-62703-197-4, 2013. Publikácie CC kategórie | CC publications Lukáčová N. – Kolesárová, M. – Kuchárová, K. – Pavel, J. – Kolesár, D. – Radoňák, J. – Maršala M. – Chalimoniuk, M. – Langfort, J. – Maršala, J.: The effect of a spinal cord hemisection on changes in nitric oxide synthase pools in the site of injury and in regions located far away from the injured site. Cell. Mol. Neurobiol., 26:1365 – 83, 2006. Chalimoniuk, M. – Lukacova, N. – Strosznajder, J. B. – Marsala, J. – Langfort, J.: Alterations of nNOS and soluble guanylyl cyclase expressions and activities in midbrain of MPTP–induced parkinsonism in mice. Neuroscience, 141:1033 – 46, 2006. Marsala, J. – Lukácová, N. – Kolesár, D. – Sulla, I. – Gálik, J. – Marsala, M.: The distribution of primary nitric oxide synthaseand parvalbumin- immunoreactive afferents in the dorsal funiculus of the lumbosacral spinal cord in a dog. Cell Mol Neurobiol. 27: 475 –504, 2007. Dávidová, A. – Schreiberová, A. – Kolesár, D. – Capková, L. – Krizanová, O. – Lukácová, N.: Spinal cord transection significantly influences nNOS-IR in neuronal circuitry that underlies the tail-flick reflex activity. Cell Mol Neurobiol. 29(6 – 7):879 – 86, 2009. Oshiro, M. – Hefferan, M. P. – Kakinohana, O. – Lukacova, N. – Sugahara, K. – Yaksh, T. L. – Marsala, M.: Suppression of stretch reflex activity after spinal or systemic treatment with AMPA receptor antagonist NGX424 in rats with developed Baclofen tolerance. Br J Pharmacol. 2010 Nov;161(5):976 – 85. Capková, L. – Dávidová, A. – Pavel, J. – Kucharíková, A. – Radoňak, J. – Kuchárová, K. – Cigánková, V. – Maršala, M. – Lukáčová, N.: Identification of NO/sGC signalling in the bulbospinal respiratory pathway after C2-C3 hemisection of the spinal cord in rats. Acta Histochem. 2011, vol. 113, no. 7, p. 749 – 755. Kakinohana, O. – Scadeng, M. – Corleto, J. A. – Ševc, J. – Lukáčová, N. – Maršala, M.: Development of AMPA receptor and GABA B receptor-sensitive spinal hyper-reflexia after spinal air embolism in rat: A systematic neurological, electrophysiological and qualitative histopathological study. In: Experimental neurology, 2012, vol. 237, p. 26 – 35.

126


Vývoj progresívnych kvantovochemických metód pre vysoko presné výpočty vlastností molekúl | Development of advanced quantum chemical methods for high precision calculations of molecular properties V Vedúci tímu | Team leader: Dr. Vladimír G. Malkin, DrSc. • Dr. Oľga L. Malkina, DrSc. p prof. RNDr. Jozef Noga, DrSc.

127

Č Členovia tímu | Team members: Mgr. Peter Hrobárik, PhD. • Mgr. Stanislav Kedžuch, PhD. M Mgr. Stanislav Komorovský, PhD. • Mgr. Anežka Křístková • RNDr. Ján Šimunek, PhD.

Ústav anorganickej chémie SAV Institute of Inorganic Chemistry SAS Dúbravska cesta 9, 845 36 Bratislava E-mail: olga.malkin@savba.sk Web: http://www.sav.sk/

P Pracovisko: Ústav anorganickej chémie SAV | Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského of Inorganic Chemistry SAS | Faculty of Natural Sciences of the Comenius University o

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu ••• Projekt zahŕňa dve pracovné skupiny zamerané na vývoj metód s cieľom dosiahnuť predpovednú schopnosť pre experiment. • 1. Skupina vedená manželmi Malkinovými (WG I) je zameraná na výpočty parametrov v súvislosti s magnetickými vlastnosťami: • parametre spektier jadrovej magnetickej rezonancie (NMR) a elektrónovej spinovej rezonancie (EPR); • problémy

|

Location: Institute

súvisiace s relativistickými efektami tak, aby sa prediktívna schopnosť nových prístupov rozšírila i na oblasť zlúčenín obsahujúcich ťažké prvky. Vyvíjané metódy sú primárne viazané na teóriu funkcionálu elektrónovej hustoty (DFT). • 2. Tím vedený J. Nogom (WG II) sa sústreďuje na ab initio metódy zahrnujúce efekty elektrónovej korelácie, s cieľom dosiahnuť spektroskopickú presnosť: • vývoj nových metód na báze vlno-


vých funkcií, využijúc exponenciálny rozvoj typu spriahnutých klastrov (CC), pričom je statická aj dynamická elektrónová korelácia explicitne uvažovaná vo vlnovej funkcii. Scientific and research goals of the team ••• The project includes two working groups focused on developing methods to achieve predictive capability for experiment. • 1 The group led by the Malkins (WG I) concentrates on the calculation of parameters connected with magnetic resonance properties: • Parameters of nuclear magnetic resonance (NMR) and electron spin resonance (EPR) spectra; • Inclusion of relativistic effects, so that the predictive power of the new approaches can be extended to the field of compounds containing heavy elements. The methods being developed are primarily linked to density functional theory (DFT). • 2. With the ultimate goal of achieving spectroscopic accuracy, the team led by J. Noga (WG II) focuses on ab initio methods involving electron correlation effects: • Development of new methods based on the coupled cluster (CC) exponential expansion of the wave functions, explicitly including both static and dynamic correlation.

128

II. Výsledky výskumu ••• Výsledky WG I okrem iného predstavujú vývoj plne relativistického prístupu pre výpočty NMR a EPR parametrov. • Je založený na využití kineticky vyváženej bázy orbitálových funkcií pri výpočtoch vlastností prvého poriadku, a reštrikčne magneticky vyváženej bázy pre vlastnosti druhého poriadku. • Nové prístupy sú implementované do programového balíka ReSpect, založeného na veľmi efektívnom bloku pre výpočet integrálov. Vysoká efektívnosť tohto programového balíka umožňuje vysoko presné, plne relativistické výpočty NMR a EPR parametrov pre systémy reálneho chemického záujmu. • Tieto atribúty, spolu s unikátnym súborom novoimplementovaných prístupov, posúvajú tento softvér na špičku v danej oblasti. ••• Výsledky WG II sa viažu na vývoj, ktorý využíva tzv. R12 prístup pre roz-

voj vlnovej funkcie. • Takýto rozvoj zahŕňa i členy, ktoré sú explicitne závislé od medzielektrónovej koordináty, za súčasnej eliminácie potreby vyčísľovania integrálov cez viac ako dve častice. Produkčný softvér (DIRCCR12-OS) bol plne paralelizovaný; zaviedol sa nový, podstatne efektívnejší výpočet potrebných maticových elementov operátorov; vyvinuli sa nové súbory báz špecificky orientované na R12 výpočty; zaviedla sa teória s využitím geminálu Slaterovho typu ako korelačného faktora v rámci CC-R12 prístupu, a zaviedlo sa tiež viacero multireferenčných metód, ktoré riešia problém statickej elektrónovej korelácie. • Významné je tiež zavedenie nekonvečnej schémy pre optimalizáciu orbitálov, ktorá je založená na neunitárnych transformáciách. • V súčinnosti s WG I sa táto schéma v súčasnosti implementovala i do programu ReSpect. Results of research ••• The results of WG I include the development of a fully relativistic approach for calculations of NMR and EPR parameters. • This is based on the use of a kinetically-balanced basis of orbital functions for calculations of the first-order properties, and a restricted magnetically-balanced basis for the second-order properties. • New approaches have been implemented in the program package ReSpect, based on a very efficient integral block. The high efficiency of this software package enables highly accurate, fully relativistic calculations NMR and EPR parameters for systems of real chemical interest. • These attributes, together with a unique set of newly implemented approaches put this software at the top of the field. ••• The results of WG II are related to the development of the so called R12 approach for the wave function expansion which includes terms explicitly dependent on inter-electronic coordinates. • Many-particle integrals are avoided • The production software (DIRCCR12-OS) was fully parallelized and a much more efficient calculation of the necessary matrix elements was introduced. • WG II also developed a new basis set specifically oriented towards R12 calcula-


tions; introduced Slater-type geminals as a correlation factor within the CC-R12 approach, and also introduced several multi-reference methods that address the problem of static electron correlation. • Also significant is introduction of unconventional orbital optimization schemes based on non-unitary transformations. • This scheme has now been implemented into the ReSpect program in collaboration with WG I.

Trans-imidazoldimetyl sulfoxid tetrachlórorutenát (NAMI), jeden z Ru(III) komplexov použitých na plne relativistické benchmark výpočty paramagnetických NMR posunov programom ReSpect. | Trans-imidazoledimethyl sulfoxide tetrachlororuthenate (NAMI), one of the Ru(III) complexes used recently for benchmarking fully relativistic calculations of paramagnetic NMR chemical shifts with the program ReSpect.

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli: • Výsledky oboch pracovných skupín zasahujú predovšetkým medzinárodný výskumný priestor. Z domáceho hľadiska je významný fakt, že v SR sa zaviedli nové vedecké smery; vývoj metód pre výpočty a interpretáciu parametrov spektier magnetických rezonancií (NMR, EPR), a tiež vysoko presné výpočty vlastností molekúl s explicitným zahrnutím elektrónovej korelácie. Oba smery predstavujú špičkový výskum vo svetovom meradle. ••• V interodborovom priestore: • Vývoj kvantochemických metód je multidisciplinárny zo svojej podstaty – zahŕňa matematické metódy pre riešenie fyzikálnych rovníc, ktoré sú napokon využité pre široké spektrum problémov. Kvantovochemický program ReSpect sa stal užitočným nástrojom všade tam, kde sa aplikuje NMR a EPR spektroskopia. Ide najmä o materiálový výskum, určovanie štruktúr biomolekúl, či výskum zameraný na likvidáciu jadrového odpadu. Súčasné využitie softvéru DIRCCR12-OS je zamerané predovšetkým do oblasti astrofyziky a astrochémie. ••• V medzinárodnom výskumnom priestore: • Aplikácie vyvinutých metód smerom k systémom chemického a biochemického záujmu sa uskutočnili v úzkej spolupráci WG I a Technickej univerzity v Berlíne (M. Kaupp). Veľmi plodná spolupráca na vývoji programového balíka ReSpect prebieha tiež s Univerzitou v Tromso (K. Ruud). • Metódy vyvinuté v WG II sa využili pri výpočtoch veľmi presných hyperplôch potenciálnej energie pre molekulové komplexy zaujímavé z hľadiska astrofyziky, v spolupráci s Observatoire de Greno-

ble (P. Valiron, A. Faure), či efektov silových polí vyššieho poriadku pri presných predpovediach vibračných spektier malých molekúl v spolupráci s Univerzitou Eotvösa Loránda v Budapešti (A. Császár) a Kalifornskou univerzitou v Santa Barbara (K. Kahn and B. Kirtman). Scientific contribution for the last 10 years ••• National contribution: • The results of both groups are especially influential within the international research area. From the domestic point of view, an important fact is that new scientific directions have been introduced within the Slovak Republic: the development of quantum-chemical methods for calculation and interpretation of magnetic resonance parameters (NMR, EPR) and high accuracy calculations of molecular properties with explicit inclusion of the electron correlation. Both directions represent cutting-edge research within the international context. ••• Inter- disciplinary work: • The development of quantum chemical methods is multidisciplinary by its nature – it involves mathematical methods for the solution of physical equations, which are in turn, applied to a variety of chemical problems. The quantum-chemical program ReSpect has become a useful tool in all areas of research where NMR and EPR spectroscopies are applied. In particular, it has contributed to material research, elucidation of the structures of biomolecules and research connected with nuclear waste treatment. Current application of the DIRCCR12-OS software mainly involves astrophysics and astrochemistry. ••• International contribution: • Application of the developed methods to systems of chemical and biochemical interest were carried out in close cooperation between WG I and the Technical University of Berlin (M. Kaupp). A very fruitful collaboration in the development of the program package ReSpect is also taking place with the University of Tromso (K. Ruud). • The methods of WG II were mainly employed in calculations of highly accurate potential energy hypersurfaces for molecular complexes

129


of astrophysical interest, in collaboration with Observatoire de Grenoble (P. Valiron, A. Faure), as well as for accurate predictions of higher order force fields and their effect on vibrational spectra of small molecules in collaboration with the Eotvös Loránd University Budapest (A. Császár) and University of California at Santa Barbara (K. Kahn, B. Kirtman). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Eds. M. Kaupp, M. Bühl, V. G. Malkin, Wiley. Calculation of NMR and EPR Parameters, VCH, Weinheim, 2004. Malkin V. G. – Malkina, O. L. – Eriksson, L. A. – Salahub, D. R. The Calculation of NMR and ESR Spectroscopy Parameters Using Density Functional Theory, in: Modern Density Functional Theory: A Tool for Chemistry. Theoretical and Computational Chemistry, Vol. 2, Eds. J. M. Seminario, P. Politzer, Elsevier, Amsterdam, 1995. Tenno, S. – Noga, J. Explicitly correlated electronic structure theory from R12/F12 ansätze. WIREs Comput. Mol. Sci. 2 114 – 125 (2012). Noga, J. – Valiron, P. Explicitly correlated coupled cluster R12 calculations. Computational Chemistry: Reviews of Current Trends, Vol. 7, ed. J. Leszcynski, World Scientific, Singapore, London, Hong Kong, New Jersey, (2002) Chapter 5, pp. 131 – 185. Noga, J. – Klopper, W. –Kutzelnigg, W. CC-R12: an explicitly correlated coupled-cluster theory. Recent Advances in Computational Chemistry, Vol 3.: Recent Advances in Coupled-Cluster Methods, ed. R. J. Bartlett, World Scientific, London, Singapore, 1997 pp. 1 – 49.

130


Evolúcia polyploidných komplexov v čeľadiach Asteraceae a Brassicaceae Evolution of polyploid complexes in the Asteraceae and Brassicaceae families

Vedúci tímu V

|

Team leader: prof. RNDr. Karol Marhold, CSc.

Č Členovia tímu | Team members: Mgr. Judita Zozomová-Lihová, PhD. • RNDr. Iva Hodálová, CSc. Mgr. Matúš Kempa • Ing. Jaromír Kučera, PhD. • RNDr. Pavol Mereďa, PhD. • RNDr. Katarína Olšavská, PhD. M M Mgr. Marián Perný, PhD. • Mgr. Marek Slovák, PhD. • RNDr. Barbora Šingliarová, PhD. R RNDr. Stanislav Španiel, PhD. Pracovisko: Botanický ústav SAV P Karol Marhold Institute of Botany SAS Dúbravská cesta 9 845 23 Bratislava E-mail: karol.marhold@savba.sk Web: http://ibot.sav.sk/usr/ Karol/; http:// www.researcherid.com/ rid/B-4699-2011; http:// scholar.google.com/ citations?user= uA0tObYAAAAJ&hl=en;

|

Location: Institute of Botany SAS

S Spolupracujúci vedci | Cooperating researchers: prof. RNDr. Pavol Mártonfi, PhD., Prírodovedecka fakulta, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika, Košice | Faculty of Science, Pavol Jozef Šafárik University, Košice • doc. Mgr. Martin A. Lysák, P PhD., P Mgr. Terezie Mandáková, PhD., Středoevropský technologický institut (CEITEC), Masarykova Univerzita, Brno, Česká Č republika | Central European Technological Institute, Masaryk University, Brno, Czech Republic • doc. Mgr. Patrik Mráz, PhD., Mgr. Eliška Záveská, Mgr. Filip Kolář, Mgr. Gabriela Fuxová, Katedra botaniky, Univerzita Karlova P v Praze, Česká republika | Department of Botany, Charles University in Prague, Czech Republic.

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Skúmanie mikroevolučných procesov, vrátane procesov speciácie a polyploidnej evolúcie, na vybraných zástupcoch čeľadí Asteraceae a Brassicaceae. • Polyploidia, čiže duplikácia celého genómu, je medzi rastlinami všadeprítomným javom. Nedávne genomické štúdie priniesli dôkazy o výskyte polyploidizácie naprieč všetkými skupinami krytosemenných rastlín a poukázali na to,

že vo viacerých evolučných líniach sa polyploidizácia vyskytovala opakovane. Tieto poznatky vyzdvihujú polyploidiu ako jednu z hlavných hybných síl evolúcie. Je to dynamický a stále priebiehajúci proces, ktorý si zasluhuje našu pozornosť. Pre zavedenie účinných mechanizmov slúžiacich na ochranu biodiverzity potrebujeme podrobne poznať vplyv polyploidie na variabilitu rastlín ako aj jej úlohu pri vzniku rastlinných druhov.

131


Výskum tohto javu sa realizuje predovšetkým v dvoch oblastiach, ktoré rýchlo a viac-menej nezávisle budujú vlastnú informačnú základňu: (1) podrobné experimentálne a genomické štúdie (často umelo vytvorených) polyploidných modelov v laboratórnych podmienkach a (2) podrobné štúdie rozšírenia a evolúcie cytotypov v prirodzených populáciách polyploidných komplexov. „Preklenutie priepasti medzi laboratórnymi modelmi a prirodzenými systémami je kľúčom ku komplexnému poznaniu polyploidnej evolúcie. Práve na túto oblasť sa zameriava náš tím. Štúdium mikroevolučných procesov sa v posledných rokoch dostáva na kvalitatívne novú úroveň, najmä vďaka neustále sa rozširujúcej aplikácii molekulárnych metód, vrátane sekvenovania novej generácie, a tiež vďaka novým možnostiam, ktoré prináša prietoková cytometria v kombinácii s metódami multivariačnej morfometriky a s hybridizačnými pokusmi.“

132

Scientific and research goals of the team • Studies of micro-evolutionary processes, including speciation and polyploid evolution in selected groups of the Asteraceae and Brassicaceae families • Polyploidy, the whole genome duplication, is a ubiquitous phenomenon in plants. Recent genomic studies have brought evidence of ancient polyploidy throughout the angiosperms, and suggested multiple polyploidization events within several evolutionary lineages. These findings highlight polyploidy as one of the major evolutionary forces that significantly increases plant diversity. Polyploidization is a highly dynamic and still ongoing process that deserves much attention. Comprehensive knowledge on its diverse aspects is needed to better understand plant diversity and to implement efficient biodiversity conservation measures. Polyploid research has recently diverged into two principal areas, each accumulating rapidly (but rather independently) its own information background: (1) detailed genomic and other experimental studies on (sometimes artificial) polyploid models in non-natural conditions, and (2) detailed studies of the cytotype distribution

and evolution within wild polyploid complexes. “Overcoming the gap between artificial models and natural systems is crucial to understanding polyploid evolution from a complete perspective, and it is the main aim of our research activities. Study of micro-evolutionary processes recently reached a new qualitative level, especially thanks to the application of a wide spectrum of molecular methods, including next generation sequencing and also due to new possibilities that brings the combination of flow cytometry, multivariate morphometrics and hybrization experiments.” II. Výsledky výskumu ••• Taxonómia a evolúcia skupiny Alyssum montanum-A. repens • Polyploidný komplex Alyssum montanum-A. repens je skupinou blízko príbuzných taxónov (druhov a poddruhov) z čeľade Brassicaceae; centrum ich diverzity sa nachádza v európskom (Sub-) Mediteráne. Evolučné vzťahy vo vnútri tohto komplexu nie sú dosiaľ dostatočne známe, a preto jeho taxonomická klasifikácia nie je definitívne ustálená. Počas našich štúdií sme získali veľké množstvo údajov o stupňoch ploidie, ako aj morfologické a genetické dáta (AFLP, sekvencie chloroplastovej DNA). Tieto nám umožnili objasniť evolučné vzťahy a taxonómiu druhov a poddruhov komplexu Alyssum montanum-A. repens vyskytujúcich sa v strednej a juhozápadnej Európe, Taliansku a v Maroku. Publikovali sme nový taxonomický koncept skupiny, ktorý sa do veľkej miery líši od doteraz používanej klasifikácie, ako aj poznatky o pôvode viacerých polyploidov. Opísali sme niekoľko nových druhov a poddruhov a poukázali sme na potrebu rozlišovať viaceré v minulosti opísané, v súčasnosti však nerozoznávané, endemické druhy (t. j. druhy vyskytujúce sa spravidla len v malom areáli). Na druhej strane sme poukázali na skutočnosť, že viaceré endemické taxóny, ktoré sa v súčasnosti rozoznávajú, nie sú podporené genetickými a morfologickými znakmi a nemali by sa rozlišovať. Tieto výsledky umožnia lepšie nasmerovanie priorít v oblasti ochrany biodiverzity v príslušných krajinách. (Amer. J. Bot. 98: 1887 – 1904, 2011; Pl. Syst. Evol. 294: 1 – 25, 2011; Bot. J. Linn. Soc.


••• Hybridizácia a polyploidizácia v rode Cardamine • S využitím najmodernejších cytogenomických a molekulárnych metód sme sa pokúsili revidovať učebnicový príklad pôvodu a evolúcie nedávno vzniknutého alopolyploidného druhu Cardamine schulzii z čeľade Brassicaceae, ktorý sa vyskytuje v švajčiarskych Alpách. Skúmali sme genóm predpokladaného rodičovského druhu C. schulzii, ktorým mal byť triploidný hybridný druh C. ×insueta. Potvrdili sme výsledky predošlých štúdií, že genóm C. ×insueta (RRA) vznikol kombináciou rodičovských genómov dvoch diploidných druhov, a to C. amara (AA) a C. rivularis (RR). Triploidný genóm hybridného druhu po viac ako sto rokoch od jeho vzniku zostal štrukturálne stabilný. Vyvrátili sme však chybný názor, že druh C. schulzii je autohexaploidným derivátom vzniknutým z hybridného druhu C. ×insueta. Dokázali sme, že po dvoch samostatných hybridizačných udalostiach medzi C. ×insueta a hypotetraploidným druhom C. pratensis (PPPP), vznikol trigenomický hypopentaploid konštitúcie PPRRA a rovnako trigenomický hypohexaploid konštitúcie PPPPRA. Tieto naše výsledky ukazujú, že prostredníctvom čiastočne plodného triploidného hybrida môže dôjsť k spojeniu troch genómov v jednom druhu. Zároveň sme poukázali na to, ako je dôležité preverovať – s využitím najnovších metód – rutinne citované učebnicové príklady vzniku druhov. (Plant Cell 25: 3280 – 3295, 2013) ••• Evolučné vzťahy a pôvod polyploidov v skupine Pilosella alpicola • Rovnako ako u iných skupín v rode Pilosella (Asteraceae), taxonómia a príbuzenské vzťahy medzi druhmi v skupine P. alpicola boli málo známe, a to najmä kvôli fakultatívnej apomixii, častej hybridizácii a polyploidizácii. S cieľom objasniť evolučné vzťahy a pôvod polyploidov tejto skupiny sme študovali jej morfologickú, karyologickú a genetickú variabilitu, ako aj spôsoby rozmnožovania. Analýzy potvrdili existenciu štyroch morfologicky odlišných alopatrických taxónov so špecifickou karyologickou variabilitou (diploidné, diploidno-polyploidné a polyploidné taxóny). Napriek jasným morfolo169: 378 – 402, 2012; Willdenowia 42: 37 – 56, 2012).

gickým rozdielom študovaných taxónov, molekulárne markery naznačujú ich blízke vzťahy a len nedávny vznik. Genetická analýza tiež ukázala, že jeden z polyploidných taxónov tejto skupiny vznikol v Alpách hybridizáciou rôznych taxónov (allopolyploidný pôvod), zatiaľ čo polyploidy na Balkáne vznikli duplikáciou genómu jedného rodiča (autopolyploidný pôvod). Rozmnožovacie systémy odrážajú pôvod druhov: autopolyploidy sú výlučne sexuálne, kým allopolyploidy sa rozmnožujú apomikticky. Výsledky našej štúdie nám umožnili navrhnúť nové vymedzenie skupiny P. alpicola a zdôraznili význam polyploidizácie pri vzniku druhov. (Preslia 81: 23 – 41, 2009; Taxon 60: 450 – 470, 2011; Folia Geobot. 46: 387 – 410; 2011). Results of research ••• Taxonomy and evolution of the Alyssum montanum-A. repens group • The Alyssum montanum-A. repens polyploid complex is a group of related perennial taxa (species and subspecies) of the Brassicaceae family with the diversity centre in the European (Sub)Mediterranean. Taxa of this group have still controversial taxonomic treatments and poorly resolved evolutionary history. In our studies, ploidy level, morphological and genetic (AFLPs, cpDNA sequences) data were gathered to address the taxonomy and evolution of the representatives of the group from central and southwestern Europe, Italy and Morocco. As a result, a new taxonomic treatment, substantially differing from recent concepts was presented and the origin of several polyploid species was suggested. We proposed the recognition of several previously described, but recently not accepted endemics (species restricted in their occurrence to rather limited areas) and described few new species and subspecies. On the other hand, the existence of a number of currently recognised endemics is not supported. Our results may help to focus biodiversity conservation priorities in given countries. (Amer. J. Bot. 98: 1887-1904, 2011; Pl. Syst. Evol. 294: 1-25, 2011; Bot. J. Linn. Soc. 169: 378-402, 2012; Willdenowia 42: 37-56, 2012). ••• Hybridization and polyploidization in the genus Cardamine • The origin and evo-

133


134

lution of a textbook example of a recent allopolyploid Cardamine schulzii (Brassicaceae) from the Swiss Alps, has been revised using new cytogenomic and molecular approaches. We studied the genome of putative parental species of C. schulzii, the triploid C. ×insueta. The results of previous studies indicating that the genome of C. ×insueta (RRA) combines the parental genomes of two diploid species, C. amara (AA) and C. rivularis (RR), were confirmed. The triploid genome of this hybrid species has remained structurally stable within the >100 years since its origin. However, we provided compelling evidence that C. schulzii is not an autohexaploid derivative of C. ×insueta as was originally suggested. Instead, at least two hybridization events involving C. ×insueta and the hypotetraploid C. pratensis (PPPP) have resulted in the origin of the tri-genomic hypopentaploid (PPRRA) and hypohexaploid (PPPPRA). These data show that the semi-fertile triploid hybrid can promote a merger of three different genomes and demonstrate how important it is to re-examine routinely repeated textbook examples using modern techniques. (Plant Cell 25: 3280-3295, 2013). ••• Evolutionary relationships and the origin of polyploids in the Pilosella alpicola group • Like other Pilosella (Asteraceae) species groups, the taxonomy and species‘ relationships within the P. alpicola group were poorly understood mostly due to widespread facultative apomixis, frequent hybridization and polyploidization. We assessed morphology, ploidy level, breeding system and molecular variation within the group to clarify evolutionary relationships among species and the origin of polyploids. Analyses revealed the existence of four morphologically well-separated allopatric taxa with contrasting cytogeographical patterns (diploid, diploid-polyploid and polyploid taxa). In spite of a clear morphological separation, a molecular analysis suggests close relationships and recent origin of all studied taxa. We found that polyploid taxon occurring in Alps originated from a hybridization (and is thus of allopolyploid origin). In contrast, our

data strongly support an autopolyploid origin of polyploids occurring in the Balkans. Breeding systems reflect the origin of polyploids – autopolyploids are strictly sexual, while allopolyploids reproduce apomictically. Our combined methodological approach enabled us to propose a new taxonomic circumscription for the P. alpicola group and underlined importance of autoand allopolyploidization events for speciation. (Preslia 81: 23 – 41, 2009; Taxon 60: 450 – 470, 2011; Folia Geobot. 46: 387 – 410; 2011).

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Členovia výskumného tímu významne prispeli k poznaniu štruktúry a evolučných procesov v mnohých polyploidných komplexoch. Význam polyploidizácie pre (mikro)evolúciu a speciáciu u cievnatých rastlín sme študovali z rôznych aspektov, ako aj na rozličných priestorových a časových škálach. Od zhrnutia celosvetových dát pre celé rody (Cardamine, Cyanus), cez odhaľovanie evolučnej histórie a fylogenetických vzťahov v rámci viac či menej ustálených polyploidných línií naprieč kontinentmi (Alyssum, Arabidopsis, Cardamine, Cyanus, Hieracium, Pilosella, Senecio), sledovanie rodičovských druhov allopolyploidov (Cardamine, Pilosella) až po štúdium recentného vzniku, interakcií a následnej sympatrickej speciácie v malých prírodných populáciách (Pilosella). Výsledky týchto štúdií nie sú len úzko špecifické, ale zvyčajne môžu slúžiť ako modelové príklady umožňujúce objasniť vzťahy medzi inými kritickými druhmi rastlín. Zároveň objasňujú všeobecné evolučné mechanizmy platné aj v iných rastlinných skupinách. Kvalitu dosiahnutých výsledkov dokazuje vysoký počet článkov v medzinárodných vedeckých periodikách, ktoré citujú výsledky našich štúdií. • Duplikácia genómu zvyčajne vedie k zmenám fenotypu a reprodukčnej izolácii, preto sú rôzne cytotypy často klasifikované ako osobitné taxonomické jednotky. Naše podrobné taxonomické revízie početných skupín druhov, osobitne v strednej Európe a v Mediteráne, ale aj na ázijskom Ďalekom východe, viedli k opisu viacerých nových druhov


a poddruhov, pričom viaceré z nich predstavujú vzácne endemické taxóny. Identifikácia týchto druhov znamená prvý, no zásadný krok k ďalšej ochrane príslušných taxónov a biodiverzity vôbec. • Okrem článkov v kvalitných medzinárodných časopisoch sa členovia tímu podieľali aj na publikácii viacerých monografických diel, ktoré sú významné najmä na národnej resp. regionálnej úrovni, akými sú mnohozväzkové dielo Flóra Slovenska (plne dostupné aj on-line), Zoznam nižších a vyšších rastlín Slovenska – Checklist of non-vascular and vascular plants of Slovakia (Marhold, K. & Hindák, F., eds., 1998) a Chromosome number survey of the ferns and flowering plants of Slovakia (Marhold, K., Mártonfi, P., Mereďa, P. & Mráz, P., 2007). Tieto diela okrem ich vedeckej hodnoty napomáhajú aj plneniu záväzkov Slovenskej republiky vyplývajúcich z Konvencie o biologickej diverzite. Podobne zástupcovia tímu reprezentujú Slovenskú republiku v riadiacich radách medzinárodných organizácií, akými sú Global Biodiversity Information Facility (GBIF) alebo Global Taxonomy Initiative (GTI). • Botanický ústav SAV reprezentovaný tímom prof.

Marholda je členom konzorcia vedúcich európskych taxonomických inštitúcií CETAF (Consortium of European Taxonomic Facilities, www.cetaf.org); v ňom spolupracoval a spolupracuje na celom rade projektov rámcových programov EÚ zameraných na štúdium biodiverzity na európskom kontinente, napr. Building the European Biodiversity Observation Network (EU BON), A Pan-European Species-directories Infrastructure (PESI), Toward the European Institute of Taxonomy (EDIT), Tracking surrogates for infraspecific biodiversity: towards efficient selection strategies for the conservation of natural genetic resources using comparative mapping and modelling approaches (INTRABIODIV), European Native Seed Conservation Network (ENSCONET) alebo European initiative for the Euro+Med PlantBase. Medzinárodné aktivity tímu podčiarkuje aj skutočnosť, že Medzinárodná asociácia pre taxonómiu rastlín, jediná globálne pôsobiaca profesná organizácia v oblasti systematiky a taxonómie rastlín, poverila prof. Marholda vedením sekretariátu organizácie, ktorý je v súčasnosti na Botanickom ústave SAV. Prof. Mar-

135


hold je zároveň aj jedným z editorov Medzinárodného kódu nomenklatúry rias, húb a rastlín, ktorý reguluje na celosvetovej úrovni vedecké názvoslovie v týchto skupinách.

136

Scientific contribution for the last 10 years • In the past ten years, members of the research team have contributed substantially to knowledge on patterns and processes within numerous polyploid complexes. The significance of polyploidization events for (micro)evolution and speciation in vascular plants has been studied from different points of view and at different spatial as well as temporal scales: from summarizing worldwide karyological data for whole genera (Cardamine, Cyanus) through elucidation of evolutionary history and phylogenetic relationships of more or less established polyploid lineages across continents (Alyssum, Arabidopsis, Cardamine, Cyanus, Hieracium, Pilosella, Senecio), tracing of parental species of allopolyploid taxa (Cardamine, Pilosella), to study of recent emergence, interactions and subsequent sympatric speciation of neopolyploids in small natural populations (Pilosella). The results of these studies are not only narrowly applicable but may serve as model examples allowing for clarification of relationships also among other critical plant species, and/or illustrate general evolutionary mechanisms valid also for other plant groups. This is reflected in a number of scientific papers in high-ranking international journals citing the results of our work. • Genome duplication usually results in phenotypic alterations and reproductive isolation; different ploidy levels are often considered as separate taxonomic entities. Our comprehensive taxonomic revisions of numerous plant groups particularly in Central Europe, Mediterranean but also Asian Far East led to the description of a number of new species and subspecies, some of them representing rare endemic taxa. Identification of these taxa represents a first but essential step towards further protection of relevant species and biodiversity in general. • Apart from papers in high qual-

ity international journals, members of the team took or take part in the publication of several monographic publications that are particularly important on national or regional levels. Among them are multi-volume Flora of Slovakia (now fully available on-line), Zoznam nižších a vyšších rastlín Slovenska – Checklist of non-vascular and vascular plants of Slovakia (Marhold, K. & Hindák, F., eds., 1998) and Chromosome number survey of the ferns and flowering plants of Slovakia (Marhold, K., Mártonfi, P., Mereďa, P. & Mráz, P., 2007). These books, apart from their scientific value, help to fulfil the obligations of the Slovak Republic stemming from the Convention on Biological Diversity. Similarly, members of the team represent the Slovak Republic in governing boards of international organisations such as Global Biodiversity Information Facility (GBIF) or Global Taxonomy Initiative (GTI). • The Institute of Botany SAS, represented by the team of Prof. Marhold is a member of the consortium of leading European taxonomic institutions – CETAF (Consortium of European Taxonomic Facilities, www.cetaf.org) as part of which they have cooperated or are still cooperating on a number of European Framework Projects. Of these the following can be mentioned as examples: Building the European Biodiversity Observation Network (EU BON), A Pan-European Species-directories Infrastructure (PESI), Toward the European Institute of Taxonomy (EDIT), Tracking surrogates for infraspecific biodiversity: towards efficient selection strategies for the conservation of natural genetic resources using comparative mapping and modelling approaches (INTRABIODIV), European Native Seed Conservation Network (ENSCONET), or European initiative for the Euro+Med PlantBase. International activities of the team are underlined also by the fact that the International Association for Plant Taxonomy, the only global professional organisation of plant systematists and taxonomists, elected Prof. Marhold as its chief executive officer (Secretary-General) and moved its secretariat to Bratislava, to the Institute of Botany. Prof. Marhold is


also one of the editors of the International Code of Nomenclature for algae, fungi and plants that regulates scientific nomenclature in these groups of organisms on a world-wide scale. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and scientific papers Mandáková, T. – Kovařík, A. – Zozomová-Lihová, J. – Shimizu-Inatsugi, R. – Shimizu, K. K. – Mummenhoff, K. – Marhold, K. – Lysak, M. A. (2013): The more the merrier: Recent hybridization and polyploidy in Cardamine. Plant Cell 25: 3280 – 3295. Zhou, C.-M. – Zhang, T.-Q. – Wang, X. – Yu, S. – Lian, H. – Tang, H. – Feng, Z.-Y. – Zozomova-Lihová, J. – Wang, J.-W. (2013): Molecular basis of age-dependent vernalization in Cardamine flexuosa. Science 340: 1097 – 1100. Olšavská, K. – Perný, M. – Löser, C. J. – Stimper, R – Hodálová, I. (2013): Cytogeography of European perennial species of Cyanus (Asteraceae). Botanical Journal of the Linnean Society 173: 230 – 257. Olšavská, K. – Löser, C. J. (2013): Mating system and hybridization of the Cyanus triumfetti and C. montanus groups (Asteraceae). Folia Geobotanica 48: 537 – 554. Slovák, M. – Kučera, J. – Marhold, K. – Zozomová-Lihová, J. (2012): The morphological and genetic variation in the polymorphic species Picris hieracioides (Compositae, Lactuceae) in Europe strongly contrasts with traditional taxonomical concepts. Systematic Botany 37: 258 – 278. Španiel, S. – Marhold, K. – Thiv, M. – Zozomová-Lihová, J. (2012): A new circumscription of Alyssum montanum ssp. montanum and A. montanum ssp. gmelinii (Brassicaceae) in Central Europe: molecular and morphological evidence. Botanical Journal of the Linnean Society 169: 378 – 402. McNeill, J. – Barrie, F. R. – Buck, W. R. – Demoulin, V. – Greuter, W. – Hawksworth, D. L. – Herendeen, P. S. – Knapp, S. – Marhold, K. – Prado, J. – Prud‘homme van Reine, W. F –Smith, G. F. – Wiersema, J. H. – Turland, N. J. (2012): International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Melbourne Code) : adopted by the Eighteenth International Botanical Congress Melbourne, Australia, July 2011. Königstein, Koeltz Scientific Books [Regnum Vegetabile 154: 1 – 208]. Olšavská, K. – Perný, M. – Španiel, S. – Šingliarová, B. (2012): Nuclear DNA content variation among perennial taxa of the genus Cyanus (Asteraceae) in Central Europe and adjacent areas. Plant Systematics and Evolution 298: 1463 – 1482. Španiel, S. – Marhold, K. – Passalacqua, N. G. – Zozomová-Lihová, J. (2011): Intricate variation patterns in the diploid-polyploid complex of Alyssum montanum-A. repens (Brassicaceae) in the Apennine peninsula: Evidence for long-term persistence and diversification. American Journal of Botany 98: 1887 – 1904. Šingliarová, B. – Hodálová, I. – Mráz, P. (2011): Biosystematic study of the diploid-polyploid Pilosella alpicola complex with variation in breeding system: patterns and processes. Taxon 60: 450 – 470.

Šingliarová, B. – Mráz, P. – Chrtek, J. Jun. – Plačková, I. (2011): Allozyme variation in diploid, polyploid and ploidy-mixed populations of the Pilosella alpicola group (Asteraceae): relation to morphology, origin of polyploids and breeding system. Folia Geobotanica 46: 1 – 24. Al-Shehbaz, I. A. – Marhold, K. – Lihová, J. (2010): Cardamine Linnaeus. In: Flora of North America Editorial Committee, Flora of North America: North of Mexico, Volume 7, Magnoliophyta: Salicaceae to Brassicaceae. Oxford University Press, Inc., New York, Oxford, pp. 464 – 484. Kučera, J. – Marhold, K. – Lihová, J. (2010): Cardamine maritima group (Brassicaceae) in the amphi-Adriatic area: A hotspot of species diversity revealed by DNA sequences and morphological variation. Taxon 59: 148 – 164. Lihová, J. – Kudoh, H. – Marhold, K. (2010): Genetic structure and phylogeography of a temperate-boreal herb, Cardamine scutata (Brassicaceae), in northeast Asia inferred from AFLPs and cpDNA haplotypes. American Journal of Botany 97: 1058 – 1070. Marhold, K. – Kudoh, H. – Pak, J-H. – Watanabe, K. – Španiel, S. – Lihová, J. (2010): Cytotype diversity and genome size variation in eastern Asian polyploid Cardamine (Brassicaceae) species. Annals of Botany 105: 249 – 264. Shimizu-Inatsugi, R. – Lihová, J. – Iwanaga, H. – Kudoh, H. – Marhold, K. – Savolainen, O. – Watanabe, K. – Yakubov, V. V. – Shimizu, K. K. (2009): The allopolyploid Arabidopsis kamchatica originated from multiple individuals of Arabidopsis lyrata and Arabidopsis halleri. Molecular Ecology 18: 4024 – 4048. Španiel, S. – Marhold, K. – Hodálová, I. – Lihová, J. (2008): Diploid and tetraploid cytotypes of Centaurea stoebe (Asteraceae) in Central Europe: morphological differentiation and cytotype distribution patterns. Folia Geobotanica 43: 131 – 158. Hodálová, I. – Grulich, V. – Horová, L. – Valachovič, M. – Marhold, K. (2007): Occurrence of tetraploid and octoploid cytotypes in Senecio jacobaea ssp. jacobaea (Asteraceae) in Pannonia and the Carpathians. Botanical Journal of the Linnean Society 153: 231 – 242. Lihová, J. – Kučera, J. – Perný, M. – Marhold, K. (2007): Hybridization between two polyploid Cardamine (Brassicaceae) species in northwestern Spain: discordance between morphological and genetic variation patterns. Annals of Botany 99: 1083 – 1096. Marhold, K. – Lihová, J. (2006): Polyploidy, hybridization and reticulate evolution: lessons from the Brassicaceae. Plant Systematics and Evolution 259: 143 – 174. Lihová, J. – Marhold, K. – Kudoh, H. – Koch, M. A. (2006): Worldwide phylogeny and biogeography of Cardamine flexuosa (Brassicaceae) and its relatives. American Journal of Botany 93: 1206 – 1221. Lihová, J. – Shimizu, K. K. – Marhold, K. (2006): Allopolyploid origin of Cardamine asarifolia (Brassicaceae): incongruence between plastid and nuclear ribosomal DNA sequences solved by a single-copy nuclear gene. Molecular Phylogenetics and Evolution 39: 759 – 786.

137


Molekulové mechanizmy v patogenéze Alzheimerovej choroby a iných neurodegeneračných ochorení | The molecular mechanisms in the pathogenesis of Alzheimer‘s and other neurodegenerative diseases Vedúci tímu

|

Team leader: prof. MVDr. Michal Novák, DrSc.

Členovia tímu | Team members: prof. RNDr. Eva Kontseková, DrSc. • doc. MVDr. Norbert Žilka, PhD. Mgr. Branislav Kováčech, PhD. • PharmDr. Andrej Kováč, PhD • RNDr. Rostislav Škrabana, PhD. doc. RNDr. Peter Filipčík, CSc. • Mgr. Peter Baráth, PhD. Michal Novák Institute of Neuroimmunology SAS Dúbravská cesta 9,845 10 Bratislava E-mail: daniela.podmajerska@ savba.sk Web: www.niu.sav.sk

138

Pracovisko: Neuroimunologický ústav SAV

|

Location: Institute of Neuroimmunology SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Komplexný multidisciplinárny výskum aspektov patogenézy sporadickej formy demencie Alzheimerovho typu (DAT) a niektorých iných neurodegeneračných ochorení: • práca na objasnení patogenézy DAT v celostnom kontexte neurobiologických, imunitných a endokrinných interakcií a signalingu; • modelovanie patologických procesov neurodegeneračných ochorení od in silico simulácií až po experimenty v ex vivo pod-

mienkach; • sledovanie štruktúrnych zmien bielkovín pri neurodegeneračných procesoch na atomárnej úrovni; • štúdium genetického pozadia patogenézy neurodegeneračných procesov • dekódovanie imprintingu neurodegeneračných procesov pomocou proteomickej a metabolomickej analýzy vzoriek ľudského materiálu a tkanív z experimentálnych bunkových a animálnych modelov. • „Naším cieľom je definovať príčiny dosiaľ neliečiteľných degeneračných ochore-


ní ľudského mozgu. Odkrytie príčin otvorí perspektívy racionálnej prevencie, spoľahlivej diagnostiky a účinnej liečby sporadickej formy DAT a príbuzných neurodegeneračných ochorení, ktoré postihujú čoraz väčšiu skupinu svetovej populácie.“

Bunková interakcia medzi neurónovými bunkami postihnutými neurodegeneračnými procesmi spustenými patologicky zmeneným tau proteínom (zelená) a astrogliovými bunkami (červená) vo viac-bunkovom modeli pre Alzheimerovu chorobu. | Two features of Alzheimer’s disease: neuroinflammation, which is accompanied by reactive microglia (red) and neurodegeneration, which releases pathologically altered tau protein (green). NIU-SAS.

Scientific and research goals of the team • The comprehensive multidisciplinary research aspects of the pathogenesis of sporadic forms of dementia of the Alzheimer type (DAT) and certain other neurodegenerative diseases: • Work on clarifying the pathogenesis of DAT in a holistic context of neurobiological, endocrine and immune interactions and signalling; • modelling of pathological processes of neurodegenerative diseases from in silico simulations to experiments in ex vivo conditions; • Monitoring structural changes of proteins in neurodegenerative processes at the atomic level; • Monitoring structural changes of proteins in neurodegenerative processes at the atomic level; • Study of the genetic background of the pathogenesis of neurodegenerative processes; • Decoding of imprinting of neurodegenerative processes using proteomic and metabolomic analysis of samples of human material and tissues from experimental cellular and animal models. • “Our goal is to define the causes of incurable degenerative diseases of the human brain. Uncovering the causes opens the perspective of rational prevention, reliable diagnosis and effective treatment of sporadic forms of DAT and related neurodegenerative diseases affecting a growing group of the world‘s population.” II. Výsledky výskumu • Kľúčovú úlohu pri degeneračných ochoreniach mozgu hrajú nesprávne sformované proteíny. DAT a príbuzné ochorenia sú charakterizované výskytom nerozpustných usadenín proteínu tau, pričom úpadok kognitívnych schopností postihnutého človeka je priamo úmerný početnosti tau patológie. • Zistili sme, že tau proteín je pri neurodegeneračných procesoch selektívne štiepený na presne definovaných miestach, čo zmenilo pohľad na patofyziologickú reguláciu bunkového osudu tohto

protein. • Naše výsledky naznačujú, že štiepenie tau proteínu nie je náhodný proces, ale podieľa sa na regulácii funkcie tau. • Identifikovali sme štruktúrne charakteristiky patologickej konformácie proteínu tau. • Preukázali sme, že štiepený tau proteín introdukovaný do primárnej neuronálnej kultúry spúšťa kaskádu oxidačného stresu. • Podarilo sa nám zaznamenať zápalový rukopis patologicky štiepeného tau proteínu. Naše výsledky vysvetľujú vzájomné prepojenie neurodegenerácie a zápalu, ktoré je pozorované v mozgoch pacientov s DAT. Results of research • Incorrectly formed proteins play a key role in degenerative brain diseases. DAT and related diseases are characterized by the presence of insoluble tau protein deposits, while the decline in cognitive abilities of handicapped people is directly proportional to the frequency of tau pathology. • We found that tau protein in neurodegenerative processes is selectively cleaved at precisely defined locations which has changed the view of pathophysiological regulation of the cell fate of this protein. • Our results suggest that cleavage of tau is not a random process, but is involved in the regulation of tau function. • We have identified structural features of the pathological conformation of tau protein. • We have shown that cleaved tau protein introduced into primary neuronal culture starts a cascade of oxidative stress. • We managed to record a manuscript of pathologically cleaved tau protein. Our results account for the interconnection of neurodegeneration and inflammation that is observed in the brains of patients with DAT. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Tím profesora Nováka na Neuroimunologickom ústave SAV založil tradíciu výskumu neurodegeneračných procesov na Slovensku. V Centre pre výskum ľudského mozgu, ktorého vznik inicioval, sa podarilo zjednotiť výskum mozgu na území Slovenskej republiky a preniesť ho do kontextu medzinárodného diania. Centrum pre výskum

139


ľudského mozgu sa podieľa na multidisciplinárnom výskume od molekulovej úrovne až k biologickým základom kognitívnych procesov a ich porúch. • Slovenská republika vďaka prof. Michalovi Novákovi stála pri zrode projektu „Spoločné programovanie“, v ktorom sa v európskom priestore zrodila prvá výzva zameraná na najvážnejšie neurodegeneračné ochorenia mozgu – Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu. Vďaka tomu sa Slovensko mohlo podieľať na koncipovaní strategickej agendy a prostredníctvom Neuroimunologického ústavu vstúpiť do mnohých rodiacich sa projektov. • Neuroimunologický ústav SAV sa stal ako jediné pracovisko zo strednej a východnej Európy aktívnym členom prestížneho Centra excelentných pracovísk zameraných na výskum neurodegenerácie (COEN), ktoré združuje vybrané elitné pracoviská EÚ a Kanady. NIU SAV je rešpektovaným mienkotvorným pracoviskom, ktoré významne ovplyvňuje tok poznania v oblasti výskumu ľudského mozgu. Patologicky modifikovaný tau proteín aktivuje mikrogliové bunky (označené červenou farbou, C, D) a mení ich morfologický profil. Mikroglie sťahujú výbežky a nadobúdajú podobu fagocytujúcich buniek. | Pathologically modified tau protein activates microglial cells (marked in red, C, D) and morphological changes to their profile. Microglia move projections and take the form of phagocytic cells.

140

Dva charakteristické znaky Alzheimerovej choroby: neurozápal, ktorý je sprevádzaný reaktívnou mikrogliou (červená) a neurodegenerácia, ktorú spúšťa patologicky zmenený tau proteín (zelená). NIU-SAV. | Cellular interaction between neuronal cells affected by neurodegenerative process that releases pathologically altered tau protein (green) and astrogliovými cells (red) in a multi-cell model for Alzheimer‘s disease. Molecular insights into the structure of paired helical filaments with a resolution of 1.98 Å (Original NIU-SAS).

Scientific contribution for the last 10 years • Team Professor Novak at the Institute of Neuro-

immunology SAS has a tradition of research of neurodegenerative processes in Slovakia. Within the Centre for Research on the human brain, the founding of which he initiated, he has managed to unite brain research in the Slovak Republic and transfer it to the context of international affairs. The Centre for Research on the human brain is involved in multidisciplinary research from the molecular level to the biological basis of cognitive processes and their disorders. • Thanks to Prof. Novak, the Slovak Republic was at the beginning of the „ joint programming „ – within the European area where focus was put for the first time on the most serious neurodegenerative brain diseases – Alzheimer‘s and Parkinson‘s disease. Because of this Slovakia was able to participate in drafting a strategic agenda through the Institute of Neuroimmunology and participate in the many developing projects. • The Institute of Neuroimmunology became the only laboratory of Central and Eastern Europe, to be an active member of the prestigious Center of Excellence in research-based neurodegeneration (COEN), which brings together selected


elite workplaces in the EU and Canada. NIU SAS is a respected opinion-leading SAS institute which significantly influences the flow of knowledge in the field of research of the human brain. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Žilka, Norbert – Kováčech, Branislav – Baráth, Peter – Kontseková, Eva – Novák, Michal: The self-perpetuating tau truncation circle. In Biochemical society transactions, 2012, vol. 40, no. 4, p. 681 – 686. (3.711 – IF2011). (2012 – Current Contents). ISSN 0300-5127. Škrabana, Rostislav – Cehlár, Ondrej – Novák, Michal: Non-robotic high-throughput setup for manual assembly of nanolitre vapour-diffusion protein crystallization screens. In Journal of Applied Crystallography, 2012, vol.45, no.5, p. 1061 – 1065. (5.152 – IF2011). (2012 – Current Contents). ISSN 0021-8898. Filipčík, Peter – Žilka, Norbert – Bugoš, Ondrej – Kučerák, Juraj – Kosoň, Peter – Novák, Petr – Novák, Michal: First transgenic rat model developing progressive cortical neurofibrillary tangles. In Neurobiology of Aging, 2012, vol. 33, p. 1448 – 1456. (6.189 – IF2011). (2012 – Current Contents). ISSN 0197-4580. Kováč, Andrej – Erickson, Michelle A. – Banks, William A.: Brain microvascular pericytes are immunoactive in culture: cytokine, chemokine, nitric oxide, and LRP-1 expression in response to lipopolysaccharide. In Journal of Neuroinflammation, 2011,

Kmeňové bunky sú schopné zastaviť umieranie buniek, spôsobené toxickým pôsobením patologicky modifikovaného tau proteínu. Naviac dokážu stimulovať diferenciáciu poškodených buniek.| Stem cells can stop cell death caused by the toxic action of pathologically modified tau. Furthermore, they can stimulate the differentiation of damaged cells.

vol. 8, p. 139. (5.785 – IF2010). (2011 – Current Contents). ISSN 1742-2094. Sevcik, J. – Skrabana, R. – Dvorsky, R. – Csokova, N. – Iqbal, K. – Novak, M.: X-ray structure of the PHF core C-terminus: Insight into the folding of the intrinsically disordered protein tau in Alzheimer‘s disease. In FEBS Letters 2007 Dec 22;581(30):5872 – 5878 (3.372-IF2006) Škrabana, Rostislav – Dvorský, R. – Ševčík, Jozef – Novák, Michal: Monoclonal antibody MN423 as a stable mold facilitates structure determination of disordered tau protein. In Journal of Structural Biology, 2010, vol. 171, p. 74 – 81. (3.673 – IF2009). (2010 – Current Contents). ISSN 1047-8477. Kováč, Andrej – Žilková, Monika – Deli, M. A. – Žilka, Norbert – Novák, Michal: Human Truncated Tau is Using a Different Mechanism from Amyloid-beta to Damage the Blood-Brain Barrier. In Journal of Alzheimer‘s Disease, 2009, vol.18, p. 897 – 906. ISSN 1387-2877 Čente, Martin – Filipčík, Peter – Mandáková, Stanislava – Žilka, Norbert – Krajčiová, Gabriela – Novák, Michal: Expression of a Truncated Human Tau Protein Induces Aqueous-Phase Free Radicals in a Rat Model of Tauopathy: Implications for Targeted Antioxidative Therapy. In Journal of Alzheimer‘s Disease, 2009, vol. 17, p. 913 – 920. ISSN 1387-2877. Kováč, Andrej – Žilka, Norbert – Kážmérová, Zuzana – Čente, Martin – Žilková, Monika – Novák, Michal: Misfolded Truncated Protein tau Induces Innate Immune Response via MAPK Pathway. In Journal of Immunology, 2011, vol.187, no. 5, p.27322739. (5.745 – IF2010). (2011 – Current Contents). ISSN 00221767.

141


Elektricky vodivé polyméry, polymérne kompozity a nanokompozity Electrically conductive polymers, polymeric composites and nanocomposites

Vedúca tímu V

|

Team leader: Ing. Mária Omastová, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: Ing. Matej Mičušík, PhD. • Mgr. Silvia Podhradská, PhD. M Miroslava Mravčáková, PhD. • Ing. Katarína Mosnáčková, PhD. • Ing. Klaudia Czaniková, PhD. Mgr. Ing. In Jana Tabačiarová Pracovisko: P Ústav polymérov SAV

|

Location: Polymer Institute SAS

Mária Omastová Polymer Institute SAS Dúbravská cesta 9 845 41 Bratislava E-mail: maria.omastova@savba.sk Web: http://www.polymer.sav. sk/dcm

142

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu ••• Výskum vplyvu tenzidov na vlastnosti vodivých polymérov. • Vodivým polymérom a časticiam, ktoré sú modifikované vodivými polymérmi sa venuje zvýšená pozornosť kvôli ich vynikajúcim fyzikálnym a chemickým vlastnostiam. Z vodivých polymérov v našom tíme študujeme najmä polypyrol (PPy), polytiofén (PTH) a polyanilín (PANI). • „Prítomnosť aniónových tenzidov po-

čas chemickej syntézy monomérov výrazne ovplyvňuje fyzikálne a chemické vlastnosti pripravených vodivých polymérov, najmä polypyrolu. Aniónové tenzidy sa začleňujú do štruktúry polypyrolu ako ko-dopanty a ovplyvňujú jeho vlastnosti. Tento koncept prípravy polypyrolu sme použili v ďalších prácach pri modifikovaní rôznych organických a anorganických častíc polypyrolom a pri príprave binárnych a ternárnych kompozitov s polymérnou


matricou. Modifikácia submikrónových častíc karbidu kremičitého polypyrolom v prítomnosti aniónových tenzidov vedie k príprave hybridných materiálov o vodivosti tri rády vyššej ako sú hybridy, kde sa na modifikáciu použil iba pyrol. Počas polymerizácie pyrolu sa do jeho štruktúry zabudujú aniónové časti tenzidu ako ko-dopanty a tiež ako tenzidy. Vzhľadom na prítomnosť dlhých alkylových reťazcov v ich štruktúre modifikované častice nadobúdajú hydrofóbne vlastnosti. Tenzidy sú dôležitými stavebnými kameňmi pri príprave nových vodivých kompozitov a hybridov s dobrou elektrickou vodivosťou.“ • Tieto vlastnosti sú dôležité pri príprave nových typov vodivých nanoplnív na báze polypyrolu. Výsledkom práce tímu sú nové typy materiálov s vyššou elektrickou vodivosťou a stabilitou. ••• Polymérne nanokompozity obsahujúce uhlíkové nanotrubičky ako aktuátory a senzory • Na báze etylén vinyl acetátového kopolyméru (EVA) a mnohostenných uhlíkových nanotrubičiek (MWCNT) sme pripravili nanokompozity. Na dosiahnutie dobrej dispergácie trubičiek v polymérnej matrici sme využili nekovalentnú modifikáciu použitím kompatibilizátora (cholesteryl 1-pyrénkarboxylát) v pomere MWCNT /kompatibilizátor = 1/5. Na testovanie foto(termo) aktuácie sme pripravili dva typy vzoriek. Prvý mal tvar Braillovho elementu a bol pripravený vytlačením z formy. Najlepší výsledok aktuácie sme namerali pri použití kompozitu EVA/0.3 hm. MWCNT, kde sme zaznamenali 69 μm expanziu pre pripravený Braillov element po ožiarení LED diódou. Pripravené EVA/ CNT nanokompozity vo forme pásikov sme testovali počas ožarovania rôznymi metodikami. • „Na pásikoch sme dokázali opakovateľnú fotoaktuáciu pomocou meraní na dynamicko-mechanickom analyzátore, ktorý bol taktiež vybavený LED diódou. Merania ukázali bimodálnu a plne vratnú odozvu pre testované pásiky v závislosti od spôsobu prípravy pásikov.“ • Fotoaktuácia nanokompozitov na báze EVA kopolyméru a uhlíkových nanotrubičiek doposiaľ nebola publikovaná. Navyše, tieto nanokompozity sú aj dobrými senzormi plynov a kvapalín.

Scientific and research goals of the team ••• Influence of surfactants on the properties of conducting polymers • Conductive polymers and conductive particles modified with conducting layers have received considerable attention because of their excellent physical and chemical properties. The conductive polymers being studied by team members are polypyrrole (PPy), polythiophene (PTH), and polyaniline (PANI). The presence of anionic surfactants during the chemical synthesis of monomers greatly affects the physical and chemical properties of prepared conducting polymers, especially of polypyrrole. Anionic surfactants are incorporated into the structure of polypyrrole as co-dopants and affect its properties. This concept of polypyrrole preparation was used for the modification of various organic and inorganic particles with polypyrrole and for the preparation of binary and ternary polymeric composites. The modification of submicron particles of SiC with PPy in the presence of an anionic surfactant leads to composites with a conductivity three orders of magnitude higher than composites, for which only pyrrole is used as modifier. During pyrrole polymerization on the SiC surface, the anionic surfactant is built into the conducting polymer structure as co-dopant and also as surfactant. Due to their long alkyl chains, the surfactant at the surface of modified particles imparts a very hydrophobic character to these particles. The surfactants constitute important building blocks of the novel conducting composites with controlled surface chemistry and electrical conductivity. These properties are essential in designing conductive nanofillers based on polypyrrole. ••• Polymeric nanocomposites containing carbon nanotubes as sensors and actuators • Photo(thermo)actuating nanocomposites were prepared based on ethylene vinyl acetate copolymer – EVA and multiwall carbon nanotubes (MWCNT). For achieving good dispersion of MWCNT in the polymeric matrix, noncovalent modification with compatibilizer (cholesteryl 1-pyrenecarboxylate) was used. For testing photo and thermo actuation

143


two types of samples were prepared. The first was in the form of a Braille element shape (BE). The best result of actuation was found for composite EVA/0.3 wt. MWCNT, with 69 micron expansion of Braille element. EVA/MWCNT nanocomposites in the form of strips were tested during irradiation by different methods. The strips have shown reversible actuation when using a dynamic-mechanical analyser for testing. The measurements showed a bimodal fully reversible response for the test strips, depending on the method of strip preparation. Up to now actuation of nanocomposites based on EVA copolymer filled with carbon nanotubes have not been published. These nanocomposites are also good sensors for gases and liquids.

144

II. Výsledky výskumu • Príprava a štúdium vlastností elektricky vodivých polymérov: • syntéza elektrovodivých polymérov najmä polypyrolu, polyanilínu a polytiofénu v prítomnosti rôznych typov tenzidov v kombinácii s novými typmi oxidantov, štúdium ich vlastností; • porovnávacie štúdie vplyvu reakčných podmienok na vlastnosti pripravovaných vodivých polymérov, elektrickú vodivosť, morfológiu a stabilitu; • senzorické vlastnosti vodivých polymérov. • Elektricky vodivé polymérne kompozity: • príprava polymérnych kompozitov s vodivými plnivami, na báze sadzí, sadzí modifikovaných na povrchu polypyrolom a polyanilínom, a s anorganickými časticami modifikovanými vodivou vrstvou; • tepelná stabilita pripravených kompozitov; • štúdium elektrických a mechanických vlastností kompozitov, štúdium súvislostí medzi mechanickými vlastnosťami a elektrickou vodivosťou; • príprava senzorov na báze kompozitných materiálov a ich testovanie. • Nanokompozitné materiály: • ternárne nanokompozity s polypropylénovou matricou a nanoplnivom na báze ílových minerálov a vodivých polymérov. Štúdium vplyvu reačných podmienok a tenzidov na výsledné vlastnosti nanokompozitov; • príprava binárnych typov vodivých nanokompozitov s uhlíkovými nanotrubička-

mi (CNT) ako plnivom do rôznych typov polymérnych matríc. Povrchová modifikácia uhlíkových nanotrubičiek (kovalentná a nekovalentná) ich následné zamiešanie do taveniny, resp. roztoku polyméru; • porovnanie vlastností nanokompozitov s CNT použitím masterbatchov a ich zamiešaním do taveniny termoplastov; • štúdium mechanických a elektrických a vlastností nanokompozitov, morfológie, atď. • štúdium senzorických vlastností nanokompozitiv s uhlíkovými nanotrubičkami, grafénom, modifikovaným montmorillonitom atď. ako plnivom pre špeciálne dizajnované senzory; • foto a tepelná aktuácia nanokopozitov obsahujúcich modifikované CNT. • Vývoj metód pre charakterizáciu materiálov: • charakterizácie povrchov materiálov a medzifáz so špeciálnym zameraním na modifikované povrchy a medzifázy polymérnych a keramických materiálov pomocou röntgenovej fotoelektrónovej spektroskopie (XPS). Results of research • Preparation and study of the properties of electrically conducting polymers • Synthesis of conducting polymers, especially polypyrrole, polyaniline, and polythiophene in the presence of different types of surfactants in combination with new types of oxidants and the study of their properties. • Comparative studies of the effects of reaction conditions on the properties of prepared conducting polymers, electrical conductivity, morphology, and stability. • Sensoric properties of conducting polymers. • Electrically conducting polymeric composites • Preparation of polymeric composites with conductive fillers, based on carbon black, surface modified carbon black with polypyrrole and polyaniline, and with inorganic particles modified on the surface with conducting polymers. • Thermal stability of the prepared composites. • Study of electrical and mechanical properties of composites, study of the relationship between mechanical properties and electrical conductivity. • Development of sensors based on composite materials and their testing. • Nanocomposites • Ter-


nary nanocomposites with polypropylene matrix and nanofillers based on clay minerals and conductive polymers. Study of the influence reaction of conditions and surfactants on the properties of nanocomposites. • Preparation of binary types of conductive nanocomposites with carbon nanotubes (CNT) as a filler in various types of polymeric matrices. Surface modification of carbon nanotubes (covalent and non-covalent modification) their subsequent incorporation into the melt, respectively into polymer solution. • Comparison of the properties of nanocomposites prepared using CNT masterbatches and their incorporation into molten thermoplastic matrices. • Study and mechanical and electrical properties of prepared nanocomposites. • Study of the sensoric properties of nanocomposites containing carbon nanotubes, graphene, modified montmorillonite, etc. as fillers for specifically designed materials used in biosensors. • Photo-and thermal actuation of nanocomposites containing modified CNT. • Development of methods for the characterization of materials • Characterization of surfaces of materials and interphases with a special focus on modified surfaces and an interphases of polymeric and ceramic materials by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli: • Významným výsledkom výskumného úsilia tímu M. Omastovej je príprava nových typov vodivých polymérov, polymérnych kompozitov a nanokompozitov vychádzajúc z rôznych typov substrátov, ktoré sa modifikovali vodivým polymérom a príprava nových typov nanokompozitov s polymérnou matricou. Podstatnou súčasťou je skúmanie vlastností pripravených materiálov s využitím súboru najrozličnejších fyzikálno-chemických metód, ako sú infračervená spektroskopia, fotoelektrónová röntgenová spektroskopia a iné. Vedecká činnosť vedúcej tímu Ing. M. Omastovej, DrSc. viedla na Ústave polymérov SAV k vytvoreniu vedeckej školy elektricky vodivých polymérov, čo

dokumentuje päť ukončených doktorandských prác realizovaných pod jej vedením. ••• V interodborovom priestore: • Tím má rozsiahlu spoluprácu s inými výskumnými skupinami podobného zamerania v rámci Slovenskej akadémie vied a slovenských univerzít, pretože výskum nových typov nanomateriálov si vyžaduje nielen účasť, ale aj aktívny prístup chemikov, ale aj fyzikov a materiálových vedcov. Tím sa účastní sa na riešení celého radu projektov slovenských agentúr a štrukturálnych fondov EÚ. Získané nové vodivé polyméry, polymérne zmesi a kompozity nachádzajú aplikácie, akými sú nové antistatické materiály a textílie, antikorózne nátery, štíty proti radiačnému žiareniu, ale môžu byť použité ako senzory a nové typy aktuátorov. Tieto aktivity vyústili aj do spolupráce so slovenskými priemyselnými podnikmi. ••• V medzinárodnom výskumnom priestore: • Viac ako 15 rokov úspešnej spolupráce s Ústavom makromolekulárnej chémie AV ČR v Prahe (tím Dr. Jaroslava Stejskala) a s Leibniz Institute of Polymer Research v Drážďanoch s tímom Dr. Jürgena Piontecka v spoločných projektoch viedla k vytvoreniu unikátnych elektricky vodivých polymérnych materiálov a kompozitov. Do spolupráce sa zapojili doktorandi zo všetkých pracovísk. Dlhodobá spolupráca s University Paris-Denis Diderot a CNRS UMR 7086 v Paríži bola podložená spoločnými projektmi medzi SAV a CNRS (2 projekty v rokoch 2003 –2006) a projekt Štefánik (APVV-FR-0004-07, v rokoch 2008 – 2009). Vedecké tímy pracovali spoločne na charakterizácii povrchov polymérnych materiálov a modifikovaných častíc pomocou XPS metódy. Výsledkami spolupráce sú spoločné publikácie a stáže mladých vedeckých pracovníkov, ktorí získali originálne poznatky a začlenili výsledky do svojich dizertačných prác. • Spoločné výskumné činnosti s University of Cambridge vo Veľkej Británi, Cavendish Laboratory v Cambridge, vyústili v spoločnom projekte 7. RP EÚ NOMS (Nano-optické mechanické systémy), kde sa oba tímy zapojili do tvorby dotykového displeja pre nevidiacich a slabozrakých ľudí, založeného na

145


fotoaktuujúcich polymérnych nanokompozitoch obsahujúcich uhlíkové nanoštruktúry.

SEM mikrosnímka polypyrolu, usadenina SiC/15% PPy a flotácia SiC-DBSA/15 % PPy vo vode po 24 hodinách, a schémy morfológie kompozitov pripravených bez aniónového tenzidu a v prítomnosti aniónového tenzidu. | SEM micrograph of polypyrrole, flocculation of SiC/15% PPy , and floatation of SiC-DBSA/15 % Ppy in water after 24 h, and schemes of the morphology of the composites prepared without anionic surfactant and in the presence of anionic surfactant.

Scientific contribution for the last 10 years ••• National contribution • An important result of M. Omastová’s team is its research efforts on the preparation of new types of conducting polymers, polymer composites and nanocomposites based on different types of substrates, which have been modified with conducting polymer as well as the preparation of new types of polymer-matrix nanocomposites. A substantial part of the work is the exploration of prepared materials of properties using various physico-chemical methods such as infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy among others. Research activities of team leader, M. Omastová, lead to the creation of the scientific school of electrically conductive polymers, what is documented by five defended doctoral theses of her PhD students. ••• Interdisciplinary work • The team continually develops extensive cooperation with other research groups working in similar research fields at the Slovak Academy of Sciences and at Slovak universities as research of new types of nanomaterials requires activities of chemists, but also physicists and materials scien tists. The team participates in solving a series of projects of Slovak agencies and EU structural

funds. In the latest EU structural funds calls the team was involved with the Centre of Excellence. The variety of polypyrrole blends and composites now include applications such as antistatic materials and antistatic textile-coating, anti-corrosion coating, radiation shielding, electrochromic applications, but also a new category of sensors and actuators are created on the base of these new materials. These activities are demonstrated also by cooperation with Slovak industrial companies. ••• International contribution • More than 15-year successful collaboration with the Institute of Macromolecular Chemistry, AS CR in Prague (Dr. Jaroslav Stejskal team) and with the Leibniz Institute of Polymer Research Dresden, Germany (Dr. Jurgen Pionteck team) in the framework of bilateral projects has lead into the creation of unique electrically conductive polymeric composite materials. During cooperation, mainly PhD students from all institutes were involved in the study and during their stays at the host institute they obtained new skills and results. • The cooperation with Dr. M. M. Chehimi from University Paris – Denis Diderot and CNRS UMR 7086, Paris, France was co-supported by the bilateral agreement between SAS and the CNRS (2 projects in the years 2003 – 2006) and project Stefanik (APVV-FR-0004-07, in 2008 – 2009). Scientific teams worked

PPvCl

PPyCl

146

Si

Si


together on the surface characterization of polymeric materials and modified particles using the XPS method. The outcomes of cooperation are joint publications and results included in student’s PhD theses. • Joint research activities with the University of Cambridge, UK, Cavendish Laboratory, Cambridge, have brought about a joint project of FP7, the EU NOMS (Nano-optical mechanical systems), where both teams were involved in the creation of a touch screen for blind and partially sighted people, based on actuating polymeric nanocomposite materials containing carbon nanostructures. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Omastová M. – Trchová M. – Kovářová J. – Stejskal J.: Synthesis and structural study of polypyrroles prepared in the presence of surfactants. Synthetic Metals, 138 (2003) 447 – 455. Mravčáková, M. – Omastová, M. – Olejníková, K. – Pukánszky, B. – Chehimi, M. M.: The preparation and properties of sodium and organomodified-montmorillonite/ polypyrrole composites: a comparative study. Synthetic Metals, 157 (2007) 347 – 357. Mičušík, M. – Omastová, M. – Boukerma, K. – Albouy, A. – Chehimi, M. M. – Trchová, M. – Fedorko, P.: Preparation, surface chemistry and electrical conductivity of novel silicon carbide/polypyrrole composites containing an anionic surfactant. Polymer Engineering and Science, 47 (2007) 1198 – 1206. Mičušík, M. – Omastová, M. – Pionteck, J. – Pandis, C. – Logakis, E. – Pissis, P.: Influence of surface treatment of multiwall carbon nanotubes on the properties of polypropylene/carbon nanotubes nanocomposites. Polymers for Advanced Technologies, 22 (2011) 38 – 47. Czaniková, K. – Torras, N. – Esteve, J. – Krupa, I. – Kasák, P. – Pavlova, E. – Račko, D. – Chodák, I. – Omastová, M.: Nanocomposite photoactuators based on an ethylene vinyl acetate copolymer filled with carbon nanotubes. Sensors & Actuators: B. Chemical. 186 (2013) 701– 710. Mičušík, M. – Omastová, M.: Carbon nanotubes/polypyrrole hybrids. (Chapter 10) in Applied Surface Chemistry of Nanomaterials. M. M. Chehimi and J. Pinson Eds., Nova Science Publishers, 2013 ISBN: 978-1-62808-352-1. Pg. 279 –299.

147


Hypoxiou indukovaná bielkovina CA IX – diagnostický marker a terč protinádorovej terapie Hypoxia-induced CA IX protein – a diagnostic marker and an anticancer therapy target

Vedúci tímu

|

Team leaders: prof. RNDr. Silvia Pastoreková, DrSc. • prof. RNDr. Jaromír Pastorek, DrSc.

Členovia tímu | Team members: MVDr. Juraj Kopáček, DrSc. • RNDr. Miriam Zaťovičová, CSc. Mgr. Eliška Švastová, PhD. • RNDr. Adriana Gibadulinová, CSc. • Ing. Jana Tomášková, PhD. RNDr. Martina Takáčová, PhD. • RNDr. Monika Baráthová, PhD. • RNDr. Mária Bartošová, PhD. RNDr. Martina Labudová, PhD. • RNDr. Oľga Sedláková • RNDr. Ingrid Ovečková RNDr. Veronika Tóthová-Šimko, PhD. • Ing. Peter Ditte, PhD. • Mgr. Alžbeta Hulíková, PhD. Mgr. Anna Ohraďanová, PhD. • PharmDr. Tereza Goliašová, PhD., RNDr. Lucia Csádeová, PhD. Silvia Pastoreková Jaromír Pastorek Institute of Virology SAS, Department of Molecular Medicine

Dúbravský cesta 9, 84505 Bratislava E-mail: silvia.pastorekova@savba.sk jaromir.pastorek@savba.sk Web: www.virology.sav.sk

148

Pracovisko: Virologický ústav SAV

|

Location: Institute of Virology SAS

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Hlavným cieľom nášho výskumu je (1) objasniť ako sa nádorové bunky pripôsobujú nedostatku kyslíka (tzv. hypoxii) a iným stresovým faktorom v nádorovom tkanive a ako získavajú agresívne vlastnosti; (2) zistiť ako možno zvýšiť ich citlivosť na protinádorovú liečbu a (3) nové poznatky využiť na zlepšenie diagnostiky a terapie rakoviny. • V tejto oblasti sme získali výsledky, ktoré

majú celosvetovú prioritu a sú chránené medzinárodnými patentami (US patent 5,384,676 z roku 1995, inventorov Závada, Pastorek, Pastoreková a >50 nadväzujúcich patentov).Tieto výsledky súvisia najmä s objavom a dôkladným preskúmaním nádorovej bielkoviny CA IX (karbonická anhydráza 9), ktorá je dôležitým znakom hypoxických nádorových buniek s agresívnymi vlastnoťami a v procese nádorovej progresie hrá


jednu z kľúčových úloh. CA IX tak predstavuje nielen významný nádorový biomarker ale aj zásahové miesto pre protinádorovú liečbu. V súčasnosti je predmetom klinického výskumu a klinických pokusov zameraných na liečbu rakoviny. • Hypoxia je významný fenomén, ktorý zásadným spôsobom prispieva k zhoršeniu nádorovej choroby. Vzniká ako dôsledok nekontrolovaného rastu nádorového tkaniva a nefunkčnej cievnej siete, ktorá nedostatočne zásobuje nádorové bunky kyslíkom a živinami. Nedostatok kyslíka vyvoláva v nádorových bunkách dramatické zmeny – výrazne mení profil ich génovej expresie, bielkovinové zloženie a biologické vlastnosti. V hypoxii bunky nadobúdajú schopnosť prežiť nepriaznivé a stresové podmienky, využívať náhradné zdroje energie, prenikať do okolitého tkaniva, odolávať radiačnému žiareniu a chemoterapeutickým látkam a tvoriť metastázy. Hypoxia je teda jednou z príčin, pre ktoré je rakovina taká nebezpečná. Detekcia hypoxie v nádoroch má veľký význam pre lepšie plánovanie liečby a voľbu vhodných terapeutických prístupov. Gén kódujúci bielkovinu CA IX je jedným z najsilnejšie hypoxiou-indukovaných génov. Preto sa v súčasnosti využíva ako najlepší prirodzený marker nádorovej hypoxie. Science and research goals of the team • The main goal of our research is (1) to elucidate how tumour cells adapt to insufficient oxygenation (so called hypoxia) and other stresses in tumour tissue, and how they acquire aggressive behaviour, (2) to find out how we can increase their sensitivity to anticancer treatment, and (3) to make use of new knowledge for an improvement of cancer diagnostics and therapy. • Our team has significantly contributed to this research area with key experimental data and new knowledge which has a priority around the world and is protected by international patents (US patent 5,384,676 from 1995, inventors Závada, Pastorek, Pastoreková and >50 related patents). These achievements are mainly related to the identification and thorough molecular characterization of the cancer-asso-

ciated protein CA IX (carbonic anhydrase IX), which is an important indicator of hypoxic tumour cells with aggressive properties and plays one of the key roles in cancer progression. Thus, CA IX represents not only a biomarker, but also a molecular target for anticancer therapy. CA IX is currently the subject of clinical research and therapy trials. • Hypoxia is an important phenomenon that supports cancer progression and contributes to poor disease prognosis. It develops due to an uncontrolled growth of tumour tissue and nonfunctional vasculature, which fails to sufficiently supply tumour cells with oxygen and nutrients. Hypoxia induces dramatic cellular changes – it reprograms the gene expression profile, alters protein composition and the biological properties of tumour cells. Hypoxic cells acquire an ability to survive hostile and stressful conditions, utilize alternative sources of energy, invade surrounding healthy tissue, resist radiotherapy and chemotherapy and metastasize. Hypoxia is therefore one of the causative factors of the dangerous character of cancer. Detection of hypoxia in tumour tissue is crucial for better treatment planning and selection of suitable therapeutic approaches. The gene coding for CA IX is one of the most strongly hypoxia-induced genes and is thus utilized as the best intrinsic marker of tumour hypoxia. II. Výsledky výskumu • Ako prví na svete sme naklonovali a určili sekvenciu cDNA a génu kódujúceho bielkovinu CA IX. • Pripravili sme protilátky, ktoré sa špecificky viažu na bielkovinu CA IX na povrchu nádorových buniek a pomocou ktorých je možné zistiť prítomnosť hypoxie v nádorovom tkanive. • Vyvinuli sme postup na detekciu CA IX v sére a plazme pacientov a ukázali sme, že niektoré naše protilátky majú schopnosť akumulovať sa v nádoroch a potlačiť ich rast na zvieracích modeloch. • Objasnili sme zloženie bielkoviny CA IX a mechanizmy regulácie jej syntézy a fungovania. • Získali sme prioritné dôkazy o biologickej úlohe CA IX v nádorových bunkách, kde sa zúčastňuje najmä

149


CA IX v invazívnom nádore obličky (hnedé sfarbenie pomocou protilátky). | CA IX in invasive kidney carcinoma (brown staining with the specific antibody).

150

procesov regulácie pH, ktoré sú kľúčové pre prežitie, invazívnosť, metastázovanie a odpoveď na liečbu. • Zistili sme, že inhibícia enzymatickej aktivity CA IX má protinádorový efekt a že inhibítory možno potenciálne využiť na zobrazovanie hypoxických nádorov in vivo. • Významne sme prispeli k využitiu CA IX v klinickej onkológii ako indikátora prognózy, odpovede na liečbu a protinádorového terča, pričom mnohé aplikácie sú predmetom patentov s celosvetovou pôsobnosťou. • Viaceré naše publikácie patria k nosným prácam v oblasti štúdia karbonických anhydráz, nádorovej hypoxie, regulácie acidózy v nádoroch a zmien v pohyblivosti nádorových buniek smerujúcich k metastázovaniu. • Okrem toho sme v paralelnej línii výskumu identifikovali nový kmeň vírusu lymfocytárnej choriomeningitídy (LCMV). • Získali sme prioritné poznatky o mechanizmoch šírenia LCMV počas perzistentnej infekcie a o vplyve hypoxie na reaktiváciu vírusu, čo podporuje potenciálnu úlohu LCMV v niektorých patologických situáciách (napr. pri spontánnych potratoch).

Results of research • We were the first to clone and sequence cDNA and gene coding for CA IX. • We generated the unique antibodies that specifically bind to CA IX on the surface of tumour cells and allow for detection of hypoxia in tumour tissue. • We developed an assay for detection of CA IX in the serum and plasma of cancer patients and demonstrated their ability to accumulate in tumours and reduce tumour growth in vivo in animal models. • We elucidated a domain composition of CA IX and regulatory mechanisms underlying its synthesis and functioning. • We obtained the first experimental evidence elucidating the role of CA IX in the regulation of tumour pH, which is crucial for cancer cell survival, invasiveness, metastatic dissemination and response to therapy. • We found that inhibition of the CA IX enzyme activity can have an anticancer effect and proposed that the inhibitors be potentially used for in vivo imaging of hypoxic tumours. • We substantially contributed to research and utilization of CA IX in clinical oncology as a prognostic factor,


an indicator of response to therapy and an anticancer therapy target. • Our key research publications are among essential papers in the fields of carbonic anhydrases, tumour hypoxia, tumour acidosis, and cell migration and invasion leading to metastasis. • In a parallel line of the research, we identified a new strain of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). • We obtained original data related to mechanisms of the LCMV spread during persistent infection and to the effect of hypoxia on virus reactivation. These data support a role for LCMV in certain pathological situations (e.g. in spontaneous abortions).

Väzba protilátky na bielkovinu CA IX na povrchu nádorovej bunky (vľavo) vyvolá jej vstup do bunky (vpravo), čo možno využiť v cielenej protinádorovej terapii. | Binding of the antibody to the cell surface CA IX (left) induces its internalization (right), which can be used in targeted antitumor therapy.

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Za najvýznamnejší prínos za posledných 10 rokov považujeme (1) prípravu unikátnych protilátok, ktoré slúžia ako sondy na detekciu CA IX v bunkách, tkanivách a krvi; (2) odhalenie biologickej úlohy CA IX v nádorových bunkách; (3) objasnenie regulácie funkcie CA IX na molekulovej úrovni prostredníctvom hypoxiou-stimulovanej fosforylácie; (4) objasnenie mechanizmu uvoľňovania CA IX do telesných tekutín pacientov s rakovinou a vývoj testu na jej detekciu. Všetky tieto poznatky sú prioritné v medzinárodnom aj domácom kontexte. • Výsledky získané našim tímom majú široký medzinárodný dosah, o čom svedčí ich zvyšujúca sa citovanosť, rastúci záujem vedeckej a medicínskej komunity o výskum v tejto oblasti, patenty s celosvetovou pôsobnosťou, partnerstvo v medzinárodných konzorciách (napríklad vo veľkých projektoch Rámcových programov EÚ EUROXY a METOXIA), početné pozvania na plenárne prednášky na medzinárodných konferenciách, príspevky do monografií, prehľadné články a pod. • V domácom výskumnom priestore sme pioniermi v oblasti molekulárnej a bunkovej biológie v spojení s nádorovou fyziológiou, vybudovali sme silné výskumné zázemie s kontinuitou smerom k mladej generácii vedcov, zaviedli sme množstvo progresívnych metodických a technických prístupov a vybudovali sme solíd-

nu laboratórnu infraštruktúru vhodnú pre moderný interdisciplinárny výskum v oblasti biológie a experimentálnej medicíny, inciovali sme aktívnu spoluprácu s viacerými klinickými pracoviskami. Scientific contribution for the last 10 years • Our most significant contribution to research progress over the past 10 years includes: (1) preparation of unique antibodies that serve for detection of CA IX in tumour cells, tissues and blood, (2) elucidation of the role of CA IX in tumour biology, (3) understanding regulation of the CA IX functioning on the molecular level through hypoxia-induced phosphorylation, (4) elucidation of the mechanism of CA IX shedding to the body fluids of cancer patients and elaboration of the assay for its detection. All these results have priority both in the international and domestic research areas. • The knowledge obtained by our team has had a broad international impact as supported by their high citation index, increasing interest in the scientific and medical communities in CA IX-related research, worldwide patents, partnership in international consortia (for example in large projects of the EU Framework Programs, such as EUROXY and METOXIA), numerous invitations to plenary talks at international conferences, requests for review articles and chapters of monographs etc. • In the domestic research area we pioneered the research in molecular and cellular biology connected with tumour physiology, developed a strong research basis with a continuity towards the young generation of scientists, introduced many progressive methods and technical approaches, built a solid laboratory infrastructure suitable for modern interdisciplinary research in biology and experimental medicine and initiated active collaboration with clinical researchers and institutions. IV. Najvýznamnejšie publikácie v oblasti štúdia CA IX | Most significant CA IX-related papers Pastorek, J. – Pastoreková, S. – Callebaut, I. – Mornon, J. P. – Zelník, V. – Opavský, R. – Zat‘ovicová, M. – Liao, S. – Portetelle,

151


152

D. – Stanbridge, E. J. et al.: Cloning and characterization of MN, a human tumour –associated protein with a domain homologous to carbonic anhydrase and a putative helix-loop-helix DNA binding segment. Oncogene. 1994 Oct;9(10):2877 – 2888. * klonovanie a štruktúra cDNA kódujúcej bielkovinu CA IX. Opavský, R. – Pastoreková, S. – Zelník, V. – Gibadulinová, A. – Stanbridge, E. J. – Závada, J. – Kettmann, R. – Pastorek, J.: Human MN/CA9 gene, a novel member of the carbonic anhydrase family: structure and exon to protein domain relationships. Genomics. 1996 May 1;33(3):480 – 487. * klonovanie génu kódujúceho CA IX. Pastoreková, S. – Parkkila, S. – Parkkila, A. K. – Opavský, R. – Zelník, V. – Saarnio, J. – Pastorek, J.: Carbonic anhydrase IX, MN/CA IX: analysis of stomach complementary DNA sequence and expression in human and rat alimentary tracts. Gastroenterology. 1997 Feb;112(2):398 – 408. *analýza nenádorovej formy CA IX, ktorá sa nachádza iba v tráviacom trakte, ale nie je prítomná v iných zdravých tkanivách. Kaluz, S. – Kaluzová, M. – Opavský, R. – Pastoreková, S. – Gibadulinová, A. – Dequiedt, F. – Kettmann, R. – Pastorek, J.: Transcriptional regulation of the MN/CA 9 gene coding for the tumour-associated carbonic anhydrase IX. Identification and characterization of a proximal silencer element. J Biol Chem. 1999 Nov 12;274(46):32588 – 32595. *opis regulačnej oblasti génu, zodpovednej za syntézu CA IX v nádorových bunkách. Svastová, E. – Žilka, N. – Zat‘ovicová, M. – Gibadulinová, A. – Ciampor, F. – Pastorek, J. – Pastoreková, S.: Carbonic anhydrase IX reduces E-cadherin-mediated adhesion of MDCK cells via interaction with beta-catenin. Exp Cell Res. 2003 Nov 1;290(2):332 – 345. *odhalenie regulačnej úlohy CA IX v medzibunkovej adhézii. Zatovicová, M. – Tarábková, K. – Svastová, E. – Gibadulinová, A. – Mucha, V. – Jakubícková, L. – Biesová, Z. – Rafajová, M. – Ortova Gut, M. – Parkkila, S. – Parkkila, A. K.: Waheed A, Sly WS, Horak I, Pastorek J, Pastoreková S. Monoclonal antibodies generated in carbonic anhydrase IX-deficient mice recognize different domains of tumour-associated hypoxia-induced carbonic anhydrase IX. J Immunol Methods. 2003 Nov; 282(1-2): 117 – 134. *opis nových protilátok voči CA IX s diagnostickým a terapeutickým potenciálom. Svastová, E. – Hulíková, A. – Rafajová, M. – Zat‘ovicová, M. – Gibadulinová, A. – Casini, A. – Cecchi, A. – Scozzafava, A. – Supuran, C. T. – Pastorek, J. – Pastoreková, S.: Hypoxia activates the capacity of tumour –associated carbonic anhydrase IX to acidify extracellular pH. FEBS Lett. 2004 Nov 19;577(3):439 – 445. *prvý experimentálny dôkaz o úlohe CA IX v regulácii pH v hypoxických bunkách. Zatovicova, M. – Sedlakova, O. – Svastova, E. – Ohradanova, A. – Ciampor, F. – Arribas, J. – Pastorek, J. – Pastorekova, S.:

Ectodomain shedding of the hypoxia-induced carbonic anhydrase IX is a metalloprotease-dependent process regulated by TACE/ADAM17. Br J Cancer. 2005 Nov 28;93(11):1267 – 1276. *objasnenie mechanizmu odštiepovania CA IX z povrchu nádorových buniek. Barathova, M. – Takacova, M. – Holotnakova, T. – Gibadulinova, A. – Ohradanova, A. – Zatovicova, M. – Hulikova, A. – Kopacek, J. – Parkkila, S. – Supuran, C. T. – Pastorekova, S. – Pastorek, J.: Alternative splicing variant of the hypoxia marker carbonic anhydrase IX expressed independently of hypoxia and tumour phenotype. Br J Cancer. 2008 Jan 15;98(1):129 – 136. *prvý experimentálny dôkaz o regulácii CA IX mechanizmom zostrihu mRNA. Zatovicova, M. – Jelenska, L. – Hulikova, A. – Csaderova, L. – Ditte, Z. – Ditte, P. – Goliasova, T. – Pastorek, J. – Pastorekova, S.: Carbonic anhydrase IX as an anticancer therapy target: preclinical evaluation of internalizing monoclonal antibody directed to catalytic domain. Curr Pharm Des. 2010;16(29):3255 – 3263. *predklinický dôkaz o protinádorovom účinku CA IX-špecifickej protilátky a mechanizme jej pôsobenia. Ditte, P. – Dequiedt, F. – Svastova, E. – Hulikova, A. – Ohradanova-Repic, A. – Zatovicova, M. – Csaderova, L. – Kopacek, J. – Supuran, C. T. – Pastorekova, S. – Pastorek, J.: Phosphorylation of carbonic anhydrase IX controls its ability to mediate extracellular acidification in hypoxic tumour s. Cancer Res. 2011 Dec 15;71(24):7558 –7567. *objasnenie regulácie pH-kontrolnej funkcie CA IX prostredníctvom hypoxiou-indukovanej fosforylácie. Svastova, E. – Witarski, W. – Csaderova, L. – Kosik, I. – Skvarkova, L. – Hulikova, A. – Zatovicova, M. – Barathova, M. – Kopacek, J. – Pastorek, J. – Pastorekova, S.: Carbonic anhydrase IX interacts with bicarbonate transporters in lamellipodia and increases cell migration via its catalytic domain. J Biol Chem. 2012 Jan 27;287(5):3392 – 3402. *objasnenie úlohy CA IX v invazívnosti nádorových buniek.


Úloha vazoaktívnych faktorov v hypertenzii a reno-kardiovaskulárnej remodelácii The role of vasoactive factors in hypertension and reno-cardiovascular remodelling

Vedúca tímu V

|

Team leader: RNDr. Oľga Pecháňová, DrSc.

153

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Stanislava Vranková (Kojšová), PhD. • MVDr. Andrej Barta, PhD. R RNDr. Jana Klimentová (Parohová), PhD. • MUDr. RNDr. Ľudovít Paulis, PhD. • MUDr. Pavol Janega, PhD. RNDr. R Martina Cebová, PhD. • Ing. Mária Kovácsová • Mgr. Zuzana Matúšková • Mgr. Radoslava Reháková P Pracovisko: Ústav normálnej a patologickej fyziológie SAV Physiology SAS P

|

Location: Institute of Normal and Pathological

Oľga Pecháňová Institute of Normal and Pathological Physiology SAS Sienkiewiczova 1, 813 71 Bratislava E-mail: Olga.Pechanova@savba.sk Web: http://www.unpf.sav.sk

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Kľúčové vazoaktívne faktory ako sú oxid dusnatý (NO), renín, angiotenzín II, a iné majú dôležitú úlohu nielen pri udržiavaní resp. zvýšení krvného tlaku, ale vplývajú aj na zmenu štruktúry srdca, ciev a obličiek. Úlohou tímu je analyzovať zmeny produkcie vazoaktívnych faktorov, ktoré vedú k hypertenzii a charakterizovať signálne dráhy zodpovedné za nárast krvného tlaku,

a to na molekulovej, biochemickej, imunohistochemickej a morfologickej úrovni. Tím ďalej vyberá a analyzuje najvhodnejšie látky pre prevenciu a liečbu hypertenzie, skúma ich možné mechanizmy účinku a sleduje ich vplyv na zmeny v štruktúre srdca, ciev a obličiek u experimentálnych modelov kardiovaskulárnych chorôb. Na základe získaných analýz navrhuje látky resp. ich kombinácie pre klinické experimenty.


Scientific and research goals of the team • Key vasoactive factors such as nitric oxide (NO), renin, and angiotensin II, among others play a significant role in the maintenance or increase of blood pressure as well as in heart, vessel and kidney remodelling. The team is analyzing changes in the production of vasoactive factors which lead to hypertension and characterize signalling pathways responsible for blood pressure increase. This analysis is being carried out on the molecular, biochemical, immunohistochemical and morphological levels. Furthermore, the team has selected optimal substances for the prevention and treatment of hypertension and is studying their putative mechanisms of action and determining their effects on structural remodelling in the heart, vessels and kidney in different models of cardiovascular diseases. Based on these analyses, the team is proposing substances and/or their combinations for clinical experiments. II. Výsledky výskumu • Charakterizovali sme nové mechanizmy regulácie krvného tlaku a signálne látky, ktoré vedú k hypertenzii a remodelácii kardiovaskulárneho systému a obličiek nasledovne: • Vyvinuli sme nový experimentálny model hypertenzie založený na zníženej produkcii oxidu dusnatého (NO), t. j. kľúčového faktora zodpovedného za normálny krvný tlak.

Príprava vozoriek pre eketrofotézu. | Sample preparation for electrophoresis.

154

• Zistili sme, že blokovanie tvorby NO vedie okrem hypertenzie k rozsiahlej fibróze myokardu, k zhrubnutiu cievnej steny v dôsledku zvýšenej proliferácie hladkých svalových buniek a fibroblastov a k vývoju hypetrofických a sklerotických glomerulov obličiek. • Identifikovali sme mechanizmy zodpovedné za štruktúrne zmeny v tkanivách v dôsledku zníženej produkcie NO. Patrí k nim zvýšená aktivita NADPH oxidázy, zvýšená expresia jej podjednotiek, najmä p22, a následná aktivácia nukleárneho faktora NF-kappaB, najmä zvýšená produkcia jeho podjednotky p65, ktoré vedú k zvýšenej expresii génov pre rastové faktory. • Opísali sme signálnu dráhu zodpovednú za reguláciu tvorby NO spätnou väzbou a identifikovali jej spoločné a rozdielne cesty v kardiovaskulárnom systéme a jednotlivých častiach mozgu. • Zistili sme mechanizmy vývoja hypertenzie v rámci klastra rizikových faktorov metabolického syndrómu. • Identifikovali sme účinky tzv. ľahkej vody na rizikové faktory metabolického syndrómu a opísali ich molekulové dráhy. • Identifikovali sme nové mechanizmy antihypertenzívnych liečiv a navrhli nové látky pre prevenciu a liečbu hypertenzie s cielenou ochranou kardiovaskulárneho systému a obličiek nasledovne: • Opísali sme mechanizmus účinku inhibítorov angiotenzín konvertujúceho enzýmu s tiolovou skupinou. • Zistili sme mechanizmy účinku polyfenolických látok, ktoré spočívajú nielen v ich antiooxidačných vlastnostiach, ale najmä v ich schopnosti zvýšiť produkciu oxidu dusnatého a expresiu enzýmu, ktorý je zodpovedný za jeho produkciu v cievach – endotelovej NO syntázy. • Zistili sme rozdielne účinky melatonínu na produkciu oxidu dusnatého, expresiu jednotlivých izoforiem NO syntázy, aktivitu antioxidačných enzýmov a expresiu ich podjednotiek v kardiovaskulárnom systéme a mozgu. Results of research • The identification and description of new mechanisms of blood pressure regulation and of signalling factors leading to hypertension and reno-cardiovascular remod-


elling are among the main findings of the team as follows: • We characterized a new experimental model of hypertension developed by decreased production of nitric oxide (NO) – the key factor responsible for normal blood pressure. • We found out the effect of decreased NO production on myocardial fibrosis enlargement, on blood vessels thickening due to increased smooth muscle cells and fibroblast proliferation and on hypertrophic and sclerotic process in kidney glomeruli. • We identified the mechanisms responsible for structural tissue alterations that are developed due to decreased NO production. Among such mechanisms are increased activity of NADPH oxidase, increased expression of its subunits, p22 particularly, followed by nuclear factor NF-kappaB activation, mainly increased expression of p65 subunit that finally lead to increased expression of genes responsible for trophic processes. • We described the signalling pathway responsible for feed-back regulation of NO production and identified its common and different signalling in the cardiovascular system and brain parts. • We described mechanisms of hypertension development within the cluster of metabolic syndrome risk factors. • We identified the effects of so-called light water on risk factors of metabolic syndrome and established their molecular pathways. • The team identified new mechanisms of the actions of antihypertensive drugs and suggested new substances for prevention and treatment of hypertension with a view to protecting the cardiovascular system and kidneys as follows: • We described additional mechanisms of inhibitors of angiotensin converting enzyme that involve the thiol group. • We described mechanisms of action of different polyphenolic compounds that, with exception of antioxidative properties, include the ability to increase production of nitric oxide and expression of endothelial nitric oxide synthase – the enzyme responsible for NO generation in the vessels. • We analyzed the various effects of melatonin on NO production, expression of NO synthase isoforms, antioxidant enzymes activities

and expression of their subunits in the cardiovascular system and brain. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli • Tím je hlavným riešiteľom Centra excelentnosti SAV pre výskum regulačnej úlohy oxidu dusnatého v chorobách z civilizácie a projektu APVV-0742-10: Účinok aliskirénu viazaného na nanonosiče pri experimentálnej hypertenzi“, v ktorých sa zameriava na odhalenie nových mechanizmov a látok vhodných pre cielenú ochranu tkanív najviac ohrozených rizikovými faktormi chorôb z civilizácie. • Tím taktiež participoval v Centre excelentnosti SAV pre kardiovaskulárny výskum. • Členovia tímu patria do dvoch spoločných pracovísk: Centrum experimentálnej medicíny, ktoré vytvorili ÚNPF SAV a LFUK a Centrum pre kardiovaskulárny výskum, ktoré vytvorili ÚNPF SAV a Charite-University Medicine v Berlíne. Z VEGA projektov, tím je hlavným riešiteľom VEGA 2/0190/11: Úloha nukleárneho faktora kappa B pri experimentálnej hypertenzii, VEGA 2/0183/12: Účinok antagonistu renínových receptorov RER24 viazaného na nanonosiče pri experimentálnej hypertenzii a mnohých iných. • Práce tímu boli viacnásobne ocenené napr. Slovenskou lekárskou spoločnosťou pre hypertenziu, Slovenskou kardiologickou spoločnosťou a Spoločnosťou pre vyššie funkcie mozgu. Z cien pre jednotlivcov treba spomenúť Guothovu cenu SLS za rok 2012, Čestné uznanie v ankete Vedec roka (do 35 rokov) 2010, alebo Cenu SAV pre najlepšieho mladého výskumníka v kategórii vied o živej prírode za rok 2010 a iné. ••• V interodborovom priestore • Tím je zapojený do Centra excelentnosti na výskum a vývoj konštrukčných kompozitných materiálov pre strojárske, stavebné a medicínske aplikácie I a II., kde rieši otázky biokompatibility kompozitných materiálov. Tím je riešiteľom projektu APVV-0742-10: Účinok aliskirénu viazaného na nanonosiče pri experimentálnej hypertenzii, kde spolupracuje aj s Ústavom experimentálnej fyziky SAV v Košiciach na vývoji vhodných nanočastíc pre cie-

155


Trojrozmerná konfokálna rekonštrukcia cievnej steny. | Three-dimensional reconstruction of the vascular wall displayed by confocal microscopy.

156

lenú liečbu antihypertenzívnymi látkami. Tím spolupracuje s firmou SWAN a. s. s ambíciou identifikovať možnosti využitia telemedicíny a algoritmizácie manažmentu pacientov s kardiovaskulárnymi chorobami a i. ••• V medzinárodnom výskumnom priestore • Tím participuje na niekoľkých medzinárodných projektoch vrátane COST BM1005: Plynné transmitery: od základného výskumu po terapeutické aplikácie a projektu Komisia EÚ – EAHC No 20101208: Podpora zdravia na pracovisku, kde spolupracuje s európskou vedeckou špičkou na experimentálnej i aplikačnej úrovni. Vďaka tomu sú členovia tímu prijímaní do výborov medzinárodných spoločností, kde o. i. majú možnosť ovplyvniť politiku zdravotníctva EÚ. Tím má spoločné pracovisko a projekt s Charite-University Medicine v Berlíne, s Lekárskou fakultou Univerzity v Kragujevaci a medziústavné dohody s Biomedicínskym inštitútom Univerzity v Helsinkách, s Ústavom farmácie a biochémie Univerzity v Buenos Aires, s Univerzitou v Angers, s Osaka City Univerzitou, s Univerzitou SUNY v New Yorku a iné. Práce tímu boli viacnásobne ocenené aj na me-

dzinárodne úrovni napr. Medzinárodnou a Európskou hypertenziologickou spoločnosťou, OZ Blood Pressure, C.I.A.N.S., Cenou Jiřího Widimského za prínos k výskumu hypertenzie, atď. Scientific contribution for the last 10 years • Regarding national projects, the team is the main investigator of the “Centre of excellence SAS for examination of the regulatory role of nitric oxide in civilization diseases” as well APVV-0742-10 project: “The effect of aliskiren loaded nanoparticles in experimental hypertension” where new mechanisms and substances capable of targeting the protection of tissues mostly affected by risk factors of civilization diseases are being studied. The team also belonged to the Centre of excellence SAS in cardiovascular research. Members of the team participate in two common workplaces: Centre of experimental medicine created by INPP SAS and Medical Faculty, Comenius University and Center for Cardiovascular Research created by INPP SAS and Charite-University Medicine, Berlin. The team is collaborating with Biomedical Institute University of Helsinki, Institute of Pharmacy and Biochemistry University of Buenos Aires, University in Angers, Osaka City University, SUNY University New York and others. Of the VEGA projects, the team is the principal investigator of VEGA 2/0190/11: The role of nuclear factor kappa B in experimental hypertension, VEGA 2/0183/12: The effect of antagonist of renin receptor inhibitor RER 24 loaded nanoparticles on experimental hypertension, etc. The publications of the team have received several awards i.e. from the Slovak Medical Society for Hypertension, Slovak Cardiological Society and Society for Higher Brain Function. Individual scientific awards include the Guoth Prize of the Slovak Medical Association 2012, Certificate of merit within the frame of young scientist of the year 2010 or Slovak Academy of Sciences Award for young researcher 2010. ••• Interdisciplinary work • As for interdisciplinary engagement, the team is involved in the Centre of excellence for research and development


of constructive composite materials I and II. The team is also involved in project APVV-0742-10: “The effect of aliskiren loaded nanoparticles on experimental hypertension”, on which it is cooperating with the Institute of Experimental Physics SAS in Košice. This cooperation is concerned with the development of nanoparticles suitable for targeted treatment by antihypertensive substances. Another notable cooperation is with the company SWAN. This work is focused on the possible use of telemetry and algorithmisation in the management of patients with cardiovascular diseases. ••• International contribution • The team is participating in several international projects including “COST BM1005: Gasotransmitters: from basic science to therapeutic applications” and “EU Commission – EAHC No 20101208: Promoting Healthy Work for Employees with Chronic Diseases”, where it is collaborating with top European scientists on both experimental and application levels. Because of this, members of the team have been nominated and accepted on committees of international societies where they are involved in EU health policy. Members of the team are affiliated with groups involved in common international projects with Charite-University Medicine in Berlin and Medical Faculty and the University in Kragujevac. The team is collaborating with institutions such as the Biomedical Institute, University of Helsinki, Institute of Pharmacology and Biochemistry, University of Buenos Aires, University of Angers, Osaka City University, SUNY USA, etc. Publications of the team have received several international awards from the International and European Society for Hypertension, OZ Blood Pressure, C.I.A.N.S., Jirí Widimský award for contribution to hypertension research etc. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Mechanizmy regulácie krvného tlaku a ich poruchy (Eds. Bernátová I., Kristek F., Pecháňová O., Török J.), Univerzita Komenského Bratislava, 2006, ISBN 80-223-2243-I. Kruzliak, P. – Pechanova, O. – Kara, T.: New perspectives of ni-

tric oxide donors in cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation treatment. Heart Fail Rev. 2013, May 28. [Epub ahead of print]. Simko, F. – Reiter, R. J. – Pechanova, O. – Paulis, L.: Experimental models of melatonin-deficient hypertension. Front Biosci (Landmark Ed). 2013 Jan 1;18:616 –625. Review. Kruzliak, P. – Kovacova, G. – Pechanova, O.: Therapeutic potential of nitric oxide donors in the prevention and treatment of angiogenesis-inhibitor-induced hypertension. Angiogenesis. 2013 Apr;16(2):289 –295. doi: 10.1007/s10456-012-9327-4. Kondrashov, A. – Vranková, S. – Dovinová, I. – Sevčík, R. – Parohová, J. – Barta, A. – Pecháňová, O. – Kovacsová, M.: The effects of new Alibernet red wine extract on nitric oxide and reactive oxygen species production in spontaneously hypertensive rats. Oxid Med Cell Longev. 2012;2012:806285. doi: 10.1155/2012/806285. Vrankova, S. – Parohova, J. – Barta, A. – Janega, P. – Simko, F. – Pechanova, O.: Effect of nuclear factor kappa B inhibition on L-NAME-induced hypertension and cardiovascular remodelling. J Hypertens. 2010 Sep;28: S45-9. doi: 10.1097/ 01.hjh. 0000388494.58707.0f. Paulis L, Pechanova O, Zicha J, Barta A, Gardlik R, Celec P, Kunes J, Simko F. Melatonin interactions with blood pressure and vascular function during L-NAME-induced hypertension. J Pineal Res. 2010 Mar;48(2):102 – 108. doi:10.1111/j.1600079X.2009.00732.x. Vranková, S – Jendekova, L. – Paulis, L. – Sladkova, M. – Simko, F. – Pechanova, O.: Comparison of the effects of indapamide and captopril on the development of spontaneous hypertension. J Hypertens 2009 Aug;27(6):S42-6. doi: 10.1097/01.hjh. 0000358837.64052.0a. Pechanova, O. – Simko, F.: Chronic antioxidant therapy fails to ameliorate hypertension: potential mechanisms behind. J Hypertens 2009 Aug;27(6):S32 – 36. doi: 10.1097/01. hjh.0000358835.25934.5e. Review. Pechánová, O. – Jendeková, L. – Vranková, S.: Effect of chronic apocynin treatment on nitric oxide and reactive oxygen species production in borderline and spontaneous hypertension. Pharmacol Rep. 2009 Jan-Feb;61(1):116 –122. Paulis, L. – Zicha, J. – Kunes, J. – Hojna, S. – Behuliak, M. – Celec, P. – Kojsova, S. – Pechanova, O. – Simko, F.: Regression of L-NAME-induced hypertension: the role of nitric oxide and endothelium-derived constricting factor. Hypertens Res. 2008, Apr;31(4):793 –803. doi: 10.1291/hypres.31.793 Paulis, L. – Matuskova, J. – Adamcova, M. – Pelouch, V. – Simko, J. – Krajcirovicova, K. – Potacova, A. – Hulin, I. – Janega, P. – Pechanova, O. – Simko, F.: Regression of left ventricular hypertrophy and aortic remodelling in NO-deficient hypertensive rats: effect of L-arginine and spironolactone. Acta Physiol (Oxf). 2008 Sep;194(1):45-55. doi: 10.1111/j.1748-1716.2008.01862.x. Pechánová, O. – Jendeková, L. – Kojsová, S. – Jagla, F.: Possible role of nitric oxide in the locomotor activity of hypertensive rats. Behav Brain Res. 2006 Nov 1;174(1):160 –166.

157


Modulácia bunkových signálnych dráh v normálnych a nádorových bunkách Modulation of cell signalling pathways in normal and tumour cells

Vedúci tímu V

|

Team leader: RNDr. Ján Sedlák, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: RNDr. Jana Jakubíková, PhD. • RNDr. Dana Cholujová, PhD. In Pavol Kúdela, PhD. • RNDr. Ľuba Hunáková, CSc. • RNDr. Jozef Duraj, CSc. • RNDr. Paulína Gronesová, PhD. Ing. Mgr. M Michal Pastorek Pracovisko: P Ústav experimentálnej onkológie SAV

|

Location: Cancer Research Institute SAS

Ján Sedlák Cancer Research Institute SAS Vlárska 7, 833 91 Bratislava E-mail: jan.sedlak@savba.sk Web: http://www.exon.sav.sk

158

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • „Analýza biologických a molekulárnych vlastností nádorových buniek dovoľuje stanoviť citlivosť nádoru na konvenčnú terapiu a nové terapie, ktoré by mohli byť použité na predvídanie pacientovej odpovede na liečbu. Prehľadné mapovanie upozorňuje, že onkologickí pacienti vo zvýšenej miere užívajú výživové doplnky (25 – 80  všetkých onkologických pacientov) na základe informácií zís-

kaných na internete, pričom asi polovica z nich informuje o tejto skutočnosti svojho lekára. Pokiaľ ide o koncentráty biologicky aktívnych látok, prípadne ich kombinácií, ktoré sa konzumujú v množstvách výrazne vyšších ako je to v bežnej pestrej strave, je potrebné pri ich používaní posilniť princípy obozretnosti. Vyplýva to z povahy biologicky aktívnych látok, že môžu meniť citlivosť nádoru na terapiu, prípadne funkčnosť imunitného systému,


a tak ovplyvňovať, či už pozitívne alebo negatívne, proces liečby onkologického pacienta.“ Scientific and research goals of the team • “The analysis of biological and molecular properties of tumour cells allows for the determination of tumour sensitivity to conventional therapy and new therapies that could be used to predict a patient‘s response to treatment. Comprehensive surveys note the increasing use of nutrition-related complementary medicine used by oncology patients (25-80 of all cancer patients) based on information obtained on the Internet, and about half of them inform their doctor of this. As far as the concentrates of biologically active substances or their combinations are consumed in quantities significantly greater than that in the normal diet, it is necessary to apply precaution. This is due to the nature of biologically active substances that may alter tumour sensitivity to therapy, or the functionality of the immune system thereby influencing the process of cancer treatment in a positive or negative way.“ II. Výsledky výskumu • Použitím in vitro modelu bunkových línií odvodených z karcinómov mliečnej žľazy, vaječníkov alebo hrubého čreva a leukémií sme zistili, že fyziologicky dosiahnuteľné koncentrácie chemopreventívnych látok zo skupiny izotiokyanátov (ITC) a organických sulfidov menia základné charakteristiky buniek ako sú delenie, energetický potenciál mitochondrií, redox rovnováha a životaschopnosť bunky. • Zistili sme, že rezistencia nádorových buniek, teda odolnosť voči vysokým dávkam bežne používaných chemoterapeutík nie je prekážkou pre cytotoxický účinok ITC. Navyše, súčasné podanie ITC a niektorých chemoterapeutík znásobuje cytotoxický efekt, čím sa dosahuje synergia protinádorového pôsobenia. V prípade použitia cisplatiny ako chemoterapeutika sme identifikovali príčinu tohto synergického efektu, ktorý bol spôsobený zvýšenou koncentráciou cisplatiny v bunkách. • V rámci štúdia malignít krvného systému – myelocytové leukémie a mnohopočetný myelóm – sme zistili rozdiely v účinnosti sú-

časného podania ITC a jednotlivých chemoterapeutík zo skupiny konvenčných a nových antimyelómových liečiv. Výsledný efekt bol v rozsahu od slabej inhibície cez súčet účinkov až po výraznú synergiu v závislosti od použitého liečiva. • V kostnej dreni pacientov s mnohopočetným myelómom sme identifikovali prítomnosť klonogénnej populácie s vlastnosťami kmeňových nádorových buniek, ktorá je citlivá na novú generáciu imunomodulačných liečiv. • Zistili sme, že v in vitro podmienkach sú bakteriálne obálky (ghosts) vhodným nosičom pre cielené dodanie DNA molekúl do dendritových buniek, ktoré boli pripravené premenou z monocytov periférnej krvi. Zistili sme, že táto premena monocytov na dendritové bunky je výrazne posilnená preparátom MGN-3. Podanie MGN-3 pacientom s mnohopočetným myelómom zvýšilo aktivitu NK buniek a zmenilo pomer podtypov dendritických buniek v prospech myeloidných dendritových buniek. Results of research • Using an in vitro model of cell lines derived from mammary, ovarian or colon carcinomas and leukaemia, we found that physiologically achievable concentrations of chemopreventive agents from the group of isothiocyanates (ITC) and organic sulphides modify the basic characteristics of cells such as cell division, the energy potential of mitochondria, redox balance and cell viability. • We found that the resistance of tumour cells, thus resistance to high doses of commonly used chemotherapeutic agents, is not an obstacle to the cytotoxic effect of ITC. In addition, co-administration of ITC and certain chemotherapeutic agents enhances the cytotoxic effect, resulting in a synergy of antitumour activity. In the case of the use of cisplatin as a chemotherapeutic agent, we have identified the cause of this synergistic effect, which was an increased concentration of cisplatin in cells. • Within the study of the hematopoietic malignancies – myeloid leukaemia and multiple myeloma, we found differences in the efficiency of the co-administration of ITC and various chemo-

159


therapeutic agents from the group of conventional and new antimyeloma drugs. The resulting effect ranged from slight inhibition through additive effect to significant synergy depending on the drug used. • In the bone marrow of multiple myeloma patients, we established the presence of clonogenic population with the characteristics of tumour stem cells which are sensitive to a new generation of immunomodulatory drugs. • We have found that bacterial ghosts (empty cell envelopes) in vitro conditions are a suitable carrier for targeted delivery of DNA molecules into dendritic cells prepared by differentiation of peripheral blood monocytes. We found that this differentiation of monocytes to dendritic cells is greatly enhanced by MGN-3. Consumption of MGN-3 by patients with multiple myeloma increased NK cell activity and altered the ratio of dendritic cell subtypes in favour of myeloid dendritic cells.

160

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov ••• V domácom areáli: • Členovia Laboratória imunológie nádorov patria na Slovensku medzi priekopníkov využitia prietokovej cytometrie v oblasti cytoanalytiky. Jej najväčšia výhoda – analýza komplexných bunkových zmesí na úrovni jednotlivých buniek v spojení s érou prípravy a charakterizácie monoklonových protilátok bola základom pre prvú generáciu cytometristov v translačnom onkologickom výskume, ktorý prerástol do správnej a presnej diagnostiky leukémií. Rozvoj technológie umožnil získať poznatky s veľkou štatistickou silou o fyziologických procesoch v bunke, ku ktorým dochádza vplyvom rôznych chemických látok izolovaných z prírodných zdrojov, novosyntetizovaných alebo už používaných liečiv ako aj ich vzájomných kombinácií. ••• V interodborovom priestore: • Významné výsledky sme získali pri charakterizácii protinádorového účinku ITC, pripravených organickou syntézou. Dokázali sme, že okrem známych chemopreventívnych účinkov v procese karcinogenézy – premena normálnej bunky na bunku nádorovú – majú aj

cytotoxické účinky, a to pri fyziologicky dosiahnuteľných koncentráciach. Navyše, v kombinácii s niektorými chemoterapeutikami zvyšujú protinádorový účinok liečiv, znižujú produkciu zápalových cytokínov a látok podporujúcich rast ciev, potláčajú proces epiteliálno-mezenchymálneho prechodu a menia niektoré znaky kmeňových nádorových buniek. ••• V medzinárodnom výskumnom priestore: • Rôznorodosť vlastností buniek imunitného systému a komplexnosť ich regulácie v zdravom organizme a pozorované odlišnosti u pacientov s onkologickým ochorením predstavujú výzvu pre pochopenie úlohy imunitného systému v homeostáze – udržanie rovnovážneho stavu organizmu. Podľa epidemiologických štúdií konzumácia zelených rastlín bohatých na ITC znižuje riziko výskytu niektorých typov nádorov. Presný mechanizmus ich účinku nepoznáme, i keď môžeme o ňom uvažovať na základe poznatkov získaných z in vitro a in vivo štúdií na zvieratách. Podobne, štúdia o účinkoch MGN-3 na status imunitného systému pacientov s mnohopočetným myelómom a jeho efekt na diferenciáciu krvných monocytov in vitro podporuje centrálnu úlohu dendritových buniek pri imunoterapii. V tomto svetle je nádejná možnosť cieleného využitia bakteriálnych obálok pre stimuláciu dendritových buniek. Scientific contribution for the last 10 years ••• Domestic contribution: • Members of the Laboratory of Tumour Immunology are among the pioneers of using flow cytometry in cytoanalysis in Slovakia. The greatest advantage of flow cytometry – analysis of complex cell mixtures at the level of the individual cell as well as the era of preparation and characterization of monoclonal antibodies was the basis for the first generation of flow cytometry operators involved in translational oncology research, which has resulted in the correct and accurate diagnosis of leukaemia. Improvement of technology allows for the acquisition of knowledge with great statistical power about the physiological processes in cells, which occur due to treatment with various natural


Stanovenie aktivity NK buniek krvi (z angl. natural killer – „prirodzené zabíjačské bunky“) pomocou prietokovej cytometrie (A); mnohofarebná imunofenotypová analýza vzorky pacienta (B); identifikácia zmien v bunkovom cykle vplyvom kombinácie viacerých látok (C); analýza bunkových funkcií na obrazovom prietokovom cytometre (D); charakteristický obraz „rebríka“ pri analýze DNA buniek v procese apoptickej smrti (E); analýza kvantitatívnych zmien vybraných signálnych molekúl buniek vplyvom zvyšujúcej sa koncentrácie syntetického izotiokyanátu E4IB (F). | Determining the level of NK (natural killer cells) activity in blood using flow cytometry (A); multicolor immunophenotypic analysis of patient sample (B); identification of cell cycle changes in combined treatment by compounds (C); characteristic DNA ladder of apoptotic cells (D); concentration-dependent changes of selected signaling molecules of cells treatment by synthetic isothiocyanate E4IB (F).

chemicals, newly synthesized or commonly used treatments and their combinations. ••• Interdisciplinary work: • Significant results have been obtained in the characterization of the antitumour effect of ITC prepared by organic synthesis. We have shown that in addition to the known chemopreventive effects on carcinogenesis – the transformation of normal cells to cancer cells, they also have cytotoxic effects at physiologically achievable concentrations. Moreover, in combination with certain chemotherapeutic drugs, they enhance the anti-tumour effect of those drugs, reduce the production of inflammatory cytokines and angiogenesis growth-promoting agents, inhibit the process of epithelialmesenchymal transition and change some of the characteristics of tumour stem cells. ••• International contribution: • The diversity of immune system cell properties and the complexity of their regulation in a healthy organism and the observed differences in patients with cancer pose a challenge for understanding the role of the immune system homeostasis – steady state of the organism. According to epidemiological studies, consumption of green plants rich in ITC reduces the risk of some types of tumours. Although the

exact mechanism of ITC chemopreventive action is unknown, one can consider it on the basis of knowledge originated from in vitro and in vivo animal studies. Similarly, studies on the effect of MGN-3 on the status of the immune system in multiple myeloma patients and its effect on the differentiation of blood monocytes in vitro supports the central role of dendritic cells in immunotherapy. From this point of view the use of bacterial ghosts is a promising possibility to target and stimulate dendritic cells. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Jakubikova J. – Adamia, S. – Kost-Alimova, M. – Klippel, S. – Cervi, D. – Daley, J. F. – Cholujova, D. – Kong, S. Y. – Leiba, M. – Blotta, S. – Ooi, M. – Delmore, J. – Laubach, J. – Richardson, P. G. – Sedlak, J. – Anderson, K. C. – Mitsiades, C. S.: Lenalidomide targets clonogenic side population in multiple myeloma: pathophysiologic and clinical implications. Blood. 2011; 117(17):4409 – 4419. Cholujova, D. – Jakubikova, J. – Czako, B. – Martisova, M. – Hunakova, L. – Duraj, J. – Mistrik, M. – Sedlak, J.: MGN-3 arabinoxylan rice bran modulates innate immunity in multiple myeloma patients. Cancer Immunol Immunother. 2013; 62(3):437 – 445. Hunakova, L. – Sedlakova, O. – Cholujova, D. – Gronesova, P. – Duraj, J. – Sedlak, J.: Modulation of markers associated with aggressive phenotype in MDA-MB-231 breast carcinoma cells by sulforaphane. Neoplasma. 2009; 56(6):548 – 56. Kudela, P. – Paukner, S. – Mayr, U. B. – Cholujova, D. – Kohl, G. – Schwarczova, Z. – Bizik, J. – Sedlak, J. – Lubitz, W.: Effective gene transfer to melanoma cells using bacterial ghosts. Cancer Lett. 2008 Apr 8;262(1):54 – 63. Jakubikova, J. – Sedlak, J. – Mithen, R. – Bao, Y.: Role of PI3K/ Akt and MEK/ERK signalling pathways in sulforaphane- and erucin-induced phase II enzymes and MRP2 transcription, G2/M arrest and cell death in Caco-2 cells. Biochem Pharmacol. 2005; 69(11):1543 –52.

161


Konštrukčná keramika v extrémnych podmienkach Engineering ceramics in extreme conditions

Vedúci kolektívu

|

Team leaders: prof. RNDr. Pavol Šajgalík, DrSc. • prof. RNDr. Ján Dusza, DrSc.

Členovia tímu | Team members: doc. Ing. Dušan Galusek, PhD. • Ing. Katarína Ghillányová, PhD. Ing. Lucia Hegedüsova, PhD. • doc. Ing. Miroslav Hnatko, PhD. • doc. RNDr. František Lofaj, DrSc. RNDr. Pavol Hvizdoš, CSc. • Mgr. Monika Kašiarová, PhD. • Ing. Alexandra Kovalčíková, PhD. doc. Ing. Zoltán Lenčéš, PhD. • Ing. Monika Michalková, PhD. • Ing. Jaroslav Sedláček, PhD. Pavol Šajgalík Institute of inorganic chemistry SAV Dúbravská cesta 9, 845 36 Bratislava, 845 36 Bratislava, Slovakia E-mail: uachsajg@savba.sk Web: http://www.uach.sav.sk

Ján Dusza Institute of materials research SAV Watsonova 47, 040 01 Košice E-mail: jdusza@imr.saske.sk Web: http://www.imr.saske.sk

162

Pracovisko: Ústav anorganickej chémie SAV | Ústav materiálového výskumu SAV chemistry SAV | Institute of materials research SAV

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Oba tímy sa orientujú na výskum vzťahov medzi mikroštruktúrou a vlastnosťami konštrukčných materiálov: tím prof. Šajgalíka je zameraný na výskum a vývoj nových typov keramických kompozitov, zatiaľ čo skupina prof. Duszu sa zaoberá skúmaním ich vlastností so spätnou väzbou na proces prípravy. • „Konštrukčná keramika sa uplatňuje tam, kde by iné pokročilé materiály

|

Location: Institute of inorganic

ako kovy a polyméry nevydržali – teda v extrémnych podmienkach. Výskum je zameraný na neoxidové keramické materiály, predovšetkým na nitrid kremičitý a kompozity na báze karbidu kremičitého a tiež na oxidové keramické materiály na báze oxidu hlinitého.“ Scientific and research goals of the team • Both teams are focused on researching the rela-


tionships between the microstructure and properties of construction materials: the team of prof. Šajgalík is focused on the research and development of new types of ceramic composites, while prof. Dusza’s group is involved in researching their properties on the basis of the preparation process. • “Engineering ceramics are employed at the places where other advanced materials such as metals and polymers could not withstand, meaning in extreme conditions. The research is focused on non-oxide ceramic materials, mainly upon silicon nitride and composites based on silicon carbide as well as oxide ceramic materials on the basis of aluminium oxide.” II. Výsledky výskumu • Úzka spolupráca oboch tímov viedla k návrhu zloženia a spôsobu prípravy nových typov materiálov s úplne špecifickými vlastnosťami. • Spolupráca oboch vedeckých tímov viedla k príprave viacerých nových keramických materiálov pre rozličné aplikácie, a to predovšetkým: • v zariadeniach na obnovu energie: absorbéry tepla v solárnych motoroch, nástroje na plazmové vŕtanie, luminiscenčné materiály pre energeticky úsporné svetelné zdroje; • v elektronike: keramické substráty s vysokou tepelnou vodivosťou, luminofóry pre nové typy svietidiel; • v strojárstve: keramické rezné nástroje; • v aeronautike: materiály pre vesmírne dopravné prostriedky; • v obrane: keramické panciere; • v medicíne: kostné keramické implantáty; • v metalurgii: špeciálne žiaruvzdorné materiály s oxinitridovou matricou, atď. • Vyvinuli sme nano-kompozity na báze nitridu kremičitého s nano-inklúziami karbidu kremičitého, ktoré vznikajú chemickou reakciou in situ v procese zhutňovania. Takto pripravené nano-kompozity majú vysokú pevnosť pri izbovej teplote, v prípade nano-kompozitu s prídavkom oxidu hlinitého a oxidu ytritého viac ako 1 GPa, čo zodpovedá pevnosti monokryštálu. Ak sa ako prídavok spekania použije oxid lutečitý, tak pevnosť síce nevýrazne klesne, ale rýchlosť deformácie takéhoto kompozitu pri zaťažení 100 MPa pri teplote 1 300 °C je iba 6,3 x 10-10s-1,

čo znamená, že materiál by sa v ohybe deformoval menej ako 2  za rok pri takýchto extrémnych podmienkach. Odolnosť takto pripraveného materiálu proti oxidácii je tiež extrémna. Ak je takýto materiál vystavený teplote 1 400 °C na vzduchu po dobu 200 hodín, tak oxidácia povrchu je zanedbateľná, oxidová vrstva má hrúbku menšiu ako 2 mm a povrch ostane prakticky nedotknutý. • Takto navrhnuté a vyvinuté materiály sú vhodné na aplikácie v strojárenstve pri opracovávaní ťažko obrobiteľných zliatin. Navyše, navrhnuté nano-kompozity majú aj veľmi nízky koeficient trenia, a tak by mohli nájsť uplatnenie pri konštrukcii ložísk pre veterné elektrárne. • Výsledkom výskumu, v ktorom sa spája teoretický a experimentálny prístup, sú nové typy luminofórov na báze ternárnych nitridov so schopnosťou transformovať pôvodné ultrafialové žiarenie do viditeľnej oblasti. Využívajú sa pri nových typoch nízkoenergetických svietidiel. • V oblasti keramických nanokompozitov sme skúmali vplyv prídavku uhlíkových nanorúrok, nanovlákien a grafénových multivrstevnatých nanoplatničiek (CNT, CNF, MLG) na mechanické, tribologické a elektrické (vodivosť) vlastnosti materiálov na báze Al2O3, ZrO2, a Si3N4. Preukázali sme, že malé množstvá (1 – 2 ) CNF stačia na výrazné zníženie koeficientu trenia a zvýšenie elektrickej vodivosti keramických kompozitov na báze Al2O3 a ZrO2. • V prípade Si3N4 s prídavkom CNT, ako aj MLG, sme zistili vplyv morfológie grafénových platničiek na merané vlastnosti: podarilo sa ním dosiahnuť zvýšenie oteruvzdornosti až o 70 . Detailné štúdium mechanizmov porušovania ukázalo, že kým u materiálov s CNF dochádza k lubrikačnému efektu tribologického filmu bohatého na uhlík, ktorý sa vytvára v miestach kontaktu, tak u materiálov s CNT a MLG tieto fázy výrazne neprispievajú k lubrikácii. • V oblasti biomateriálov riešime otázku prepojenia spôsobu prípravy, mikroštruktúry a mechanických vlastností rôznych druhov poréznej keramiky, vhodných na prípravu kostných náhrad, používaných v ortopedickej chirurgii.

163


Results of research • The close cooperation of the two teams has led to the proposed composition and manner of preparation of new types of materials with entirely specific properties. • The cooperation of the two scientific teams has led to the preparation of various new ceramic materials for varied applications, those being mainly in the following: • equipment for energy renewal: heat absorbers in solar engines, instruments for plasma drilling, luminescent materials for energy efficient light sources; • electronics: ceramic substrates with high heat conductivity, luminophores for new types of lighting fixtures; • engineering: ceramic cutting instruments; • aeronautics: materials for means of space travel; • defence: ceramic armour; • medicine: ceramic bone implants; • metallurgy: special refractory materials with an oxynitride matrix, etc. • We have developed nano-composites on the basis of silicon nitride with nano-inclusions of silicon carbide, which originate from a chemical reaction in situ in the process of compaction. Nano-composites prepared in this way have high strength at room temperature, in the case of a nano-composite with an addition of aluminium oxide and yttrium oxide more than 1 GPa, which corresponds to the strength of a monocrystal. If as a sintering addition lutein oxide is used, strength does not markedly drop, but the speed of deformation of such

164

Sprava Dr. Quinn (NIST, USA), prof. Šajgalík, prof. Dusza a ostatní účastníci konferencie o fraktografii (4th Int. Conference Fractography of Advanced Ceramics), ktorá sa konala v Smoleniciach v októbri 2013. I From the right, Dr. Quinn (NIST, USA), prof. Šajgalík, prof. Dusza, and other participants of the fractography conference (4th Int. Conference Fractography of Advanced Ceramics), which took place in Smolenice in October 2013.

a composite for loading at 100 MPa at a temperature of 1 300 °C is only 6,3 x 10-10s-1, meaning that the material would bend and deform by less than 2  per year in such extreme conditions. The resistance of a material prepared in this way against oxidation is also extreme. If such a material is exposed to temperatures of 1 400 °C in the air for a period of 200 hours, the oxidation of the surface is negligible, the oxidized layer has a thickness of less than 2 mm and the surface remains practically untouched. • These proposed and developed materials are suitable for application in engineering for treating alloys difficult to machine. Moreover, the proposed nano-composites have a very low friction co-efficient, and could be employed in the construction of bearings for wind power stations. • As a result of the research in which a theoretical and experimental approach was combined, there are new types of luminophores based on ternary nitrides with the ability to transform the original ultraviolet radiation to a visible area. This is used for new types of low-energy light fixtures. • In the area of ceramic nanocomposites, we have researched the influence of the addition of carbon nanotubes, nanofibers, and graphene multilayered nanoplates (CNT, CNF, MLG) for mechanical, tribological and electrical (conductivity) properties of the materials on the basis of Al2O3, ZrO2, and Si3N4. We have shown that small amounts (1 – 2 ) CNF suffice to markedly lower the friction co-efficient and increase the electrical conductivity of ceramic composites on the basis of Al2O3 and ZrO2. • In the case of Si3N4 with an addition of CNT, as well as MLG, we determined the influence of the morphology of graphene plates on measured properties: an increase was achieved in abrasion resistance up to 70 . Detailed study of the mechanisms of failure showed that while in materials with CNF there arises a lubrication effect of tribological film rich in carbon which is created at places of contact, for materials with CNT and MLG those phases do not markedly contribute to lubrication. • In the area of biomaterials we


are currently working on connecting the manner of preparation, the microstructure and mechanical properties of various types of porous ceramics, suitable for preparing the bone replacements which are used in orthopaedic surgery.

Nano-inklúzie karbidu kremičitého (SiC) v matrici nitridu kremičitého (Si3N4) pripravené reakciou in situ počas prípravy kompozitu, ktoré zabezpečujú výnimočnú pevnosť pri izbovej teplote (1.2 GPa) ako aj výnimočnú odolnosť voči deformácii pri teplotách nad 1200 °C (menej ako 2 % za rok pri tlaku 100 MPa). I Nano-inclusion of silicon carbide (SiC) within the silicon nitride (Si3N4) matrix prepared in situ during the processing of the composite are responsible for the excellent room temperature strength (1.2 GPa) and exceptionally low deformation at temperatures over 1200 °C (less than 1% a year at 100 MPa).

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Vyvinuli sme nové oxinitridové žiaruvzdorné materiály s predĺženou životnosťou v spolupráci s firmou RHI GmbH, Rakúsko. Novovyvinuté zloženie materiálov, ako aj ich príprava sú predmetom európskeho patentu: Harmuth, Harald – Gschiel, Sabine – Lenčéš, Zoltán – Šajgalík, Pavol: „Vefahren zur Herstellung eines feuerfesten Werkstoffes auf Basis von Magnesia oder Magnesia-Spinell sowie ein feuerfester Werkstoff auf Basis von Magnesia oder Magnesia-Spinell, č. patentu: 12192453.4 – 1351, udelený 12. 2. 2013, Europäisches Patentamt Postbus 5818 2280H V RIJSWIJK, NIEDERLANDE. • Vyvinuli sme nový spôsob prípravy hutného keramického materiálu na báze SiC s veľmi vysokou tvrdosťou a odolnosťou voči vysokoteplotnej deformácii. Patent: Šajgalík, P. – Sedláček, J. – Lenčéš, Z.: „Spôsob výroby hutnej keramiky na báze karbidu kremíka“. Úrad priemyselného vlastníctva SR, PV č. 287118. Udelený: 2009. • Navrhli sme nový spôsob distribúcie uhlíkových nanorúrok v keramickom kompozite: Hanzel, O. –Sedláček, J. –Šajgalík, P.: „Kompozitný materiál

SiC Si

100 nm

s homogénnou distribúciou uhlíkových nanorúrok a spôsob jeho výroby“. Prihláška vynálezu: 29-2013 / 18. 3. 2013 MPT: B82Y 30/00. • V základnom výskume sme získali unikátne výsledky v oblasti merania anizotropie fyzikálnych a mechanických vlastností na nanometrickej úrovni u kryštálov karbidu wolfrámu v materiáloch používaných v priemysle na rezné aplikácie. Tieto výsledky naznačujú, že vhodnou orientáciou zŕn (usmernenou textúrou) by bolo možné zlepšiť úžitkové vlastnosti tvrdokovov až o 15 – 20 . • V našom interdisciplinárnom výskume sa v spolupráci s univerzitnými pracoviskami v Prešove zaoberáme charakterizáciou kostných cementov používaných v chirurgickej praxi na spájanie tvrdých tkanív a implantátov, a možnosťami delenia týchto materiálov s použitím vodného lúča. V spolupráci s Lekárskou fakultou UPJŠ skúmame problematiku zubných výplňových materiálov. • V medzinárodnej spolupráci sme spolu s INSA Lyon vyvinuli kompozity na báze korundovej keramiky s prídavkom karbidu kremičitého, pripravené novou technológiou (SPS) so zlepšenými vysokoteplotnými mechanickými a tribologickými vlastnosťami. Pripravili sme nové kompozitné materiály s prídavkami nanorúrok a nanoplatničiek nitridu bóru (BN), ktoré sa vyznačujú vysokou vysokoteplotnou odolnosťou. • V spolupráci s pracoviskami Maďarskej akadémie vied v Budapešti sme pripravili a charakterizovali viacero nanokompozitných materiálov na báze Si3N4 s uhlíkovými nanorúrkami a grafénovými platničkami. Medzi prvými na svete sme boli schopní preukázať a publikovať, že uhlíkové nanoplatničky môžu výrazne zvýšiť lomovú húževnatosť Si3N4 a podobne ako uhlíkové nanorúrky, aj platničky ovplyvňujú tribologické vlastnosti. • V spolupráci s AGH-UST Krakov, Poľsko, sme v spoločnom projekte MNT-ERA. NET boli schopní optimalizovať podmienky technológie PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) nanokompozitných povlakov na báze W-C, ktoré viedli k zvýšeniu ich tvrdosti z 16 – 18 GPa až na 35 GPa, alebo k zníženiu koeficientu trenia z 0,6 – 0,8 až na 0,12. Práce

165


v tejto oblasti viedli k podaniu štyroch patentových prihlášok. „Boli sme riešiteľmi viacerých rámcových projektov EÚ zameraných na výskum a vývoj materiálov pre energetiku. Pravidelne organizujeme konferencie o konštrukčnej keramike (Engineering Ceramics) a fraktografii keramiky (Fractography of Advanced Ceramics), ktoré sú navštevované výskumníkmi z celého sveta. Z týchto podujatí vznikajú špeciálne čísla Journal of the European Ceramics Society, ktorý je najprestížnejším odborným časopisom v danej oblasti.“

166

Scientific contribution for the last 10 years • We have developed new oxynitride refractory materials with an extended lifespan in cooperation with the firm RHI GmbH, Austria. The newly-developed composition of materials and their preparation are the subject of a European patent: Harmuth, Harald – Gschiel, Sabine – Lenčéš, Zoltán – Šajgalík, Pavol: Vefahren zur Herstellung eines feuerfesten Werkstoffes auf Basis von Magnesia oder Magnesia-Spinell sowie ein feuerfester Werkstoff auf Basis von Magnesia oder Magnesia-Spinell, patent #: 12192453.4 – 1351, granted 12. 2. 2013, Europäisches Patentamt Postbus 5818 2280H V RIJSWIJK, NIEDERLANDE. • We developed a new method for preparing compact ceramic material on the basis of SiC with very high strength and resistance against high-temperature deformation. Patent: Šajgalík, P. – Sedláček, J. – Lenčéš, Z.: „Spôsob výroby hutnej keramiky na báze karbidu kremíka“. Office of industrial property SR, PV #. 287118. Granted: 2009. • We proposed a new method of distributing carbon nanotubes in a ceramic composite: Hanzel, O. –Sedláček, J. –Šajgalík, P.: „Kompozitný materiál s homogénnou distribúciou uhlíkových nanorúrok a spôsob jeho výroby“. Application for invention: 29-2013 / 18. 3. 2013 MPT: B82Y 30/00. • In basic research we obtained unique results in the area of measuring anizotropy of physical and mechanical properties at a nanometric level in the crystals of carbide wolfram in materials used in industry for

cutting applications. These results indicate that the suitable orientation of grains (directed by texture) can possibly improve the commercial properties of the hard-metals by as much as 15 – 20 . • In our interdisciplinary research, in cooperation with the university workplaces in Prešov, we deal with the characterization of bone cements used in surgical practice for connecting hard tissue and implants, and the possibility of dividing these materials by using a water jet. In cooperation with the Medical faculty UPJŠ we are researching tooth filling materials. • In international cooperation together with INSA Lyon, we have developed composites on the basis of corundum ceramics with an addition of silicon carbide, prepared by new technology (SPS) with improved high-temperature mechanical and tribological properties. We have prepared new composite materials with additions of nanotubes and nanoplates of boron nitride (BN), which are characterized by great high-temperature resistance. • In cooperation with the Hungarian Academy of Sciences in Budapest we have prepared and characterized several nanocomposite materials on the basis of Si3N4 with carbon nanotubes and graphene plates. We were among the first in the world to prove and publish that carbon nanoplates can markedly increase fracture toughness Si3N4 and as with carbon nanotubes, the plates influence the tribological properties. • In cooperation with AGHUST Krakov, Poland on the joint project MNTERA.NET, we were able to optimize the conditions of PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) technology of nanocomposite coatings on the basis of W-C, which led to an increase in hardness from 16 – 18 GPa up to 35 GPa, and lowering the friction co-efficient from 0,6 – 0,8 down to 0,12. Work in this area has led to the submission of four patent registrations. • “We were active members of various framework projects of the EU focused upon the research and development of materials for power engineering. We regularly organize conferences on engineering ceramics (Engineering Ceramics) and fractography


of ceramics (Fractography of Advanced Ceramics), which are attended by researchers from around the world. Emerging from these events are special issues of the Journal of the European Ceramics Society, which is the most prestigious technical magazine in its area.” IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Dusza, J. – Šajgalík, P.: Silicon nitride and alumina-based nanocomposites. In: Handbook of Nanoceramics and their Based Nanodevices. Eds.: Tseng, T. Y. – Nalw, H. S. Stevenson Ranch : American Sci. Publ. 2009, pp.253 – 283.* * Kapitola zaoberajúca sa s keramickými nanokompozitmi na báze Al2O3 a Si3N4. Šajgalík, P. – Dusza, J. – Lenčéš, Z. – Galusek, D. – Ghillányiová, K.: Chapter 8. Bulk Ceramic Nanocomposites, Volume 1, 2008, pp. 347 – 375.• Šajgalík, P. – Lenčéš, Z. – Hnatko, M.: Chapter 2 : Nitrides, Volume 2, 2010, pp. 59 – 91. ISBN 978-3-527-31156-9.• Galusek, D. – Ghillányová, K.: Chapter 1. Ceramic oxides. Volume 2, 2010, pp. 4 – 57. ISBN 978-3-527-31156-9.• • Príspevky do obsiahlej monografie o keramike: Ceramic Science and Technology, Eds.: Riedel, R. – Chen, I. W. Wiley-VCH GmBH & Co. KGaA, Weinheim. Hvizdoš, Pavol – Puchý, Viktor –Duszová, Annamária – Dusza, Ján: Carbon nanofibers reinforced matrix composites. In: Nanofibers – production, properties and functional applications. Editor Tong Lin. Rijeka : InTech, 2011, p. 241 – 266. ISBN 978-953-307-420-7.* * Prehľadová kapitola o materiáloch s rôznymi typmi keramickej matrice spevnenej uhlíkovými nanofázami (nanorúrkami a nanovláknami). Hvizdoš, Pavol – Tatarko, Peter – Duszová, Annamária – Dusza, Ján: Failure mechanisms of ceramic nanocomposites. In Ceramic nanocomposites. Cambridge : Woodhead Publishing, 2013, p. 117 – 152. ISBN 978-0-85709-338-7.* * Kapitola zaoberajúca sa mechanizmami porušovania keramických nanokompozitov.

167


Molekulové modelovanie biomolekúl Molecular modelling of biomolecules

Vedúci tímu V

|

Team leader: Ing. Igor Tvaroška, DrSc.

Č Členovia tímu | Team members: Mgr. Juraj Kóňa, PhD. • Mgr. Stanislav Kozmon, PhD. • RNDr. Lucia Šimová, PhD. A Adéla Bobovská Pracovisko: P Chemický ústav SAV

|

Location: Institute of Chemistry SAS

Institute of Chemistry SAS, Dúbravská cesta 9, 845 38 Bratislava E-mail: chemitsa@savba.sk Web: www.modlab.chem.sk

168

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • Vedecká práca je zameraná na konformačnú analýzu biologicky významných molekúl metódami molekulovej mechaniky, kvantovej chémie a NMR spektrospkopie. • Hlavný záujem sa sútredil na vzťah štruktúry, vlastností a funkcie biomolekúl; interpretáciu príčin stereoelektrónových efektov, anomérneho, exo-anomérneho, a gauche efektu; rozvoj metód pre štúdium troj-

rozmerného tvaru sacharidov v roztoku; na opis konformačných vlastností oligo a polysacharidov v roztoku kombináciou merania NMR a molekulového modelovania; modelovanie reakčných mechanizmov enzýmov a určenie štruktúry aktivovaného komplexu enzymatických reakcií, modelovanie trojrozmernej štruktúry enzýmov, dizajn inhibítorov a QSAR, QDME/T predpovede.


Scientific and research goals of the team • Scientific work is focused on the conformational analysis of biologically important molecules by methods of molecular mechanics, quantum chemistry and NMR spectroscopy. • The main interest is concentrated on the relationship structure, properties and functions of biomolecules, the interpretation of the nature of stereoelectronic effects, anomeric, exo-anomeric, and gauche effect, the development of methods for the study of three-dimensional shape of carbohydrates in solution, to describe the conformational properties of oligo and polysaccharides in solution by combining NMR measurements and molecular modelling, modelling of reaction mechanisms of enzymes and determination of the structure of activated complex enzymatic reactions, modelling three-dimensional structure of the enzyme, design of ihibitors and QSAR, QDME/T predictions. II. Výsledky výskumu • Tím prispel významným podielom k objasneniu príčin a dôsledkov anomérneho, exo-anomérneho a gauche efektu, ktoré patria do skupiny stereoelektronických efektov a od svojho objavenia boli výzvou pre celé generácie experimentálnych a teoretických chemikov. • Zvlášť kritický je ich vplyv v oblasti sacharidov, pretože ovplyvňujú najdôležitejšie štrukturálne parametre (glykozidickú väzbu), určujúce štruktúru oligo- a polysacharidov. Správanie a celý rad vlastností takýchto molekúl je z klasického pohľadu anomálne a spôsobovalo značné problémy pri interpretácii experimentálnych údajov. • Po prvýkrát sme aplikovali ab initio metódy kvantovej chémie na cyklické modely sacharidov, ktoré zahŕňali všetky dôležité štruktúrne segmenty sacharidov vykazujúce tieto efekty. Tieto výsledky umožnili kvantifikovať veľkosť týchto efektov a určiť vplyv prostredia na ich veľkosť. • Rozdielna veľkosť anomérneho a exo-anomerneho efektu v jednotlivých segmentoch umožnila charakterizovať odlišné konformačné správanie sa derivátov oligosacharidov z hľadiska ich použitia ako neaktívnych analógov

pre štúdium vlastností celého radu enzýmov. • Veľmi dôležitým dôsledkom bol návrh zahrnutia uvedených efektov do metód molekulovej mechaniky, ktoré umožnilo rozšírenie ich aplikácie na štúdium komplexných molekúl sacharidov, čím významne prispelo k rozvoju štrukturálnej analýzy sacharidov. • Paralelne s rozvojom teoretických metód tím významne prispel k rozvoju metód určovania štruktúry sacharidov v roztoku použitím metód nukleárnej magnetickej rezonancie návrhom rovníc kvantifikujúcich závislosť experimentálne určených jedno a trojväzobných interakčných konštánt na geometrii sacharidov. • Uvedené rovnice spájajú hodnoty dihedrálnych glykozidických uhlov, ktoré charakterizujú trojrozmernú štruktúru oligosacharidov s hodnotami interakčných konštánt. Kombinácia týchto údajov spolu s modelovou štruktúrou jednotlivých konfomérov v roztoku potom umožňuje charakterizovať dynamickú rovnováhu štruktúr existujúcich v roztoku. • Tieto výsledky okrem určenia štruktúry a vlastností mnohých oligosacharidov ako napr. xylobióza, maltóza, digalaktourany, determinanty krvných skupín, modelov priemyselne významných pektínu, amylózy, celulózy, atď. • Uvedené štúdiá tiež jednoznačne dokázali, že prevažná časť oligosacharidov v roztoku je flexibilná, a tak pomohli odstrániť dogmu o konformačnej rigídnosti oligosacharidov a umožnili ukázať ako významne rozpúšťadlo ovplyvňuje konformačnú rovnováhu, a tým aj vlastnosti oligosacharidov v roztoku. • V ostatnej dobe sa tím venuje štúdiu mechanizmu enzymatických reakcií katalyzovaných enzýmami spracovávajúcimi sacharidy glykozyltransferázami a glykozylhydrolázami. Tieto enzýmy sú zodpovedné za tvorbu oligosacharidových reťazcov glykoproteinov, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu vo veľkom množstve biologických procesov. Keďže táto post-translačná modifikácia proteínov (glykozylácia) prebieha postupne, expresia a špecificita týchto enzýmov reprezentujú kľúčové regulujúce faktory. Modifikácie oligosacharidových reťazcov sprevádzajú mnohé fyziologické a patologické procesy v bunkových procesoch, a pre-

169


to ich biosyntéza a degradačné mechanizmy sú oblasťami značného záujmu v biológii, medicíne a biotechnológii. Dizajn takýchto inhibítorov si však vyžaduje podrobnú znalosť ich katalytického mechanizmu.

Štruktúra aktivovaného komplexu katalytického mechanizmu glykozyltransferázy OGT vypočítaná QM/MM metódou. | The structure of the activated complex catalytic mechanism glycosyltransferase OGT calculated QM/MM method. Počítačový klaster.

Results of research • The team contributed in a significant way to the clarification of the nature and consequences of the anomeric, exo – anomeric and gauche effects belonging to the stereoelectronic effects group that was a challenge to generations of experimental and theoretical chemists. • Especially critical is the impact in the area of carbohydrates, because they affect the most important structural parameters (glycosidic bond) determining the structure of oligo – and polysaccharides. From the classic perspective, the behaviour and a variety of properties of such molecules is anomalous and caused major problems in the interpretation of experimental data. • For the first time we applied ab initio quantum chemistry models of cyclic carbohydrates that included all the important structural carbohydrate segments that showed these effects. These results enabled the quantification of the magnitude of these effects and the determination of the influence of the environment on their size. • The varying size of anomeric and exo – anomeric effect in the individual segments enabled the characterization of different confor-

Transition State Structure

170

mational behaviour of the derivatives of oligosaccharides in terms of their use as inactive analogues for the study of a number of enzymes. • A very important consequence of the proposal was the inclusion of those effects in molecular mechanics methods, which enabled the expansion of their application to the study of complex carbohydrate molecules, thus contributing significantly to the development of the structural analysis of carbohydrates. • Along with the development of theoretical methods, the team has contributed significantly to the development of methods to determine the structure of carbohydrates in solution using nuclear magnetic resonance methods for equations of quantification dependence experimentally determined by trivalent interaction constants on the geometry of carbohydrates. • These equations combine values of glycosidic dihedral angles characterizing the three-dimensional structure of oligosaccharides with the values of the interaction. Combining this data with the model structure of individual conformer in solution then enables characterization of the dynamic equilibrium of the contributing structures in the solution. • This results in addition to the structure and properties of many of these oligosaccharides such as xylobióza, maltose, digalaktouran, determinants of blood groups, models of industrially significant pectin, amylose, cellulose, etc. • These studies also clearly demonstrated that the majority of oligosaccharides in solution are flexible, and thus help eliminate dogma of the conformational rigidity of oligosaccharides and enabled us to prove the significant affects conformational equilibrium solvent, and thus the properties of oligosaccharides in solution. • The remainder of our focus is devoted to the study of the mechanism of enzymatic reactions catalyzed by enzymes processed sugars and glycosyltransferases and glycosyl hydrolases. These enzymes are responsible for the formation of the oligosaccharide chains of glycoproteins that play a key role in a large number of biological processes. As this post – translational modification


of proteins (glycosylation) is sequential, specificity and expression of these enzymes represent key regulating factors. Modification of the oligosaccharide chains present in many physiological and pathological processes in cellular processes, and therefore their biosynthesis and degradation mechanisms are areas of considerable interest in biology, medicine and biotechnology. The design of such inhibitors requires detailed knowledge of the catalytic mechanism.

Počítačový klaster.

III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Charakterizácia katalytického mechanizmu celého radu sacharidy spracujúcich enzýmov pomocou vysokokvalitných kvantovo chemických metód. • Opísali sme energetický povrch reakčného mechanizmu rôznych glykozyltransferáz a určili sme ich energeticky najpravdepodobnejší reakčný mechanizmus. • Simulácia katalytického mechanizmu invertujúcich glykozyltransferáz najmodernejšími metódami molekulového modelovania (kombinácia metód kvantovej chémie a molekulovej mechaniky) umožnila po prvýkrát charakterizovať enzymatickú katalýzu glykozyltransferáz ako reakciu prebiehajúcu súčinným SN2 mechanizmom, pričom sa do úvahy brali nielen reagujúce prírodné substráty, ale aj aktívny enzým.Určené štruktúry aktivovaného komplexu enzymatických reakcií slúžia ako templát pre dizajn inhibítorov. • Objavili sme nový tzv. „substrate assisted“ mechanizmus, používaný niektorými glykozyltransferázami. • Tieto výsledky majú svetovú prioritu a vysoký význam pre rozvoj tejto oblasti výskumu. Patrí sem aj charakterizácia katalytického mechanizmu a väzobných vlastností neuraminidázy vírusu chrípky H5N1. Podarilo sa nám navrhnúť štrukturálne dôvody rozdielneho viazania substrátov vtáčou a ľudskou neuramindázou, čo môže prispieť k vývoju nových chrípkových antivirotík. Scientific contribution for the last 10 years • Characterization of the catalytic mechanism of a number of enzymes processing the carbohydrates with high quality quantum chemi-

cal methods. • We have described the energy surface reaction mechanism of various glycosyltransferases and have determined their most probable reaction mechanism. • Simulation of the catalytic mechanism of inverted glycosyltransferases using the most modern methods of molecular modelling (combination of methods of quantum chemistry and molecular mechanics) allowed for the first time for the characterization of the enzymatic catalysis of glycosyltransferases in response to ongoing collaborative SN2 mechanism, taking into account not only natural substrates, but also the active enzyme. Determined structures of the transition state of the enzymatic reactions serve as a template for the design of inhibitors. • We have discovered a new so-called “Substrate-assisted” mechanism used by some glycosyltransferases. • These results have worl-wide priority and high improtance for the development of this field of research. This includes also the characterization of the catalytic mechanism and binding properties of influenza virus H5N1 neuraminidase. We proposed a structural reason for the different binding substrates avian and human neuroamindase, which can contribute to the development of new influenza antivirals. IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers Tvaroska, I. – Kozar, T.: Theoretical Studies on the Conformation of Saccharides. 3. Conformational Properties of the Glycosidic Linkage in Solution and Their Relation to the Anomeric and Exoanomeric Effects. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6929-6936. Tvaroška, I. – Perez, S.: Conformational-Energy Calculations for Oligosaccharides: A Comparison of Methods and a Strategy of Calculation. Carbohydr. Res. 1986, 149, 389 – 410. Tvaroška, I. – Hricovíni, M. – E. Petráková: An Attempt to Derive a New Karplus-type Equation of Vicinal Proton-Carbon Coupling Constants for C-O-C-H Segments of Bonded Atoms. Carbohydr. Res. 1989, 189, 359 – 362. Tvaroška, I. – Bleha, T.: Anomeric and Exo-anomeric Effects in Carbohydrate Chemistry. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1989, 47, 45 – 123. Tvaroška, I. – Carver, J. P.: Ab initio Molecular Orbital Calculation of Carbohydrate Model Compounds. 2. Conformational Analysis of Axial and Equatorial 2-Methoxytetrahydropyrans. J. Phys. Chem. 1994, 98, 9477-9485.

171


Tvaroška, I. – Taravel, F. R.: Carbon-proton Coupling Constants in the Conformational Analysis of Sugar Molecules. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1995, 51, 15 – 61. Tvaroška, I. – Andre, I. – Carver, J. P.: Ab Initio Molecular Orbital Study of the Conformational Behavior of the Sugar-Phosphate Linkage. Toward an Understanding of the Catalytic Mechanism of Glycosyltransferases. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2560 – 2569. I. André, I. Tvaroška, and J.P. Carver (2 cit.) Effects of the Complexation by the Mg2+ Cation on the Stereochemistry of the Sugar–Diphosphate Linkage. Ab Initio Modeling on Nucleotide–Sugars. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4609-4617. Tvaroška, I. – André, I. – Carver, J. P.: Ab Initio Molecular Orbital Study of the Catalytic Mechanism of Glycosyltransferases: Description of Reaction Pathways and Determination of Transition-State Structures for Inverting N-Acetylglucosaminyltransferases. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8762-8776. Tvaroška, I. –Andre, I. – Carver, J. P.: Catalytic mechanism of the inverting N-acetylglucosaminyltransferase I: DFT quantum mechanical model of the reaction pathway and determination of the transition state structure. Glycobiology 2003, 13, 559-566. Tvaroska, I.: Molecular modelling insights into the catalytic mechanism of the retaining galactosyltransferase LgtC. Carbohydr. Res. 2004, 339, 1007 – 1014. Kozmon, S. – Tvaroška, I.: Catalytic mechanism of Glycosyltransferases: HybridQuantum Mechanical/Molecular Mechanical study of the Inverting N-Acetylglucosaminyltransferase I. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16921 – 16927. Wilson, I. B. H. – Breton, Ch. – Imberty, A. – Tvaroška, I.: Molecular Basis for the Biosynthasis of Oligo- and Polysaccharides. In: Glycoscience Chemistry and Chemical Biology, Fraser-Reid, Bertram O.; Tatsuta, Kuriaki; Thiem, Joachim (Eds.) 2008, ISBN: 978-3-540-30429-6. Kóňa, J. – Tvaroška, I.: Comparative DFT study on the a-glycosidic bond in reactive species of galactosyl diphosphates. Chem. Papers. 2009, 63, 598 – 607. Krupička, M. – Tvaroška, I.: Hybrid Quantum Mechanical/Molecular Mechanical Investigation of the a-1,4-Galactosyltransferase-I Mechanism. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11314 – 11319. Spiwok, V. – Tvaroška, I.: Metadynamics modelling of the solvent effect on primary hydroxyl rotamer equilibria in hexopyranosides. Carb. Res. 2009, 344, 1575 – 1581. Spiwok, V. – Králová, B. – Tvaroška, I.: Modelling of a-D-glucopyranose ring distortion in different force fields:a metadynamics study. Carb. Res. 2010, 345, 530 – 537. Raab, M. – Tvaroška, I.: The binding properties of the H5N1 influenza virus neuraminidase as inferred from molecular modeling. J. Mol. Model. 2011, 17, 1445 – 1456. Brambilla, D. – Verpillot, R. – Le Droumaguet, B. – Nicolas, J. – Tavernal, M. – Kóňa, J. – Hashemi, S. H. – Lettiero, B. – Hashemi, S. H. – De Kimpe, L. –Gobbi, M. – Nicolas, V. – Scheper, W. – Moghimi, S. M. –Tvaroška, I. – Couvreur, P. – Andrieux, K.: Poly(ethylene glycol) Chains at the Surface of Nanocarriers Alters Amyloid-Beta Peptide Conformation: Towards

172

Engineering of Functional Nanomedicines for Alzheimer’s Disease. ACS Nano, 2012, 6, 5897 – 5908. Tvaroška, I. – Kozmon, S. – Wimmerová, M. – Koča, J.: Substrate-assited catalytic mechanism of O-GlcNAc – QM/MM study. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15563 – 15571. Oborský, Pavel – Tvaroška, Igor – Králová, Blanka –Spiwok, Vojtech: Accurate Conformational Modeling of Iduronic Acid. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 1003 – 1009. Tvaroška, Igor – Kozmon, Stanislav – Wimmerová, Michaela – Koča, Jaroslav: QM/MM Investigation of Catalytic Mechanism of Metal-ion-independent Core 2 b1,6-N-Acetylglucosaminyltransferase. Eur. J. Chem. 2013, 19, 8153 – 8162.


Molekulárna fyziológia epitracheálneho endokrinného systému Molecular physiology of the epitracheal endocrine system

Vedúci tímu V

|

Team leader: RNDr. Dušan Žitňan, DrSc.

173

Č Členovia tímu | Team members: Mgr. Ivana Daubnerová, PhD. • Ing. Ladislav Roller, PhD. • Ladislav Šimo, PhD. M Branislav Bednár • Mgr. Daniel Čižmár • Bc. Diana Mitrová Mgr. Pracovisko: Ústav zoológie SAV P

|

Location: Institute of Zoology SAS

Dušan Žitňan Institute of Zoology SAS Dúbravská cesta 9 845 06 Bratislava E-mail: dusan.zitnan@savba.sk Web: http://www.zoo.sav.sk

I. Vedecké a výskumné zameranie tímu • „Problematike hormonálnej regulácie správania a vývinu hmyzu sa venujú mnohé špičkové ústavy a laboratóriá vo svete. Naším príspevkom v tejto oblasti je objav nových endokrinných žliaz hmyzu a objasnenie ich funkcie pri regulácii geneticky zakódovaného správania. Tento endokrinný epitracheálny systém vylučuje peptidové hormóny, ktoré priamo pôsobia na špecifické neuróny centrál-

nych nervových ganglií a rôzne endokrinné orgány čím regulujú viaceré dôležité funkcie. Po objavení a opísaní týchto zložitých neuroendokrinných interakcií sa uvedený systém úspešne používa na viacerých pracoviskách v USA a Japonsku ako model pri štúdiu molekulových mechanizmov regulácie vývinu a správania.“ • Dlhodobými cieľmi práce tímu dr. Žitňana je identifikovať a opísať fyziologické funkcie bioaktívnych látok (neuropeptidov


Endokrinná Inka bunka svrčka (Acheta domestica), zafarbená antisérom proti ekdyziotropnému hormónu (ETH). | The endocrine Inka cell of the cricket (Acheta domestica) stained with the antiserum to ecdysis triggering hormone (ETH).

174

a neuroamínov) a ich receptorov. Tiež sa snažíme opísať molekulárne mechanizmy pôsobenia steroidových hormónov a transkripčných faktorov na expresiu neuropeptidov a ich receptorov v CNS a periférnych endokrinných žľazách modelových druhov hmyzu – priadky morušovej (Bombyx mori) a mušky (Drosophila melanogaster). • Táto práca vyžaduje identifikáciu špecifických nervových sietí a ich prepojení s okolitými orgánmi. Na dosiahnutie týchto cieľov používame rôzne molekulárne a genetické metódy, in situ hybridizáciu, imunohistochémiu, konfokálnu mikroskopiu, Ca imaging a elektrofyziológiu. Na našom pracovisku dlhodobo vyvíjame a zdokonaľujeme nové metódy transdukcie a transformácie modelového druhu Bombyx mori pomocou bakulovírusového expresného systému a transpozomálnych elementov. Tieto inovatívne postupy predstavujú významné nástroje pri štúdiu dôležitých fyziologických a biochemických procesov u živočíchov. Scientific and research goals of the team • “The hormonal regulation of insect behaviour and

development is studied by many leading institutes and laboratories around the world. Our contribution in this area is the discovery of new insect endocrine glands and to clarify their functions in the regulation of genetically encoded behaviour. The endocrine epitracheal system releases peptide hormones that act directly on specific neurons of the central nervous ganglia and various endocrine organs involved in regulation of multiple important functions. After discovering and describing these complex neuroendocrine interactions, the system has been used successfully at several laboratories in the U. S. and Japan as a model for studying the molecular mechanisms of development and behaviour.” • The long-term objectives of the team of Dr. Žitňan are to identify and describe the physiological functions of bioactive substances (neuropeptides and neuroamines) and their receptors. Another objective is to describe the molecular mechanisms of action of steroid hormones and transcription factors controlling the expression of neuropeptides and their receptors in the CNS and peripheral endocrine glands in model insect species – the silkworm (Bombyx mori) and the fly (Drosophila melanogaster). • This work requires the identification of specific neural networks and their links with surrounding organs. To achieve these goals we use a variety of molecular and genetic techniques, in situ hybridization, immunohistochemistry, confocal microscopy, Ca imaging and electrophysiology. We have been working for a long time on developing and refining new methods of transduction and transformation of the model species Bombyx mori using the baculovirus expression system as well as transposable elements. These innovative procedures are important tools in the study of important physiological and biochemical processes in animals. II. Výsledky výskumu • Ako prví sme opísali funkciu epitracheálnych endokrinných orgánov a identifikovali sme ekdýziotropné hormóny (ETH) a ich receptory, ktoré sú kľúčovými faktormi pri aktivácii zvliekacieho správania sa


a mnohých ďalších fyziologických pochodov. • Zistili sme, že expresia týchto peptidových hormónov a ich receptorov je regulovaná viacerými steroidmi a transkripčnými faktormi. Pomocou molekulárnych, biochemických, fyziologických a mikroskopických techník sme dokázali, že ETH aktivuje zložitú sieť cieľových neurónov a periférnych orgánov, ktoré regulujú životne dôležité procesy (napr. zvliekanie a reprodukciu). Pre pochopenie mechanizmov účinku ETH sme opísali zložitú sieť cieľových neurónov a periférnych orgánov, ktoré produkujú ETH receptory a mnohé iné regulačné látky (napr. neuropeptidy). • Funkcie týchto neurónov a endokrinných buniek sme opísali v transgénnych líniách B. mori a D. melanogaster, kde cielene indukujeme alebo potláčame expresiu molekulárnych markerov a receptorov.

Epitracheálna žľaza lišaja tabakového Manduca sexta, ktorá produkuje ETH. Identifikáciu a funkciu tohto hormónu sme opísali v časopise Science. | The epitracheal gland of the sphix moth Manduca sexta producing ETH. We described function of this hormone in the journal Science.

Results of research • We found that the expression of these peptide hormones and their receptors is regulated by several transcription factors and steroids. Using molecular, biochemical, physiological and microscopic techniques, we have shown that ETH activates a complex network of target neurons and peripheral organs that regulate vital processes (e. g., ecdysis and reproduction). To understand the mechanisms of action of ETH we have identified a complex network of target neurons and peripheral organs that produce ETH receptors and many other regulatory substances (e. g. neuropeptides). • The functions of these neurons and endocrine cells have been described in transgenic lines of B. mori and D. melanogaster in which we can specifically induce or suppress the expression of molecular markers and receptors. III. Vedecký prínos za posledných 10 rokov • Výsledky získané pri štúdiu interakcií ETH z endokrinných Inka buniek s jeho receptormi v CNS a periférnych orgánoch majú teoretický aj praktický význam. Doterajšie publikované aj predbežné výsledky naznačujú, že ETH je pravdepodobne univerzálnym aktivátorom viacerých

peptidergných a amínergných systémov v CNS a dokonca pôsobia aj na niektoré endokrinné žľazy (napr. corpora allata, CA), ktoré produkujú juvenilné hormóny nevyhnutné pre rast lariev a reprodukciu dospelých jedincov (Kim et al., 2006a,b; Yamanaka et al., 2008; Žitňan et al., 2007). • Hlavným teoretickým a spoločenským významom uvedených štúdií sú viaceré objavy týkajúce sa nových neuroendokrinných signálnych dráh rozličných regulačných molekúl a ich receptorov (Roller et al., 2010; Yamanaka et al., 2008; Žitňan and Adams, 2011). Tento projekt priniesol zaujímavé poznatky v oblasti neuroendokrinnej regulácie vývinu a správania a odhalil nové signálne dráhy spájajúce centrálne peptidergné a aminergné systémy s periférnymi endokrinnými žľazami produkujúcimi peptidové, steroidové a juvenilné hormóny. Štruktúra a mechanizmy účinku steroidov, neuropeptidov, biogénnych amínov a ich receptorov sú podobné u všetkých skúmaných bezstavovcov a stavovcov, preto tento výskum má všeobecný význam. Svedčia o tom naše práce publikované v mnohých monografiách a vedeckých časopisoch s vysokým impakt faktorom. Tieto výsledky sme prezentovali na mnohých významných kongresoch a konferenciách ako vyžiadané plenárne alebo “state of the art” prednášky. • Objasnenie zložitých signálnych dráh a mechanizmov účinku regulačných látok a receptorov v tomto projekte môže slúžiť ako podklad pre vývoj biotechnológií, ktoré majú za cieľ zastaviť alebo zmeniť vývoj hmyzu. Možnosti využitia štruktúry a funkcie ETH a jeho génu sú chránené medzinárodným patentom: Adams M. E., Gill S. S., Žitňan D. (1998) Nucleic acid encoding ecdysis-triggering hormone. Patent: US 5831061 (3. 11. 1998), US application 582298 (3. 1. 1996). Scientific contribution for the last 10 years • The results obtained in the study of the interactions of ETH endocrine Inka cells with its receptors in the CNS and peripheral organs are of theoretical and practical significance. Existing publications and preliminary results suggest that ETH

175


Identifikovali a opísali sme funkciu a zložitú sieť neurónov produkujúcich ETH receptory u mušky Drosophila melanogaster. Naše výsledky sme publikovali v Current Biology. | We identified a very complex neuronal network expressing ETH receptors in the fly Drosophila melanogaster. Identification and function of ETH receptors was published in Current Biology.

is probably universal activator of aminergic and peptidergic systems in the CNS and even affects some endocrine glands (e. g. corpora allata, CA), which produce the juvenile hormones necessary for the growth of larvae and reproduction of adults (Kim et al. 2006a, b; Yamanaka et al., 2008; Žitňan et al., 2007). • The main theoretical and social importance of the studies referred to a number of new discoveries concerning the neuroendocrine signalling pathways of various regulatory molecules and their receptors (Roller et al., 2010; Yamanaka et al., 2008; Žitňan and Adams, 2011). This project has brought interesting findings in the neuroendocrine regulation of development and behaviour and revealed new signalling pathways linking the central peptidergic and aminergic systems and peripheral endocrine glands producing peptide, steroid and juvenile hormones. Since the structure and mechanisms of action of steroids, neuropeptides, biogenic amines and their receptors are similar in all investigated invertebrates and vertebrates, this research is of general importance. This is shown in our work published in many scientific monographs and journals with high impact factor. These results have been presented at many major congresses and conferences as requested plenary or “state of the art” lectures. • Clarification of complex signalling pathways and mechanisms of action of regulatory substances and receptors in this project can serve as a basis for the development of biotechnologies to stop or alter the development of insects. The possibilities of using the structure and function of ETH and its gene are protected by international patent Adams ME, Gill SS, Žitňan D. (1998) Nucleic acid encoding ecdysis – triggering hormone. Patent U.S. 5831061 (3 11, 1998), U.S. application 582, 298 (3 1, 1996). IV. Najvýznamnejšie monografie a články | Most significant monographs and papers

176

Žitňan, D. – Kingan, T. G. – Hermensman, J. L. – Adams, M. E. (1996). Identification of ecdysis-triggering hormone from an epitracheal endocrine system. Science 271, 88 – 91.

Adams, M. E. – Žitňan, D. (1997). Identification of ecdysis-triggering hormone in the silkworm, Bombyx mori. Biochem. Biophys. Res. Comm. 230, 188 – 191. Žitňan, D. – Ross, L. S. – Žitňanová, I. – Hermesman, J. L. – Gill, S. – Adams, M. E. (1999). Steroid induction of a peptide hormone gene leads to orchestration of a defined behavioral sequence. Neuron 23,523 – 535. Park, Y. – Žitňan, D. – Gill, S. S. – Adams, M. E. (1999). Molecular cloning and biological activity of ecdysis-triggering hormones in Drosophila melanogaster. FEBS letters 463, 133 – 138. Žitňan, D. – Hollar, L. – Spalovská, I. – Takáč, P. – Žitňanová, I. – Gill, S. S. – Adams, M. E. (2002). Molecular cloning and function of ecdysis triggering hormones in the silkworm, Bombyx mori. J. Exp. Biol. 205, 3459 – 3473. Kim, Y. J. – Spalovska-Valachova, I. – Cho, K-H. – Žitňanová, I. – Park, Y. – Adams, M. E. – Žitňan, D. (2004). Corazonin receptor signaling in ecdysis initiation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 6704 – 6709. Yamanaka, N. – Žitňan, D. – Kim, Y. J. – Adams, M. E. – Hua, Y-J. – Suzuki, Y. – Suzuki, M. – Suzuki, A. – Satake, H. – Mizoguchi, A. – Asaoka, K. – Tanaka, Y. – Kataoka H. (2006). Regulation of insect steroid hormone biosynthesis by innervating peptidergic neurons. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103, 8622 – 8627. Kim, Y.-J. – Žitňan, D. – Cho, K.-H. – Mizoguchi, A. – Schooley, D. – Adams, M. E. (2006). Central peptidergic ensembles associated with organization of an innate behavior. Proc Natl Acad Sci USA, 103, 14211 – 14216. Kim, Y. – J. – Žitňan, D. – Galizia, G. – Cho, K.-H. – Adams, M. E. (2006). A command chemical triggers an innate behavior by sequential activation of multiple peptidergic ensembles. Curr. Biol. 16, 1395 – 1407. Yamanaka, N. – Yamamoto, S. – Žitňan, D. – Watanabe, K. – Kawada, T. – Satake, H. – Kaneko, Y. – Hiruma, K. – Tanaka, Y. – Shinoda, T. – Kataoka, H. (2008). Neuropeptide receptor transcriptome reveals unidentified neuroendocrine pathways. PLoS ONE 3(8): e3048. Daubnerová, I. – Roller, L. – Žitňan, D. – (2009). The transgenesis approaches for functional analysis of peptidergic cells in the silkworm Bombyx mori. Gen. Comp. Endocrinol. 162, 36 – 42. Šimo, L. – Slovák, M. – Park, Y. – Žitňan, D. (2009). Identification of a complex peptidergic neuroendocrine network in the hard tick, Rhipicephalus appendiculatus. Cell Tiss Res. 335, 639 – 655. Yamanaka, N. – Hua, Y.-J. – Roller, L. – Spalovská-Valachová, I. – Mizoguchi, A. – Kataoka, H. – Tanaka, Y. (2010). Bombyx prothoracicostatic peptides activate the sex peptide receptor to regulate ecdysteroid biosynthesis. Proc. Nat. Acad. Sci USA, 107, 2060 – 2065. Yamanaka, N. – Roller, L. – Žitňan, D. – Satake, H. – Mizoguchi, A. – Kataoka, H. – Tanaka, Y. (2011). Bombyx orcokinins are brain-gut peptides involved in the neuronal regulation of ecdysteroidogenesis. J Comp Neurol, 519(2), 238 – 246.


Šimo, L. – Kočí, J. – Žitňan, D. – Park, Y. (2011). Evidence for D1 dopamine receptor activation by a paracrine signal of dopamine in tick salivary glands. PLoS ONE, PONE-D-10-03022R1. Jiang, H. – Ikhagva, A. –Daubnerová, I. – Chae, H. – Šimo, L. – Jung, S-H. – Yoon, Y-K. – Seong, J-Y. – Žitňan, D. – Park, Y. and Kim Y-J. (2013). Natalisin, a new tachykinin-like signaling system, regulates sexual activity and fecundity in insects. Proc. Nat. Acad. Sci. USA doi/10.1073/pnas.1310676110. Cho, K-H. – Daubnerová, I. – Park, Y. – Žitňan, D. – Adams, ME (2014). Secretory competence in a gateway endocrine cell conferred by the orphan nuclear receptor βFTZ-F1 enables stage-specific ecdysone responses throughout development in Drosophila. Dev. Biol. 385, 253 – 262. Kapitoly v monografiách

|

Chapters in monographs

Sehnal, F. – Žitňan, D. (1996). Midgut endocrine cells. In: The Biology of the Insect Midgut (MJ Lehane and PF Billingsley, eds), Chapman and Hall, London, pp. 55 – 86. Žitňan, D. – Adams, M. E. (2005). Neuroendocrine regulation of insect ecdysis. Coprehensive Molecular Insect Science (L. I. Gilbert, K. Iatrou, S. S. Gill, eds.), Vol 3, pp. 1 – 60. Adams, M. E. – Kim, Y.-J. – Park, Y. – Žitňan, D. (2006). Developmental Peptides: ETH, Corazonin and PTTH. The Handbook of Biologically Active Peptides (Kastin, ed.), pp. 163 – 169. Žitňan, D. – Adams, M. E. (2012). Neuroendocrine regulation of ecdysis. Insect Endocrinology (L. I. Gilbert, ed.), pp. 253 – 309. Sonenshine, D. – Šimo, L. – Park, Y. – Žitňan, D. (2013). The nervous and sensory systems: structure, function, proteomics and genomics. Biology of ticks (D.E. Sonenshine, R. M. Roe, eds.), 309 – 367.

177


178


179

Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV

|

Top Scientific Teams and People at SAS

3. oddelenie vied

o spoločnosti a kultúre Social Sciences, Humanities, Arts and Culture |

• • •

vedy o dejinách | Historical Sciences vedy o človeku a spoločnosti | Human Sciences vedy o kultúre a umení | Culture and Arts Sciences


Trajektórie metodológie dejín umenia 20. storočia The methodological trajectory of 20th century art history

Prof. PhDr. Ján Bakoš, DrSc. P Pracovisko: Ústav dejín umenia SAV P

|

Location: Institute of Art History, SAS

J Bakoš Ján In Institute of Art History SAS D Dúbravská 9, Bratislava E E-mail: dejubako@savba.sk

I. Vedecké zameranie výskumu • Historik umenia, profesor Ján Bakoš sa v hlavnej téme svojej vedeckej práce v uplynulom desaťročí – Trajektórie metodológie dejín umenia 20.storočia – zameral predovšetkým na: 1. Analýzu dejinných ciest a stratégií dejepisu umenia v strednej Európe, s ťažiskom na rolu tzv. Viedenskej školy dejín umenia a transformáciu jej ideí pri formovaní národných historiografií umenia. 2. Metodologické iniciatívy historiografie umenia 2.polovice 20.storočia. Analýza hlavných metodologických trendov a polemík s ťažiskom na ikonológiu, fenomenologický prístup, sociálne dejiny umenia, dekonštrukciu a tzv. kritický dejepis umenia. • Riešenie uvedenej problematiky vyústilo do radu vedeckých štúdií (o spore medzi relativistami a normativistami vo Viedenskej škole dejín umenia, historizme a transhistorizme vo vzťahu k Walterovi Benjaminovi, transformácii metodologického odkazu Jacoba Burckhardta, diskurze o ideológii a trhu v sociálnych dejinách umenia, celoživotnej polemike Ernsta Gombricha s metafyzikou, a trajektóriách metodologických konceptov v stredoeurópskej historiografii umenia). Autor položil ťažisko na odkrytie teoretických premís a ideologického podhubia metodologických stanovísk. • Výsledniciou týchto bádaní bola vedecká monografia Discourses and Strategies. tral European Approaches to Art History & Related Discour-

Focus of scientific research • As the main topic in his scientific work over the last decade on the methodological trajectory of art history of the 20th century, Jan Bakoš has focused primarily on the following: 1. Analysis of historical paths and strategies of art history in Central Europe and the role of the so-called Vienna school of art history in shaping the national historiographies of art. 2. Methodological initiatives of the historiography of art in the 2nd half of the 20th century (analysis of the main methodological trends and controversies with a focus on iconology, the phenomenological approach, the social history of art, deconstruction and the critical history of art). • Dealing with the aforementioned problems has resulted in a series of essays on the dispute between relativists and normativists within the Vienna school of art history, historicism and trans-historicism in relation to Walter Benjamin, the transformation of methodological legacy of Jacob Burckhardt, discourse on the ideology and market in the social history of art, the lifelong polemic of Ernst Gombrich against metaphysics and metamorphosis of methodological doctrines in Central European art history. The author has placed an emphasis on uncovering the theoretical premises and ideological background of methodological conceptions. • The results of this study are contained in the following publication Discourses and Strategies. The Role of the

ses (Peter Lang – Veda 2013).

Vienna School of Art History in Shaping Central European

The Role of the Vienna School of Art History in Shaping Cen-

180


Approaches to Art History & Related Discourses (Peter Lang – Veda 2013).

II. Vedeckovýskumný profil • Prof. PhDr. Ján Bakoš, DrSc. (1943), historik a teoretik umenia, absolvent Univerzity J. E. Purkyně v Brne (1965), profesor dejín umenia Univerzity Komenského v Bratislave a Karlovej univerzity v Prahe, riaditeľ Umenovedného ústavu SAV (1985 – 1990), riaditeľ Ústavu dejín umenia SAV (1990 – 2005), člen Predsedníctva SAV (1990 – 1992, 2005 – 2013), zakladateľ a prvý predseda Umeleckohistorickej spoločnosti Slovenska. Špecializuje sa na dejiny a metodológiu historiografie umenia, stredoveké maliarstvo a sochárstvo v strednej Európe, moderné slovenské umenie, sociálne dejiny umenia a na dejiny a teóriu pamiatkovej ochrany. Publikoval sedem knižných monografií a množstvo vedeckých štúdií a odborných článkov, reflektovaných domácou i zahraničnou vedeckou komunitou. Usporiadal viacero medzinárodných vedeckých podujatí: napr. Československý štrukturalizmus a viedenský scientizmus (1992), Totality a tradície (1993), Artwork through the Market (2003) a editoval šesť kolektívnych publikácií: napr. Problémy dejín výtvarného umenia Slovenska (Bratislava 2002), Minulosť v prítomnosti: súčasné umenie a umeleckohistorické mýty (Bratislava 2002), Artwork Through the Market (2003). Je šéfredaktorom časopisu Ars a členom zboru poradcov časopisu Human Affairs. Pôsobil alebo pôsobí ako člen International Association of Art Critics, International Committee of the History of Art, Association of Research Institutes in Art History, International Association of Aesthetics, European Science Foundation, Umeleckohistorickej spoločnosti Slovenska, Slovenskej akademickej spoločnosti a Učenej spoločnosti SAV. V roku 2000 mu Viedenská univerzita udelila Herderovu cenu, v roku 2003 získal „Nummum academiae memorialem tribuit“ Slovenskej akadémie vied, a v roku 2013 medialu SAV za podporu vedy, ako aj Pamätnú listinu Filozofickej fakulty Masarykovej univerzity v Brne.

Scientific research profile • Prof. PhDr. Jan Bakoš, DrSc. (1943), historian of art, graduate of Masaryk University in Brno (1965), professor in art history of Charles University in Prague and emeritus profesor at the Comenius University in Bratislava, director of the Art Institute of Slovak Academy of Sciences (1985 – 1990) and the Institute of Art History at SAS (1990 – 2005), member of the SAS Presidium (1990 – 1992, 2005 – 2013), founder and first President of the Society of art historians in Slovakia. He specializes in the history and methodology of art history, medieval painting and sculpture in Central Europe, Slovak modern art, social history of art and history and theory of monument protection. He has published many books and scientific studies and organized a number of international conferences such as Czecho-Slovak Structuralism and Viennese Scientism (Československy štrukturalizmus a viedensky scientizmus) (1992), Totalitarianisms and Traditions (1993) and Artwork through the Market (2003). He also edited six collective publications such as The Problems of Art History in Slovakia (in Slovak) (Bratislava 2002),The Past in The Present: Contemporary Art and Art History Myths (Bratislava 2002), Artwork Through the Market (Bratislava 2003). He is the editor-inchief of art historical journal Ars and a member of the advisory board of a postdisciplinary journal Human Affairs. He has acted as a member of the International Committee of the History of Art, Association of Research Institutes in Art History, International Association of Aesthetics and the Committee for the Humanities of European Science Foundation. At the present he is a member of the International Associations of Art Critics, the Association of Art Historians in Slovakia, the Slovak Academic Society and the SAS Learned Society. In 2000 he was awarded the Herder-Prize by the University of Vienna, in 2003 he received the “Nummum academiae memorialem tribuit” from the Slovak Academy of Sciences and in 2013 the SAS medal for the support of science, as well as a commemorative charter from the Faculty of Arts of Masaryk University in Brno.

181


III. Výsledky výskumu • Vo výskume ťažiskovej témy (Trajektórie metodológie dejín umenia 20.storočia) boli odkryté a analyzované nielen implicitné teoretické premisy jednotlivých metodologických stanovísk, ale aj ich ideologické podhubia a stratégie, ktoré cielili k presadeniu jednotlivých doktrín. Autorovým cieľom pritom nebola dekonštrukcia dejepisu umenia či spochybnenie jeho vedeckej povahy. Dejiny metodológie a analýzu teoretických premís a ideologických konštrukcií poňal ako pomocnú subdisciplínu historiografie umenia, ktorej úlohou je kritická sebareflexia bádania. • V uplynulej dekáde autor publikoval dve individuálne monografie a editoval jednu kolektívnu publikáciu: Intelektuál & Pamiatka, Bratislava Kallingram 2004. • Dis-

ogy of 20th century art history) were uncovered not only implicit theoretical premises of particular methodological approaches, but also their ideological strategies. The authors aim in this was neither to deconstruct the history of art nor to questions its scientific nature. The author has conceived art historical methodology and analysis of theoretical premises and ideological constructions of art history as an auxiliary art historical subdiscipline, the role of which is critical self-reflective research. • In the past decade the author has published two books and edited one collective publication as follows: Intelektual

courses and Strategies. The Role of the Vienna School of Art

Approaches to Art History & Related Discourses. (Peter Lang

History in Shaping Central European Approaches to Art History & Related Discourses. (Peter Lang – Veda 2013.)

Kolektívna monografia:

Artwork Through the Market.

The Past and Present. (Edited by Ján Bakoš, Bratislava 2004.)

Autor je medzinárodne akceptovaným bádateľom, špecialistom na dejiny umeleckohistorickej metodológie. Aktívne sa zúčastnil na viacerých svetových umeleckohistorickych kongresoch, uskutočnil celý rad prednášok na zahraničných univerzitách a výskumných centrách, a publikoval vo viacerých zahraničných časopisov a zborníkoch. Jeho doterajšie publikácie dosiahli ohlas vyše 450 citácií, z toho 237 citácií v zahraničných publikáciách resp. od zahraničných autorov. Ohlas za ostatných 10 rokov (2003 – 2012): 115 zahraničných citácií. • Autorovou najcitovanejšou knižnou prácou je monografia: Štyri trasy meSeries of Slovak Academy of Sciences

Volume

5

& Pamiatka (Intellectual & Historical Monument), Bratislava Kallingram 2004.

Discourses and Strategies. The Role of

the Vienna School of Art History in Shaping Central European – Veda 2013.)

Artwork The rough the Market. The Past

• The author is internationally renowned researcher, specialist in the history of art-historical methodology. He has participated in several international art historical congresses and conferences, held a variety of lectures at foreign universities and research centres and has been published in several international journals and anthologies. His previous publications have achieved acclaim in more than 450 citations, of which 237 were featured in international publications by foreign authors. Citations in the past 10 years (2003 – 2012): 115 foreign citations. • The authors most cited publication is the book: Štyri trasy metodoloand Present. (Edited by Jan Bakoš, Bratislava 2004.)

gie dejin umenia: Viedenska škola dejin umenia – Československy štrukturalizmus – Ruska historiografi a umenia – Ikono-

todológie dejín umenia: Viedenská škola dejín umenia – Čes-

logia a semiotika. (Four Routes in Art History Methodology:

koslovenský štrukturalizmus –Ruská historiografia umenia

The Vienna School, Czecho-Slovak Structuralism, the Russian

JÁN BAKO BAKOŠ Š

– Ikonológia a semiotika. (Bratislava Veda 2000.)

• Najci-

Historiography of Art, Iconology&Semiotics) (Bratislava Veda

DISCOURSES AND STRATEGIES:

tovanejšia štúdia za ostatných 10 rokov: From Universalism to Nationalism. Transformations of Vienna Scho-

2000.) • The most cited article in the past 10 years: From Universalism to Nationalism. Transformations of

ol Ideas in Central Europe. In: Die Kunsthistoriographien in

Vienna School Ideas in Central Europe. In: Die Kunsthistoriog-

Ostmitteleuropa und der nationale Diskurs. (Hrsg.: R. Born, A.

raphien in Ostmitteleuropa und der nationale Diskurs. (Hrsg.:

Janátková, A. S. Labuda, Berlin 2004, s. 79 – 101.)

R. Born, A. Janatkova, A. S. Labuda, Berlin 2004, s. 79 – 101.)

The Role of the Vienna School in Shaping Central European Approaches to Art History & Related Discourses

Series of Slovak Academy of Sciences Volume 5

182

Results of research • Within the author’s main research topics (i.e.trajectories of the methodol-


IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Medzinárodná umeleckohistorická komunita za najväčší vedecký prínos autora za ostatných 10 rokov pokladá jeho analýzu a rekonštrukciu ciest a stratégií historiografie umenia v strednej Európe. Ján Bakoš: From Universalism to Nationalism. Transformations of Vienna School Ideas in Central Europe. In: Die Kunsthistoriographien in Ostmitteleuropa und der nationale Diskurs. (Hrsg.: R. Born, A. Janátková, A. S. Labuda, Berlin 2004, s.79 –101.)

Ján Bakoš: Paths and Strategies in the

Historiography of Art in Central Europe. In: ARS 43, 2010/1, str.85 –118. • Výber z komentárov k štúdii „Paths and Strategies...“: • „A wonderful and higly scholarly account on the historiography on Central European art history.“ (Prof. Keith Moxey, Barnard College New York). • „A splendid paper, which offers an unparalleled survey and analysis of a very wide range of material indeed.“ (Prof. Christopher Wood, Yale University). • „An excellent article on the development of Art History in Central Europe./.../ The paper will remain the fundamental starting point for everyone who will embark upon any monographic subject related to this mater... will serve every student of ideologies in Art History.“ (Prof. emeritus Piotr Skubiszewski, Uniwersytet Warszawa). • „Der gewichtige Artikel...(der) die ostmitteleuropäische Kunstgeschichtsschreibung im (west-)europäischen Zusammenhang diskutiert und dabei die Wissenschaftsgeschichte konsequent mit der politischen Geschichte verbindet.“ (Dr, Bernd Carqué, Universität Marburg). • „A thorough and extremly enlightening historiographic study of the state of art history in Eastern Europe. This is an excellent base for a continuing rapprochement with Western European art history.“ (Prof. Philippe Bordes, L´Institut national d´histoire de l’art Paris).

Scientific contribution in the past 10 years • The analysis and reconstruction of paths and strategies of the history of art in Central Europe is regarded by the international art history community as the author’s most important scientific contribution. Jan Bakoš: From Universalism to Nation-

alism. Transformations of Vienna School Ideas in Central Europe. In: Die Kunsthistoriographien in Ostmitteleuropa und der nationale Diskurs. (Hrsg.: R. Born, A. Janatkova, A. S. Labuda, Berlin 2004, s.79 –101.)

Jan Bakoš: Paths and

Strategies in the Historiography of Art in Central Europe. In:

• Selected comments on the “Paths and Strategies...” study: „A wonderful and highly scholarly account of the historiography on Central European art history.“ (Prof. Keith Moxey, Barnard College Columbia University New York). • „A splendid paper, which off ers an unparalleled survey and analysis of a very wide range of material indeed.“ (Prof. Christopher Wood, Yale University). • „An excellent article on the development of Art History in Central Europe./.../ The paper will remain the fundamental starting point for everyone who will embark upon any monographic subject related to this mater... will serve every student of ideologies in Art History.“ (Prof. emeritus Piotr Skubiszewski, Uniwersytet Warszawa). • „Der gewichtige Artikel ...(der) die ostmitteleuropaische Kunstgeschichtsschreibung im (west-)europaischen Zusammenhang diskutiert und dabei die Wissenschaft sgeschichte konsequent mit der politischen Geschichte verbindet.“ (Dr. Bernd Carque, Universitat Marburg). • „A thorough and extremly enlightening historiographic study of the state of art history in Eastern Europe. This is an excellent base for a continuing rapprochement with Western European art history.“ (Prof. Philippe Bordes, L’Institut national d’histoire de l’art Paris).

ARS 43, 2010/1, str.85 –118.

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Discourses and Strategies. The Role of the Vienna School of Art History in Shaping Central European Approaches to Art History & Related Discourses. Peter Lang – Veda 2013.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Artwork Through the Market. The Past and Present. Edited by Ján Bakoš, Bratislava 2004.

183


Behaviorálna ekonómia: Princípy komplexných rozhodnutí v momentoch rizika a neistoty Behavioural Economics: The principles of complex decision-making in moments of risk and uncertainty Doc. Ing. Vladimír Baláž, DrSc. D Pracovisko: Prognostický ústav SAV P

|

Location: Institute for Forecasting SAS

Vladimír Baláž Institute for Forecasting SAS Šancová 56, 813 64 Bratislava E-mail: vbalaz@yahoo.com Web:http://www.prog.sav.sk/fileadmin/pusav/download_files/zivotopis/zivotopis_Balaz2.pdf

184

I. Vedecké zameranie výskumu • Ekonóm Vladimír Baláž sa venuje dvom hlavným oblastiam výskumu: jednou je difúzia tzv. tichých poznatkov prostredníctvom medzinárodnej mobility osôb, druhou je behaviorálna ekonómia. • „Medzinárodnej mobility osôb a difúzie poznatkov sa týkala väčšina mojich projektov vo Veľkej Británii, kde som pracoval ako vedecký pracovník na projektoch Rady pre ekonomický a sociálny výskum (ESRC), British Academy a Leverhulme Foundation. Výsledky týchto výskumov boli publikované v dvoch zahraničných monografiách (Williams, A. M. – Baláž, V. (2008): Inter-

Focus of scientific research • Economist Vladimir Balaz has two main research interests: one is diffusion of tacit knowledge through the international mobility of people, the second is behavioural economics. • “The international human mobility and diffusion of knowledge was subject of my projects with the UK partners (Univesities of Exeter anf Surrey). I participated on projects funded by the Economic and Social Research Council (ESRC), the British Academy and the Leverhulme Foundation. The results of these studies were published in two monographs (Williams, A. M. – Baláž, V. (2008):

national Migration and Knowledge, Williams, A. M. – Baláž,

International Migration and Knowledge, and Williams, A.

V. (2014): Risk and Migration(obe vydalo Routledge: London

M. – Baláž, V. (2014): Risk and Migration (both published

and New York),

by Routledge: London and New York) as well as dozens of articles in leading journals devoted to migration and its effects on development of countries and regions. • Since 2002 I have developed research interest in behavioural economics. This scientific discipline combines knowledge and research methods of economics, psychology and cognitive science to explain the principles of human behaviour. I worked on this subject with support of the APVV grant, published several articles and published the monograph which was a seminal work in this discipline in Slovakia (Risk and uUncertainty. An introduction to behavioural economics and finance, 451 pages, VEDA, 2009). The goal of my research is to understand the principles of

a desiatkach článkov v špičkových časopisoch venovaných migrácii a jej efektom na rozvoj krajín a regiónov. • Od roku 2002 sa venujem výskumom v behaviorálnej ekonómii. Táto vedná disciplína kombinuje postupy a poznatky ekonómie, psychológie a kognitívnych vied pri vysvetľovaní princípov ľudského správania sa. Viedol som na túto tému grant APVV, publikoval niekoľko článkov a vydal monografiu, ktorá je úvodným dielom do tejto disciplíny na Slovensku (Riziko a neistota. Úvod do behaviorálnej ekonómie a financií, 451 strán, Veda, vydavateľstvo SAV). Cieľom môjho výskumu je porozumieť princípom komplexných rozhodnutí za podmienok rizika a neistoty.“


complex decisions under conditions of risk and uncertainty.” II. Vedeckovýskumný profil • Vladimír Baláž pracuje v Prognostickom ústave SAV od roku 1989 a v súčasnosti pôsobí ako vedúci vedecký pracovník. Slovenská komisia pre vedecké hodnosti mu udelila hodnosť DrSc. (2007) a Slovenská technická univerzita titul docenta (2011). Od roku 2012 je akademikom – členom Učenej spoločnosti SAV. • Vladimír Baláž bol v rámci viacerých výskumných projektov v rokoch 1997 – 2013 zamestnaný ako vedecký pracovník aj na britských univerzitách v Exeteri, Londýne a Surrey. Má dlhodobú spoluprácu s profesorom Allanom Williamsom, členom Britskej akadémie sociálnych vied. • Vladimír Baláž od roku 2004 pôsobí ako národný expert pre inovačné a vedecko-technické politiky vo viacerých iniciatívach a expertných skupinách Európskej Komisie (DG-Research and Innovation, DG Enterprise and Industry, DG Employment, Social Affairs & Inclusion). Napríklad projekty ERAWATCH a ProInno sú platformami Európskej komisie o národných systémoch a politikách inovácií, vedy a techniky v 61 krajinách sveta. Podporujú implementáciu iniciatívy „Inovačná únia“ v rámci stratégie Európa 2020. Projekt METRIS mapuje rozvoj sociálnych vied a humanít v 27 členských krajinách EÚ. Projekt Regional Innovation Monitor na základe siete národných expertov detailne analyzuje regionálne politiky inovácií v 20 členských krajinách EÚ. V roku 2013 bol menovaný Európskou komisiou za hlavného hodnotiteľa Stratégie inteligentnej špecializácie pre SR v rokoch 2014 – 2020. Scientific research profile • Vladimír Baláž has been working with the SAS Institute for Forecasting since 1989 and currently works as researcher professor. The Slovak Commission for Scientific Degrees awarded him the Doctor of Science degree in 2007 and the Technical University of Slovakia awarded him the title of Professor in 2011. Since 2012 he has been an aca-

demic member of the Learned Society of SAS. • As part of various research projects between 1997 – 2013, Vladimír Baláž was also employed as a researcher with the British Universities of Exeter, London Metropolitan and Surrey. He has a long-term co-operation with Professor Allan Williams, member of the British Academy of Social Sciences. • Since 2004, Vladimír Baláž has been a national expert for innovation, research and technology policies in various initiatives and expert groups of the European Commission (DG Research and Innovation, DG Enterprise and Industry, DG Employment, Social Affairs & Inclusion). The ERAWATCH and ProInno projects provides information on European, national and regional research and innovation systems, policies, and programmes in the 61 countries of the EU and around the world. They support implementation of the “Innovation Union” initiatives as part of the Europe 2020 strategy. The METRIS project maps the development of social sciences and humanities in the 27 member states of the EU. The Regional Innovation Monitor project is based on a network of national experts, and analyses in detail the regional innovation policy in 20 member states of the EU. The European Commission appointed Vladimír Baláž the Chief Evaluator for the Smart Specialisation Strategy for Slovakia for period 2014 – 2020. • Since 1994, Vladimír Baláž has been providing expertise and consultance activities on the financial markets and services for the Slovak Government, associations of financial institutions and specific financial institutions. He prepared several expert studies on the development of the financial market and innovation policies for the Slovak Government. Based on the results of his research at SAS, he designs expertise and consultancy on the financial risk tolerance and making complex decisions on the financial market for private financial institutions. III. Výsledky výskumu • K hlavným vedeckým výsledkom patria poznatky o koevolúcii inštitucionálnej a technologickej zmeny v oblas-

185


ti transferu poznatkov pomocou migrácie. Špecificky ide o práce o rôznych typoch migrantov, získavajúcich poznatky v zahraničí a uplatňujúcich tieto poznatky v domovskej krajine po návrate. Nové technológie a formy organizácie práce (internet, nízkonákladové letecké spoločnosti) umožňujú zapojenie sa do pracovnej migrácie omnoho širším vrstvám obyvateľstva ako pred niekoľkými desaťročiami. Tieto technológie zvyšujú dostupnosť a znižujú cenu explicitných poznatkov (prenosných, napr. cez internet), a súčasne zvyšujú význam poznatkov, ktorých transfer je možný len na základe osobnej skúsenosti. Tieto témy možno nájsť v publikáciách: Baláž, V. – Wil-

types of migrants, building knowledge abroad and transferring this knowledge to their home country upon return. New technologies and organisational innovation (internet, low cost airlines) enable participation in labour migration for much broader sections of the population compared to a few decades ago. These technologies and innovations increase accessibility and reduce cost of explicit knowledge (portable, e.g. through the internet) while increasing importance of tacit knowledge, the transfer of which is possible only via personal learning and experience. These topics can be found in the following publications: Baláž, V. – Williams, A. M.: What Human

liams, A. M.: What Human Capital, which Migrants? Retur-

Capital, which Migrants? Returned Skilled Migrants to Slo-

ned Skilled Migrants to Slovakia from the UK. International

vakia from the UK. International Migration Review. 39(2):

Migration Review. 39(2): 439 – 468. 2005.

Baláž, V. – Wil-

Baláž, V. – Williams, A. M. – Kollár,

D.: Temporary versus permanent youth brain drain: eco-

brain drain: economic implications. International Migration,

nomic implications. International Migration, 42(4): 3 – 34,

42(4): 3 – 34, 2004.

Williams, A. M. – Baláž, V. – Wallace,

2004.

Williams, A. M. – Baláž, V. – Wallace, C.: Interna-

C.: International labour mobility and uneven regional develo-

tional labour mobility and uneven regional development in

pment in Europe. European Urban and Regional Studies, 11(1):

Europe. European Urban and Regional Studies, 11(1): 27 – 6,

• V oblasti behaviorálnej ekonómie sa k najvýznamnejším výsledkom radia poznatky o tolerancii rôznych typov rizík (najmä finančných). Distribúcia tejto tolerancie je v slovenskej populácii veľmi podobná ako v USA, Veľkej Británii a iných krajinách sveta s veľmi rozdielnym kultúrnym zázemím. To naznačuje, že na tolerancii rizík sa prejavujú aj určité spoločné faktory, napríklad genetické a biologické. Viac v publikácicách: Williams, A. – Baláž, V. : Mobility, risk toleran-

• In the area of behavioural economics, one of the most significant findings is that distribution of tolerance of various types of risk (in particular financial) is quite similar accorss various countries and cultures of the World (including USA, UK, Slovakia). It indicates that tolerance of risk stems from certain common factors, such as genetic and biological. More on this can be found in the following publications: Wil-

ce and competence to manage risks, forthcoming. In: Journal

to manage risks, forthcoming. In: Journal of Risk Research,

27 – 6, 2004.

of Risk Research, Vol. 16, 2013.

Williams, A. M. – Baláž,

2004.

liams, A. – Baláž, V. : Mobility, risk tolerance and competence Vol. 16, 2013.

Williams, A. M. – Baláž, V.: Tourism, risk

V.: Tourism, risk tolerance and competences: Travel organiza-

tolerance and competences: Travel organization and tourism

tion and tourism hazards. Tourism Management, 35: 209 – 221.

hazards. Tourism Management, 35: 209 – 221. 2013.

2013.

186

439 – 468. 2005.

liams, A. M. – Kollár, D.: Temporary versus permanent youth

Wil-

Williams, A. M. – Baláž: Migration, Risk, and Un-

liams, A. M. – Baláž: Migration, Risk, and Uncertainty: Theo-

certainty: Theoretical Perspectives. Population, Place and Spa-

retical Perspectives. Population, Place and Space, 18(2):167 –

ce, 18(2):167 – 180, 2012.

180, 2012.

Results of research • Among the main scientific results is knowledge gained on the co-evolution of institutional and technological changes in the area of knowledge transfer through migration. This specifically involves work on various

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • V medzinárodnom výskumnom priestore za najdôležitejšie treba pokladať výsledky týkajúce transferu tichých poznatkov prostredníctvom medzinárodnej migrácie. Na Slovensku sa k naj-


dôležitejším výsledkom radí etablovanie školy behaviorálnej ekonómie a financií. Scientific contribution in the past 10 years • Research in transfer of tacit knowledge transfer via international migration generated the highest citation response by international science community. As for the Slovak research community, founding field of behavioural economics and finance was the most significant achievement by Vladimír Baláž. V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Baláž, V.: Riziko a neistota. Úvod do behaviorálnej ekonómie a financií. 451 strán, Vydavateľstvo VEDA, SAV, 2009.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Williams, A. M. – Baláž, V.: International Migration and Knowledge. Routledge: London and New York, 2008, 223 pages. 2008.

187


Subjektivita sexuality a intimity v dynamike spoločenských kontextov The subjectivity of sexuality and intimacy in the dynamics of social contexts

Doc. PhDr. Gabriel Bianchi, CSc. D P Pracovisko: Ústav výskumu sociálnej komunikácie SAV C Communication SAS

|

Location: Institute for Research in Social

Gabriel Bianchi Institute for Research in Social Communication SAS Dúbravská 9, Bratislava E-mail: bianchi@savba.sk Web: http://www.kvsbk.sav.sk

188

I. Vedecké zameranie výskumu ••• Sexuálne zdravie nie je iba medicínska téma • „Problematike sexuality som sa začal venovať pred 20 rokmi na základe spoločenskej výzvy – prevencia šírenia HIV žiadala poznanie osobitostí sexuálneho správania populácie. V tom čase bolo vedecké poznanie v tejto oblasti, poznačené desaťročiami ideologického selektovania totalitnou komunistickou mocou, takmer rovné nule. Nadviazal som na výskum rizikového správania sa v environmentálnom kontexte, ktorému som sa dovtedy venoval, keďže psychologické mechanizmy rozhodovania sa pod hrozbou rizika a so zameraním na zdravie sú platné nezávisle od kontextu. Rýchlo sa však ukázalo, že takéto úzke operacionalizovanie je nedostatočné pre porozumenie sexuality v celej hĺbke jej subjektivity a súčasne v jej kultúrnych, sociálnych a štrukturálno-politických kontextoch.“ • V úzkej spolupráci s kolegami Ivanom Lukšíkom a Miroslavom Popperom sme postupne skúmali sociálne reprezentácie sexuality, rodové aspekty sexuálneho zdravia, špecifickosť podmienok pre sexuálne zdravie v ozbrojených silách a v prostredí sexbiznisu či schémy rizikových životných štýlov (interakcie rizika v oblasti sexuality a pri konzumovaní alkoholu a drog). Kľúčovým momentom bolo rozšírenie výskumu do medzinárodného kontextu, čím sme získali možnosť výrazne intenzívnejšieho interpretovania kultúrno-so-

ciálnych špecifík, a na druhej strane univerzálií v problematike sexuálneho zdravia. To malo rozhodujúci vplyv na skvalitnenie všetkých aplikačných a expertíznych výstupov smerom k domácej výzve skvalitňovania sexuálnej výchovy podpory sexuálneho a reprodukčného zdravia a práv ľudí. • Popri psychologickom výskume sexuality, v ktorom som sa venoval aj problematike homosexuality resp. homofóbie, reflexii interrupcií, kultúrnym špecifikám pokúšania a zvádzania, a v ostatnom čase problematike sexuálnej agresie medzi deťmi a mládežou, som sa časom začal orientovať aj na presahy sexuality do organizácie spoločnosti, najmä na problematiku tzv. sexuálneho a intímneho občianstva. • V súčasnosti sa venujem výskumu udržateľnosti reprodukcie na Slovensku. Teoretický výskum v hraničnej oblasti medzi sociológiou, psychológiou, rodovými štúdiami a politickou vedou priniesol sériu štúdií, ktoré nielen rámcujú sexualitu v širšom kontexte intimity, ale umožňujú formulovanie novej platformy výskumu sexuality ako jednej z kľúčových dimenzií občianskej spoločnosti.“ • BIANCHI, Gabriel: Nové podoby sexuality, občianstva, noriem a reprodukcie: svet a Slovensko. In Sociológia – Slovak Sociological Review, 2013, roč. 45, č. 1, s. 5 – 26.

BIANCHI, Gabriel:

Intimacy: from transformation to transmutation. In Human Affairs : a postdisciplinary journal for humanities and social sciences, 2010, vol. 20, no. 1, p. 1 – 8.

BIANCHI, Gabriel:

Public Sexuality and the Intimate Public : Postmodern Re-


flections on Sexuality. In Human Affairs : A Postdisciplinary Journal for Humanities and Social Sciences. 2003, vol. 13, no. 1, p. 59 – 75.

Focus of scientific research ••• Sexual health is not just a medical topic • “I began dealing with issues of sexuality 20 years ago on the basis of a social challenge – the prevention of the spread of HIV called for an understanding of the specificities of the sexual behaviour of the population. At that time, scientific knowledge in the field, marked by decades of selecting ideological totalitarian communist rule were almost non-existent. I followed up on the research of risk behaviour in the environmental context which I had previously addressed, insofar as psychological mechanisms of decision making under the threat of risk and focusing on health are valid regardless of the context. It quickly became clear that such operationalisation is insufficient for the understanding of sexuality in the full depth of its subjectivity and at the same time its cultural, social and structural political contexts.” • In close collaboration with colleagues Ivan Lukšík and Miroslav Popper, we gradually investigated the social representations of sexuality, gender aspects of sexual health, the specificity of the conditions for sexual health in the armed forces and in the sex business environment as well as patterns or risk lifestyles (interaction of risk in the area of sexuality and when consuming alcohol and drugs). A key moment was the expansion of the research into the international context, whereby we had the opportunity to very intensively interpret cultural and social specificities, and on the other hand universal aspects of sexual health issues. This had a decisive impact on the quality of all applied and expert output in relation to domestic challenges in the improvement of sex education and support of the sexual and reproductive health and rights of people. • In addition to psychological research on sexuality in which I address the issue of homosexuality, specifically homophobia, reflection on abortion, the cultural specificities of temptation and seduction, and recently the issue

of sexual aggression among children and youth, over time I began to focus on the projections of sexuality on the organization of society, particularly on the issue of so-called sexual and intimate citizenship. • I am currently focusing research on the sustainability of reproduction in Slovakia. Theoretical research in the border area between sociology, psychology, gender studies and political science has brought about a series of studies that not only group sexuality in the broader context of intimacy, but allow for the formulation of a new sexuality research platform as one of the key dimensions of civil society.” • BIANCHI, Gabriel: Nové podoby sexuality, občianstva, noriem a reprodukcie: svet a Slovensko. In Sociológia – Slovak Sociological Review, 2013, roč. 45, č. 1, s. 5 – 26.

BIANCHI, Gabriel:

Intimacy: from transformation to transmutation. In Human Affairs : a postdisciplinary journal for humanities and social sciences, 2010, vol. 20, no. 1, p. 1 – 8.

BIANCHI, Gabriel:

Public Sexuality and the Intimate Public : Postmodern Reflections on Sexuality. In Human Affairs : A Postdisciplinary Journal for Humanities and Social Sciences. 2003, vol. 13, no. 1, p. 59 – 75.

II. Vedeckovýskumný profil • Vedecko-výskumnú dráhu sociálneho psychológa doc. PhDr. Gabriela Bianchiho, CSc. charakterizujú paradigmatická flexibilita a silná spoločenská zodpovednosť. • Prvá sa premieta v tom, že patrí k pionierskej skupine psychológov presadzujúcich a prakticky uplatňujúcich na Slovensku post-pozitivistickú epistemológiu skúmania psycho-sociálnej reality (konštrukcionistický, diskurzívny a kritický prístup), so snahou o integráciu s psychologickou tradíciou. Táto orientácia sa prejavuje aj v uplatňovaní nových metodologických postupov – najmä Q metodológie, rôzne formy analýzy diskurzu a kontextových analýz. • BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan – SUPEKOVÁ, Marianna. Q-metodológia – alternatívny prístup k skúmaniu sexuálneho zdravia. Bratislava : KVSBK SAV, 1999. CD-ROM. Human Communication Studies, Vol. 4.Typ

BIANCHI,

Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan – SUPEKOVÁ, Marianna – STENNER, Paul: Pokus o konštruovanie stratégií mladých ľudí v oblasti sexuality. In Československá psycholo-

189


gie : časopis pro psychologickou teorii a praxi, 1999, roč. 43,

• Vzhľadom na veľký subjektívny význam sexuality a jej citlivosť ako spoločenskej témy, výskum v tejto oblasti a jeho výsledky znamenajú aj priamu intervenciu do spoločenskej reality – napr. v diskurzoch o sexuálnej výchove, prístupe k metódam plánovaného rodičovstva a interrupcii. Z tohto hľadiska sú významné vedecké výstupy, ktoré majú priamy vzťah k verejným politikám, napr. v oblasti zabezpečovania rodovej rovnosti a nediskriminácie na základe sexuálnej orientácie. • BIANCHI, Gabriel – č. 3, s. 231 – 252.

LUKŠÍK, Ivan – PIETRUCHOVÁ, Oľga – POPPER, Miroslav – SZEGHYOVÁ, Petra: Re/produkcia rodovej ne/rovnosti v zdravotníctve. Bratislava : Vydavateľstvo OKAT PLUS, s. r. o., 2008. 134 s.

BIANCHI, Gabriel (Ed): Upgrade pre sexu-

slav – LUKŠÍK, Ivan – SUPEKOVÁ, Marianna. Q-metodológia

álnu výchovu. Bratislava : Veda – KVSBK SAV, 2003, s. 93 –

– alternatívny prístup k skúmaniu sexuálneho zdravia. Brati-

100.

SUPEKOVÁ, Marianna – BIANCHI, Gabriel: Sexu-

slava : KVSBK SAV, 1999. CD-ROM. Human Communication

álna výchova a spokojnosť sexuálne aktívnejších mladých ľudí

Studies, Vol. 4.Typ

(kvalitatívny prístup). In Československá psychologie : časopis

slav – LUKŠÍK, Ivan – SUPEKOVÁ, Marianna – STENNER,

pro psychologickou teorii a praxi, 2000, roč. 44, č. 1, s. 56 – 76.

Paul: Pokus o konštruovanie stratégií mladých ľudí v oblasti

ONDRISOVÁ, Sylvia – BIANCHI, Gabriel: Heterosexiz-

sexuality. In Československá psychologie : časopis pro psy-

mus: spoločensko-kultúrne a psychologické aspekty postojov

chologickou teorii a praxi, 1999, roč. 43, č. 3, s. 231 – 252. • Given the great subjective importance of sexuality and its sensitivity as a social topic, research in this area and its results also represent a direct intervention in social reality – eg. in discourse on sex education, access to family planning methods and abortion. In this regard there are significant scientific outputs that are directly related to public policies, for example in the area of ensuring gender equality and non-discrimination based on sexual orientation. • BIANCHI, Gabriel

ku lesbickým ženám a gayom. In Československá psychologie : časopis pro psychologickou teorii a praxi, 2000, roč. 44, č. 2, s. 165 – 179.

ČERVENKOVÁ, Ivana – BIANCHI, Gabriel:

Diskurzy homosexuality a vývin sexuálnej identity. In Československá psychologie : časopis pro psychologickou teorii

190

Scientific research profile • The scientific research career of social psychologist doc. PhDr. Gabriel Bianchi, CSc. is characterized by paradigmatic flexibility and strong social responsibility. It is first reflected in the fact that he is one of the pioneering group of psychologists who are promoting and practically applying the Slovak post-positivistic epistemological examination of psycho-social reality (constructionist, discursive and the critical approach), in an effort to integrate psychological tradition. This orientation is also reflected in the application of new methodologies – in particular, Q methodology, various forms of discourse analysis and contextual analysis. • BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miro-

a praxi, 2003, vol. 47, no. 2, p. 122 – 134. • Dôležitým aspektom vedeckých aktivít Gabriela Bianchiho je medzinárodná vedecká spolupráca a riešenie vedecko-výskumných projektov v medzinárodných tímoch, resp. grantových projektoch (WHO, EU Health Programme/Executive Agency for Health and Consumers DG SANCO, RP EÚ), ktoré ústia do medzinárodných vedeckých publikácií a prezentácií. • V neposlednom rade je významná konzistentnosť vedeckej školy, ktorú Gabriel Bianchi vytvoril v oblasti výskumu sexuality v domácom prostredí – vedecké a aplikačné projekty, tímové spolupráce, vedecké a odborné publikácie, dlhodobé vedecké garantovanie medzinárodnej konferencie Sexuality, vedenie doktorandov, kurzy na viacerých fakultách univerzít, vrátane primeranej popularizácie.

BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miro-

– LUKŠÍK, Ivan – PIETRUCHOVÁ, Oľga – POPPER, Miroslav – SZEGHYOVÁ, Petra: Re/produkcia rodovej ne/rovnosti v zdravotníctve. Bratislava : Vydavateľstvo OKAT PLUS, s. r. o., 2008. 134 s.

BIANCHI, Gabriel (Ed): Upgrade pre sex-

uálnu výchovu. Bratislava : Veda – KVSBK SAV, 2003, s. 93 – 100.

SUPEKOVÁ, Marianna – BIANCHI, Gabriel: Sex-

uálna výchova a spokojnosť sexuálne aktívnejších mladých ľudí (kvalitatívny prístup). In Československá psychologie : časopis pro psychologickou teorii a praxi, 2000, roč. 44, č. 1, s. 56 – 76.

Heterosexizmus:

ONDRISOVÁ, Sylvia – BIANCHI, Gabriel: spoločensko-kultúrne

a

psychologické

aspekty postojov ku lesbickým ženám a gayom. In Českoslov-


enská psychologie : časopis pro psychologickou teorii a praxi, 2000, roč. 44, č. 2, s. 165 – 179.

ČERVENKOVÁ, Ivana –

BIANCHI, Gabriel: Diskurzy homosexuality a vývin sexuálnej identity. In Československá psychologie : časopis pro psychologickou teorii a praxi, 2003, vol. 47, no. 2, p. 122 – 134. • An important aspect of the scientific activities of Gabriel Bianchi is international scientific cooperation and dealing with scientific and research projects on international teams on grant projects (WHO, EU Health Programme / Executive Agency for Health and Consumers DG SANCO, EU FP), which are drawn upon in international scientific publications and presentations. • Finally, there is an important consistency in the scientific school created by Gabriel Bianchi in the area of sexual research in the domestic environment – scientific and applied projects, teamwork, scientific and professional publications, guaranteed international conferences on sexuality on a long-term basis, supervision of PhD candidates, courses at several university faculties as well as considerable popularization.

Press, 2005, s. 263-296. ISBN 0-7890-2293-1. • Jedinečný vhľad do kultúrnych špecifík konceptualizácie sexuality, zodpovednosti, partnerstva a vnímania rizika v sexe priniesla kroskulturálna štúdia, ktorej výsledky poukazujú o. i. na významné negatívne potenciálne dôsledky tzv. veľkých diskurzov o sexualite, ktoré sú v našich podmienkach silno schematizované do extrémnej konzervatívnosti vs. extrémnej liberálnosti s nedostatočne rozvinutými prechodmi: STENNER, Paul – BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – SUPEKOVÁ, Marianna – LUKŠÍK, Ivan – PUJOL, Joan: Constructions of sexual relationship : A study of the views of young people in Catalunia, England and Slovakia and their health implications. In Journal of Health Psychology, 2006, vol. 11, no. 5, p. 669 – 684.

• Ojedinelá je tiež analýza sexuality z prostredia sexbiznisu, ktorá sa zameriava najmä na problematiku klientov a hľadá odpovede na relevantné problémy v dynamike vzťahu dopytu a ponuky v oblasti konzumnej sexuality: BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan: Between demand and supply : A regional of the supply and demand for sex services and trafficking in Hungary, Poland, Slovakia and Slovenia.

III. Výsledky výskumu • Výskumné aktivity Gabriela Bianchiho priniesli v ostatnom desaťročí viacero medzinárodne významných poznatkov, spomedzi ktorých vyniká najmä multikultúrna metaanalýza vzorcov interakcií užívania alkoholu a rizikového sexuálneho správania, realizovaná na podnet Svetovej zdravotníckej organizácie, publikovaná v monografii: BIANCHI, Gabriel: Alcohol Use and Sexual Risk Behaviour: A Cross-Cultural Study in Eight Countries. Geneva : World Health Organization, 2005. 135 s. ISBN 92 4 156289 7. • Pre potreby rozlišovania viac a menej rizikových scenárov hľadania sexuálneho uspokojenia a podporu sexuálneho zdravia sa ukázalo, že subjektívny význam sexu hrá kľúčovú rolu pre jednotlivcov v tom, akú mieru rizika volia a tolerujú pri dosahovaní svojho sexuálneho uspokojenia: SU-

Budapest : International Organization for Migration (IOM), 2007. 103 s. ISBN 978 92 9068 375 9.

Results of research • The research activities of Gabriel Bianchi have yielded a lot of internationally important knowledge in the last decade, particularly that of the meta-analysis of multicultural interaction patterns of alcohol use and risky sexual behaviour, initiated by the World Health Organization, published in the following monograph: BIANCHI, Gabriel: Alcohol Use and Sexual Risk Behaviour: A Cross-Cultural Study in Eight Countries. Geneva : World Health Organization, 2005. 135 s. ISBN 92 4 156289 7.

nings of sex and sexual satisfaction among more active young

• The need for differentiation between greater and smaller risk scenarios in the search for sexual satisfaction and support of sexual health has shown that the subjective meaning of sex plays a key role for individuals in what level of risk they choose and tolerate in the quest for their own sexual satisfaction: SUPEKOVÁ, Marianna – BIANCHI,

adults in Slovakia. In Sexuality and gender in postcommu-

Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan – INGHAM,

nist Eastern Europe and Russia. – New York : The Haworth

Roger: The subjective meanings of sex and sexual satisfaction

PEKOVÁ, Marianna – BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan – INGHAM, Roger: The subjective mea-

191


1. • A unique insight into the cultural specifics of the conceptualization of sexuality, responsibility, partnership and risk perception in sex has brought about a cross-cultural study, the results of which show the significant negative potential consequences of so-called major discourses on sexuality that are in our case strongly schematized into extreme conservatism vs extreme liberals with underdeveloped transitions: STENNER, Paul

Scientific contribution in the past 10 years • Gabriel Bianchi has published dozens of scientific studies in the field of sexuality, intimacy, health and citizenship, from which he has hundreds of scientific citations, is a sought after collaborator on international research teams and an active university teacher and trainer. The social transfer of his scientific activity is applied in several expert works which he has prepared for domestic and public administration bodies as well as for organs of the EU. • One of the most cited works in the area of international research is:

– BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – SUPEKOVÁ, Mar-

SCHMITT, D. P. – ALCALAY, L. – ALLIK, J. – AULT, L. – AUS-

ianna – LUKŠÍK, Ivan – PUJOL, Joan: Constructions of sexual

TERS, I. – BENNETT, K. L. –BIANCHI, G. et al.: Universal Sex

relationship : A study of the views of young people in Catal-

Differences in the Desire for Sexual Variety: Tests From 52

unia, England and Slovakia and their health implications. In

Nations, 6 Continents, and 13 Islands. In Journal of Personality

Journal of Health Psychology, 2006, vol. 11, no. 5, p. 669 – 684.

and Social Psychology, 2003, vol. 85, no. 1, p. 85 – 104.

among more active young adults in Slovakia. In Sexuality and gender in postcommunist Eastern Europe and Russia. – New York : The Haworth Press, 2005, s. 263-296. ISBN 0-7890-2293-

• Also unique is the analysis of sexuality in the sex business environment which focuses mainly on the issue of clients and searches for answers to the relevant problems in the dynamics of supply and demand in the area of consumerist sexuality: BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan: Between demand and supply : A regional of the supply and demand for sex services and trafficking in Hungary, Poland, Slovakia and Slovenia. Budapest : International Organization for Migration (IOM), 2007. 103 s. ISBN 978 92 9068 375 9.

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Gabriel Bianchi publikoval desiatky vedeckých štúdií v oblasti sexuality, intimity, zdravia a občianstva, na ktoré má stovky vedeckých ohlasov, je vyhľadávaným spolupracovníkom v medzinárodných výskumných tímoch, aktívnym vysokoškolským pedagógom a školiteľom. Spoločenský presah jeho vedeckej činnosti sa uplatňuje vo viacerých expertízach, ktoré vypracoval pre domácu verejnú správu aj orgány EÚ. • Jednou z najcitovanejších prác v medzinárodnom výskumnom priestore je: SCHMITT, D. P. – ALCALAY, L. – ALLIK, J. – AULT, L. – AUSTERS, I. – BENNETT, K. L. – BIANCHI, G. et al.: Universal Sex Differences in the Desire for Sexual Variety: Tests From 52 Nations, 6 Continents, and 13 Islands. In Journal of Personality and Social Psychology, 2003,

192

vol. 85, no. 1, p. 85 – 104.

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph BIANCHI, Gabriel: Alcohol Use and Sexual Risk Behaviour: A Cross-Cultural Study in Eight Countries. Geneva : World Health Organization, 2005. 135 s. ISBN 92 4 156289 7.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph BIANCHI, Gabriel – POPPER, Miroslav – LUKŠÍK, Ivan: Between demand and supply : A regional of the supply and demand for sex services and trafficking in Hungary, Poland, Slovakia and Slovenia. Budapest : International Organization for Migration (IOM), 2007. 103 s. ISBN 978 92 9068 375 9.


Všeobecné a slovenské dejiny v prvej polovici 20. storočia General and Slovak history in the first half of the 20th century

PhDr. Valerián Bystrický, DrSc. P Pracovisko: Historický ústav SAV P

193 |

Location: Institut of History SAS

Valerián Bystrický Institute of History SAS Klemensova 19, Bratislava E-mail histvabi @ savba. sk E-mail: histvabi@savba.sk Web: http://www.history.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu • „V začiatkoch vedecko výskumnej práce som sa venoval štúdiu všeobecných dejín. Prvým významným výsledkom bola monografia Európa na prelome. Diplomatické a politické vzťahy v rokoch 1932 – 1933 (Bratislava 1973, spoluautor L. Deák). Koncentrácia na výskum diplomaticko-politických vzťahov balkánskych štátov vyústila do publikovania monografie Bălgarija i nejnite săsedi 1931 – 1939 (Sofia 1978, spoluautor K. Mančev), Diplomatski razvoj u jugoističnoj Evropi 1932 – 1934

a najmä v monografii Kolektívna bezpečvšeobecných dejín utvoril mi dobré predpoklady na štúdium slovenských dejín v širších súvislostiach strednej Európy. Výsledkom bolo publikovanie kolektívnych monografií, štúdií v domácich a zahraničných časopisoch a práce Od autonómie k vzniku Slovenského štátu (Bratislava 2008).“ (Zagreb 1978)

development in southeast Europe 1932 – 1934) (Zagreb 1978) and in particular in the monograph Bezpečnosť alebo neutralita (Collective security or neutrality) (Bratislava 1981).

Research on general history presented me with good prospects for study of Slovak history in the wider context of the Central Europe. The result of this was the publication of the collective monographs, studies in domestic and foreign journals and the work Od autonómie k vzniku Slovenského štátu (From autonomy to the formation of the Slovak State) (Bratislava 2008).“

nosť alebo neutralita (Bratislava 1981). Výskum

Focus of scientific research • “In the early days of my scientific research work I focused on general history. The first significant result of this was the monograph Diplomatické a politické vzťahy v rokoch 1932 – 1933 (Diplomatic and political relations in the years 1932 – 1933) (Bratislava 1973 co-author L. Deák). Concentration on research diplomacy and political relations of the Balkan States resulted in the publication of a monograph entitled Bălgarija i nejnite săsedi 1931 – 1939 (Bulgaria and its neighbours) (Sofia in 1978, co-author K. Mančev), and Diplomatski razvoj u jugoističnoj Evropi 1932 – 1934 (Diplomatic

II. Vedeckovýskumný profil • Historik Valerián Bystrický patrí medzi prvých vedeckých pracovníkov, ktorí sa zaoberali štúdiom všeobecných dejín na Slovensku. Výsledky výskumu publikoval doma a vo veľkej miere v zahraničí. Aktívne sa zúčastňoval svetových kongresov balkanistov a konferencií zaoberajúcich sa diplomaticko-politickými vzťahmi v Európe v prvej polovici 20. storočia. Ústredným motívom jeho výskumu v tejto oblasti bolo hľadanie odpovede na problémy organizácie bezpečnosti malých balkánskych štátov proti diplomaticko-politickému tlaku fašistického Talianska a nacistického Nemecka v 30. rokoch 20. storočia. Výsledky výskumu publikoval v monografii Kolektívna bezpečnosť alebo neutralita. Balkánske štáty a vytváranie záruk

• Dôležitou oblasťou jeho výskumu sa stalo štúdium slovenských dejín 30. rokov minulého storočia. Riešenie

bezpečnosti v 30. Rokoch (Bratislava 1981).


slovenskej otázky v kontexte vnútropolitického vývoja vyústilo do publikovania práce Od autonómie k vzniku Slovenského štátu (2008) a autorskej a editorskej účasti na kolektívnych prácach Slovensko v Československu (Bratislava 2004) a Slovensko v 20. storočí. V medzivojnovom Československu (Bratislava 2012).

Komplexný pohľad na medzinárodné a vnútropolitické podmienky zmeny štátoprávneho postavenia Slovenska v rokoch 1938 – 1939 prináša práca Zahraničnopolitické

súvislosti vzniku Slovenského štátu 14. marca 1939 (Bratislava

Výsledky vedeckého výskumu sa premietli aj v odborných kolektívnych monografiách Storočie propagandy (2005), Storočie škandálov (2008) a Storočie procesov (2013), publikovaných v spolupráci s J. Roguľovou a ďalšími vedeckými pracovníkmi.

Slovenského štátu 14. marca 1939 (The constitutional position

presents a comprehensive look at the international and domestic political conditions in Slovakia from 1938 – 1939. Scientific results are also presented in the expert collective monographs Storočie propagandy (A century

of Slovakia in the years 1938 – 1939)

of propaganda (2005), Storočie škandálov (A century of scandals) (2008) and Storočie procesov (A century of processes) (2013), published in collaboration with J. Roguľová

and other scientists.

2014).

Scientific research profile • Historian Valerián Bystrický is among the first scientists who has dealt with the study of general history in Slovakia. Results of his research have been published at home and abroad extensively. He actively participated in the World Congress of Balkanologists and conferences dealing with diplomacy and political relations in Europe in the first half of the 20th century. The central theme of his research in this area was to search for answers to the problems of organizing the safety of Balkan states against diplomatic and political pressure from Fascist Italy and Nazi Germany in the 1930s. The results of his research were published in a monograph entitled Kolektívna bezpečnosť alebo neutralita (Collective security or neutrality). Balkan states and the creation of security guarantees in the 30s (Bratislava 1981) • An important area of his research is the study of Slovak history in the 1930s. Addressing the Slovak question in the context of internal political development resulted in the publishing of the work entitled Od autonómie k vzniku Slovenského štátu (From autonomy to the formation of the Slovak

and author and editor participation in the collective work Slovensko v Československu (Slova-

State) (2008)

kia in Czechoslovakia) (Bratislava 2004) and Slovensko v 20. storočí. V medzivojnovom Československu (Slovakia in the 20th century. In interwar Czechoslovakia) (Bratislava 2012).

194

The work entitled

Zahraničnopolitické súvislosti vzniku

III. Výsledky výskumu • Valerián Bystrický sa pri rozpracovaní všeobecných dejín zaoberal politikou veľmocí a diplomaticko-politickými vzťahmi medzi balkánskymi štátmi v 30. rokoch 20. storočia. Výsledky jeho práce potvrdili, že aktivita nacistického Nemecka v tomto priestore smerovala k podpore politiky neutrality, t. j. oslabovaniu spoločného postupu ohrozených malých balkánskych štátov. Dôsledkom tohto vývoja bolo, že Taliansko a Tretia ríša s použitím sily, resp. diplomatickým tlakom likvidovali samostatnosť štátov polostrova. • Popri štúdiu slovenských dejín sa autor koncentroval na výskum politického vývoja na Slovensku v 30. rokoch 20. storočia v kontexte dejín Československa a a krajín strednej Európy. Prínosom je zhodnotenie medzinárodného vývoja slovenských politických strán, nové pohľady na autonómiu Slovenskej krajiny a na prístup nacistického Nemecka k vzniku samostatného slovenského štátu. Súhrnné výsledky výskumu publikoval v práci Od autonómie k vzniku Slovenského štátu (Bratislava 2008) a vo vedeckých štúdiách uverejnených doma a vo Veľkej Británii, Spolkovej republike Nemecko a v Poľsku. Results of research • In developing his knowledge on general history, Valerián Bystrický also dealt with policy powers and diplomatic and political relations between the Balkan countries in the 1930s. The results of his work confirmed that the activity of Nazi Germany in this area was directed towards the support of the policy of neutrality i. e. weakening the joint action of small endangered Balkan states. The result of this


development was that Italy and the Third Reich, with the use of force or diplomatic pressure, abolished the independence of the states of the peninsula. • In his study of Slovak history, the author concentrated on the research of political development in Slovakia in the 1930s in the context of the history of Czechoslovakia and Central European countries. The output of this was the evaluation of international developments with Slovak political parties, new insights into the autonomy of Slovakia and Nazi Germany’s access to the establishment of the independent Slovak state. A summary of the results of this research was published in the work entitled Od autonómie

present numerous new and original evaluations of these events. • In cooperation with V. Dangl and a collective of scientists compiled Chronológia dejín Slovenska a Slovákov (Bratislava 2014). ••• International contribution: • Chapters published in Slovakia in History (Cambridge University Press 2011); chapters „München“ und Entstehung des Slowakischen Staates in cooperation with M. Schvarc. In Das Münchener Abkommen von 1938 in europäischer Pespektive. (Hrs. Jürgen Zarusky, Martin Zückstate on 14. Match 1939 (Bratislava 2014)

ert. München : Oldenbourg Verlag 2013, s. 383 – 410; kapitola v kolektívnej monografii Polska, Slowaja, Europa Šrodkova (Rzesów 2012, s. 59 – 72).

k vzniku Slovenského štátu (From autonomy to the establishment of the Slovak State) (Bratislava 2008) and in scientific studies published at home, in the United Kingdom, Germany and Poland.

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov ••• V domácom prostredí: • Hodnotenie podmienok vzniku autonómneho Slovenska (6. 10. 1938) a utvorenia Slovenského štátu v publikácii Zahraničnopolitické súvislosti vzniku Slovenského štátu 14. marca 1939 (Bratislava 2014) prinášajú mnohé nové originálne hodnotenia týchto udalostí. • V spolupráci s V. Danglom a kolektívom vedeckých pracovníkov vznikla rozsiahla práca Chronológia dejín Slovenska a Slovákov (Bratislava 2014). ••• V medzinárodnom kontexte: • Publikovanie kapitoly v Slovakia in History (Cambridge University Press 2011); kapitoly „München“ und Entstehung des Slowakischen Staates v spolupráci s M. Schvarcom. In: Das Münchener Abkommen von 1938 in europäischer Pespektive. (Hrs. Jürgen Zarusky, Martin Zückert. München : Oldenbourg Verlag 2013, s. 383 – 410; kapitola

v kolektívnej monografii Polska, Slowaja, Europa Šrodkova (Rzesów 2012, s. 59 – 72).

Scientific contribution in the last 10 years ••• Domestic contribution: • Evaluation of the conditions surrounding the establishment of autonomous Slovakia) (6. 10. 1938 and the formation of the Slovak state in the publication Zahraničnopolitické súvislosti vzniku Slovenského štátu 14. marca 1939 (Foreign policy in relation to the establishment of the Slovak

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Kolektívna bezpečnosť alebo neutralita. (Balkánske štáty a vytváranie záruk bezpečnosti v 30. rokoch. Bratislava, Veda 1981, s. 352.

Najvýznamnejšiakolektívna monografia significant collective monograph

|

Most

Zemko, M. – Bystrický, V.: Slovensko v Československu (1908 – 1939). Bratislava, Veda 2004. Slovensko v 20. storočí III. zväzok. V medzivojnovom Československu 1918 – 1939. Eds. Bohumila Ferenčuhová, Milan Zemko. Bratislava Veda 2012.

195


Nové interpretácie k téme najstaršieho slovanského osídlenia Slovenska New interpretations on the topic of the oldest Slavic settlement of Slovakia

PhDr. Gabriel Fusek, CSc. P Pracovisko: Archeologický ústav SAV Nitra P

|

Location: Institute of Archaeology SAS Nitra

Gabriel Fusek Institute of Archeology SAS Akademická 2, 949 21 Nitra E-mail: gabriel.fusek@savba.sk Web: http://www.archeol.sav.sk/

I. Vedecké zameranie výskumu • „Vo svojom bádaní sa orientujem na problematiku včasnostredovekého obdobia, predovšetkým na najstaršie slovanské osídlenie Karpatskej kotliny. Výsledkom výskumu v tejto oblasti je nielen monografia Slovensko vo včasnoslovanskom období, ale aj rad štúdií osvetľujúcich rôzne aspekty tejto problematiky. Pretože som viedol viaceré terénne archeologické výskumy v Nitre, je prirodzené, že časť mojich bádateľských aktivít sa sústreďuje aj na riešenie problematiky jej včasno a vrcholnostredovekého vývoja. V neposlednom rade môžem spomenúť aj môj záujem o poznanie technológie výroby keramiky daného obdobia a možností využitia keramiky na datovanie. Jej masová produkcia, ale zároveň aj torzovitosť, si vyžadujú využívanie štatistických metód – venujem sa aj ich aplikácii v archeologickej praxi. V poslednom období sa vo svojej práci sústreďujem na pohrebiská z obdobia 10. – 11. storočia a analýze hmotnej kultúry z nich, ako aj na otázky etnickej interpretácie archeologických prameňov.“

196

Focus of scientific research • “In my research I focus on issues of the Early medieval period, particularly on the oldest Slavic settlement of the Carpathian Basin. The result of research in this area is not just a monograph of Slovakia in the Early slavic period, but also a number of studies explicating various aspects of the issue. It

is for this reason that I conducted several landscape archaeological research projects in Nitra, and naturally, part of my research activities are focused on the issues of its early and high medieval development. Finally, I refer to my interest in learning about the technology of ceramics of the period in question and the possibility of using ceramic for dating. Its mass production as well as its fragmentation are requiring the use of statistical methods – I also deal with its application in archaeological practice. I have recently focused my work on cemeteries from the 10th – 11th century and the analysis of their material culture as well as on the question of the ethnic interpretation of archaeological sources.” II. Vedeckovýskumný profil • Výskumnú prácu Gabriela Fuseka na poli včasnostredovekej archeológie možno nazvať mnohovrstevnatou: jej spoločným menovateľom je precízny prístup k študovaným prameňom. Vysoko je v bádateľskej komunite hodnotené jeho úsilie zozbierať a v publikáciách sprístupniť pramenný fond k najstaršiemu slovanskému osídleniu na území Slovenska. V analytickej aj interpretačnej rovine presahuje úzky rámec nášho územia a dáva ho do kontextu vývoja celého vtedajšieho slovanského sveta. Svojimi novátorskými postupmi deskripcie keramiky ovplyvnil celý rad bádateľov doma aj v zahraničí, o čom svedčia mnohé ohlasy v literatúre. • Ďalšou z charakteristických čŕt


autora je v archeologickej obci stále ešte nezvyčajné využívanie štatistických metód pri analýzach nálezového fondu zo sídlisk, a tiež z pohrebísk. V staršom úseku včasnostredovekého obdobia (približne 6. až 8. storočie) práve pomocou nich vyčlenil schému vývoja keramiky, taktiež zadefinoval obsahovú náplň horizontov vývoja šperkov v 10. a 11. storočí. Pozornosť si zasluhujú aj metodické postupy testovania kvality nálezových súborov zo sídlisk. K vedeckej práci treba pripočítať aj redakčné aktivity Gabriela Fuseka. Spolupodieľal sa na príprave a vydaní troch rozsiahlych kolektívnych zborníkov a monografií, zároveň je od roku 1998 hlavným redaktorom profilového časopisu Slovenská archeológia. Scientific research profile • The research work of Gabriel Fusek in the field of Early medieval archaeology can be referred to as multilayered: the common denominator is a precise approach to the studied source. He is also highly regarded in the research community for his efforts to raise and support the source fund for the oldest Slavic settlement on the territory of Slovakia in publications. On an analytical and interpretive level he goes beyond the narrow confines of our territory and puts it onto the context of development of the entire former Slavic world. With his innovative methods of the description of ceramics he influenced a variety of researchers both at home and abroad, as evidenced by the many testimonials in literature. • A further characteristic feature of the author is his persistent use of unusual statistical methods in archaeological community in the analysis the findings at settlements and cemeteries. In the earlier part of the Early medieval period (approximately 6th – 8th century) he used these methods to allocate a pattern to the development of ceramics and also defined the content of the horizon of the development of jewellery in the 10th and 11th centuries. Attention should also be paid to the methodological approach to testing the quality of the groups of finds discovered at the settlements.

As well as the scientific work of Gabriel Fusek, his editorial activity must also be mentioned. He participated in the preparation and publication of three large-scale collective anthologies and monographs and since 1998 has been the editor in chief of the profile magazine Slovenská archeológia (Slovak archaeology). III. Výsledky výskumu • „Vo svojej výskumnej práci nie som úzko zameraný na jeden problémový okruh, z viacerých vyberám tri. Dlhodobo a systematicky sa zaoberám najstarším slovanským osídlením nášho územia. Absolútne datovanie včasnoslovanského obdobia je výsledkom konfrontácie písomných správ neskoroantických autorov a hnuteľných i nehnuteľných archeologických prameňov v celej oblasti rozšírenia včasnoslovanských kultúr. Dvojstupňová relatívna chronológia je stanovená na základe formalizovaného opisu keramiky a štatistických analýz. V poslednom desaťročí možno konštatovať enormný nárast nových nálezov v strednej Európe aj v teritóriách, na ktorých v minulosti včasnoslovanské pamiatky neboli známe, prípadne ešte neboli publikované. Zároveň sa v odbornej tlači vo väčšej miere objavujú výsledky dendrologického a rádiouhlíkového datovania včasnoslovanských pamiatok. Ich zhodnoteniu som sa venoval vo viacerých štúdiách. • V spolupráci s Jozefom Zábojníkom sme predložili dostatok dôkazov o datovaní doby migrácie Slovanov do nášho geografického priestoru v najmladšom stupni doby sťahovania národov. Podľa nášho názoru neobstoja teórie, ktoré ich príchod spájajú s expanziou Avarov v poslednej tretine 6. storočia a ani tie smery bádania, ktoré datujú najstaršie slovanské osídlenie do dávnejších dôb. • V oblasti výskumu pohrebísk z 10. – 11. storočia som vypracoval trojstupňovú chronologickú schému vývoja šperkov. Oporou pri jej definovaní mi boli analytické štatistické postupy, aplikované na nálezy z oblasti Nitry.“ • Priaznivý ohlas vo vedeckej komunite má tiež vypracovaná metodika analýz rozsiahlych nálezových súborov keramiky zo včasno a vrcholnostredovekých sídlisk.

197


Včasnoslovanské obdobie: FUSEK, Gabriel: Slovensko vo včasnoslovanskom období. Nitra : Archeologický ústav Slovenskej akadémie vied, 1994. 383 s. Archaeologica Slovaca Monographiae, 3. ISBN 80-88709-17-2. FUSEK, Gabriel: „Slawen“ oder Slawen? Eine polemische Auseinandersetzung über eine wertvolle Monographie. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2004, roč. 52, č. 1, s. 161 – 186. ISSN 1335-0102. FUSEK, Gabriel – ZÁBOJNÍK, Jozef: Ausklang der Spätantike und Anfang des Frühmittelalters in der nördlichen Peripherie Karpatenbeckens. In Archeologia o początkach Słowian : Materiały z konferencji, Kraków, 19 – 21 listopada 2001. Red. Piotr Kaczanowski, Michal Parczewski. Kraków : Instytut archeologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2005, s. 541 – 566. ISBN 83-7188-892-9. FUSEK, Gabriel: Frühe Slawen im Mitteldonaugebiet. In Kulturwandel in Mitteleuropa. Langobarden – Awaren – Slawen : Akten der Internationalen Tagung in Bonn vom 25. bis 28. Februar 2008. Herausgeber Jan Bemmann, Michael Schmauder. Bonn : Rudolf Habelt, 2008, s. 645 – 656. ISBN 978-3-77493593-8. FUSEK, Gabriel: Keramika predveľkomoravského horizontu z Nitry-Šindolky a otázka jej datovania. In Srednji vek/Mittelalter : Arheološke raziskave med Jadranskim morjem in Panonsko nižino/Archäologische Forschungen zwischen der Adria und der Pannonischen Tiefebene. Ur./Hrsg. Mitja Guštin. Ljubljana : Narodni muzej Slovenije : Inštitut za dediščino Sredozemlja, 2008, s. 21 – 34. ISBN 978-961-9169-65-3. FUSEK, Gabriel – OLEXA, Ladislav – ZÁBOJNÍK, Jozef: Nové sídliskové nálezy z Nižnej Myšle : k problematike včasnoslovanského osídlenia horného Potisia. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2010, roč. 58, č. 2, s. 337 – 364. ISSN 1335-0102.

198

Materiálna kultúra z pohrebísk 10. – 11. storočia: FUSEK, Gabriel: Ein Grab aus Nitra-Šindolka mit einer byzantinischen Münze. In Słowianie i ich sąsiedzi we wczesnym średniowieczu. Redaktor Dulinicz Marek. Lublin; Warszawa : Wydawnictwo Uniwersytetu Marie Curie-Skłodowskiej : Instytut Archeologii i Etnologii PAN, 2003, s. 185 – 188. ISBN 83227-2056-4. FUSEK, Gabriel. Osídlenie Nitry v 10. storočí. Kontinuita alebo diskontinuita? In Bitka pri Bratislave v roku 907 a jej význam pre vývoj stredného Podunajska : zborník príspevkov z kolokvia. Zost. Tatiana Štefanovičová, Drahoslav Hulínek. Bratislava : SAHI, 2008, s. 295 – 304. FUSEK, Gabriel: Beitrag zur Typologie der S-förmigen Schläfenringe. In Thesaurus Avarorum : Régészeti tanulmányok Garam Éva tiszteletére. Budapest : ELTE Bölcsészettudományi Kar Régészettudományi Intézet : Magyar Nemzeti Múzeum : MTA Bölcsészettudományi Kutatóközpont Régészeti Intézet, 2012, s. 803 – 812. ISBN 978-963-284-281-3. FUSEK, Gabriel: Chronologische Fragen der Nitraer Gräberfelder des 10. – 11. Jahrhunderts: das Fallbeispiel Nitra-Šindolka. In Die Archäologie der frühen Ungarn : Chronologie,

Technologie und Methodik. Bendeguz Tobias (Hrsg.). Mainz : Verlag des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, 2012, s. 89 – 112. ISBN 978-3-88467-205-1. Medziodborová spolupráca: FUSEK, Gabriel – SPIŠIAK, Ján: Vrcholnostredoveká grafitová keramika z Nitry-Šindolky. Archeológia a mineralógia. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2005, roč. 53, č. 2, s. 265 – 336. ISSN 1335-0102. FUSEK, Gabriel – SPIŠIAK, Ján – PUŠKELOVÁ, Ľubica: Vápno a „oker“ v hroboch belobrdskej kultúry v Nitre na Šindolke. In Ve službách archeologie VI : Sborník věnovaný 70. narozeninám PhDr. Dariny Bialekovej, CSc., 60. narozeninám Prof. PhDr. Josefa Ungera, CSc. Brno; Nitra : Muzejní a vlastivědná společnost : Geodril : Archeologický ústav SAV, 2005, s. 173 – 184. ISBN 80-7275-060-7.

Results of research • “In my research I am not narrowly focused on one problem area, but I choose three from a multitude. On a long term basis and systematically, I deal with the earliest Slavic settlements in our territory. The absolute dating of the Early Slavic period is a result of confronting written sources of late antic authors and moveable and immoveable archaeological sources throughout the area of the spread of early Slavic culture. A two-stage relative chronology has been put together on the basis of a formalized description of ceramics and statistical analyses. The last decade has seen an enormous increase in new findings in Central Europe and in the territories where in the past early Slavic monuments were not known or had not yet been published. At the same time, archeological journals are featuring increasing discoveries being made in dendrological and radiocarbon dating of relics from the early Slavic period. I have dealt with the evaluation of these findings in several studies. • In collaboration with Josef Zábojník, we have presented sufficient evidence about dating the time of migration of the Slavs to our geographical area at the latest stage of the Migration period. In our opinion, the theory that their arrival is associated with the expansion of the Avars in the last third of the 6th century and even those research paths, which date the oldest Slavic settlement to earlier periods, does not hold. • In the area of research of cemeteries of the 10th –


11th century, I developed a three-level chronological pattern for jewellery development. A mainstay in its definition were the analytic statistical procedures applied to the findings of the Nitra region. • The presenting of methodology for analyzing large sets of pottery from Early and High medieval settlements have also been well received in the scientific community.

Adria und der Pannonischen Tiefebene. Ur./Hrsg. Mitja Guštin. Ljubljana : Narodni muzej Slovenije : Inštitut za dediščino Sredozemlja, 2008, pp. 21 – 34. ISBN 978-961-9169-65-3. FUSEK, Gabriel – OLEXA, Ladislav – ZÁBOJNÍK, Jozef: Nové sídliskové nálezy z Nižnej Myšle : k problematike včasnoslovanského osídlenia horného Potisia. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2010, vol. 58, no. 2, pp. 337 – 364. ISSN 1335-0102.

Early Slavic period:

FUSEK, Gabriel: Ein Grab aus Nitra-Šindolka mit einer byzantinischen Münze. In Słowianie i ich sąsiedzi we wczesnym średniowieczu. Redaktor Dulinicz Marek. Lublin; Warszawa : Wydawnictwo Uniwersytetu Marie Curie-Skłodowskiej : Instytut Archeologii i Etnologii PAN, 2003, pp. 185 – 188. ISBN 83-227-2056-4. FUSEK, Gabriel. Osídlenie Nitry v 10. storočí. Kontinuita alebo diskontinuita? In Bitka pri Bratislave v roku 907 a jej význam pre vývoj stredného Podunajska : zborník príspevkov z kolokvia. Zost. Tatiana Štefanovičová, Drahoslav Hulínek. Bratislava : SAHI, 2008, pp. 295 – 304. FUSEK, Gabriel: Beitrag zur Typologie der S-förmigen Schläfenringe. In Thesaurus Avarorum : Régészeti tanulmányok Garam Éva tiszteletére. Budapest : ELTE Bölcsészettudományi Kar Régészettudományi Intézet : Magyar Nemzeti Múzeum : MTA Bölcsészettudományi Kutatóközpont Régészeti Intézet, 2012, pp. 803 – 812. ISBN 978-963-284-281-3. FUSEK, Gabriel: Chronologische Fragen der Nitraer Gräberfelder des 10. – 11. Jahrhunderts: das Fallbeispiel Nitra-Šindolka. In Die Archäologie der frühen Ungarn : Chronologie, Technologie und Methodik. Bendeguz Tobias (Hrsg.). Mainz : Verlag des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, 2012, pp. 89 – 112. ISBN 978-3-88467-205-1.

FUSEK, Gabriel: Slovensko vo včasnoslovanskom období. Nitra : Archeologický ústav Slovenskej akadémie vied, 1994. 383 pp. Archaeologica Slovaca Monographiae, 3. ISBN 80-8870917-2. FUSEK, Gabriel: „Slawen“ oder Slawen? Eine polemische Auseinandersetzung über eine wertvolle Monographie. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2004, vol. 52, no. 1, pp. 161 – 186. ISSN 1335-0102. FUSEK, Gabriel – ZÁBOJNÍK, Jozef: Ausklang der Spätantike und Anfang des Frühmittelalters in der nördlichen Peripherie Karpatenbeckens. In Archeologia o początkach Słowian : Materiały z konferencji, Kraków, 19 – 21 listopada 2001. Red. Piotr Kaczanowski, Michal Parczewski. Kraków : Instytut archeologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2005, pp. 541 – 566. ISBN 83-7188-892-9. FUSEK, Gabriel: Frühe Slawen im Mitteldonaugebiet. In Kulturwandel in Mitteleuropa. Langobarden – Awaren – Slawen : Akten der Internationalen Tagung in Bonn vom 25. bis 28. Februar 2008. Herausgeber Jan Bemmann, Michael Schmauder. Bonn : Rudolf Habelt, 2008, pp. 645 – 656. ISBN 978-3-7749-3593-8. FUSEK, Gabriel: Keramika predveľkomoravského horizontu z Nitry-Šindolky a otázka jej datovania. In Srednji vek/Mittelalter : Arheološke raziskave med Jadranskim morjem in Panonsko nižino/Archäologische Forschungen zwischen der

Náhrdelník z 10. storočia th | Bracelet from 10 century

Material culture from cemeteries of the 10th and 11th centuries:

Interdisciplinary cooperation: FUSEK, Gabriel – SPIŠIAK, Ján: Vrcholnostredoveká grafitová keramika z Nitry-Šindolky. Archeológia a mineralógia. In Slovenská archeológia : časopis Archeologického ústavu SAV v Nitre, 2005, vol. 53, no. 2, pp. 265 – 336. ISSN 1335-0102. FUSEK, Gabriel – SPIŠIAK, Ján – PUŠKELOVÁ, Ľubica: Vápno a „oker“ v hroboch belobrdskej kultúry v Nitre na Šindolke. In Ve službách archeologie VI : Sborník věnovaný 70. narozeninám PhDr. Dariny Bialekovej, CSc., 60. narozeninám Prof. PhDr. Josefa Ungera, CSc. Brno; Nitra : Muzejní a vlastivědná společnost : Geodril : Archeologický ústav SAV, 2005, pp. 173 – 184. ISBN 80-7275-060-7.

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Vedecké bádanie je vo svojej podstate internacionálne, preto je nemožné od seba oddeľovať vedecký prínos v domácom prostredí a v medzinárodnom výskumnom priestore. V práci Gabriela Fuseka o tom svedčia aj citačné ohlasy monogra-

199


Nitra-Šindolka: porušený hrob z 11. storočia. | Nitra-Šindolka: disrupted grave from 11th centrury.

200

fie a rozsiahlejších štúdií, ktoré sú častejšie citované v zahraničí než na Slovensku, ako aj pozvania na vedecké podujatia v zahraničí, na publikovanie v zahraničných vedeckých vydavateľstvách a na série prednášok na zahraničných univerzitách. • V oblasti výskumu staršieho úseku včasnostredovekého obdobia dominujú štúdie syntetického charakteru o včasnoslovanskom osídlení severnej periférie Karpatskej kotliny, resp. oblasti stredného Podunajska, ako aj menšie štúdie sprístupňujúce nové materiály a výsledky rádiouhlíkového datovania. Treba uviesť aj rozsiahlu polemiku so zahraničnými bádateľmi, týkajúcu sa etnického charakteru pamiatok najmladšieho stupňa doby sťahovania národov, ako aj obšírnu štúdiu o keramike z 8. storočia, hodnotenú v kontexte vývoja keramickej produkcie Karpatskej kotliny. • Druhým významným ťažiskom bádania Gabriela Fuseka je problematika pohrebísk z 10. až 11. storočia. Zásadným vedeckým výstupom je štúdia o typológii esovitých záušníc a predovšetkým rozsiahla štúdia o relatívnej chronológii nálezov z pohrebísk z tohto obdobia, argumentačne sa sčasti opierajúca o spomenutú typológiu a výsledky korešpondenčnej analýzy a seriácie. • V oblasti interdisciplinárneho štúdia nálezov Gabriel Fusek poslednom desaťročí spolupracoval s mineralógom Jánom Spišiakom pri vyhodnotení vápenatých vrstvičiek z hrobov a predovšetkým pri príprave rozsiahlej štúdie o pôvode a datovaní grafitovej keramiky na Slovensku.

ed by synthetic studies of early Slavic settlement in the north periphery of the Carpathian Basin, eventually in the Middle Danube region, as well as smaller studies accessing new materials and the results of radiocarbon dating. Another notable factor is the extensive debate with foreign researchers concerning the ethnic character of the monuments in the latest stage of the Migration period, as well as in-depth study of pottery from the 8th century, as evaluated in the context of the development of ceramic production of the Carpathian Basin. • The second major focus of Gabriel Fusek’s research is the issue of cemeteries of the 10th and 11th centuries. A fundamental scientific output is the study about typology of S-shaped earrings and a particularly extensive study on the relative chronology of cemeteries from this time, which is arguably supported by the aforementioned typology and the results of correspondence analysis and seriation. • In the field of interdisciplinary study in the last decade, Gabriel Fusek collaborated with mineralogist Ján Spišiak in evaluating the slim lime layers from graves and in particular by the preparation of a major study of the origin and dating of graphite pottery in Slovakia.

Scientific contribution in the past 10 years • Scientific research is inherently international, so it is impossible to separate scientific contribution in the domestic and international research areas. In the work of Gabriel Fusek, this is shown in monographs and extensive studies that are cited more often abroad than in Slovakia, as well as invitations to scientific events abroad, being published in international scientific publishing houses and in a series of lectures at foreign universities. • The area of research on the older stage of the Early medieval period is dominat-

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph FUSEK, Gabriel: Slovensko vo včasnoslovanskom období. Nitra : Archeologický ústav Slovenskej akadémie vied, 1994. 383 pp. Archaeologica Slovaca Monographiae, 3. ISBN 80-8870917-2.

Dejiny Nitry. Od najstarších čias po súčasnosť. Zostavili Gabriel Fusek a Marián R. Zemene. Nitra : mesto Nitra, 1998. 396 pp. ISBN 80-967814-9-9.


Priestorová sociológia – systematický výskum vývoja sociálno-priestorovej situácie spoločnosti | Spatial sociology – systematic research on the development of the sociospatial state of society PhDr. Peter Gajdoš, CSc. P Pracovisko: Sociologický ústav SAV P

201 |

Location: Institute for Sociology SAS

Peter Gajdoš Institute for Sociology SAS Klemensova 19, 813 64 Bratislava E-mail: peter.gajdos@savba.sk Web: http://www.sociologia.sav.sk/

I. Vedecké zameranie výskumu • „Vo svojej vedecko-výskumnej činnosti sa dlhodobo venujem rozsiahlej problematike priestorovej sociológie. Mojimi výskumnými témami bola sociálna problematika architektúry a urbanizmu, regiónov, sídiel, mesta, vidieka, a tiež sociálno-priestorové procesy, ktoré výrazne ovplyvnili slovenskú spoločnosť v predtransformačnom, transformačnom i posttransformačnom období. Venujem sa tiež problematike humanizácie sídelného a obytného prostredia a sociálnemu rozvoju sídiel a regiónov. V poslednom období sa venujem aj problematike sociálnej modernizácie vývoja regiónov a sídiel, suburbanizácii a vývojovým sociálnym zmenám v sídlach v období zásadných transformačných zmien spoločnosti.“ • PhDr. Peter Gajdoš, CSc. v rokoch 1991 – 1993 participoval na riešení grantu orientovaného na urbanistické a sociologické aspekty začleňovania Slovenska do európskej Hexagonály. V období 1993 – 1995 bol vedúcim vedeckého grantu riešiaceho problematiku vývoja sociálno-ekologickej situácie slovenskej spoločnosti. V r. 1996 získal vedecký grant orientovaný na problematiku sociálnych potenciálov, zdroja a aktérov sociálnej modernizácie sídelného a regionálneho vývoja SR. V období 1994 – 1995 bol členom tímu, ktorý riešil medzinárodnú grantovú úlohu (Institute for Human Sciences, Viedeň), zameranú na sociálnu problematiku marginálnych území na Slovensku. V neskoršom období sa venoval problematike vývojových

nerovnováh v sociálno-priestorovej organizácii SR (1999 – 2001), transformačným dopadom na rozvojové disponibility sídiel a ich spoločenstiev na Slovensku (2002 – 2004), problematike mesta a jeho pozícii v kontextoch sociálnej a sociálno-priestorovej transformácie spoločnosti (2005 – 2007), suburbanizácii a jej sociálno-priestorovým a socio-kultúrnym prejavom na Slovensku (2008 – 2010) a analýze sociálnych zmien v sídlach na Slovensku v období 1991 – 2011 (2011 – 2013). Focus of scientific research • “In my research I have been dealing in the long term with issues of the broad subject of spatial sociology. My research topic was social issues of architecture and urbanism, regions, municipalities, cities, countryside and also the socio-spatial processes that significantly affected Slovak society in its pre-transition, transition and post-transition period. I also deal with the issue of humanization of residential and living environments and the social development of settlements and regions. I have recently been dealing with the issue of social modernization development of regions and settlements, suburbanization and the development of social changes in settlements in the period of fundamental transformational changes in society.” • Between 1991 – 1993, PhDr. Peter Gajdoš, CSc participated in grant programs oriented towards the urban and sociological aspects


of Slovakia’s integration into the European hexagon. In the period between 1993 – 1995 he was head of the scientific grant program aimed at solving the problems of the development of the socio – ecological situation in Slovak society. In 1996 he was awarded the scientific grant oriented to the problems of social potential, resources and actors of social modernization of settlement and regional development in the Slovak Republic. Between 1994 – 1995 he was a member of the team which dealt with the role of the international grant (Institute for Human Sciences, Vienna) aimed at social issues in marginal areas of Slovakia. He later devoted himself to the issue of developmental imbalances in socio-spatial organizations in the Slovak Republic (1999 – 2001), a transformative impact on the developmental availability of settlements and their communities in Slovakia (2002 – 2004), the issue of the city and its position in the context of the social and socio-spatial transformation of society (2005 – 2007), suburbanization and its socio – spatial and socio – cultural expression in Slovakia (2008 – 2010) as well as the analysis of social change in settlements in Slovakia in the period 1991 – 2011 (2011 – 2013).

202

II. Vedeckovýskumný profil • Autor viac ako 100 vedeckých a odborných štúdií z oblasti priestorovej sociológie, sociológie mesta, vidieka, sídelného a regionálneho rozvoja, sociológie bývania a sociálnej ekológie. • Priestorová sociológia výrazne prekračuje hranice odvetvovej sociológie a venuje sa interdisciplinárnym výskumným problémom. Pri riešení výskumných problémov P. Gajdoš spolupracuje s architektmi a urbanistami, ako i s ekonómami, geografmi či etnológmi; pochopiteľne, aj so sociológmi, ktorí sa výskumne venujú blízkej problematike. Výsledkom takejto multidisciplinárnej spolupráce bolo viacero projektov, ale aj publikácií, expertíz, či koncepčných materiálov pre inštitúcie a aktérov na rôznych úrovniach a revitalizačných metodík. Boli to najmä projekty orientované na analýzu regionálnych disparít a regionálneho

rozvoja na Slovensku, a tiež na indikáciu súčasného stavu a perspektív vývoja sídelnej štruktúry Slovenska, ktoré sa riešili v širokej multidisciplinárnej spolupráci. • Peter Gajdoš je autorom prvej monografie na Slovensku z oblasti priestorovej sociológie: Človek Spoločnosť Prostredie. Priestorová sociológia (2002), spoluautor monografií: Územný a sociálny rozvoj sídiel (1984) • Sociálna marginalita území Slovenska (1995); • Vývoj sociálno-ekologickej situácie slovenskej spoločnosti (1995); • Socio-spatial connections in regional development of the Slovak Republic. In: Raumliche Auswirhungen des Trasformations Prozesses in Deutchland und beiden ostlichen Nachbarn, Bonn (1997);

Regional

Patterns in Slovak Development In: Central Europe in Trasition: Towards EU Membership (2001); nych odlišností na Slovensku (2005);

• •

Podoby regionálRegionálny rozvoj

So-

ciálne zdroje lokálneho a regionálneho rozvoja (2008);

Slovenska z pohľadu priestorovej sociológie (2006);

Špecifická sídelného rozvoja na Slovensku – typologická analýza sídiel (2009);

Suburbanizácia a jej podoby na Slo-

vensku (2011).

Scientific research profile • The author has conducted over 100 scientific and technical studies on spatial sociology, urban sociology, rural, residential and regional development, housing sociology and social ecology. • Spatial sociology goes well beyond the boundaries of sectoral sociology and focuses on interdisciplinary research problems. While addressing research problems, Peter Gajdos collaborated with architects and planners as well as with economists, geographers and ethnologists and understandably with sociologists who focus research on foreseeable issues. The result of this multidisciplinary cooperation is several projects as well as publications, expertise, and concept material for institutions and actors at different levels and restoration methodologies. Projects were mainly focused on the analysis of regional disparities and regional development in Slovakia and also to indicate the current state and development prospects of settlement structures in Slovakia which have been addressed in wide multidisciplinary collaboration. • Peter Gajdoš is the author of


the first monograph in the area of spatial sociology in Slovakia: Človek Spoločnosť Prostredie. Priestorová sociológia (2002), • Co-author of the following monographs: Územný a sociálny rozvoj sídiel (1984) • Sociálna marginalita území Slovenska (1995); • Vývoj

Regional Patterns in Slovak Development

vej a názorovej bohatosti priestorovej sociológie, sociálnej ekológie a environmentálnej sociológie: sociálno-priestorový aspekt procesov, ktoré charakterizujú súčasný stav a očakávaný vývoj spoločnosti v modernej a postmodernej ére, reflektujúc aj aspekty marginality, chudoby, nezamestnanosti až po vývojové procesy (urbanizácia, modernizácia, globalizácia). Práca získala prémiu Literárneho fondu v r. 2002 v kategórii spoločenských vied. • Gajdoš, P. – Pašiak, J.: Regio-

In: Central Europe in Transition: Towards EU Membership

nálny rozvoj Slovenska z pohľadu priestorovej sociológie. SÚ

sociálno-ekologickej situácie slovenskej spoločnosti (1995);

Socio-spatial connections in regional development of the

Slovak Republic. In: Raumliche Auswirhungen des Trasformations Prozesses in Deutchland und beiden ostlichen Nachbarn, Bonn (1997); (2001); (2005);

• •

Podoby regionálnych odlišností na Slovensku

SAV : UNESCO NK MOST, 2006. 252 s. ISBN 80-85544-46-6.

Regionálny rozvoj Slovenska z pohľadu prie-

Reflexia regionálnej problematiky a regionálneho rozvoja na Slovensku v období konca 20. storočia a začiatku 21. storočia z pohľadu priestorovej sociológie. Prináša aj syntézu poznatkov z analýz regionálnej problematiky priestorovej sociológie aj v koncepčných a teoreticko-metodologických otázkach, analýzy reálneho stavu a vývojových zmien v regiónoch a regionálnom rozvoji Slovenska.

storovej sociológie (2006);

a regionálneho rozvoja (2008);

Sociálne zdroje lokálneho

Špecifická sídelného roz-

voja na Slovensku – typologická analýza sídiel (2009);

Suburbanizácia a jej podoby na Slovensku (2011).

III. Výsledky výskumu • Pri riešení vedeckých výskumných úloh autor analyzoval viacero zásadných výskumných problémov. Získané poznatky prezentoval vo viacerých publikáciách a štúdiách. Výber z najvýznamnejších publikačných výstupov: Gajdoš, P.: Človek, spoločnosť, prostredie. Priestorová sociológia. SÚ SAV, 2002, Bratislava, 374 s., ISBN 80-855444-15-6.

• Prezentácia problémo-

Results of research • In carrying out scientific research tasks, the author analyzed a number of fundamental research problems. He presented the knowledge acquired in several publications and studies. Below is a selection of the most significant publications: Gajdoš, P.: Človek, spoločnosť, prostredie. Priestorová sociológia. SÚ SAV, 2002,

• Presentation of problems and opinions on the richness of spatial sociology, social ecology and environmental sociology: the socio-spatial aspect of processes that characterize the current state and expected development in the modern and post-modern era, also reflecting aspects of marginality, poverty and unemployment to developmental processes (urbanization, modernization, globalization). The work received the premium Literary Fund in 2002 in the social sciences category. • Gajdoš, P. –

Bratislava, 374 s., ISBN 80-855444-15-6. Slovenská republika

|

Slovak republic

Verzia 9 sídelných typov

|

Version 9 settlement types

Pašiak, J.: Regionálny rozvoj Slovenska z pohľadu priestorovej sociológie. SÚ SAV : UNESCO NK MOST, 2006. 252 s. ISBN

• Reflection on regional issues and regional development in Slovakia during the late 20th century and early 21st century in terms

80-85544-46-6.

203


of spatial sociology. He also provides a synthesis of findings from analyses of the regional issues of spatial sociology and conceptual and theoretical methodological issues, analyses of the real situation and the developmental changes in regions and regional development in Slovakia.

204

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov ••• V domácom areáli: • Analýza špecifík sídelného vývoja a sociálno-priestorovej situácie na Slovensku a vypracovanie originálnej sociálnej typológie sídiel na Slovensku. Vymedzili sme 9 sídelných typov a na tomto základe sme vypracovali indikáciu rozvojových disponibilít a rozvojových bariér jednotlivých typov sídiel na Slovensku. • Analýza vývojových zmien v sociálnych potenciáloch a vybraných sídelných podmienkach sídiel na Slovensku v období 1991 – 2001, keď sa výrazne prejavilo pôsobenie diferenciačných faktorov medzi sídlami či regiónmi, ako východiska pre pochopenie vývojových zmien v súčasnej druhej etape sociálno-priestorovej transformácie spoločnosti. • Analýza špecifickej pozície miest a urbánneho prostredia v modernizácii a sociálnej transformácii slovenskej spoločnosti s dôrazom na širší sociálno-priestorový koncept postavenia a úlohy miest v ťažiskových etapách vývoja modernej slovenskej spoločnosti; so zameraním na druhú polovicu 20. stor., doplnili sme ju o súčasné transformačné obdobie rokov 1990 – 2006. • Zhodnotenie stavu a vývojových trendov sídelno-regionálneho rozvoja na Slovensku v období 20. a začiatku 21. stor. z hľadiska priestorovej sociológie. Identifikácia relevantných spoločenských a sociálno-priestorových procesov a ich vplyvov na rozvoj spoločnosti a územných spoločenstiev a ich zakotvenie v široko-spektrálnych súvislostiach regionálneho rozvoja Slovenska. Analýza sociologického kontextu regionalizmu a regionalizácie a zdrojov a prejavov regionálnej diferenciácie. Špecifickú pozornosť venuje socio-kultúrnym a civilizačným kontextom, a budúcim prioritám sídelno-regionálneho rozvoja. • Rozpracovanie problematiky sociálnych zdrojov v sídelnom

a regionálnom rozvoji. Teoretické rozpracovanie problematiky societálneho kapitálu ako endogénneho zdroja lokálneho a regionálneho rozvoja postaveného na princípe komplementárnosti troch druhov (typov) kapitálov – ľudského, kultúrneho, sociálneho kapitálu a ich spätosti s ekonomickým kapitálom v diferencovaných podmienkach života človeka aj prostredníctvom diferencovaných teritoriálnych podmienok. Na príklade modelového územia Gemer-Malohont sme analyzovali nakoľko disponujú najmä menej rozvinuté regióny a ich sídla societálnymi kapitálmi, ktoré môžu reálne využiť ako endogénny rozvojový zdroj. • Analýza suburbanizácie ako sociálno-priestorového a socio-kultúrneho procesu a identifikácia špecifík jeho priebehu na Slovensku i dopadov na spoločenstvá týchto obcí, na zmeny ich sídelného a sociálneho prostredia, na zmeny v ich ľudských potenciáloch. Vypracovanie typológie suburbánnych sídiel a identifikovanie faktorov, ktoré pôsobia pozitívne na profilovanie suburbánnych obcí. Analýza sociálnej absorpčnej schopnosti spoločenstiev suburbánnych obcí, vytvárania podmienok pre zachovanie socio-kultúrnych kvalít sídla, na spájania predností a výhod dedinského a mestského prostredia, ako aj možností regulácie negatívnych dopadov suburbanizácie a vytvárania podmienok pre zvládnutie intenzifikácie suburbanizácie. ••• V medziodborovom priestore: • Prognóza sídelného a regionálneho rozvoja SR do r. 2015 vymedzila základné východiská výskumu sídelno-regionálneho rozvoja ako aj výskumné priority pre vedu a výskum v prognózovanom období, ktoré boli koncipované tak, aby dokázali reagovať na výrazné zmeny v trendoch sídelno-regionálneho rozvoja SR, ale aj riešiť výrazné medzisídelné a medziregionálne disparity, aby vytvorili možnosť generovať z nich ďalšie výskumné témy, programy, projekty, a tiež reagovať na ťažiskové výskumné problémy v európskom výskumnom priestore. • Identifikácia zdrojov regionálnych disparít, ich ťažiskových faktorov ako aj možností riešenia indikovaných nerovnováhach v rôznych typoch regiónov a sídiel. Relatívne kom-


plexná multidimenzionálna a multidisciplinárna analýza a syntéza jednotlivých vývojových etáp sociálno-priestorovej situácie slovenskej spoločnosti v predtransformačnom a transformačnom období na jej ťažiskových priestorových úrovniach (republikovej, regionálnej i sídelnej). Získané poznatky predstavujú výrazne aktualizovaný poznatkový fond o stave a vývojovom smerovaní regionálneho rozvoja, o charaktere existujúcich nerovností medzi regiónmi SR, mali tiež významné aplikačné efekty s možnosťou využitia pre regionálnu a lokálnu samosprávu a pre vypracovanie či aktualizovanie plánov sociálneho a ekonomického rozvoja regiónov. • Analýza súčasného stavu a perspektívy vývoja sídelnej štruktúry Slovenska s dôrazom na vymedzenie úlohy, (funkcie), akú v ďalšom vývoji krajiny môžu zohrávať jednotlivé sídelné typy v súvislostiach s regionálnym a nadregionálnym vývojom. Aplikovaná multidimenzionálna typológia sídiel umožnila vymedziť sídelné typy, ich priestorové rozloženie, priblíženie ich rozvojových disponibilít, prehlbujúce sa disparity v rozvojových potenciáloch sídiel (medzi mestom a dedinou, podľa veľkosti obce a jej regionálnej príslušnosti), existenciu sociálnych bariér rozvoja v sídlach v rôznych kombináciách a aj ich priestorovú koncentráciu v určitých regiónoch (územiach). Scientific contribution in the past 10 years ••• Domestic contribution • Analysis of the specifics of settlement development and the socio-spatial situation in Slovakia and reworking of the original social typology of settlements in Slovakia. We have identified 9 settlement types, and on the basis of this we worked out an indication of developmental availability and developmental barriers to the individual types of settlements in Slovakia. • Analysis of developmental changes in social potential and selected residential settlement conditions in Slovakia in the period 1991 – 2001 when differential factors were strongly reflected between settlements and regions, as a basis for understanding the developmental changes in the current

second stage of the socio-spatial transformation of society. • Analysis of the specific positions of cities and urban environment in the modernization and social transformation of Slovak society with an emphasis on the wider socio-spatial concept of the status and role of cities in the core stages of the development of modern Slovak society; focusing on the second half of the 20th century, we added this to the current transformation period between 1990 – 2006. • Assessment of status and developmental trends of settlement and regional development in Slovakia during the 20th and early 21st century in terms of spatial sociology; Identification of relevant social and socio-spatial processes and their influence on the development of society and the territorial communities, and their embedding in a wide-spectral context of regional development in Slovakia; Analysis of the sociological context of regionalism and regionalization and sources and manifestations of regional differentiation. Specific attention was paid to the socio-cultural and civilizational context and future priority will be placed on settlement and regional development. • Elaboration on the issues of social resources in settlement and regional development. Theoretical elaboration of the problems of societal capital as an endogenous source of local and regional development built on the principle of complementarity of the three types of capital – human, cultural, social capital and their relationship with economic capital in differentiated in terms of human life and through differentiated territorial conditions. As an example of model Gemer-Malohont territory we analyzed, as much as was possible and in particular the less developed regions and their settlements of societal capital, which can actually be used as a source of endogenous development. • Analysis of suburbanization as a socio-spatial and socio-cultural process and identification of the specifics of its progress in Slovakia and the impact on communities of these villages to changes to their residential and social environment, and to their human potential; Elaboration

205


206

of the typology of sub-urban settlements and identification of factors that positively affect the profiling of suburban communities. Analysis of the social absorption capacity of the communities of sub-urban communities, creating conditions for the preservation of socio-cultural qualities of settlements, the joining of priorities and advantages of the village and city environment, as well as the possibility of regulating the negative impact of suburbanization and creation of conditions for coping with the intensification of suburbanization. ••• International contribution: • The outlook for residential and regional development in Slovakia to 2015 redefined the basic assumptions of research on settlement and regional development as well as being a research priority for science and research in the forecast period, which have been designed to be able to react to the significant changes in trends in residential and regional development in Slovakia, but also to address significant intersettlement and interregional disparities to enable the generation of additional research topics, programs and projects from them, and also to respond to the main research problems in the area of European research. • Identification of sources of regional disparities, the main factors and options for addressing imbalances indicated in various types of regions and settlements. Relatively complex multidimensional and multidisciplinary analysis and synthesis of individual developmental stages of socio-spatial situations of Slovak society in the pre-transition and transition periods and their main spatial levels (republican, regional and settlement). The knowledge obtained presents a considerably up-to-date knowledge base on the status and developmental direction of regional development, the nature of existing inequalities between regions of the Slovak Republic, and has had significant effects on the use of regional and local self-governance, and on development and updating plans for the social and economic development of regions • Analysis of the current state and development perspectives of the settlement structure of Slo-

vakia with an emphasis on defining roles (functions) on how the further development of the country can play out in individual settlement types in the context of regional and trans-regional development. Applied multidimensional typology of settlements has enabled the definition of types of settlements, their spatial distribution, their development potential, widening disparities in development potential of settlements (between cities and villages, depending on the size of the municipality and its regional affiliation), the existence of social barriers to the development of settlements in various combinations and their spatial concentration in certain regions (territories). V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Gajdoš, P.: Človek, spoločnosť, prostredie. Priestorová sociológia. SÚ SAV, 2002, Bratislava, 374 s., ISBN 80-855444-15-6.

Najvýznamnejšiakolektívna monografia significant collective monograph

|

Most

Gajdoš, P. – Pašiak, J.: Regionálny rozvoj Slovenska z pohľadu priestorovej sociológie. SÚ SAV : UNESCO NK MOST, 2006. 252 s. ISBN 80-85544-46-6.


Od slov vo veršoch po kultúrne a medzinárodné vzťahy From words in verses to cultural and international relations

PhDr. Ján Jankovič, DrSc. P P Pracovisko: Ústav svetovej literatúry SAV

207 |

Location: Institute of World Literature SAS

Ján Jankovič Institute of World Literature SAV Konventná 13, 813 64 Bratislava E-mail: jankovic.publisher@ba.telecom.sk Web: http://www.usvl.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu • Slavista, balkanológ, komparatista, translatológ a kulturológ Ján Jankovič sa vo svojej vedeckej práci venuje predovšetkým: • základným výskumom javov a procesov svetovej literatúry; • dejinám umeleckého prekladu, teoretickým a metodologickým otázkam prekladu; • širším kulturologickým aspektom slovensko-juhoslovanských/ južnoslovanských literárnych vzťahov a historických aspektov slovensko-balkánskych vzťahov; • slavistickým štúdiám a komparatistike. Ambíciou jeho literárno-historického záberu bolo zmapovať široký časový úsek najmä slovensko-chorvátskych vzťahov, veď „...prvý časopisecký preklad chorvátskeho autora bol publikovaný v roku 1840, prvý knižný preklad v roku 1897. Knižné preklady z chorvátskej literatúry do roku 2003 tvoria najpočetnejšiu položku v prekladoch južnoslovanských literatúr, ktoré v mnohých dejinných fázach mali privilegované postavenie v celkovej prekladateľskej produkcii, čo vyplývalo zo slovanskej príbuznosti, z podobnosti historických osudov, zo vzájomných sympatií, z citovej i rozumovej spriaznenosti. Napokon, na pozadí špecifických slovensko-južnoslovanských vzťahov juhoslovanská ľudová epika mala ohlas v slovenskej literatúre 19. storočia.“ • Tento ambiciózny projekt nie je ešte zavŕšený, a tak mapovanie „socialistického obdobia“, poznačeného zložitými peripetiami vzťahu k vtedajšej Juhoslávii, je ešte pred autorom.

Focus of scientific research • Slavist, balkanologist, comparatist translatologist and culturologist Ján Jankovič deals mainly with the following in his scientific work: • Basic research phenomena and processes of world literature; • The history of literary translation, theoretical and methodological issues of translation; • The wider culturological aspect of Slovak-Yugoslavian/southern Slavic literary relations and historical aspects of Slovak-Balkan relations, • Slavonic studies and comparative literature. • The ambition of the author’s literary-historical image was to map a broad period of time particularly in Slovak – Croatian relations, as “... the first periodic translation of a Croatian author was published in 1840, the first literary translation in 1897. Literary translations of Croatian literature to 2003 constitute the most numerous in translation of southern Slavic literature which holds a privileged position in collective translation output in many historical phases, which resulted from the Slavic kinship, similarity in historical destiny, of mutual sympathy, emotional and cognitive affinities. Finally, against the backdrop of specific Slovak – southern Slavic – relations, Yugoslav folk epics resonated in the Slovak literature of the 19th century. “ • This ambitious project has not yet been completed, so the mapping of the “socialist period”, marked by complex peripeteia in relations with the former Yugoslavia, has yet to be completed by the author.


II. Vedeckovýskumný profil • Po štúdiách na Filozofickej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave (slovenský jazyk a literatúra, dejepis, lektoráty zo srbochorvátskeho jazyka a literatúry) pracoval ako redaktor v Čs. rozhlase Bratislava a vo vydavateľstve Tatran, Revue svetovej literatúry, potom ako šéfredaktor a riaditeľ Vedy, vydavateľstva SAV, od roku 1991 ako vedecký pracovník Ústavu svetovej literatúry SAV (1999 – 2000 aj ako zástupca riaditeľa). • Je prekladateľom umeleckej literatúry a drámy z chorvátskeho, srbského, slovinského a macedónskeho jazyka. • Popri literárno-historickom pôsobení je súčasťou jeho kultúrnych aktivít aj jeho činnosť na poli kultúrnej politiky (aspekt organizačný či organizátorský, kultúrno-popularizátorský, vydavateľsko-editorský).

208

Scientific research profile • After studying at the Faculty of Philosophy at the Comenius University in Bratislava (Slovak language and literature, history, lectureship of the Serbo-Croatian language and literature) Dr. Jankovic worked as an editor in at Czechoslovakian Radio Bratislava, Tatran publishing house, reviewer of world literature, and later as editor in chief at Veda, the SAS publishing house, from 1991 as well as a researcher at the Institute of World Literature of SAS (1999 to 2000 as deputy director). • He is a translator of fictional literature and dramas from the Croatian, Serbian, Slovenian and Macedonian languages. • In addition to his literary-historical work, he is involved in cultural activities and activities in the field of cultural policy (the organizational aspect of organizing, cultural popularisation, editorial publishing).

močne otázky estetickej povahy – dôraz sa kládol na ideové a vzťahové aspekty. • Teoretickým východiskom pre vlastné bádania Jánovi Jankovičovi boli najmä literárnovedné koncepcie J. Felixa, D. Ďurišina, A. Popoviča, A. Mráza, Z. Klátika, R. Brtáňa či M. Harpáňa – avšak J. Jankovič prostredníctvom skúmania recepcie chorvátskej, srbskej a čiernohorskej literatúry utvára samostatný teoretický, metodologický koncept. V tomto regióne nachádzal množstvo neroztriedeného a nespracovaného materiálu o vzájomných slovensko-chorvátskych kultúrnych a politických vzťahov za posledných 50 rokov. Aj v užšom zacielení na artefakty umeleckej literatúry určitý odstup „cudzinca“ – a pritom „vhľad“ a porozumenie pre vnútorné procesy, aj emocionálne, ktoré formujú národné špecifiká literatúr – je azda výhodou, a podľa ohlasov na vedecké dielo J. Jankoviča v zahraničí, je predovšetkým významným aspektom nadhľadu. Ján Jankovič jednotlivé literatúry vo svojom vedeckom fokuse vymanil z väčšieho nesúrodého a problémového juhoslovanského celku, analyzoval ich a definoval. K riešeniam prichádza priam chirurgickou presnosťou, rozvahou a zároveň jemnocitom, akými analyzuje jednotlivé artefakty, a tie možno usúvzťažňovať do syntéz a originálnych náhľadov na svet, ktorý formuje jednotlivca. • V tom je najširšie vyjadrené poslanie práce umenovedca, ktorý v stopách ľudstva, zaznamenaných trebárs veršami, podáva správu aj o charaktere spoločenstiev. Ak tieto stopy vieme „čítať“, analyzovať, potom možno ďalej odvíjať a „čítať“ procesy spoločenstva a vzťahov, či už kultúrnych alebo konfliktných, medzi spoločenstvami a, samozrejme, aj medzi národmi a štátmi.

III. Výsledky výskumu • Prekladateľská produkcia aj v minulosti poskytovala bohatý materiál pre literárnovedný výskum, ale erudovaní vedci spracovali len niekoľko parciálnych tém, spravidla takých, na ktorých bolo možné demonštrovať pozície niektorých diel slovenskej literatúry v širšom slavistickom a európskom literárnom kontexte, pričom v popredí boli len výni-

Results of research • Translation work previously done has provided ample material for literary research, but knowledgeable scientists have processed only a few partial topics, usually those in which it was possible to demonstrate the position of certain works of Slovak literature in the wider Slavic and European literary context, and works that questioned the aesthetic nature were


rarely in the foreground – emphasis was on ideological and relational aspects. • The theoretical starting point for Ján Jankovič,s own research were the literary-scientific concepts in particular of J. Felix, D. Ďurišin, A. Popovič A. Mráz, Z. Klátik, R. Brtáň and M. Harpáň – however through investigation into the reception of Croatia, Serbia and Montenegrin literature, J. Jankovič creates a separate theoretical methodological concept. In this region there was a number of unclassified and unprocessed material on mutual Slovak – Croatian cultural and political relations over the last 50 years. Even in the narrow targeting of the artefacts of fictional literature, a certain distance, a certain “alien” – and at the same time “insightful” understanding of internal processes, and emotion that shapes the national specificities of literature – is perhaps an advantage, and in line with the responses to the scientific work of J. Jankovič abroad are a particularly important aspect of hindsight. Jan Jankovic’s individual literature in its scientific focus to move out of large and disparate group of Yugoslav problems, analyzed and defined them. He approaches this with almost surgical precision, balance and at the same time sensitivity in how he analyzes individual artefacts, and he cross references them to the synthesis and original sentiment of the world that shapes the individual. • This is perhaps the most widely expressed mission of the work of art theorists who follow in the footsteps of humanity, perhaps recorded verses also draw on the nature of communities. If through these tracks we can “read” and analyze, it may be possible to further evolve and “read” processes and community relations, whether cultural or conflicting, between communities and of course, between nations and states. IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Jankovičovou fundamentálnou knižnou prácou je monografia Chorvátska literatúra v slovenskej kultúre I, II (1997, 2001), v ktorej „upozornil na vývinovú podobnosť dvoch príbuzných národných kultúr (slovenskej a chorvátskej), dvoch malých náro-

dov v historických podmienkach ich formovania sa v rámci Európy. S citlivosťou sa vyjadruje k často tabuizovaným súvislostiam národnej emancipácie Slovákov a Chorvátov, akými boli vzťah k fašizmu a snaha o národnú a štátnu samostatnosť oboch národov počas druhej svetovej vojny, diferencuje pojmy národovectvo, nacionalizmus, ľudáctvo a pod.“ (S. Paštéková) • V monografii Chorvátska literatúra v slovenskej literatúre II (1939 – 1948) z roku 2002 „Jankovič odtabuizoval mnohé mýty, pretrvávajúce celé desaťročia až donedávna, odhalil ,temné miesta‘, vrhol na toto obdobie nové svetlo a poukázal na početné nepravdy, polopravdy, falošné propagandistické či ideologické interpretácie a dezinterpretácie reálnej skutočnosti“ (Ivan Dorovský). Táto Jankovičova práca je „svojou fakticitou jedinečným východiskom nielen pre uvažovanie o prekladovej konkretizácii chorvátskej literatúry v slovenskom kultúrnom priestore, ale aj pre reflexie súdobej chorvátskej literatúry ako takej (...) a, v neposlednom rade, ďalším impulzom ku komplexnejšiemu alebo možno problémovejšiemu vnímaniu zložitého obdobia slovenskej kultúry v 20. storočí“(M. Kusá). • Monografiou Adaptabilita poézie hviezdneho obdobia/Prilagodljivost poezije zvjedanoga razdoblja (2008)

autor priam apeluje, že výskum slavistiky je dôležitou súčasťou výskumu koreňov idey slovanstva, mysliac aj na jej ďalší vývoj. „Zdá sa, že poézia hrala jednu z kľúčových úloh, preto aj niektoré básne môžeme dodnes považovať za manifest ideí Slovanstva,“ zdôrazňuje aj macedónsky vedec Zvonko Taneski v recenzii na Jankovičovo dielo. Myslí sa tu predovšetkým na excelentnú Jankovičovu analýzu básne Samuela Tomášika „Hej, Slováci“, ktorá je mimo územia Slovenska známa pod názvom „Hej, Slovania...“ a je označovaná ako slovanská hymna (existujú jej preklady nielen do slovanských jazykov, ale aj do taliančiny, angličtiny, nemčiny). „Autor presvedčivo poukazuje na to, že poézia v tejto konkrétnej dobe – hoci dominoval spoločný slovanský ideový aspekt – v každom z prostredí prejavovala osobitosti a také črty, ktoré vyplývali z rozdielneho všeobecne politického vývinu v dávnejšej mi-

209


210

nulosti slovanských národov. Najvýraznejšie sa to prezentovalo v období formovania národných hnutí, pre ktoré bol charakteristický postupný prechod od všeslovanských ideí Jána Kollára k tomu, aby sa na ideovej báze slovanstva formovali a upevňovali osobitné národné identity.“ • V dvojdielnej publikácii Legenda o grófovi Zrínskom (Chrestomatia, Súvislosti) autor zúročil svoje dlhoročné odborné a publicistické skúsenosti, pripravil dielo, ktoré vychádza z niekoľkoročného vedeckého výskumu problematiky slovensko-chorvátskych literárnych a všeobecných vzťahov. Je v nej akcentovaná slovensko-chorvátska spolupatričnosť na pozadí monumentálnej postavy grófa Mikuláša Šubića Zrínskeho, ktorého hrdinská obrana Sihote (1566) sa stala legendou. Sihotská bitka a hrdinstvo grófa Zrínskeho sú ospievané v ľudovej slovesnosti (chorvátskej, slovenskej, ale aj inej). Autor svoju literáno-vednú štúdiu predosiela takto: „Odveké a tradične dobré slovensko-chorvátske vzťahy spočívajú na pevných základoch genetickej príbuznosti, blízkosti jazykov, na spoločných osudoch a vzájomných sympatiách. V ich základoch je niekoľko kameňov, ktoré symbolizujú a personifikujú ich silu a význam – jedným z nich je legendárny gróf Mikuláš (Nikola) Šubić Zrínsky (1518 – 1566), ktorý mal aureolu obrancu Sihote a svojim urodzeným pôvodom predstavoval typ hrdinu, akých Slováci mali len na úsvite svojich dejín: preto v kontexte slovanskej a najmä slovensko-chorvátskej spriaznenosti bol vnímaný ako náš spoločný hrdina. Zrínskeho hrdinstvo prerástlo do legendy a vyníma sa v pohnutých dejinách Uhorska. Preto obranu Sihote i jej hlavného aktéra treba vnímať v širšom kontexte.“ ••• Ján Jankovič je mimoriadne plodným tvorcom: je autorom jedenástich vedeckých monografií, jedenástich samostatných tematických štúdií, autorom umeleckej, esejistickej a publicistickej literatúry, prekladateľom umeleckej literatúry a v neposlednom rade aj editorom diel iných autorov. • Za svoje dielo získal množstvo domácich aj zahraničných vedeckých a literárnych ocenení. Vedecká rada SAV mu v roku 2013 udelila Zlatú medailu SAV. Je tiež

nositeľom Radu Danice chorvátskej, udeleného prezidentom Chorvátskej republiky (1998), ako aj členom-korešpondentom Chorvátskej akadémie vied a umení. Scientific contribution in the past 10 years • “Jankovič’s fundamental literary work is a monograph of Croatian literature in Slovak culture I, II (1997, 2001), in which „he draws attention to the developmental similarity of two close national cultures (Slovakia and Croatia), two small nations in the historical conditions of their formation in Europe. He expresses with sensitivity the often taboo contexts of the national emancipation of Slovaks and Croats, as demonstrated by the relationship with fascism and the pursuit of national and state independence of both nations during World War II, he differentiates between concepts of patriotism, nationalism populism, and so on.“ (S. Paštéková) • In his monograph Croatian literature in Slovak literature II (1939 – 1948) from 2002, „Jankovič delves into many myths that have persisted for decades until recently, revealing a dark place” cast new light on this period and pointed to numerous untruths, half-truths, false propaganda or ideological interpretation and misinterpretation showing real facts” (Ivan Dorovský). This work by Jankovič “his facticity is a unique starting point not only for thinking about the realisation of translation of Croatian literature in the Slovak cultural space, but also the reflection of contemporary Croatian literature as such (...), and, last but not least, a further impetus to a more comprehensive or perhaps problematic perception of a difficult period of Slovak culture in the 20 Century” (M. Kusá) • In the monograph Adaptabilita poézie hviezdneho obdobia/Prilagodljivost Poezije zvjedanoga razdoblja (Adaptability of poetry in the stellar period) (2008) the author asserts that research in Slavonics is an important part of Slavonic roots research ideas on the Slavs, with a view towards its further development. “It seems that poetry played one of the key roles, which is why some poems can still be considered today as a manifesto of


Ján Jankovič

LEGENDA O GRÓFOVI ZRÍNSKOM II. CHRESTOMATIA CHRESTOMATIA I. (Slovenské piesne, básne a iné významné texty)

CHRESTOMATIA II. (Texty v latinčine a ich preklady do slovenčiny)

CHRESTOMATIA III. (Chorvátske spevy a básne a ich preklady do slovenčiny)

25. 11. 2010 9:43:37

Slav ideas,” emphasizes the Macedonian scientist Zvonko Taneski in a review on Jankovič’s work. He refers here primarily to Jankovič’s excellent analysis of the poem by Samuel Tomášik “Hej, Slováci”, which is termed “Hey, Slavs... ” outside of Slovakia and is referred to as the Slavic anthem (there are translations of this not only into Slavic languages, but also in Italian, English and German). “The author convincingly points out that poetry at this particular time – although dominated by a common Slavic ideological aspect – in each of the environments manifested peculiarities as well as features that resulted from the difference in general political developments in the more distant past of the Slavic people. This was most clearly presented during the formation of the national movement, which was characterized by the gradual transition from the Slavic ideas of Ján Kollár – in order for the Slavs to form an ideological basis and to consolidate a separate national identity.” • In the two-part publication Legenda o grófovi Zrínskom (Legend of Earl Zrinski) (chrestomathy, background) the author draws on his many years of professional experience and current affairs, preparing a work that is based on several years of scientific research issues of Slovakia – Croatian literary and general relations. It is accented by a Slovak – Croatian sense of belonging on the background of the monumental status of the nobleman Nikola Šubić Zrinski whose heroic defence of Sihot (1566) became legendary. The battle of Sihot and the heroism of Zrínski are praised in folk literature (Croatian, Slovak, and other). In his literary – scientific studies the author goes on to say : “ancient and traditionally good Slovak – Croatian relations are based on a solid foundation of genetic kinship, closeness in language, common destiny and mutual sympathy. Their foundations contain a few stones that symbolize and personify their power and importance – one of them is the legendary nobleman Nicholas (Nikola) Šubić Zrinski (1518 – 1566), who defended Sihot and his noble descent presented him as the type of hero, which Slovaks had only at the dawn of its his-

tory: therefore, in the context of the Slavs and especially Slovakian – Croatian affinity, he was viewed as our common hero. Zrínski heroism grew into legends and exempts the turbulent history of Hungary. Therefore, the defence of Sihot and its main actor need to be viewed in a wider context.” ••• Ján Jankovič is an extremely prolific creator: he is the author of eleven scientific monographs, eleven independent thematic studies, the author of fictional essays and journalistic literature, translator of fictional literature and finally, an editor of the works of other authors. • For his work he has received numerous domestic and foreign scientific and literary awards. The Scientific Council of SAS awarded him with the SAS Gold Medal in 2013. He is also the holder of the Croatian Rad Danica, awarded to him by the President of the Republic of Croatia (1998), as well as a member-correspondent of the Croatian Academy of Sciences and Arts. V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Presný počet knižných prekladov Jána Jankoviča môže byť predmetom výskumu pre bibliografov, ale podľa predbežných záznamov ide o skutočne impozantné číslo (149). Tento počet vyžaduje stručný komentár – prózu (106 kníh) prekladal samostatne, do počtu sú zarátané romány na pokračovanie a reedície, poéziu (10 kníh) prekladal v spolupráci s básnikmi (J. Stacho, J. Buzássy, M. Kováčik, V. Marčok, J. Gerbóc, P. Janík), v knižných prekladoch drám (30) je zaradený oveľa vyšší počet hier (72), na svojom prekladateľskom konte má aj tri knihy odbornej literatúry. Je autorom niekoľkých vedeckých kníh, diel populárnej vedy, knihy reportáží – niektoré vyšli v zahraničí, medzi nimi sa vyníma exportný titul Juhoslávia, ktorý so zahraničnými partnermi vydal Slovart v nemčine, poľštine i francúzštine. The exact number of books translated by Ján Jankovič may be the subject of research for bibliographers, but according to preliminary records it is a very impressive number (149). This number requires a structured commentary – prose

211


(106 books) which he translated independently, novels are included in this figure as well as poetry (10 books) translated in collaboration with poets (J. Stacho, J. Buzássy, M. Kováčik, V. Marčok J. Gerbóc, P. Janík), in book translations of dramas (30) with a much larger number of plays (72), his translation repertoire also includes 3 books of expert literature. He is the author of several scientific books, popular science works, book reports – some went abroad, among them the exceptional export of a Yugoslavian title with foreign partners Slovart issued in German, Polish and French. Monografie za posledných 10 rokov graphs from the past 10 years

|

Mono-

JANKOVIČ, Ján: Boje Čiernohorcov a túžby Slovákov (1839 – 1914). Tri preklady básne Onamo, onamo! v kontexte slovensko-čiernohorských vzťahov. Bratislava: Juga, 2004. 224 s. ISBN 80-89030-19-X. JANKOVIČ, Ján: Srpska drama u Slovačkoj. Prel. Michal Harpáň. Nový Sad: Sterijino pozorje, 2005, 244 s. ISBN: 86710-033-7. JANKOVIČ, Ján: Adaptabilita poézie hviezdneho obdobia dvojjazyčne/ dvojezično Prilagodljivost poezije zvjezdanoga razdoblja. Do chorvátčiny preložila Maria Kursar. Bratislava: Vydavateľstvo Jána Jankoviča, Slavistický ústav Jána Stanislava, Ústav svetovej literatúry SAV 2008, s. 214. ISBN 978-808903036-1. JANKOVIČ, Ján: Poézia slovensko-srbskej vzájomnosti (18271938). Abeceda pobratimstva – Bukvar bratimljenja. Bratislava: Juga, Veda, Ústav svetovej literatúry SAV, 2008. s. 550. ISBN 878-80-89030-40-8. JANKOVIČ, Ján: Legenda o grófovi Zrínskom II. Chrestomatia. Bratislava: Veda, vydavateľstvo SAV, Ústav svetovej literatúry, Vydavateľstvo Jána Jankoviča, 2010, s. 218. ISBN 97880-224-1156-1 (súbor) ISBN 978-80-224-1156-8 (Chrestomatia). JANKOVIČ, Ján: Legenda o grófovi Zrínskom I. Súvislosti. Bratislava: Veda, vydavateľstvo SAV, Ústav svetovej literatúry, Vydavateľstvo Jána Jankoviča, 343, s. ISBN 978-80-224-1156-1 (súbor) ISBN 978-80-224-1212-4 (Súvislosti).

Štúdie | Studies

212

Súvislosti, alebo konspekt dejín macedónskej drámy. In: Stefanovski, Goran: Tetované duše. Bratislava : Juga 2009, s. 39 – 59. ISBN 978-80-89030-42-2. Vrbackého preklady na slovenských a juhoslovanských scénach pred rokom 1945. In: Preklad ako kultúrna a literárna misia. Zborník z medzinárodnej konferencie. Editorka PhDr. Alica Kulihová, CSc. Bratislava : Filozofická fakulta UK v Bratislave. Katedra slovanských filológií, Katedra žurnalistiky. Filozofická fakulta UK. 2009.

Pragmatika prekladu. In: Preklad a kultúra III. Editorky prof. PhDr. Mária Kusá, CSc a prof. PhDr. Edita Gromová, CSc. Bratislava – Nitra : Ústav svetovej literatúry SAV – UKF Nitra Oddelenie translatológie, 2009. S. 59 – 70. Konspekt dejín macedónskej drámy (po nástup Gorana Stefanovského). In: Šimon Ondruš. Editorka doc. PhDr. Mária Dobríková, CSc. Bratislava : Filozofická fakulta UK, 2009. s. 169 – 184 ISBN 978-80-223-2967-3


Slovenské a stredoeurópske dejiny v 19. v prvej polovici 20. storočia Slovak and Central European history in the 19th and first half of the 20th century

PhDr. Dušan Kováč, DrSc. P Pracovisko: Historický ústav SAV P

213 |

Location: Institute of History SAS

Dušan Kováč Institute of History SAS Klemensova 19, Bratislava E-mail:dusan.kovac@savba.sk Web: http://www.history.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu • „Od začiatku svojej výskumnej práce som sa venoval dejinám stredoeurópskeho priestoru. Začínal som diplomatickými dejinami, vzťahom Nemecka a Rakúska od 19. storočia až po obdobie po prvej svetovej vojny. Z dejín diplomacie je mojím profilovým dielom kniha Od Dvojspolku k politike Anšlusu (1979) a kapitoly v syntetických dielach venovaných slovenským dejinám. Venoval som sa výskumu nacionalizmu a národnostných menšín. Hlavné dielo z tejto problematiky je kniha Nemecko a nemecká menšina na Slovensku (1991). Paralelne s výskumom „reálnych dejín“ som sa venoval aj výskumu dejín historiografie. Profilovou monografiou z tejto oblasti je kniha O historiografii a spoločnosti (2010).

Focus of scientific research • “Since beginning my research work I have been dealing with the history of Central Europe. I started with diplomatic history, the relationship between Germany and Austria from the 19th century to the period after the First World War. My profile book Od Dvojspolku k politike Anšlusu (from twin regiment to political connection) (1979) deals with diplomatic history and chapters in synthetic works are devoted to Slovak history. I dealt with research on nationalism and ethnic minorities. A major work on this subject is the book Nemecko a nemecká menšina na Slovensku (Germany and the German minority in Slovakia) (1991).

In conjunction with the

research on “real history” I also researched the history of historiography. The profile monograph on this area is the book O historiografii a spoločnosti (Historiography and Society) (2010)

II. Vedeckovýskumný profil • Dušan Kováč je historik, ktorý sa od začiatku svoje práce v SAV (1968) usiloval o zaradenie slovenských dejín do širšieho stredoeurópskeho a európskeho priestoru. V zmysle koncepcie anglického historika A. Toynbeeho (intelligible area of historical research – zmysluplná oblasť historického bádania) majú preňho slovenské dejiny zmysel iba vtedy, ak sa interpretujú v tomto širokom priestorovom rámci. Pokusy izolovať slovenské dejiny od ich európskeho kontextu vedú nevyhnutne k jednostranným a neakceptovateľným interpretáciám. • Svoje základné východisko teoreticky zdôvodnil predovšetkým v monografii O historiografii a spoločnosti, ale prejavilo sa to v celom jeho výskume, ako aj v odbornej monografii Dejiny Slovenska (1998, 2011), kde sa pokúsil túto koncepciu demonštrovať na konkrétnom slovenskom dejinnom príbehu. Do roku 1989 boli slovenskí historici nútení bádať takmer v izolácii. D. Kováč okamžite po roku 1989, aj vo funkcii riaditeľa Historického ústavu SAV, nadviazal kontakty s historikmi v zahraničí, čo sa premietlo aj do jeho projektovej spolupráce v 6. a 7. rámcovom programe EÚ, v projektoch European Science Foundation, ako aj do publikovania profilovej


knihy o slovenských dejinách Slovakia in History (spolu s M. Teichom a M. D. Brownom) v Cambridge University Press.

dov uplatnil aj pri štúdiu otázky národnostných menšín, prednostne v dvoch monografiách: Ne-

Scientific research profile • Dušan Kováč is a historian who has, since beginning his work at SAS (1968), sought the inclusion of Slovak history in the wider Central European area. In terms of the concept of the English historian A. Toynbee (intelligible area of historical research) Slovak history only makes sense to him if it is interpreted in the broad spatial framework. Attempts to isolate Slovak history from its European context inevitably leads to unilateral and unacceptable interpretations. • His basic starting point was theoretically justified especially in the monograph O historiografii a spoločnosti (Historiography and society), but this is reflected in all his research, as well as in the Dejiny Slovenska (History of Slovakia) monographs (1998, 2011), which attempted to demonstrate this concept in a particular Slovak historical story. Until 1989, Slovak historians were forced to make observations almost in isolation. Immediately after 1989 and even in his capacity as director of the Institute of History SAS, Dušan Kováč established contacts with historians abroad, which was also reflected in his cooperation project as part of the 6th and 7th EU Framework Programme, European Science Foundation projects, and in a profile book published on Slovak history Slovakia in History (with M. Teich and M. D. Brown) at Cambridge University Press.

Slovenska (1944 – 1953), Praha 2001,

mecko a nemecká menšina na Slovensku (1871 – 1945), Bratislava VEDA 1991;

Titulný list publikácie Slovakia in History, ktorá vyšla v Cambridge University Press. | Book-jacked of Slovakia in History, published by Cambridge University Press.

Evakuácia a vysídlenie Nemcov zo

ale tiež vo viacerých štúdiách, predovšetkým Národnostné menšiny v strednej Európe ako objekt a subjekt zahraničnej politiky (In: Minority v politike. Kultúrne a jazykové práva, ed. J. Plichtová, Bratislava 1992); Spoločnosť národov a nemecké menšiny v strednej Európe (In: Historické štúdie 46, Bratislava: VEDA 2010.) • Sformuloval koncepciu slovenských dejín ako dominantného slovenského národného príbehu (Slovak master narrative) v monografii Dejiny Slovenska (Praha 1998, 2011). Results of research • In relation to the Slovak and Central European history, Dušan Kováč formulated a theory on the formation of the modern nation as part of the modernization process and European nationalism. • He published several scientific and popular science articles, and in a condensed form in the collective monograph My a tí druhí v modernej spoločnosti (We and the others in modern society) • (Gabriela Kiliánová – Eva Kowalská – Eva Krekovičová (eds.), Bratislava VEDA 2009) – kapitola Identita a národ (s. 229 – 342). • He also applied the theory of the formation of modern nations in the study of National Minorities, mainly in two monographs: • Nemecko a nemecká menšina na Slovensku (1871 – 1945), Bratislava VEDA 1991; • Evakuácia a vysídlenie Nemcov zo Slovenska (The evacuation and displacement of Germans from Slovakia)(1944 – 1953), Praha

III. Výsledky výskumu • Dušan Kováč sformuloval, vo vzťahu k slovenským a stredoeurópskym dejinám, teóriu o formovaní moderného národa ako súčasti procesu modernizácie a európského nacionalizmu. • Publikoval ju vo viacerých vedeckých i populárnovedeckých článkoch, v kondenzovanej podobe v kolektívnej monografii My a tí druhí v modernej spoločnosti (Gabriela Kiliánová – Eva Kowalská – Eva Krekovičová (eds.), Brati-

– kapitola Identita a národ (s. 229 – 342). • Teóriu o formovaní moderných náro-

slava VEDA 2009)

214

2001, but also in several studies, notably national minorities in Central Europe as an object and subject of foreign policy (In: Minority v politike. Kultúrne a jazykové práva, ed. J. Plichtová, Bratislava 1992); Spoločnosť národov a nemecké menšiny v strednej Európe (In: Historické štúdie 46, Bratislava: VEDA 2010.) • He formulated the concept of Slovak history as the dominant Slovak national story in the monograph (Slovak master narrative) Dejiny Slovenska (History of Slovakia (Praha 1998, 2011).


IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov ••• V domácom prostredí: • Vypracovanie koncepcie, editorstvo a spoluautorstvo kolektívnej monografie, ktorá je súčasne výstupom z Centra excelentnosti SAV: Kľúčové otázky moderných slovenských dejín (spolu s V. Bystrickým a J. Peškom). ••• V medzinárodnom kontexte: • Publikovanie (spolu s M. Teichom a M. D. Brownom) zásadnej vedeckej monografie k slovenským dejinám v Cambridge University Press – Slovakia in History a zaradenie slovenskej historiografie do stredoeurópskeho a európskeho kontextu: Habsburg’s Difficult Legacy: Comparing and Relating Austrian, Czech, Magyar and Slovak National Historical Master Narratives (spolu s: Gernot Haiss, Árpád v. Klimó a Pavel Kolář); In: The Contested Nation (St. Berger, Chris Lorenz, eds.), Palghrave Macmillan 2008.

Na zasadnutí akadémií krajín V 4 v roku 2008: Dušan Kováč bol iniciátorom týchto stretnutí a zorganizoval prvé z nich v roku 1999 v Bratislave. Zľava: generálny sekretár MAV N. Kroo, predseda MAV S. Vizi, členovia Predsedníctva SAV. D. Kováč a F. Čiampor. | At the Visegrad 4 Academies session in 2008: Dušan Kováč initiated these sessions and organized the first session in Bratislava (1999). From left: HAS Secretary General N. Kroo, HAS president S. Vizi, members of SAS Presidium D. Kováč and F. Čiampor.

Scientific contribution in the past 10 years ••• Domestic contribution: • Development of the concept, editor and co-authorship of a collective monograph, which is part of the output from the Center of Excellence of SAS: Kľúčové otázky moderných slovenských dejín (The key questions of modern Slovak history) (with s V. Bystrický a J. Pešek). ••• International contribution • Publishing (together with M. Teich and MDBrown) fundamental scientific monographs on Slovak history at Cambridge University Press – Slovakia in Histo-

ry and inclusion of the historiography of Slovakia into the Central European and European context: Habsburg´s Difficult Legacy: Comparing and Relating Austrian, Czech, Magyar and Slovak National Historical Master Narratives (spolu s: Gernot Haiss, Árpád v. Klimó a Pavel Kolář); In: The Contested Nation (St. Berger, Chris Lorenz, eds.), Palghrave Macmillan 2008.

V. Najvýznamnejšia monografia cant monograph

|

Most signifi-

Dušan Kováč: O historiografii a spoločnosti, Bratislava, VEDA 2010.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Dušan Kováč a kol.: Slovensko v 20: storočí, 1. zv. Na začiatku storočia 1901 – 1914, Bratislava 2004; 2. zv. Prvá svetová vojna 1914 – 1918, Bratislava 2008.

215


Etnologické a folkloristické aspekty štúdia kultúrnych reprezentácií kolektívnych identít | Ethnological and folkloristic aspects of the study of cultural representations of collective identities Doc. PhDr. Eva Krekovičová, DrSc. D Pracovisko: Ústav etnológie SAV P

|

Location: Institute of Ethnology SAS

Eva Krekovičová Institute of Ethnology SAS Klemensova 19, Bratislava E-mail: eva.krekovicova@savba.sk web: www.uet.sav.sk/pracovnici/krekovicova.htm; http://www.uet.sav.sk/

216

I. Vedecké zameranie výskumu • Etnologička, folkloristka a etnomuzikologička Eva Krekovičová sa vo výskumoch posledných dekád venuje dvom výskumným líniám: 1. kultúrne dedičstvo a vzťah folklór – masmédiá; 2. reflexia inakosti v rámci etnologických, sociálno- a politicko-antropologických štúdií. • „V poslednom desaťročí dominovala v mojich prácach problematika výskumu ústne odovzdávaných a písaných letákových piesní v komparatívnom zábere. Poznatky som sumarizovala v monografii vydanej v spoluautorstve s Ľubicou Droppovou (2010). • Výskumnou témou kultúrnych reprezentácií „veľkých“ a „malých“ kolektívnych identít sa zaoberám intenzívne najmä od počiatku 90. rokov 20. storočia. Jednou z línií bádania je výskum stereotypov a obrazov ako kultúrnych vzorcov. Výsledky jednej fázy výskumov som sumarizovala v monografii Zwischen Toleranz und Barrieren (Lang 1998). Diapazón skúmaných problémov som ďalej rozširovala smerom k reflexii inakosti v oblasti etnologických, sociálno- a politicko-antropologických štúdií (monografia Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo folklóre a v politike, 2005). Súčasťou mojich výskumov a vedeckých publikácií k problematike identít je tiež výskum mýtov (národné mýty v rakúsko-slovenskom porovnaní) a vizualizovaných podôb inakosti na príklade karikatúry.“ • Eva Krekovičová tieto výskumy sumarizovala vo vedeckých monografiách: Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo folklóre a v po-

litike. Bratislava : EP, 2005.

Zwischen Toleranz und Bar-

rieren : das Bild der Zigeuner und Juden in der Slowakischen Folklore. Frankfurt am Main u. a. : Peter Lang, 1998. 317 s. Studien zur Tsiganologie und Folkloristik, Band 21.

Focus of scientific research • In recent decades, ethnologist, folklorist and ethnomusicologist Eva Krekovičová has devoted her work to two lines of research: 1. Cultural heritage and the relationship of folklore-mass media; 2. Reflection on diversity within the framework of ethnological, socio-political and anthropological studies. • “The past decade of my work has been dominated by the issue of the research of orally submitted and written leaflets in a comparative frame. I have summarised my findings in a monograph published in cooperation with Lubica Droppova (2010). • With the research topic of cultural representations of “large” and “small” collective identities, I focus intensely in particular on the beginning ot the 1900s. One of the lines of research is that of stereotypes and images as cultural patterns. I have summarised the results of one phase of the research in the monograph Zwischen Toleranz und Barrieren (between tolerance and barriers) (Lang 1998). I further extended a diapason of research problems towards reflection of diversity in the area of ethnological, socio-political and anthropological studies (monograph Mentálne obrazy stereotypy a mýty vo folklóre a v politike (mental images,


stereotypes and myths in folklore and politics), 2005). Part of my research and scientific publications on the issue of identity is also the research of myths (národné mýty v rakúsko-slovenskom porovnaní (national myths in the Austrian-Slovak comparison)) and visualized forms of diversity for example in cartoons.” • Eva Krekovičová has summarized this research in the following scientific monographs: Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo folklóre a v politike. Bratislava : EP, 2005. 128 s.

Zwischen Toleranz und Barrieren : das Bild der

Zigeuner und Juden in der Slowakischen Folklore. Frankfurt am Main u. a. : Peter Lang, 1998. 317 s. Studien zur Tsiganologie und Folkloristik, Band 21.

II. Vedeckovýskumný profil • Doc. PhDr. Eva Krekovičová, DrSc., od r. 1975 v Ústave etnológie SAV, docentka Karlovej univerzity, členka Učenej spoločnosti, vedúca Centra excelentnosti SAV „Procesy“ (2003 – 2006). Venovala sa ekológii folklóru, využívajúc podnety z etnológie a etnomuzikológie, ale i z humanitných a sociálnych vied všeobecne: monografia O živote folklóru v súčasnosti (1989). V rámci teoretického i empirického štúdia piesňových žánrov: prvá vedecká monografia o vianočných koledách na Slovensku (Slovenské koledy. Od Štedrého večera do Troch kráľov (1992). • Neskôr sa sústredila na štúdium mentálnych obrazov a stereotypov ako prejavov kolektívnej pamäte. Publikovala prelomovú monografiu Zwischen Toleranz und Barrieren. Das Bild der Zigeuner und Juden in der slowakischen Folklore (nemecky Peter Lang Verlag, Frankfurt a M. u. a., 1998; slovensky 1999). Monografia sa obsahovo dotýkala viacerých dovtedy tabuizovaných výskumných tém (židovský a rómsky holokaust, antisemitizmus, rasizmus, vzťahy majoritného a minoritného obyvateľstva na Slovensku v 20. stor. a. i.). Politické využívanie a zneužívanie slova folklór i rôznych prejavov folklóru: kniha Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo folklóre a politike (2005).

at Charles University, a member of the Learned Society and Head of the Centre of Excellence SAS for Processe (2003 – 2006). She has geared her work towards ecology folklor, drawing on ideas from ethnology and ethnomusicology, as well as humanities and social sciences in general in a monograph entitled O živote folklóru v súčasnosti (The life of folklore today) (1989). In this theoretical and empirical study of song genres: first scientific monograph on Christmas carols in Slovakia (Slovenské koledy. Od Štedrého večera do Troch kráľov (Slovak car-

• She later focused on the study of mental images and stereotypes as expressions of collective memory. She published a groundbreaking monograph entitled Zwischen Toleranz und Barrieren. Das Bild der

ols: From Christmas Eve to the Three Kings) (1992).

Zigeuner und Juden in der slowakischen Folklore (Between tolerance and barriers. The image of gypsies and jews in Slovak folklore) (German Peter Lang Verlag, Frankfurt a M. u. a., 1998; slovensky 1999).

This monograph touches on several previously taboo research topics Jewish and Roma Holocaust, anti-Semitism, racism, relationships of majority and minority groups in Slovakia in the 20th century, among others). Political use and abuse of the word folklore and various manifestations of folklore were covered in a book entitled: Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo

folklóre a politike (Mental images, stereotypes and myths in folklore and politics) (2005).

III. Výsledky výskumu • K hlavným výsledkom výskumu nehmotného kultúrneho dedičstva a vzťahu folklór – masmédiá v poslednom desaťročí patria publikácie zamerané na syntetizujúci a komparatívny výskum piesňových žánrov a na procesy využívania a zneužívania odkazov na folklór (ako kultúrny prejav historicky uzavretej etapy) v politickom diskurze a v masmédiách: Droppová, Ľubica – Krekovičová, Eva: Počúvajte Panny, aj vy Mládenci... : letákové piesne zo slovenských tlačiarní. Bratislava : Ústav etnológie SAV : EP, 2010. 496 s.

Krekovičová, Eva: Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo fol-

Scientific research profile • Doc. PhDr. Eva Krekovičová, DrSc has been at the Institute of Ethnology since 1975 and is an associate professor

klóre a v politike. Bratislava : Ústav etnológie SAV : EP, 2005.

• Reflexiou inakosti v rámci etnologických, sociálno- a politicko-antropologických štú-

128 s.

217


dií sa E. Krekovičová zaoberá vo viacerých témach, ako sú národné historické mýty, obraz hrdinu a antihrdinu, identita a identifikácia svojho a toho druhého (napr. reflexia „iných“ v slovenskom folklóre a v anekdote šírenej internetom): My a tí druhí v modernej spoločnosti : konštrukcie a transfor-

ciológie, politológie, jazykovedy, religionostiky, germanistiky a psychológie. Kniha sa stretla s priaznivými ohlasmi vedeckej komunity. Centrum excelentnosti „Procesy“ bolo ocenené Ministrom kultúry SR ako Vedecko-výskumný tím roka 2009.

mácie kolektívnych identít. Editorky: Kiliánová, G. – Kowalská, E. – Krekovičová, E.: Bratislava : VEDA : Historický ústav

• Za vedeckú monografiu s najväčším domácim aj zahraničným ohlasom možno považovať: Zwischen Toleranz

SAV : Ústav etnológie SAV, 2009. 722 s.

und Barrieren. Das Bild der Zigeuner und Juden in der slowakischen Folklore. Studien zur Tsiganologie und Folkloristik. Herausgegeben von Joachim S. Hohmann. Band 21. Frankfurt/ Main usw.: Peter Lang Verlag, 318 s., v

slovenskej verzii:

Medzi toleranciou a bariérami. Obraz Rómov a Židov v slo-

Results of research • Among the main research results of intangible cultural heritage and the relationship of folklore – the mass media in the last decade has provided publications focused on synthesizing and comparative research of song genres and processes of exploitation and abused references to folklore (as a cultural manifestation of a historically closed phase) in political discourse and the mass media:

• Najvýznamnejšia monografia za posledných 10 rokov: Kiliánová, G. – Kowalská, E. – Krekovičová, E. (eds.)

Droppová, Ľubica – Krekovičová, Eva: Počúvajte Panny, aj vy

(2009): My a tí druhí v modernej spoločnosti. Konštrukcie

ovičová, Eva: Mentálne obrazy, stereotypy a mýty vo folklóre

a transformácie kolektívnych identít. Bratislava : CE SAV Pro-

a v politike. Bratislava : Ústav etnológie SAV : EP, 2005. 128

cesy – Historický ústav SAV – Ústav etnológie SAV – VEDA,

s. • In reflection on diversity within ethnological, socio-political and anthropological studies, E. Krekovičová engaged in a number of topics, such as national historical myths, the image of a hero and antihero, identity and identification of oneself and another (e. g. reflection on “others” in Slovak folklore and in anecdotes on the Internet): My a tí druhí v modernej spoločnosti : konštruk-

venskom folklóre. AEP: Bratislava 1999. 228 s.

• Multidisciplinárna kolektívna monografia vznikla ako výsledok štvorročnej tímovej spolupráce Centra excelentnosti a bola koncipovaná v dvoch líniách: 1. problematika tzv. „veľkých“ kolektívnych identít (rodových, jazykových, religióznych, národných, menšinových); 2. „prierezová“ téma (vzťah identity a konfliktu). Spoluautori boli z oblasti historiografie, etnológie, filozofie, so-

vydavateľstvo SAV, 2009. ISBN 978-80-224-1025-0, 722 s.

Mládenci... : letákové piesne zo slovenských tlačiarní. Bratislava : Ústav etnológie SAV : EP, 2010. 496 s.

Krek-

cie a transformácie kolektívnych identít. Editorky: Kiliánová, G. – Kowalská, E. – Krekovičová, E.: Bratislava : VEDA : Historický ústav SAV : Ústav etnológie SAV, 2009. 722 s. • The scientific monograph with the largest domestic and foreign response is considered to be that of: Zwischen Toleranz und Barrieren. Das Bild der Zigeuner und Juden in der slowakischen Folklore. Studien zur Tsiganologie und Folkloristik. Herausgegeben von Joachim S. Hohmann. Band 21. Frankfurt/Main usw.: Peter Lang Verlag, 318 s., Slovak version: Medzi toleranciou a bariérami. Obraz Rómov a Židov v slovenskom folklóre. AEP: Bratislava, 1999. 228 s.

• Most significant monographs over the past 10 years: Kiliánová, G. – Kowalská, E. – Krekovičová, E. (eds.) (2009): My a tí druhí v modernej spoločnosti. Konštrukcie a transformácie kolektívnych identít. Bratislava : CE SAV Pro-

218

cesy – Historický ústav SAV – Ústav etnológie SAV – Veda,


vydavateľstvo SAV, 2009. ISBN 978-80-224-1025-0, 722 s. • A multidisciplinary collective monograph was created as a result of four years of teamwork at the Center of Excellence and was conceived for two paths: 1 The issue of “large” collective identities (gender, linguistic, religious, national, minority); 2 the “cross-cutting” issue (relationship identity and conflict). Co-authors were from the fields of historiography, ethnology, philosophy, sociology, political science, linguistics, religious studies, Germanics and psychology. The book was welcomed by the scientific community. The Centre of Excellence “Processes” award was presented by the Slovak Minister of Culture as “Scientific Research Team of the Year 2009”.

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Výskumy v oblasti interdisciplinárneho prístupu k problematike identít, kultúrnych vzorcov (stereotypov a obrazov) a mýtov, vydanie dvoch vedeckých monografií (z toho jednej v spoluautorstve), editovanie dvoch domácich a spolueditorstvo troch domácich a štyroch zahraničných publikácií, publikovanie vyše 20 zahraničných štúdií a kapitol v monografiách, pozvaná účasť na zahraničných konferenciách atď. Scientific contribution in the past 10 years • Research in the area of the interdisciplinary approach to issues of identity, cultural patterns (stereotypes and images) and myths were published in two scientific monographs (including one joint authorship), edited by two domestic collaborative editors and four foreign publications, published in more than 20 foreign studies and chapters in monographs, invited to participate in international conferences etc. V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Zwischen Toleranz und Barrieren. Das Bild der Zigeuner und Juden in der slowakischen Folklore. Studien zur Tsiganologie und Folkloristik. Herausgegeben von Joachim S. Hohmann. Band 21. Frankfurt/Main usw.: Peter Lang Verlag, 1998. 318 s. ISSN 0936-6598. ISBN 3-631-31688-7.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Kiliánová, G. – Kowalská, E. – Krekovičová, E. (eds.) (2009): My a tí druhí v modernej spoločnosti. Konštrukcie a transformácie kolektívnych identít. Bratislava : CE SAV Procesy – Historický ústav SAV – Ústav etnológie SAV – Veda, vydavateľstvo SAV, 2009. ISBN 978-80-224-1025-0, 722 s.

219


Ekonomicko-politický vývoj v Československu po II. svetovej vojne Economic and political developments in Czechoslovakia after WW2

PhDr. Miroslav Londák, DrSc. P Pracovisko: Historický ústav SAV P

|

Location: Institute of History SAS

Miroslav Londák Institut of History SAS Klemensova 19, Bratislava E-mail: histlond@savba.sk web: www.history.sav.sk/cv/londak_miroslav.pdf http://www.history.sav.sk

220

I. Vedecké zameranie výskumu ••• Ekonomicko-politické súvislosti vývoja Slovenska v období po skončení 2. svetovej vojny • „Prvou výskumnou témou, ktorej som sa venoval ešte na sklonku 80. rokov 20. storočia, bola otázka industrializácie Slovenska 50. rokov. Čoskoro bolo zrejmé, že sa treba nanovo pozrieť na celý hospodársko-politický vývin Slovenska po skončení 2. svetovej vojny: po novembri 1989 sa stala dostupnou nielen predtým prohibitná literatúra, no predovšetkým „sa otvorili archívy“, čo znamenalo, že sa bádateľom sprístupnili tie archívne fondy, ku ktorým bádatelia nemali v predchádzajúcom období prístup – napr. všetky materiály, dokumenty, ktoré boli predmetom rokovaní Predsedníctva ÚV KSČ, Predsedníctva ÚV KSS – tieto vrcholné stranícke orgány pritom prerokúvali všetky zásadné otázky vývoja krajiny. A veľmi rýchlo sa ukázalo, že celý proces socialistickej industrializácie Slovenska nebol ani zďaleka taký idylický, ako ho prezentovala propaganda minulého režimu. Kritický spôsobom bolo treba skúmať nielen otázku česko-slovenského vzťahu, no novou metodikou hodnotiť i tie údaje, ktorými sa ekonomický vývoj na Slovensku v období po februári 1948 vykresľoval ružovými farbami.“ • LONDÁK, Miroslav. Otázky industrializácie Slovenska. Bratislava : Veda 1999, ISBN 80-224-0570-1, 149 s. • Práca historika je sústredená v tichu pracovne, v individuálnej práci s prameňmi a zdrojmi, ale aj história určitého obdobia alebo tematické skú-

manie je nevyhnutné konfrontovať s kontextovými súradnicami čias a súvislostí, a v neposlednom rade aj v spolupráci s ďalšími historikmi, či spoločensko-vednými pracovníkmi. • Miroslav Londák pracoval aj v tíme s dr. Stanislavom Sikorom a dr. Elenou Londákovou – ich cieľom bolo na základe nového výskumu spracovať obdobie 60. rokov 20. storočia, resp. obdobie, ktoré autori nazvali „predjarím“. Výsledkom je kolektívna monografia Predjarie. Politický, ekonomický a kultúrny vývoj na Slovensku v rokoch 1960 – 1967, ktorá sa s výrazným ohlasom stretla i v zahraničí. • Vedecká práca historika Miroslava Londáka je súčasťou najväčšieho historiografického pracoviska na Slovensku – Historického ústavu SAV. Od r. 2006 vedie Oddelenie najnovších dejín HÚ SAV. Ťažiskovou bádateľskou témou oddelenia v ďalšom období bola otázka roka 1968. Cieľom výskumu bolo podrobné a čo najvšestrannejšie priblíženie udalostí, spätých s týmto výrazným medzníkom našich dejín. Na jeseň 2008 organizoval medzinárodnú konferenciu o problematike r. 1968 (Smolenice, 7. – 9. 10. 2008). • Výsledkom základného bádania je rad monografií i publikovanie dokumentov. Focus of scientific research ••• Economic and Political Implications of the Developments in Slovakia after WW2 • “The first research topic I was devoted to back in the late 1980s was the issue of the industrialization of Slovakia in


the 1950s. It soon became obvious that it was necessary to take a new look at all economic and political developments in Slovakia after WW2: not only the literature (which has been prohibited before then) became accessible after November 1989, but most importantly, “the archives were opened” which meant that researchers could access those archived files which had not been available to them in the previous period, e.g. all materials and documents which were subject to negotiations by the Presidium of the Central Committee of the Communist Party of Czechoslovakia and the Presidium of the Central Committee of the Communist Party of Slovakia – these two top-level bodies of the party negotiated all fundamental issues of development of the country. And it came to light very quickly that the whole process of the socialist industrialization of Slovakia was nowhere near as idyllic as presented by the propaganda of the past regime. It was not only necessary to critically investigate the issue of the Czech-Slovak relationship, but also, using new methodology, to evaluate those data which depicted the economic developments in Slovakia after February in bright colours.” • LONDÁK, Miroslav. Otázky industrializácie Slovenska. Bratislava: Veda 1999, ISBN 80-2240570-1, 149 s. • A historian works in the quietness of his study room, dealing on his own with materials and sources. But history of a certain period or a thematic investigation also needs to be confronted with contextual ordinates of times and associations and last but not least, must also include collaboration with other historians or those who work in the area of social sciences. • Miroslav Londák has also worked on a team with Dr. Stanislav Sikora and Dr. Elena Londáková – their aim was to deal with the 1960s or the period which the authors called “the early spring” based on new research. Their work resulted in a collective monograph entitled Predjarie. Politický, ekonomický a kultúrny vývoj na Slovensku v rokoch 1960 – 1967 (Early spring. Political, economic and cultural developments in Slovakia in 1960 – 1967), which also spurred strong reactions

abroad. • The scientific work of historian Miroslav Londák is part of the largest histographical site in Slovakia – the Institute of History at SAS. Since 2006, he has been head of the Department of Contemporary History of the Institute of History at SAS. In the next period, the team’s investigations focused mainly on the issue of the year 1968. The aim of the research was to present the events linked with this significant milestone of our history in detail and as broadly as possible. In the autumn of 2008, the team organized an international conference on the issue of the year 1968 (Smolenice, 7th – 9th October 2008). • Basic research resulted in a series of monographs and publication of documents. II. Vedeckovýskumný profil ••• LONDÁK, Miroslav: Rok 1968 a ekonomická realita Slovenska (Bratislava : Historický ústav SAV vo vydavateľstve Prodama, 2007, 183 s.) • Súvislosti hospodárskej reformy v Československu v polovici 60. rokov, s jej vyvrcholením v roku 1968. Táto reforma bola svojským pokusom československých teoretikov o recepciu zásadnej civilizačnej výzvy, akou bola tzv. tretia vlna, nazývaná vedecko-technickou revolúciou. Udalosti roka 1968 vnímajú ako logický dôsledok dlhodobého politického a hospodárskeho vývoja Slovenska v Československu od konca druhej svetovej vojny. Prínosom práce je deštrukcia mýtu o údajnom cieľavedomom uprednostňovaní Slovenska v hospodárskom vývoji Československa po roku 1948 a poukázanie na nepriaznivé dôsledky tzv. Šikovej ekonomickej reformy na hospodárstvo Slovenska. Pri príprave reformy sa totiž brali do úvahy podmienky českej ekonomiky, ktoré sa vydávali za celoštátne a záujmy ekonomiky slovenskej sa prehliadali. Na základe negatívnych dopadov reformy na slovenské hospodárstvo sa vyostrili rozpory medzi Alexandrom Dubčekom, prvým tajomníkom ÚV KSS a Antonínom Novotným, prvým tajomníkom ÚV KSČ, ktoré prerástli do vnútrostraníckej krízy koncom roka 1967 a začiatkom roka 1968. Pád A. Novotného otvoril cestu pokusu o reformu socializmu sovietskeho typu v ČSSR. •••

221


SIKORA, Stanislav: Rok 1968 a politický vývoj na Slovensku (Bratislava: Pro Historia, o. z., v spolupráci s Historickým ústavom SAV, 2008, 229 s.) • Na sklonku predjaria (1963 – 1967) sa ukázalo, že na recepciu významných svetových civilizačných trendov, akými bola aj „tretia vlna“ (vedecko-technická revolúcia), nestačí len hospodárska reforma, navyše, vedenie KSČ ju v roku 1967 z politických príčin fakticky zastavilo. Nevyhnutná bola aj demokratizácia politického systému, i keď bola od začiatku obmedzená niektorými vnútornými i vonkajšími limitmi (napr. „vedúcou úlohou KSČ“, príslušnosťou k sovietskemu bloku a pod.). Upozorňuje na rozdielny vývoj demokratizačného procesu v českých krajinách a na Slovensku, vyplývajúci z toho, že obe národné komunity, i keď im išlo o demokratizáciu spoločnosti, sledovali do určitej miery odlišné ciele, a tie boli podmienené odlišným historickým vývojom i stupňom emancipácie. ••• MICHÁLEK, Slavomír: Rok 1968 a Československo. Postoj USA, Západu a OSN (Bratislava: Historický ústav SAV v spolupráci s Ústavom pro studium totalitních režimů vo vyda-

• Globálne politické procesy bipolárneho sveta boli jednoznačne nadradené „vnútroblokovému“ vývoju, t. j. aj demokratizačnému procesu v ČSSR. Publikácia naznačuje príčiny vlažného vzťahu, ktorý voči vývoju v ČSSR zaujali USA, západné demokratické krajiny i OSN. USA sa predovšetkým v danom čase snažili o politiku détente, t. j. o nastolenie relatívne umiernených vzťahov medzi nimi a ich najväčším mocenským rivalom – ZSSR. Z toho dôvodu zo strany USA neprišlo k významnej podpore demokratizačného vývoja v ČSSR. Aj demokratické štáty západnej Európy pokladali vývoj v ČSSR za záležitosť východného bloku, ktorá neohrozovala záujmy USA ani Západu. OSN ukázala dlhodobú slabosť, „bezzubosť“ a neschopnosť napraviť bezprávie, nech by sa udialo v ktorejkoľvek krajine sveta. ••• BYSTRICKÝ, Valerián a kol.: Rok 1968 na Slovensku a v Československu (Bratislava : Historický ústav SAV vo vydavateľstve Prodama, 2008, 308 s.) • Kolektív autorov pod vedením V. Bystrického (M. Londák, E. vateľstve Prodama, 2008, 289 s.)

222

Londáková, S. Michálek, J. Pešek, P. Petruf a S. Sikora) spracoval podrobnú chronológiu udalostí r. 1968, všímajúc si vývoj politický, hospodársky, sociálny i kultúrny v medzinárodných súvislostiach. ••• LONDÁK, Miroslav a kol. Rok 1968. Eto vaše delo (Bratislava: Prodama v spolupráci s Historickým ústavom SAV, 2008, 191 s.) • Kolektív autorov pod vedením M. Londáka (I. Laluha, E.Londáková, S. Michálek, J. Pešek, S. Sikora a J. Žatkuliak) pripravil i publikáciu, v názve ktorej sa objavuje i známy výrok najvyššieho sovietskeho predstaviteľa ZSSR L. I. Brežneva zo začiatku decembra 1967 („je to vaša vec“). Žiaľ, označoval ním len obsadenie funkcie prvého tajomníka ÚV KSČ a nie neskorší demokratizačný vývoj v ČSSR – ten už nebol „našou vecou“, čo v auguste 1968 tvrdo ukázali aj vojská Varšavskej zmluvy v uliciach českých a slovenských miest, mestečiek a obcí. ••• LONDÁKOVÁ, Elena a kol.: Rok 1968. Novinári na Slovensku (Bratislava: HÚ SAV v spolupráci so Slovenským syndikátom novinárov, 2008, 212

• Na Slovensku, ba ani v bývalom Československu niet medzi historikmi i pamätníkmi roku 1968 sporu o tom, že oblasťou, kde sa demokratizačný a obrodný proces najviac prejavil a rozvinul, boli masmédiá. Publikácia prináša nielen pohľady historikov, no i autentické výpovede novinárov, a vytvára tak komplexný a plastický obraz žurnalistiky toho obdobia. ••• LONDÁK, Miroslav, SIKORA, Stanislav a kol.: Rok 1968 a jeho miesto v našich dejinách. (Bratislava : Veda, 2009, 575 s.) • Významná kolektívna monografia, na príprave ktorej sa podieľali desiatky slovenských a zahraničných odborníkov. Jej vydanie sa dlhodobo pripravovalo na pôde Historického ústavu SAV v súvislosti so 40. výročím tých udalostí, ktoré si v súčasnosti spájame s rokom 1968, s pokusom o reformu socialistického systému sovietskeho typu. Publikácia naznačuje, že hoci bola okupácia Československa z vojenského hľadiska pre Moskvu úspešnou akciou, v skutočnosti sa ňou začína pád komunizmu v celej strednej a východnej Európe.

s.)

Scientific research profile ••• LONDÁK, Miroslav: Rok 1968 a ekonomická realita Slo-


venska (Bratislava: The Institute of History at SAS, Prodama • The associations of economic reform in Czechoslovakia in the mid1960s with its peak in 1968. • The reform was an unusual attempt by Czechoslovak theorists for reception of a basic challenge of civilization having the form of a so-called third wave which was named the scientific and technical revolution. They perceive the events of the year 1968 as a logical consequence of long-term political and economic development of Slovakia within Czechoslovakia since WW2 ended. The work is beneficial in that it destructed the myth of the alleged deliberate preference of Slovakia in the economic developments of Czechoslovakia after the year 1948 and pointed to the unfavourable impact of the so-called Šik’s economic reform on the economy of Slovakia. Namely, while preparing the reform, only conditions of the Czech economy were taken into account and presented as national conditions, while the interests of the Slovak economy were overlooked. The negative impacts of the reform on the Slovak economy led to the sharpening of disputes between the First Secretary of the Central Committee of the Communist Party of Slovakia Alexander Dubček and the First Secretary of the Central Committee of the Communist Party of Czechoslovakia Antonín Novotný which resulted in an intra-party crisis towards the end of 1967 and the beginning of 1968. The fall of A. Novotný offered space for the attempted reform of Soviet-type socialism in the Czechoslovak Socialist Republic. ••• SIKORA, Stanislav: Rok 1968 a politický vývoj na Slovensku (The Year 1968 and Political Developments in Slovakia) (Bratislava: Pro Historia, o.z.. v spolupráci s Historickým ústavom SAV, 2008, 229 s.) • Towards the end of early spring (1963 – 1967) it turned out that the economic reform itself would not be enough to favour the reception of significant civilization trends of the world which included “the third wave” (scientific and technical revolution). Moreover, in 1967 the leaders of the Communist Party of Czechoslovakia in fact stopped the reform for political reasons. DemocPublishing House, 2007, 183 s.)

ratization of the political system was also inevitable, although it was limited both internally and externally (e. g. by “the leading role of the Communist Party of Czechoslovakia”, membership in the Soviet Bloc and so on) right from the beginning. • This draws attention to the fact that the process of democratization in Czech territories and in Slovakia took different turns, as did the goals of both national communities, although they were both trying to democratize society, were to a certain extent different due to different historical development and the degree of emancipation. ••• MICHÁLEK, Slavomír: Rok 1968 a Československo. Postoj USA, Západu a OSN (Bratislava: Historický ústav SAV v spolupráci s Ústavom pro studium totalitních režimů vo vydavateľstve Prodama, 2008, 289 s.) • The global political processes of the bipolar world were clearly superior to “the intra-bloc” developments, i. e. also to the democratization process in the Czechoslovak Socialist Republic. This publication outlines the reasons for the lukewarm attitude of the USA, Western democratic countries and the UN towards the developments in the Czechoslovak Socialist Republic. To begin with, in those times the USA tried to adopt a détente policy, i.e. to establish relatively modest relations with their biggest rival in terms of power – the USSR. For this reason, the USA did not give strong support to the democratization developments in the Czechoslovak Socialist Republic. Democratic countries of Western Europe also regarded the developments in the Czechoslovak Socialist Republic as a matter of the Eastern Bloc which did not present a danger to the interests of either the USA or the West. The UN showed its long-term weakness, “toothlessness” and inability to remedy injustice happening in any country of the world. ••• BYSTRICKÝ, Valerián a kol.: Rok 1968 na Slovensku a v Československu (Bratislava: Historický ústav SAV vo vydavateľstve Prodama, 2008, 308 s.) • The team of authors led by V. Bystrický (M. Londák, E. Londáková, S. Michálek, J. Pešek, P. Petruf and S. Sikora) processed a detailed chronology of the events of the year 1968, observing the political,

223


economic, social and cultural developments in an international context. ••• LONDÁK, Miroslav a kol. Rok 1968. Eto vaše delo (Bratislava: Prodama v spolupráci s Historickým ústavom SAV, 2008, 191 s.) • The team of authors led by M. Londák (I. Laluha, E.Londáková, S. Michálek, J. Pešek, S. Sikora and J. Žatkuliak) also prepared a publication “Je to vaša vec” the title of which contains the famous statement of the highest Soviet representative of the USSR, L. I. Brezhnev from early December 1967 (“It is your matter”). Unfortunately, with his words he only meant filling the position of the First Secretary of the Central Committee of the Communist Party of Czechoslovakia and not the later democratization process in the Czechoslovak Socialist Republic – this process was not “our matter” at all, which was drastically shown by the troops of the Warsaw Pact in the streets of Czech and Slovak cities, towns and villages in August 1968. ••• LONDÁKOVÁ, Elena a kol.: Rok 1968. Novinári na Slovensku (Bratislava: HÚ SAV v spolupráci so Slovenským syndikátom novinárov,

• Both in Slovakia and in the former Czechoslovakia there is no dispute among historians and those who remember the year 1968 as to the fact that the mass media were the sector where the process of democratization and revival manifested and developed most. This publication not only presents the views of historians, but also contains authentic narratives by journalists, creating a complete and plastic view of journal-

2008, 212 s.)

224

ism in those times. ••• LONDÁK, Miroslav, SIKORA, Stanislav a kol.: Rok 1968 a jeho miesto v našich dejinách. (Bratislava: Veda, 2009, 575 s.) • An important collective monograph, with tens of Slovak and foreign experts contributing to its preparation. • Its preparation at the premises of the Institute of History at SAS took a long time and was connected with the 40th anniversary of the events which we nowadays connect with the year 1968 and the attempt to reform the Soviet-type socialist system. The publication suggests that although the occupation was the success of Moscow in military terms, in reality it was the beginning of the fall of communism in all of Central and Eastern Europe. III. Výsledky výskumu • Publikáciu Ekonomické reformy v Československu v 50. a 60. rokoch 20. storočia a slovenská ekonomika možno považovať za najvýznamnejšiu monografiu M. Londáka. Prináša analýzu príprav a realizácií 1. a 2. ekonomickej reformy i jej dopadov na slovenské hospodárstvo. Na pozadí týchto procesov autor zhodnotil vývoj slovenskej ekonomiky v tom období, ktoré sa začína koncom 2. svetovej vojny. V práci dokázal, že pri príprave ekonomických reforiem v danom období sa vychádzalo z podmienok českých krajín, ktoré vydávali za celoštátne, čo sa následne prejavilo negatívnymi dopadmi na slovenskú ekonomiku. Autor tiež poukázal na tú skutočnosť, že hospodárske problémy Slovenska 60. rokov 20. storočia patrili do toho súboru príčin, na základe ktorých sme boli svedkami udalostí r. 1968 v Československu. Scientific contribution: • The publication Ekonomické reformy v Československu v 50. a 60. rokoch 20. storočia a slovenská ekonomika (Economic reforms in Czechoslovakia in the 50s and 60s of the 20th century and the Slovak economy) may be regarded as the most important monograph written by M. Londák. It contains an analysis of the preparations and implementations of the 1st and 2nd economic reform and their impacts on the Slovak economy. With these pro-


cesses in the background, the author evaluated the development of the Slovak economy in the period beginning with the end of WW2. In his work, he proved that preparations of economic reforms at that time were based on the conditions of Czech territories which were presented as national conditions and this later resulted in negative impacts on the Slovak economy. The author also pointed to the fact that economic problems of Slovakia in 1960s were among the reasons why we witnessed the events of the year 1968 in Czechoslovakia. IV. Vedecký prínos za 10 rokov Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph LONDÁK, Miroslav: Ekonomické reformy v Československu v 50. a 60. rokoch 20. storočia a slovenská ekonomika. 2. doplnené vydanie. Bratislava : Historický ústav, 2012, 287 s.

Najvýznamnejšie kolektívne monografie | Most significant collective monographs

Slavomír Michálek, Miroslav Londák a kol. VEDA

GUSTÁV HUSÁK

MOC POLITIKY POLITIK MOCI +

LONDÁK, Miroslav – MICHÁLEK, Slavomír a kol.: 20 rokov samostatnej Slovenskej republiky : jedinečnosť a diskontinuita historického vývoja. Bratislava : Veda, vydavateľstvo SAV : Historický ústav SAV, 2013. 688 s. Publikácia je výpoveďou širšieho kolektívu slovenských i zahraničných vedeckých pracovníkov – historikov, sociológov, politológov, ale aj priamych účastníkov dnes už historických udalostí spojených so vznikom samostatnej demokratickej Slovenskej republiky. Mapuje dlhú a zložitú cestu, ktorou naša krajina musela prejsť, cez rôzne úskalia spojené s turbulentným 20. storočím, studenou vojnou i pádom východného bloku až po vznik samostatného demokratického štátu v r. 1993. • Koncepcia diela sa dlhodobo pripravovala na pôde Historického ústavu SAV v súvislosti s 20. výročím vzniku Slovenskej republiky. Prináša zaujímavé, originálne pohľady, a nové informácie o vývoji mladej Slovenskej republiky v ich širšom interdisciplinárnom kontexte. Ambíciou autorov diela nebola adorácia historického výročia, ale hlbšia historická i sociologická analýza spoločenského vývoja, ktorým SR prechádzala v uplynulom dvadsaťročí. This publication is a narrative by a wider team of Slovak and foreign scientific workers – historians, sociologists, politologists, but also direct participants in what are now historic events connected with the creation of the independent and democratic Slovak Republic. It maps the long and complicated journey our country had to take, including various difficulties of the turbulent 20th century, the cold war and the fall of the Eastern Bloc, until the creation of an independent and democratic state in the year 1993. • The concept of the work

was prepared for a long time at the Institute of History at SAS in connection with the 20th anniversary of the creation of the Slovak Republic. It offers interesting, original views and new information regarding the developments of the young Slovak Republic in their wider interdisciplinary context. It was not the authors’ ambition to adore the historic anniversary, but to make a deeper historical and sociological analysis of the social developments which the Slovak Republic has undergone in the previous two decades. Michálek, Slavomír – Londák, Miroslav a kol.: Gustáv Husák: moc politiky – politik moci. 1. vydanie. Bratislava : Veda, vydavateľstvo SAV : Historický ústav SAV, 2013. 1063 s. Publikácia je výsledkom tímovej práce slovenských i zahraničných odborníkov. Jej cieľom je kritický pohľad na G. Husáka, svojho času najvplyvnejšej osoby komunistického Československa, predtým dlhodobo väzneného tzv. slovenského buržoázneho nacionalistu. Kniha sa snaží priniesť odpoveď na viaceré otázky: Bol Husák skutočne suverénnym vodcom komunistov v krajine či bábkou v rukách Moskvy? Ako to vlastne bolo s pôsobením Husáka v období 2. svetovej vojny a v Slovenskom národnom povstaní? Ako prispel k prevzatiu moci komunistov nad Československom? Dielo poskytne i plastický obraz na vývoj krajiny od 30. rokov 20. storočia až do pádu komunistického režimu v Československu. This publication is a result of the teamwork of Slovak and foreign experts. It aims to provide a critical view of G. Husák who was once the most influential person in the communist Czechoslovakia and had spent a long time in prison as a socalled Slovak bourgeois nationalist before that. The book attempts to answer several questions: Was Husák really a sovereign leader of communists in the country or only a puppet in the hands of Moscow? What were his actions during the WW2 and in the Slovak national uprising? How did he contribute to the takeover of power by the communists over Czechoslovakia? However, the team of authors hopes that the work will also provide a plastic view of the country’s developments from the 1930s to the fall of the communist regime in Czechoslovakia.

225


Kultúrno-historický status sociálnych a politických teórií a filozofická analýza pojmu sociálny poriadok | Cultural and historical status of social and political theories and philosophical analysis of the social order concept Prof. PhDr. František Novosád, CSc. P Pracovisko: Filozofický ústav SAV P

|

Location: Institute of Philosophy of SAS

František Novosád Institute of Philosophy SAS Klemensova 19, Bratislav E-mail: filonovo@savba.sk web: http://www.klemens.sav.sk/fiusav/

I. Vedecké zameranie výskumu • František Novosád sa venuje dejinám filozofického myslenia a problematike základov sociálneho a politického myslenia. Sústreďuje sa na analýzu vývoja nemeckej filozofie na konci devätnásteho a v prvej tretine dvadsiateho storočia. Výsledky skúmania predstavujú monografie o austromarxizme, o Maxovi Weberovi a o Martinovi Heideggerovi. Významnou súčasťou jeho výkonov bol aj preklad diel popredných filozofov ako je N. Hartmann, L. Wittgenstein alebo M. M. Bachtin. Bol aj editorom výberu z diel Maxa Webera, ktorý bol publikovaný v roku 1983. Jeho úvahy v oblasti sociálnych a politických teórií vychádzajú z presvedčenia, že aparát vypracovaný klasickou filozofiou v línii Hobbes – Hegel – Marx – Weber je uplatniteľný aj pri analýze problémov súčasného sveta a aj problémov súčasnej slovenskej spoločnosti. František Novosád bol opakovane vedúcim grantových skupín, ktoré sa venovali skúmaniu súčasných podôb sociálneho poriadku, fenoménu legitimity a vzťahu filozofie a ideológie. Od roku 1989 vykonáva funkciu vedúceho oddelenia sociálnej filozofie Filozofického ústavu SAV a v rokoch 1989 – 2006 bol vedúcim redaktorom časopisu Filozofia.

226

Focus of scientific research • František Novosád deals with the history of philosophical thinking and the basics of social and political

thinking. He concentrates on the analysis of the development of German philosophy at the end of the 19th century and in the first third of the 20th century. Results of his research are monographs devoted to Austro-Marxism, Max Weber and Martin Heidegger. An important part of his work is the translation of the works of leading philosophers such as N. Hartmann, L. Wittgenstein or M. M. Bachtin. He was the editor of anthology of Max Weber’s works which was published in 1983. His reflections on social and political theories are based on the belief that the apparatus worked out by classical philosophy along the lines of Hobbes – Hegel – Marx – Weber is also applicable to the analysis of the problems of today’s world and that of current Slovak society. František Novosád was repeatedly appointed manager of grant groups that studied current forms of social order, the phenomenon of legitimacy and the relationship of philosophy and ideology. Since 1989 he has been the head of the Department of Social Philosophy of the Institute of Philosophy of SAS and in the years 1989 – 2006 he was the editorin-chief of the magazine Filozofia. II. Vedeckovýskumný profil • František Novosád, vedúci vedecký pracovník, pracuje vo Filozofickom ústave SAV od roku 1986. V rokoch 1972 – 1986 pôsobil na Katedre filozofie Filozofickej fakulty UK v Bratislave. Tematicky sa zame-


riava na dejiny sociálneho a politického myslenia a na analýzu základných pojmov sociálnych teórií. Dejiny sociálnych a politických vied traktuje v úzkej nadväznosti na dobové kontexty a chápe ich ako špecifický typ odpovedí na dobové problémy ako špecifické spôsoby ako spoločnosti interpretujú svoje možnosti a svoje obmedzenia. Zároveň berie do úvahy umiestnenie teórií v konkrétnych ideových tradíciách. Jeho koncepcia dejín sociálneho a politického myslenia bola rešpektovaná viacerými slovenskými historikmi ideí, ako o tom svedčia kapitoly v kolektívnej monografii Dejiny sociálneho a politického myslenia (Kalligram, 2013). • Dôležitou témou uvažovania F. Novosáda je analýza pojmu poriadok. Sociálny poriadok chápe ako komplex koordinácii prostredníctvom empatie, zdieľaných hodnôt, násilia, výmen a zmlúv. Jednotlivé typy spoločností sa potom rozlišujú podľa spôsobov väzby medzi jednotlivými spôsobmi koordinácie. Osobitnú pozornosť venuje vzťahu medzi koordináciami prostredníctvom zdieľaných hodnôt a násilia. Scientific research profile • František Novosád, senior researcher, has worked at the Institute of Philosophy of SAS since 1986. In the years 1972 – 1986 he worked in the Department of Philosophy of the Faculty of Philosophy of the Comenius University in Bratislava. He thematically focuses on the history of social and political thinking and on the analysis of basic concepts of social theories. He holds the history of social and political sciences in close connection to period contexts and understands them as specific types of answers to problems of the period or specific ways in which societies interpret their possibilities and limitations. He also takes into account the situation of theories in concrete traditions of ideas. His concept of the history of social and political thinking was respected by several Slovak idea historians as proven by chapters of the collective monograph Dejiny sociálneho a politického myslenia (The history of social and political thinking) (Kalligram,

• An important subject for consideration for F. Novosád is the analysis of the concept of 2013).

order. He understands social order as a complex of coordination through empathy, shared values, violence, exchanges and contracts. Individual types of societies are than distinguished by the type of links between individual methods of coordination. He pays special attention to the relationship between coordination through shared values and violence. III. Výsledky výskumu • Výsledky svojich bádaní František Novosád zhrnul vo viacerých monografiách. Medzi najvýznamnejšie patria monografie: Medzi etikou a dejinami (1987); Pozvanie k Heideggerovi (1995); Osud a voľba, Max Weber ako diagnostik modernej kultúry (1996); Alchýmia dejín (2004), Útrž-

Je spolueditorom rozsiahlych v ktorých je okrem iných autorom kapitol o T. Hobbsovi, G. W. F. Hegelovi, K. Marxovi a M. Weberovi.

ky o Slovensku (2010).

Dejín sociálneho a politického myslenia (2013),

Results of research • František Novosád summarized the results of his research work in many monographs. His most important monographs are as follows: Medzi etikou a dejinami (1987); Pozvanie k Heideggerovi (1995); Osud a voľba, Max Weber ako diagnostik modernej kultúry (1996); Alchýmia dejín (2004), Útržky

He is the co-editor of an extensive publication Dejiny sociálneho a politického myslenia (2013), to which he contributed as the author of chapters on T. Hobbs, G. W. F. Hegel, K. Marx and M. Weber. o Slovensku (2010).

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Za najvýznamnejší výkon v ostatnom období možno považovať podiel Františka Novosáda na koncipovaní kolektívnej monografie Dejiny sociálneho a politického myslenia. Súčasťou tejto kolektívnej monografie je aj špecifická koncepcia dejín sociálneho a politického myslenia, ktorá recipuje podnety dialektickej a štrukturalistickej tradície. Scientific contribution in the past 10 years • The most significant performance in recent times is probably František Novosád’s contribu-

227


tion to the collective monograph Dejiny sociálneho a politického myslenia (The history of social and political thinking). This collective monograph includes the specific concept of the history of social and political thinking, which draws on impulses from dialectical and structuralist tradition. V. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monographs Pozvanie k Heideggerovi, (1995), Archa, Bratislava; 169 s.; ISBN: 80-7115-093-2. Osud a voľba, Max Weber ako diagnostik modernej kultúry (1996); IRIS, Bratislava, 126 s., ISBN: 80-8877-836-0. Alchýmia dejín (2004), IRIS, Bratislava, 232 s. ISBN: 80-8901872-6.

Najvýznamnejšie kolektívne monografie | Most significant collective monographs Hodina Filozofie (2004), IRIS, Bratislava, Editor F. Novosád, 226 s.; ISBN: 80-89018-73-4. Dejiny sociálneho a politického myslenia (2013), Kalligram, Bratislava, ed. F. Novosád a D. Smreková; 797 s., ISBN: 97880-81-01-679-0.

228


Spoločenský vývoj po roku 1948 odkrývame až po otvorení archívov Revealing social development after 1948 when the archives were opened

Doc. PhDr. Jan Pešek, DrSc. D Pracovisko: Historický ústav SAV P

229 |

Location: Institute of History of SAS

Jan Pešek Institute of History of SAS Klemensova 19, Bratislava E-mail: jan.pesek@savba.sk Web: http://www.history.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu ••• Politické a mocenské aspekty vývoja po roku 1948 • Dejiny Slovenska a a Československa po 2. svetovej vojne, s dôrazom na obdobie rokov 1948 – 1989, najmä ich politické a mocenské súvislosti a aspekty. Autor, respektíve spoluautor dvoch desiatok individuálnych a kolektívnych monografií, vyše sto štúdií vo vedeckých časopisoch a zborníkoch, množstva vedecko-popularizačných článkov. Publikuje najmä na Slovensku a v Českej republike. • „Spočiatku, od polovice 90. rokov 20. storočia, keď som nastúpil do Historického ústavu SAV, som sa zameral na problematiku politických perzekúcií a represií, najmä v prvom, tzv. zakladateľskom období existencie komunistického režimu (roky 1948 – 1953). Ich skúmanie ma doviedlo k pôsobeniu hlavného perzekučného nástroja komunistického režimu, ktorým bola Štátna bezpečnosť, a to v celom období rokov 1948 – 1989. Osobitnú pozornosť som venoval vzťahom komunistického režimu k cirkvám pôsobiacim na Slovensku (teda nielen katolíckej ako najväčšej a najvplyvnejšej), tiež v celom období rokov 1948 – 1989. Vyústením bolo sústredenie sa na hlavný pilier existencie komunistického režimu, t. j. na samotnú komunistickú stranu, spôsob jej fungovania a uskutočňovania „vedúcej úlohy v spoločnosti“. • „Výsledkom sa stala nasledujúca profilujúca monografia PEŠEK, Jan: Komunistická strana Slovenska. Dejiny politického subjektu. I. Na ceste k moci (1945 – 1948), pri moci – od prevratu

k pokusu o reformu (1948 – 1968). Bratislava : Veda, 2012. • Jadrom práce sú dve kapitoly, prvá je venovaná rokom 1945 – 1948, keď sa komunistická strana usilovala o získanie politickej moci, druhá dvadsiatim rokom existencie komunistického režimu, ktorý vyústil do pokusu o spoločenskú reformu. Okrem toho obsahuje tretiu kapitolu, venovanú zloženiu najvyšších orgánov KSS a štvrtá kapitola a obsahuje politické profily vedúcich funkcionárov KSS. • V súčasnosti Jan Pešek pracuje na II. dieli, ktorý sa sústredí na obdobie od pokusu o reformu (1968) do zrútenia komunistického režimu (1989).

Focus of scientific research ••• The history of Slovakia and Czechoslovakia after World War II, with stress on the period of years 1948 – 1989, in particular their political and power context and aspects. • Jan Pešek is the author or co-author of twenty individual and collective monographs, more than one hundred studies in scientific periodicals and anthologies, and a large number of science-popularization articles. He publishes works mainly in Slovakia and in the Czech Republic. • “From the middle of the 1990s, when I started to work at the Institute of History of SAS, I initially concentrated on the issues of political persecution and repression, especially in the first, so-called “founding” period of existence of the communist regime (1948 – 1953). Their examination led me to the


activity of the main persecution instrument of the communist regime – State Security – in the entire period 1948 – 1989. I paid special attention to the relationship of the communist regime with the Churches that were active in Slovakia (i.e. not only the Catholic Church as the largest and most powerful Church in this country), in the entire period of 1948 – 1989. The result of this was my concentration on the main pillar of the existence of the communist regime, i.e. the Communist Party, its functioning and playing a “leading role in society.” • The result of this work is the profiling monograph: PEŠEK, Jan: Komunistická strana Slovenska. Dejiny politického subjektu. I. Na ceste k moci (1945 – 1948), pri moci – od prevratu k pokusu o reformu (1948 – 1968). Bratislava: Veda, 2012. • The core of this work is two chapters; the first chapter is devoted to the period 1945 – 1948, when the Communist Party tried to win political power, and the second chapter analyses the twenty years of existence of the communist regime, which resulted in an attempt at social reform. Furthermore, it contains a third chapter devoted to the composition of the supreme bodies of the Communist Party of Slovakia and the fourth chapter contains the political profiles of leading officials of this party. • At present Jan Pešek is working on the second volume of this work, which will focus on the period between the attempt at reform (1968) and the fall of the communist regime (1989).

230

II. Vedeckovýskumný profil • Jan Pešek sa programovo sústredil predovšetkým na pôvodný archívny výskum sledovanej problematiky v archívoch Slovenskej republiky a Českej republiky. Tieto archívy, postupne sprístupňované po roku 1989, sa vtedy len začínali využívať a Pešek patril k prvým historikom, ktorí sa problematikou vývoja po roku 1948 systematicky zaoberali. Stal sa priekopníkom a uznávanou autoritou, o čom svedčí viac ako tisíc citácií a odkazov na jeho práce. • Okrem individuálnych monografií spolupracoval s viacerým historikmi, najmä s Michalom Barnovským. Práve Pešek a Barnovský sú autormi série troch monografií o vzťa-

hoch štátu a cirkví na Slovensku v rokoch 1948 – 1989. Sú to prvé a doteraz neprekonané práce, súhrnne spracovanou problematikou v celom období existencie komunistického režimu: PEŠEK, Jan – BARNOVSKÝ, Michal: Štátna moc a cirkvi na Slovensku 1948 – 1953. Bratislava : Veda, 1997.

PEŠEK, Jan – BAR-

NOVSKÝ, Michal: Pod kuratelou moci. Cirkvi na Slovensku v rokoch 1953 – 1970. Bratislava : Veda, 1999.

PEŠEK, Jan –

BARNOVSKÝ, Michal: V zovretí normalizácie. Cirkvi na Slovensku v rokoch 1969 – 1989. Bratislava : Veda, 2004.

Scientific research profile • Jan Pešek systematically specialized in the original archive research of studied issues in the archives of the Slovak Republic and the Czech Republic. These archives, which were gradually made accessible after the year 1989, only started to be used in that period and Pešek was one of the first historians who systematically dealt with the development of society after the year 1948. He became an innovator and respected authority, as proven by more than one thousand quotations and references to his works. • Apart from individual monographs, he cooperated with several historians, especially with Michal Barnovský. Pešek and Barnovský are the authors of a series of three monographs on the relationship between the state and Churches in Slovakia in the years 1948 – 1989. These first and so far unsurpassed publications contain a summary analysis of the issues in the entire period of existence of the communist regime: PEŠEK, Jan – BARNOVSKÝ, Michal: Štátna moc a cirkvi na Slovensku 1948 – 1953. Bratislava: Veda, 1997.

PEŠEK, Jan – BARNOVSKÝ, Michal: Pod kuratelou moci.

Cirkvi na Slovensku v rokoch 1953 – 1970. Bratislava: Veda, 1999.

PEŠEK, Jan – BARNOVSKÝ, Michal: V zovretí nor-

malizácie. Cirkvi na Slovensku v rokoch 1969 – 1989. Bratislava: Veda, 2004.

III. Výsledky výskumu • Okrem série troch monografií o vzťahu štátu a cirkví (spolu s M. Barnovským) patrí k najvýznamnejším monografia o perzekúciách komunistického režimu na Slovensku v rokoch 1948 – 1953, ktorá je unikátnou kombináciou poznatkov získaných ar-


chívnym výskumom a výpovedí perzekvovaných osôb („oral history“): PEŠEK, Jan: Odvrátená tvár tota-

rity as one of the decisive persecution instruments used by the communist regime: PEŠEK, Jan:

lity. Politické perzekúcie na Slovensku v rokoch 1948 – 1953.

Štátna bezpečnosť na Slovensku 1948 – 1953. Bratislava: Veda,

Bratislava : Historický ústav SAV, Nadácia M. Šimečku, 1998.

1996 1999 (second extended and supplemented edition).

• Jan Pešek sa venoval aj problematike pôsobenia Štátnej bezpečnosti ako jedného z rozhodujúcich nástrojov perzekučného pôsobenia komunistického režimu: PEŠEK, Jan:. Štátna bezpečnosť na

PEŠEK, Jan: Nástroj represie a politickej kontroly. Štátna bezpečnosť na Slovensku 1953 – 1970. Bratislava: Veda, 2000. • The activity of State Security after the year 1970 is also the subject of the work: PEŠEK, Jan – LETZ,

Slovensku 1948 – 1953. Bratislava : Veda, 1996 1999 (druhé roz-

Róbert: Štruktúry moci na Slovensku 1948 – 1989. Prešov:

Vydavateľstvo Michala Vaška, 2004; (Pešek processed the issue of activity of the Communist Party and State Security, while Letz concentrated on the issues of law and justice).

šírené a doplnené vydanie).

PEŠEK, Jan: Nástroj repre-

sie a politickej kontroly. Štátna bezpečnosť na Slovensku 1953 – 1970. Bratislava : Veda, 2000. • Problematiku pôsobenia Štátnej bezpečnosti po roku 1970 prináša aj práca PEŠEK, Jan – LETZ, Róbert: Štruktúry moci na Slovensku 1948 – 1989. Prešov : Vydavateľstvo MichalaVaš-

(Pešek spracoval problematiku pôsobenia komunistickej strany a ŠtB, Letz problematiku práva a justície).

ka, 2004;

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Spracovanie politických a politicko-mocenských aspektov vývoja na Slovensku. Výsledkom sú nasledovné monografie: PEŠEK, Jan a kolektív: Aktéri jednej éry na Slovensku 1948 – 1989. Personifikácia politického

Results of research • In addition to the series of three monographs on the relationship of the state and Church (co-author M. Barnovský), one of his most important works was the monograph on persecutions of the communist regime in Slovakia in the period 1948 – 1953, which is a unique combination of knowledge acquired by archive research and testimonies of those persecuted (“oral history”): PEŠEK, Jan: Odvrátená tvár totality. Poli-

vývoja. Prešov : Vydavateľstvo Michala Vaška, 2003.

PE-

ŠEK, Jan – LETZ, Róbert: Štruktúry moci na Slovensku 1948 – 1989. Prešov : Vydavateľstvo Michala Vaška, 2004.

VON-

DRÁŠEK, Václav – PEŠEK, Jan: Slovenský poválečný exil a jeho aktivity 1945 – 1970. Mýty a realita. Bratislava : Veda, 2011.

Vyústenie výskumného úsilia Jana Peška je stvárnené v monografiách venovaných komunistickej strane ako hlavnému pilieru existencie komunistického režimu: PEŠEK, Jan: Centrum moci. Aparát

tické perzekúcie na Slovensku v rokoch 1948 – 1953. Bratislava:

Ústredného výboru Komunistickej strana Slovensku. Bratisla-

• Jan Pešek also dealt with the activity of State Secu-

va : AEPress, 2006.

Historický ústav SAV, Nadácia M. Šimečku, 1998.

PEŠEK, Jan: Komunistická strana Slo-

venska. Dejiny politického subjektu. I. Na ceste k moci (1945 – 1948), pri moci – od prevratu k pokusu o reformu (1948 – 1968). Bratislava : Veda, 2012.

Scientific contribution in the past 10 years The processing of political and aspects of political-power in the development of Slovakia. The result of this work is a set of the following monographs: PEŠEK, Jan a kolektív: Aktéri jednej éry na Slovensku 1948 – 1989. Personifikácia politického vývoja. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 2003.

PEŠEK, Jan – LETZ,

Róbert: Štruktúry moci na Slovensku 1948 – 1989. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 2004.

VONDRÁŠEK,

Václav – PEŠEK, Jan: Slovenský poválečný exil a jeho aktivity 1945 – 1970. Mýty a realita. Bratislava: Veda, 2011.

• The

231


research efforts of Jan Pešek resulted in monographs devoted to the Communist Party as the main pillar of existence of the communist regime: PEŠEK, Jan: Centrum moci. Aparát Ústredného výboru Komunistickej strany Slovenska. Bratislava: AEPress, 2006.

PEŠEK, Jan: Komunistická strana Slovenska. De-

jiny politického subjektu. I. Na ceste k moci (1945 – 1948), pri moci – od prevratu k pokusu o reformu (1948 – 1968). Bratislava: Veda, 2012.

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph PEŠEK, Jan: Komunistická strana Slovenska. Dejiny politického subjektu. I. Na ceste k moci (1945 – 1948), pri moci – od prevratu k pokusu o reformu (1948 – 1968). Bratislava: Veda, 2012.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph PEŠEK, Jan a kolektív: Aktéri jednej éry na Slovensku 1948 – 1989. Personifikácia politického vývoja. Prešov: Vydavateľstvo Michala Vaška, 2003. Dosiaľ neprekonaná práca, ktorá prostredníctvom politických a osobných profilov 100 osobností približuje základné tendencie politického vývoja na Slovensku v období existencie komunistického režimu (1948 – 1989). Prevažná väčšina z nich je z radov komunistickej strany, no sú v nej zaradení aj súpútnici, najmä vedúci funkcionári satelitných politických strán. V tomto výbere „osobností“ ide prevažne o osoby slovenskej národnosti, no zastúpené sú aj osoby maďarskej a ukrajinsko-rusínskej národnosti. Autormi profilov sú predovšetkým pracovníci Historického ústavu SAV, dvaja sú pracovníkmi Ústavu politických vied SAV. So far unsurpassed work, which through political and personal profiles of 100 personalities, describes basic tendencies of political development in Slovakia in the period of existence of the communist regime (1948 – 1989). Most of these personalities are members of the Communist Party, but the work also contains profiles of its followers, in particular the chief officials of satellite political parties. These selected “personalities“ are mostly Slovak nationals, but the sample also contains represented persons with Hungarian and Ukrainian-Ruthenian nationality. The authors of the profiles are mainly employees of the Institute of History of SAS, two authors are employees of the Institute of Political Sciences of SAS.

232


Archeológia ako exaktná, ale aj experimentálna veda Archaeology as both an exact and experimental science

PhDr. Karol Pieta, DrSc. P Pracovisko: Archeologický ústav SAV P

233 |

Location: Institute of Archaeology of SAS

Karol Pieta Institute of Archaeology of SAS Akademická 2, 949 21 Nitra E-mail: karol.pieta@savba.sk Web: www.archeol.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu • Archeológ Karol Pieta profilom svojej vedeckej práce patrí medzi všestranných bádateľov so zmyslom pre pozoruhodné riešenia. Jeho objavy a výskumy vo viacerých dejinných úsekoch majú značný vedecký i spoločenský ohlas. • „Väčšiu časť svojej bádateľskej kapacity som venoval skúmaniu osídlenia severnej časti Karpatskej kotliny vo včasnej dobe dejinnej, kde sa mi podarilo identifikovať a opísať dve archeologické kultúry – púchovskú kultúru a severokarpatskú skupinu, a tým zrekonštruovať osídlenie tejto oblasti v priebehu včasnej doby dejinnej (5. stor. pred Kr. – 5. storočie po Kr.). K tomuto výsledku podstatne prispel najmä systematický terénny výskum v Liptovskej Mare, ako aj objav a preskúmanie zachovanej kniežacej hrobky v Poprade, ktorá je európskym unikátom. Zriadenie a experimentálne využívanie archeologického múzea v prírode, ktoré je zároveň prezentáciou významnej národnej kultúrnej pamiatky v Liptovskej Mare (archeoskanzen Havránok) s vysokou turistickou i odbornou návštevnosťou sa ukázalo ako účinná forma aplikovaného výskumu i propagácie vedy.“ • Od roku 2008 Karol Pieta koordinuje rozsiahly medzinárodný projekt zameraný na konzerváciu, rekonštrukciu a interdisciplinárne vedecké vyhodnotenie kniežacej hrobky. Zároveň rozšíril svoj odborný záujem o výskum včasnostredovekého mocenského centra v Bojnej. Táto lokalita patrí v súčasnosti k najdôleži-

tejším projektom slovenskej archeológie. Dosiahnuté výsledky obohacujú naše poznatky o počiatkoch našich národných dejín. Focus of scientific research • The archaeologist Karol Pieta by the profile of his research work ranks among all-round researchers with a remarkable sense of resolution. His discoveries and research work concerning several historical periods receive a very positive response from the academic community and society. • “I devoted a major part of my research capacity to the study of settlement of the northern part of the Carpathian Basin in an early historical period, where I was able to identify and describe two archaeological cultures – Púchov culture and North Carpathian group, and thus reconstruct the settlement of this area in the early historical period (5th century BC – 5th century AD). The systematic field research in Liptovská Mara and the discovery and examination of a conserved chieftain grave in Poprad, which is unique in Europe, significantly contributed to this result. The establishment and experimental use of the archaeological open air museum, which is also the presentation of an important national cultural monument in Liptovská Mara (Archaeological open-air museum Havránok) with a high rate of tourist and expert visitors, proved to be an efficient form of applied research and promotion of science.” • Since 2008 Karol Pieta has coor-


dinated an extensive international project aimed at the conservation, reconstruction and interdisciplinary scientific evaluation of the chieftain grave. Moreover, he extended his scientific interest to research on the early medieval power centre in Bojná. This location is currently one of the most important projects of Slovak archaeology. The results achieved enhance our knowledge of the beginnings of our national history. II. Vedeckovýskumný profil • PhDr. Karol Pieta, DrSc. (1941) je popredným slovenským archeológom s medzinárodným kreditom. Absolvoval štúdium na Masarykovej univerzite v Brne (1964). Vzdelanie si dopĺňal aj na univerzite v Saarbrückene (1968 – 1969). Od roku 1964 dodnes pôsobí v Archeologickom ústave SAV, v súčasnosti ako vedúci vedecký pracovník a zástupca riaditeľa. Jeho záber v rámci stredoeurópskej archeológie siaha od Keltov a Germánov až po včasný stredovek. Medzi jeho úspechy patrí definovanie dvoch archeologických kultúr. Venuje sa aj experimentálnej archeológii a počiatkom kresťanstva. V rokoch 2004 – 2009 viedol Kuvajtsko-slovenskú archeologickú misiu na ostrove Failaka v Perzskom zálive, zameranú na výskum starokresťanskej osady. Je autorom a spoluautorom viacerých monografií a do tristo odborných štúdií. Ako hosťujúci profesor pôsobil na Univerzite vo Viedni a dlhodobo prednáša na Masarykovej univerzite v Brne. Bol a je vedúcim mnohých domácich a zahraničných projektov a členom viacerých zahraničných ústavov a organizácií. Je členom Učenej spoločnosti SAV. Za svoju prácu bol viackrát ocenený (Zlatá medaila SAV, Krištáľové krídlo, vedec roka, Pribinov kríž II. triedy).

234

Scientific research profile • PhDr. Karol Pieta, DrSc. (1941) is a leading Slovak archaeologist with an international reputation. He graduated from Masaryk University in Brno (1964) and completed his education by studying at the Saarbrücken University (1968 – 1969). Since 1964 he has been working at the Institute of Archaeol-

ogy of SAS, currently as a senior researcher and deputy director. The scope of his interest in Central European archaeology ranges from Celts and Germans to the early Middle Ages. One of his achievements is the definition of two archaeological cultures. He also deals with experimental archaeology and the beginnings of Christianity. In the years 2004 – 2009 he led the Kuwaiti-Slovak archaeological mission to Failaka Island in the Persian Gulf aimed at the research of an ancient Christian settlement. He is the author and co-author of many monographs and three hundred expert studies. As guest professor he worked at the Vienna University and he has been a long-term lecturer at the Masaryk University in Brno. He was and is manager of many domestic and foreign projects and a member of several foreign institutes and organisations. He is a member of the Learned Society of SAS. He has also received several awards for his work (the Golden Medal of SAS, the Crystal Wing, the Scientist of the Year, Pribina Cross 2nd Class). III. Výsledky výskumu • Monografia sumarizuje doterajšie poznatky o osídlení Slovenska a priľahlých území počas posledných piatich storočí starého letopočtu. Prináša množstvo doposiaľ neznámeho materiálu a predstavuje nový pohľad na zánik keltskej civilizácie. Vyšla aj v rozšírenom cudzojazyčnom vydaní. Publikácia má veľmi dobrý ohlas vo vedeckej komunite . • Pieta, K.: Keltské osídlenie Slovenska. Vydavateľstvo Veda, Bratislava 2008.

Pieta, K. : Keltische Besiedlung der Slowakei.

Vydavateľstvo Veda, Bratislava 2010.

Results of research • This monograph summarizes the available knowledge of the settlement of Slovakia and adjacent territories over the last five centuries B.C. It presents a lot of unknown material and offers a new view of the extinction of the Celtic civilization. It was also published in an extended foreign language edition. The publication received a very good response from the academic community • Pieta, K.: Keltské osídlenie Slovenska. Vydavateľstvo Veda, Bratislava 2008. • Pieta, K.:


Keltische Besiedlung der Slowakei. Vydavateľstvo Veda, Bratislava 2010.

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • V uplynulej dekáde sa K. Pieta ťažiskovo venoval sumarizácii poznatkov z výskumu západokarpatskej sídliskovej oblasti vo včasnohistorickom období, čoho výsledkom bola monografia Keltské osídlenie Slovenska. Veľký medzinárodný interdisciplinárny projekt Kniežacia hrobka z Popradu pod jeho vedením prináša nový pohľad na etnicko-kultúrne väzby a civilizačnú úroveň severnej časti Karpatskej kotliny na začiatku sťahovania národov, ale poskytuje aj pozoruhodnú výpoveď o prírodnom prostredí tejto doby. Výskum veľkomoravského mocenského centra v Bojnej významne rozšíril naše poznatky o dejinách Nitrianskeho kniežatstva a Veľkej Moravy, ale aj o organizácii remesla, vojenskej stratégii a počiatkoch kresťanstva v strednom Podunajsku. Publikačným výstupom je okrem štúdií kolektívna monografia Bojná (dve vydania – 2006 a 2007) a populárno-vedecká monografia K. Pieta: Bojná. Nové nálezy z počiatkov slovenských dejín (dve vydania – 2007 a 2009). Za

prínosné treba pokladať aj organizovanie každoročných medzinárodných vedeckých podujatí Grundprobleme der frühgeschichtlichen Entwicklung im Mitteldonauraum (ročníky XVI – XXV) a Doba laténska v Čechách, na Morave a na Slovensku (ročníky V – XIV), s publikačnými výstupmi. Scientific contribution in the past 10 years • In the previous decade K. Pieta concentrated on the summarization of knowledge from research of the West Carpathian settlement area in the early historical period, which resulted in the monograph Keltské osídlenie Slovenska (Celtic settlement in Slovakia). The large international interdisciplinary project Kniežacia hrobka z Popradu (Chieftain grave of Poprad) under his lead has brought about a new view of the ethnic and cultural relations and civilization level of the northern part of the Carpathian Basin at the beginning of the period of migration, but also pro-

vides a remarkable testimony of the natural environment of this period. The research of the Great Moravian power centre in Bojná significantly enhanced our knowledge of the history of the Nitra Principality and Great Moravia, but also of the organization of craft, military strategy and beginnings of Christianity in the Central Danubian region. Apart from studies, the publication output is that of the collective monograph Bojná (two editions – 2006 and 2007) and the popular-science monograph K. Pieta: Bojná. Nové nálezy z počiatkov slovenských dejín (New findings from the beginnings of Slovak history) (two editions – 2007 and 2009).

The organization of annual international scientific events Grundprobleme der frühgeschichtlichen Entwicklung im Mitteldonauraum (The basic problems of early historical development in the Middle Danube region) (years XVI – XXV) and La Tène Period in Bohemia, Moravia and Slovakia (years V – XIV), as well as publications represent further important contributions. V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Pieta, K.: Keltische Besiedlung der Slowakei. Bratislava 2010. Archaeologica Slovaca Monographiae, Studia 12, Bratislava 2010, 415 s. ISBN 578-80-89315-31-4.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Pieta, K. – Ruttkay, A. – Rauttkay, M. (ed.).: Bojná. Hospodárske a politické centrum Nitrianskeho kniežatstva. Wirtschaftliches und politisches Zentrum Nitraer Fürstentums. Nitra 2007, druhé vydanie, 250 s. ISBN 978-80-88709-91-6.

235


Spisovná slovenčina, lexikológia, lexikografia a jazyková kultúra Written Slovak, lexicology, lexicography and language culture

PaedDr. Matej Považaj, CSc. P Pracovisko: Jazykovedný ústav Ľudovíta Štúra SAV P

|

Location: Ľudovít Štúr Institute of Linguistics of SAS

Matej Považaj Ľudovít Štúr Institute of Linguistics of SAS Panská 26, 811 01 Bratislava E-mail: povazaj@juls.savba.sk Web: www.juls.savba.sk

236

I. Vedecké zameranie výskumu • Jazykovedec Matej Považaj sa venuje teórii a praxi jazykovej kultúry, lexikológii, lexikografii a onomastike. Napísal desiatky štúdií a odborných článkov z oblasti slovnej zásoby slovenčiny, tvorenia slov, morfológie, pravopisu, jazykovej kultúry a vlastných mien, je spoluautorom a redaktorom základných kodifikačných príručiek spisovnej slovenčiny, Krátkeho slovníka slovenského jazyka a Pravidiel slovenského pravopisu, je spoluautorom Synonymického slovníka slovenčiny a editorom viacerých vedeckých publikácií. Bol vedúcim riešiteľských kolektívov viacerých úspešne riešených grantových projektov, okrem iných grantovej úlohy VEGA č. 2/6078/99 Vývinové tendencie v kvantite v súčasnej spisovnej slovenčine, jazyková kultúra a odborná terminológia, grantovej úlohy VEGA č. 2/2048/24 Teória jazykovej kultúry, jej odraz v jazykovej praxi a odborná terminológia a grantovej úlohy VEGA č. 2/5041/27 Vývinové tendencie v slovenskom pravopise, jazyková kultúra a odborná terminológia. • Zorganizoval viacero vedeckých konferencií, okrem iných Kvantita v spisovnej slovenčine a v slovenských nárečiach – 2001; Jazyková kultúra na začiatku 3. tisícročia – 2004, s medzinárodnou účasťou; Dynamické tendencie v slovenskom pravopise – 2006. • Jeho rozsiahla práca súvisiaca s popularizáciou jazykovedných poznatkov, s výkladom normy spisovnej slovenčiny je zviazaná aj s neobyčajne bohatou publi-

kačnou činnosťou v časopise Kultúra slova, v rozličných periodikách a v Slovenskom rozhlase. Focus of scientific research • The linguist Matej Považaj deals with the theory and practice of language culture, lexicology, lexicography and onomastics. He is the author of dozens of studies and specialized articles on lexicology, word-building, morphology, orthography, language culture and proper nouns, co-author and editor of basic codification manuals of literary Slovak, Krátky slovník slovenského jazyka (A short dictionary of the Slovak language) and Pravidlá slovenského pravopisu (Slovak spelling rules), co-author of Synonymický slovník slovenčiny (Slovak thesaurus) and editor of many scientific publications. He was the manager of research teams of several successful grant projects, among others the grant project VEGA No. 2/6078/99 Vývinové tendencie v kvantite v súčasnej spisovnej slovenčine, jazyková kultúra a odborná terminológia (Developmental trends in quantity in the current literary English, language and culture of terminology), grant project VEGA No. 2/2048/24 Teória jazykovej kultúry, jej odraz v jazykovej praxi a odborná terminológia (Theory of language culture and its reflection in linguistic practice and terminology) and grant project VEGA No. 2/5041/27 Vývinové tendencie v slovenskom pravopise, jazyková kultúra a odborná terminológia (Development tenden-


cies in the Slovak spelling, language and culture of the terminology). • The author has organized several scientific conferences, among others Kvantita v spisovnej slovenčine a v slovenských nárečiach – 2001; Jazyková kultúra na začiatku 3. tisícročia – 2004, s medzinárodnou účasťou; Dynamické tendencie v slovenskom pravopise – 2006(The quantity of standard Slovak and Slovak dialects – 2001 Language culture at the beginning of the third millennium – 2004, with international participation; Dynamic tendencies in Slovak orthography–2006. • His extensive work in the area of popularization of linguistic knowledge and interpretation of standard literary Slovak is also linked to unusually rich publication activity in the magazine Kultúra slova, different periodicals and Slovenský rozhlas (Slovak radio). II. Vedeckovýskumný profil • Matej Považaj pracuje v Jazykovednom ústave Ľudovíta Štúra SAV od roku 1969 a v súčasnosti pôsobí ako samostatný vedecký pracovník. Vedeckú hodnosť kandidáta filologických vied v odbore slovenský jazyk získal v roku 1998 obhájením kandidátskej dizertačnej práce Z problémov lexikológie, lexikografie a jazykovej kultúry. Pätnásť rokov bol výkonným redaktorom časopisu Kultúra slova, vedecko-popularizačného časopisu pre jazykovú kultúru a terminológiu, a od roku 1992 je jej hlavným redaktorom, pätnásť rokov bol členom redakčnej rady časopisu Slovenská reč, od roku 1993 do roku 2012 bol vedúcim oddelenia jazykovej kultúry a terminológie, v rokoch 1981 – 1991 bol vedeckým tajomníkom Jazykovedného ústavu Ľ. Štúra SAV, v rokoch 1999 – 2007 bol zástupcom riaditeľa ústavu, bol členom Vedeckej rady JÚĽŠ SAV, je členom pravopisnej komisie, ortoepickej komisie a kodifikačnej komisie JÚĽŠ SAV. Jedno funkčné obdobie bol členom Snemu SAV. V rokoch 1996 – 2008 bol členom Ústrednej jazykovej rady, poradného orgánu ministra kultúry v otázkach štátneho jazyka (v rokoch 1999 – 2003, 2007 – 2008 bol jej predsedom, v rokoch 2003 – 2007 bol predsedom). Je členom viace-

rých rezortných terminologických komisií, od roku 2001 je predsedom Názvoslovnej komisie Úradu geodézie, kartografie a katastra SR. Za svoju prácu získal viaceré ocenenia, okrem iných Cenu SAV za dielo Synonymický slovník slovenčiny ako člen kolektívu autorov (1996), Cenu SAV za popularizáciu jazykovedného výskumu a za výsledky mnohoročnej práce (2004), Medailu pri príležitosti 60. výročia založenia SAV. Scientific research profile • Matej Považaj has been an employee of the Ľudovít Štúr Institute of Linguistics of SAS since 1969 and currently works there as a senior scientist. He was awarded the degree of candidate of philological sciences in the Slovak language in 1998 when he defended his candidate of science dissertation Z problémov lexikológie, lexikografie a jazykovej kultúry (On the problems of lexicology, lexicography and language culture). He has been executive editor of Kultúra slova, a science popularizing magazine for language culture and terminology, for fifteen years and its chief editor since 1992. He was a member of the editorial board of the magazine Slovenská reč for fifteen years, manager of the department of language culture and terminology in the years 1993 – 2012, scientific secretary of the Ľudovít Štúr Institute of Linguistics of SAS in the years 1981 – 1991, deputy director of the institute in the years 1999 – 2007 and a member of the Scientific Council of LSIL SAS. He is a member of the orthographic commission, the orthoepic commission and the codification commission of LSIL SAS. • He completed one term in office as a member of the SAS Congress. Between 1996 – 2008 he was a member of the Central Language Board, an advisory body to the Ministry of Culture for the national language (1999 to 2003, from 2007 to 2008 was chairman in 2003 – 2007). He is a member of a number of departmental terminology committees, and has been chairman of the Geodesy, Cartography and Cadastre Authority of the Slovak Republic since 2001. He has won several awards for his work, among which are the SAS Award for

237


work Thesaurus Slovak as a member of the collective of authors (1996), SAS Award for popularizing linguistic research and the results of many years of work (2004), the Medal of the 60th anniversary of the SAS. III. Výsledky výskumu • K hlavným vedeckým výsledkom patrí skúmanie slovnej zásoby súčasnej spisovnej slovenčiny z rozličných významových okruhov, ako sú pomenovania osôb z oblasti športu, názvy orgánov štátnej správy a samosprávy, jednoslovné názvy krajín a štátov, obyvateľské mená utvorené od slovenských miestnych názvov, názvy vodopádov na Slovensku. • Z hľadiska lexikológie a lexikografie si pozornosť zaslúžia štúdie venované krajovým slovám, pejoratívnym slovám a vývinu štýlovej hodnoty lexikálnych prostriedkov z rozličných významových okruhov. • Veľkú pozornosť venoval tvoreniu ženských priezvisk v slovenčine a výsledky tohto výskumu našli odraz aj v osobitnej kapitole súčasných Pravidiel slovenského pravopisu. • Osobitnú pozornosť venoval uplatňovaniu pravidla o rytmickom krátení v spisovnej slovenčine najmä v pomenovaniach osôb utvorených príponami -ár/-ar/-iar (typu cukrár, pekár, resp. prevádzkar, mliekar, pletiar), v pomenovaniach miesta utvorených príponami -áreň/-areň/-iareň (typu cukráreň, pekáreň, resp. prevádzkareň, mliekareň, triediareň) a od nich odvodených prídavných mien a v prítomných činných príčastiach, resp. v prídavných menách utvorených príponami -úci/-uci (typu plačúci, resp. vládnuci, žiaduci) a výsledky tohto skúmania sa takisto uplatnili v súčasných Pravidlách slovenského pravopisu. • Ďalším okruhom výskumného záujmu je jazyková norma, kodifikácia a jazyková kultúra. Skúmaním v tejto oblasti reagoval na aktuálne otázky stavu a vývinu spisovnej slovenčiny, nezaujato ich odborne posudzoval a uvážene formuloval závery pre kodifikačnú i jazykovú prax.

238

Results of research • The main research results are the examination of the present liter-

ary Slovak vocabulary from different semantic areas, such as names of persons from the area of sport, names of government and self-governing authorities, one-word names of countries and states, population names derived from Slovak local names or names of waterfalls in Slovakia. • From the viewpoint of lexicology and lexicography, studies devoted to regional words, pejoratives and development of style value of lexical means from different semantic areas also deserve attention. • He paid special attention to the formation of female surnames in Slovak; results of this research were featured in a special chapter of the present Slovak spelling rules. • Furthermore, he paid special attention to the application of the rhythmic rule in literary Slovak, especially in names of persons formed by suffixes -ár/-ar/iar (type cukrár, pekár or prevádzkar, mliekar), names of places formed by suffixes -áreň/-areň/iareň (type cukráreň, pekáreň or prevádzkareň, mliekareň, triediareň) and derived adjectives and in present participles or adjectives formed by suffixes -úci/-uci (type plačúci or vládnuci, žiaduci). Results of this research were also featured in the current Slovak spelling rules. • Another field of his research interest is the linguistic norm, codification and culture of language. By examination of this area he reacted to topical issues of the state and development of literary Slovak. He assessed them impartially and formulated significant conclusions for codification and language practice. IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • V ostatných desiatich rokoch Matej Považaj pokračoval v skúmaní slovnej zásoby spisovnej slovenčiny z jednotlivých významových okruhov, okrem iného názvov dolín na Slovensku, názvov jaskýň a priepastí na Slovensku, ale aj skúmaním problémových pádov pri skloňovaní substantív mužského rodu, dynamických tendencií slovenskej morfológie, problémových miest pri uplatňovaní platných pravopisných pravidiel pri písaní veľkých písmen vo vlastných menách. • Naďalej v zornom poli vedeckého záujmu zo-


stala jazyková kultúra a verejné jazykové prejavy z hľadiska jazykovej kultúry. Osobitne však treba uviesť konfrontačný výskum slovnej zásoby slovenčiny a češtiny a vypracovanie koncepcie nového česko-slovenského slovníka. Scientific contribution in the past 10 years • Over the last ten years Matej Považaj continued the study of literary Slovak vocabulary in individual areas of significance, among others the names of valleys in Slovakia, names of caves and chasms in Slovakia, but also examined problem cases in the declination of male substantives, dynamic tendencies of Slovak morphology, problem areas in the application of valid spelling rules to writing capital letters for proper nouns. • The focus of his research interest remains on language culture and the assessment of public language expressions from the viewpoint of language culture. Of particular relevance is the confrontational research in Slovak and Czech vocabulary and the development of a draft of a new Czech/Slovak dictionary. V. Najvýznamnejšie kolektívne monografie Most significant collective monographs

|

Krátky slovník slovenského jazyka. 1. vyd. Bratislava: Veda 1987. 592 s.; 2. vyd. 1989; 3., doplnené a prepracované vyd. 1997, 944 s.; 4., doplnené a upravené vyd. 2003, 988 s. Pravidlá slovenského pravopisu. 1. vyd. Bratislava: Veda 1991.

536 s.; 2., doplnené a prepracované vyd. 1998, 576 s.; 3., upravené a doplnené vyd. 2000, 592 s. Synonymický slovník slovenčiny. 1. vyd. Bratislava: Veda 1995. 998 s.; 2., opravené vyd. 1998; 3., nezmenené vyd. 2004.

239


Archeológia sídiel a kultúry bývania v stredovýchodnej Európe vo včasnom stredoveku | Archaeology of settlements and housing culture in Central-Eastern Europe in the early Middle Ages PhDr. Peter Šalkovský, DrSc. P Pracovisko: Archeologický ústav SAV P

|

Location: Institute of Archaeology SAS

Peter Šalkovský Institute of Archaeology SAS Akademická 2, 949 01 Nitra peter.salkovsky@savba.sk; psalkovsky@gmail.com http://www.archeol.sav.sk/

240

I. Vedecké zameranie výskumu • Základným vedeckým výskumom problematiky archeológie sídelných štruktúr a kultúry bývania v stredovýchodnej Európe vo včasnom stredoveku sa Peter Šalkovský začal zaoberať už niekoľko rokov po absolvovaní Katedry archeológie na Filozofickej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave po tom, ako bola začiatkom 80. rokov v Archeologickom ústave SAV týmto smerom profilovaná téma jeho kandidátskej práce. • „Začínal som dlhým obdobím sústreďovania, dokumentácie, verifikácie, katalogizácie a analýz jednotlivých archeologicky skúmaných sídiel na území Slovenska a Karpatskej kotliny, ktoré som postupne rozšíril na celú stredovýchodnú Európu, teda ťažiskovo územia osídlené Slovanmi vo včasnom stredoveku.“ • Peter Šalkovský postupne viedol niekoľko terénnych archeologických výskumov včasnostredovekých osád a hradov (Nitra, Spišské Tomášovce, Komjatice, Mužla-Čenkov, Detva a i.). Výsledky prezentoval na viacerých domácich i medzinárodných vedeckých podujatiach (Sofia 1980, Kyjev 1985, Mainz 1987, Visegrád 1994, Berlín, Varšava 1995, Nitra 1983, 1996, 1999, Bratislava 1991, 1993, 1995), v kratších i rozsiahlejších štúdiách aj monograficky. Absolvoval niekoľko študijných pobytov na renomovaných univerzitných a muzeálnych pracoviskách vo všetkých susediacich krajinách, predovšetkým v Nemecku (Kiel, Wilhelmshaven, Mainz, Berlín), ktoré mu poskytli lepšiu orientáciu v modernom

európskom archeologickom bádaní stredoveku. • „To všetko mi umožnilo rozvinúť vlastný teoretický výskum štruktúr osídlenia, vývoja jednotlivých typov sídiel – osád, hradov a najmä domu a kultúry bývania u Slovanov v kontexte stredoeurópskeho vývoja, s dôrazom na Naddunajsko a osobitne na území Slovenska. Po takmer dvadsiatich rokoch práce, budovania databáz a spracovania čiastkových „prípravných“ tém sa mi podarilo zavŕšiť toto úsilie monografiou „Häuser in der frühmittelalterlichen slawischen Welt“, ktorá vyšla v nemeckom jazyku v roku 2001.“ • Monografia podáva súhrnný obraz o slovanskom dome, jeho globálnych vývojových etapách i regionálnych špecifikách na širokom území osídlenom Slovanmi v druhej polovici I. tisícročia n. l. z pohľadu archeológie na pozadí hlavných trendov vývoja kultúry bývania v strednej Európe. Pokúša sa o rekonštrukciu stavebných technológií, materiálov, exteriérového vzhľadu jednotlivých typov domov i štruktúry a vybavenia ich interiéru a sleduje aj vplyvy prírodného prostredia, tradícií, ekonomických, sociálnych, kultúrnych a interetnických vzťahov na vývoj obytnej architektúry u Slovanov. Focus of scientific research • Peter Šalkovský began dealing with basic scientific research of issues of archaeology of settlement structures and housing culture in Central-Eastern Europe in the early Middle Ages several years after his


graduation from the Department of Archaeology of the Faculty of Philosophy of the Comenius University in Bratislava, when the subject of his C.Sc. dissertation was profiled in this area at the Institute of Archaeology of SAS in the early 1980s. • “I started my work with a long period of gathering, documentation, verification, catalogization and analyses of individual archaeologically surveyed settlements in the territory of Slovakia and Carpathian Basin, which I gradually extended to all of the Central-Eastern Europe, i.e. territories settled by the Slavs in early Middle Ages.” • Peter Šalkovský led a number of field archaeological surveys of early medieval settlements and strongholds (Nitra, Spišské Tomášovce, Komjatice, Mužla-Čenkov, Detva and others). He presented the results in several national and international scientific events (Sofia 1980, Kiev 1985, Mainz 1987, Visegrad 1994, Berlin, Warsaw 1995, Nitra 1983, 1996, 1999, Bratislava 1991, 1993, 1995), in shorter and more extensive studies and monographs. He attended several study visits at renowned universities and museums in all neighbouring countries, particularly in Germany (Kiel, Wilhelmshaven, Mainz, Berlin), which provided him better orientation in modern European archaeological research on the Middle Ages. • “All of this allowed me to develop my own theoretical research of settlement structures, development of individual types of settlement – communities, strongholds, and in particular houses and housing culture of the Slavs in the context of Central-European development, with emphasis on the Upper Danubian region, particularly in the territory of Slovakia. After nearly twenty years of work, building of databases and processing of partial “preparatory” subjects I succeeded in concluding my effort with the monograph “Häuser in der frühmittelalterlichen slawischen Welt (Housing in the early middle age Slavic world)”, which was published in German in 2001.” • This monograph provides a summary picture of a Slavonic home, its global development phases and regional specific characteristics in the wide territory settled

by the Slavs in the second half of the 1st millennium A.D. from the point of view of archaeology and on the backdrop of mainstream housing trends in Central Europe. He attempts to reconstruct building technologies, materials, the exterior appearance of individual house types and structures and equipment of their interior and examines the influences of the natural environment, traditions, and economic, social, cultural and interethnic relations on the development of the housing architecture of the Slavs. II. Vedeckovýskumný profil • Peter Šalkovský je autorom štyroch a spoluautorom ďalších desiatich monografií či encyklopédií, publikoval vyše 100 vedeckých štúdií, príspevkov najmä z oblasti slovanskej sídliskovej archeológie a patrí k špičke bádateľov v svojom odbore v stredoeurópskom priestore. Citačný ohlas možno nájsť na: http://www.sav.sk/index.php?lang=sk&charset=&doc=user-org-user&user_no=2742&action=publications). • Prejavom medzinárodného uznania jeho práce boli i viacnásobné pozvania na študijné pobyty (DAAD, DFG a i.). V rámci vedecko-organizačnej sféry dlhé roky pôsobil na poste vedúceho vedeckého oddelenia Archeologického ústavu SAV, ako predseda Vedeckej rady AÚ SAV, člen Komisie VEGA MŠ ŠR a člen rady APVV. Bol pedagógom na Katedre archeológie FF UK Bratislave, kde prednášal predovšetkým predmety Etnogenéza Slovanov, Slovania v Európe, Veľká Morava a Včasný stredovek strednej Európy. Bol vedúcim štyroch grantových projektov VEGA a spoluriešiteľom ďalších domácich i medzinárodných projektov (Europas Mitte um 1000, Moravia Magna). Podieľal sa aj na organizácii mnohých vedeckých podujatí a výstav. Je spolutvorcom viacerých encyklopédií (Encyklopédia Beliana, Ottova encyklopédia Slovensko A – Ž, Ottova praktická encyklopédia, Encyklopédia slovenskej archeológie). • Okrem ústrednej témy – dom a kultúra bývania sa venuje sa aj výskumu štruktúry osídlenia a opevnených sídiel. Pokusy o ich interpretáciu a rekonštrukciu prispeli k poznaniu procesov vzniku a vývo-

241


ja jednotlivých sídelných areálov a hradísk-hradov ako centier správy týchto areálov, stredísk moci, hospodárstva a náboženstva. Snahou a cieľom jeho archeologicko-historického bádania je na báze údajov získaných analýzami hmotných archeologických prameňov a dostupných historických informácií pokúšať sa o hypotetickú rekonštrukciu historického vývoja, odrážajúceho sa v týchto prameňoch v priestore a čase a jeho vzťahov k historicky známym či predpokladaným politickým, hospodárskym i kultúrnym zmenám, prebiehajúcim v širších súvislostiach. • Vo výskumnej práci spolupracoval predovšetkým s kolegami z Archeologického ústavu, najmä s Darinou Bialekovou, Milanom Hanuliakom, Alexandrom T. Ruttkayom a Jozefom Zábojníkom. S ich prácami našiel najviac styčných bodov pri bádaní príbuzných tém a ich hypotézy sa mu stali významnými zdrojmi inšpirácie; podobne aj publikácie, interpretácie a rekonštrukcie Petra Šalkovského sa stávajú stavebnými kameňmi pre ďalších bádateľov nielen v oblasti archeológie ale aj histórie, etnografie, muzeológie, výstavby archeologických skanzenov doma i v zahraničí, ako aj v oblasti vedeckej popularizácie a v pedagogických procesoch. Slovanská včasnostredoveká osada so zemnicami – jeden z objektov výskumu a rekonštrukcie. | Early medieval Slavic settlement with sunken huts – one of the objects of research and reconstruction.

242

Scientific research profile • Peter Šalkovský is the author of four and co-author of ten monographs or encyclopaedias. He has published more

than 100 scientific studies, particularly in the area of Slavonic settlement architecture, and ranks among the top researchers in his field of specialization in Central Europe. For citations, see: http:// www.sav.sk/index.php?lang=sk&charset=&doc=user-org-user&user_no=2742&action=publications). • The multiple invitations for study visits (DAAD, DFG and others) prove that his work was positively received at the international level. In the scientific-organizational sphere he has long worked as the head of the scientific department of the Institute of Archaeology of SAS, chairman of the Scientific Council of IA SAS, member of the VEGA Commission of the Ministry of Education of the Slovak Republic and member of the SRDA Council. He was a teacher at the Department of Archaeology of FP UC in Bratislava, where he led courses such as ethnogenesis of the Slavs, the Slavs in Europe, Great Moravia and the Early Middle Ages in Central Europe. He was the manager of four grant projects VEGA and co-researcher of other national and international projects (Europas Mitte um 1000, Moravia Magna). He participated in the organization of many scientific events and exhibitions. He is the co-author of many encyclopaedias (Encyklopédia Beliana, Ottova encyklopédia Slovensko A – Ž, Ottova praktická encyklopédia, Encyklopédia slovenskej archeológie). • In addition to the central subject – home and housing culture, he deals with the research of settlement structure and reinforced settlements. The attempts at their interpretation and reconstruction have contributed to the knowledge of processes of origin and development of individual settlement areas and fortified sites/strongholds as centres of administration of these areas, centres of power, economy and religion. The ambition and purpose of his archaeological-historical research is to attempt, on the basis of data collected by analyses of tangible and archaeological sources and available historical information, at the hypothetical reconstruction of the historical development, reflected in these sources in space and time, and its relationship to historically known or assumed political, economic and cultural changes occurring in


a broad context. • As part of his research work he cooperated with his colleagues from the Institute of Archaeology, in particular with Darina Bialeková, Milan Hanuliak, Alexander T. Ruttkay and Jozef Zábojník. He found most contact points with their works in the examination of related subjects and their hypotheses became a significant source of inspiration to him; also publications, interpretations and reconstructions of Peter Šalkovský became building blocks for further researchers, not only in archaeology, but also in history, ethnography, museology, the construction of archaeological open-air museums at home and abroad, as well as in the area of science popularization and teaching processes. III. Výsledky výskumu • V najvýznamnejšej monografii Domy vo slovanskom svete (Nitra 2001) Peter Šalkovský zhrnul výsledky vyše storočného výskumu archeológie v strednej a východnej Európe; na základe dokumentácie vyše 3000 publikovaných preskúmaných domov z takmer 400 vidieckych osád i opevnených sídiel sa pomocou počítačových štatistických porovnávacích a zhlukových analýz a seriácií pokúsil definovať jednotlivé typy stavieb a rekonštruovať vývoj obydlí u Slovanov v 6. – 10. storočí všeobecne i v jeho regionálnych a chronologických zvláštnostiach. Štúdium domu vníma ako prostriedok poznania života jednotlivcov i spoločnosti. • Monografia je v súčasnosti azda najkomplexnejšou prácou z tejto problematiky v stredovýchodnej Európe. Vďaka veľkému súboru informácií a bohatej grafickej dokumentácii sa táto publikácia intenzívne využíva v mnohých európskych krajinách (vyše 100 zahraničných citácií). Je tiež vzácnym syntetickým krokom k interdisciplinárnej spolupráci najmä s etnografiou – istotne napomôže priblížiť sa doposiaľ ešte celistvo nepoznanej vedeckej pravde a rekonštrukcii dávnej skutočnosti. Results of research • In his most important monograph Domy vo slovanskom svete (Houses in the earely medieval Slavic world) (Nitra 2001) Peter Šalkovský summarizes the results of

more than one-hundred years of archaeological research in Central and Eastern Europe; on the basis of documentation of over 3,000 published and studied residential buildings from nearly 400 rural and reinforced settlements whereby he tried to define individual types of buildings and reconstruct the development of houses of the Slavs in the 6th to 10th centuries, both generally and in their chronological and regional specific features, using computer statistical comparative and cluster analyses and serrations. He regards the study of a home as a means of learning about the lives of individuals and society. • This monograph is perhaps the most comprehensive work dealing with this subject in Central-Eastern Europe. Thanks to the large amount of information and rich graphic documentation, this publication is intensively used in many European countries (approximately 100 foreign citations). It is also a valuable synthetic step to interdisciplinary cooperation, especially with ethnography – and will certainly help with the approximation of the unknown scientific truth and reconstruction of the distant past. IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • V posledných rokoch Peter Šalkovský monograficky spracoval výsledky svojho terénneho výskumu významnej archeologickej pamiatky – pravekého a včasnohistorického hradiska v Detve (ŠALKOVSKÝ, Peter: Detva. Praveké a včasnohistorické hradisko k dávnym dejinám Slovenska. Nitra: Archeologický ústav SAV, 2009. 124 s. Archeologické pamätníky Sloven-

v kontexte dejín územia Slovenska a v ich prepojení s dynamickým polykultúrnym a civilizačným vývojom stredoeurópskeho priestoru od mladšej doby bronzovej cez dobu halštatskú, laténsku, rímsku, obdobie sťahovania národov až po včasný stredovek. Publikácia komplexne a farbisto podáva obrazy jednotlivých období osídlenia lokality v širších dejinných súvislostiach, ich materiálnu kultúru a modelové rekonštrukcie, a preto je prístupná nielen pre odbornú verejnosť a muzeálnu sféru, ale je nápomocná aj vo výučbe dejepisu a zro-

ska, 10. ISBN 978-80-89315-14-7)

243


zumiteľná aj pre laickú verejnosť. • Nateraz posledná monografia (Šalkovský, P.: Stredné Slovensko vo včasnom stredoveku. Nitra : Archeologický ústav SAV, Veda, vydavateľstvo SAV 2011. Archaeologica Slovaca Monographiae, Studia, Tomus XIV. 144 s. ISBN 978-80-89315-39-0.; 978-80-224-1206-3.) komplexne vyhodnocuje jednotlivé druhy archeologických prameňov z obdobia včasného stredoveku z územia stredného Slovenska, načrtáva rekonštrukciu štruktúry osídlenia, jej kontinuitný vývoj od 6. do 11. storočia, teda od jeho osídlenia včasnými Slovanmi až po jeho začlenenie do Zvolenského domínia (neskôr komitátu) ako súčasti Uhorského štátu. Podáva nepísané dejiny horských kotlín stredného Slovenska vo včasnom stredoveku a osvetľuje ich význam v procese etnogenézy slovenského národa a jeho pomenovania. Je zdrojom základných informácií o sledovanom území vo včasnom stredoveku. • V medzinárodnom výskumnom priestore v súčasnosti ako vedúci dvoch spoločných projektov s archeologickými ústavmi Poľskej akadémie vied a Bulharskej akadémie vied, zameraných na riešenie styčných tém v rokoch 2012 – 2015, zapojením predovšetkým mladých vedeckých pracovníkov a doktorandov napomáha ich vedeckej mobilite a získavaniu profesijných skúseností.

Scientific contribution in the past 10 years • In recent years Peter Šalkovský has processed, in the form of a monograph, the results of his field research of an important archaeological monument – prehistoric and early historical fortified site in Detva (ŠALKOVSKÝ, Peter: Detva. Praveké

ment of the location in a broad historical context, their material culture and model reconstruction, making it accessible not only to the expert public and museums, but also helpful for instruction of history and comprehensible for the lay public. • The most recent monograph (Šalkovský, P.: Stredné Slovensko vo včasnom stredoveku (Central Slovakia in the early Middle Ages). Nitra: Archeologický ústav SAV, Veda, vydavateľstvo SAV 2011. Archaeologica Slovaca Monographiae, Studia, Tomus XIV. 144 s., ISBN 978-80-89315-39-0.;

comprehensively evaluates the individual types of archaeological sources from the early Middle Ages from the territory of Central Slovakia, outlines the reconstruction of settlement structure, its continuous development from the 6th to the 11th century, i.e. from its settlement by early Slavs until its inclusion in the Zvolen dominium (later commitate) as part of the Hungarian State. It presents an unwritten history of mountain basins of Central Slovakia in early Middle Ages and explains their significance in the process of the ethnogenesis of the Slovak nation and its designation. It is a source of basic information on the territory in question in the early Middle Ages. • In the international research area, now as manager of two common projects with the archaeological institutes of the Polish Academy of Sciences and the Bulgarian Academy of Sciences aimed to solution of common subjects in the years 2012 – 2015, he engages young researchers and doctoral candidates in the research and thus helps their scientific mobility and acquisition of professional experience. 978-80-224-1206-3.)

a včasnohistorické hradisko k dávnym dejinám Slovenska (Detva. Prehistoric and early historic fort in the ancient history of Slovakia). Nitra: Archeologický ústav SAV, 2009. 124 s.. Archeologické pamätníky Slovenska, 10. ISBN 978-80-89315-

in the context of history of the Slovak territory and in their links to the dynamic multicultural and civilizational development of the Central European region, from the early Bronze Age through the Hallstatt, La Tène, Roman periods and migration of nations to the early Middle Ages. The publication provides comprehensive and vivid pictures of individual periods of settle14-7)

244

V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Šalkovský, Peter: Häuser in der frühmittelalterlichen slawischen Welt. Rec. Darina Bialeková, Ján Botík, Milan Hanuliak. Nitra : Archeologický ústav SAV, 2001. 190 s. Archaeologica Slovaca Monographiae, Tomus VI. ISBN 80-88709-52-0

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Hanuliak, Milan – Kuzma Ivan – Šalkovský, Peter: Mužla-Čenkov : osídlenie z 9. – 12. storočia. I. Nitra : Archeologický ústav SAV, 1993. 367 s. Materialia Archaeologica Slovaca, Tomus X. ISBN 80-88709-07-5.


Interdisciplinárny výskum národnostných vzťahov a etnická problematika Interdisciplinary research of ethnic relations and ethnic issues

Prof. PaedDr. Štefan Šutaj, DrSc. P P Pracovisko: Spoločenskovedný ústav SAV

245 |

Location: Institute of Social Sciences SAS

Štefan Šutaj Institute of Social Sciences SAS Karpatská 5, 040 01 Košice E-mail: sutaj@saske.sk Web: http://www.saske.sk/SVU

I. Vedecké zameranie výskumu • Historik Štefan Šutaj sa vo vedeckej práci zaoberá slovenskými dejinami v kontexte stredoeurópskeho vývoja, osobitne problematikou postavenia etnických menšín na Slovensku po Druhej svetovej vojne a problematikou občianskych politických strán na Slovensku po roku 1945. • Dôraz kladie na problematiku maďarskej menšiny v kontexte historického vývoja v Československu od roku 1918 do súčasnosti. Najvýznamnejšie publikácie sú orientované na problematiku postavenia maďarskej menšiny na Slovensku po Druhej svetovej vojne (výmena obyvateľstva medzi Československom a Maďarskom, reslovakizácia, odsun obyvateľstva maďarskej národnosti do Čiech v rokoch 1944 – 1948). To všetko v kontexte medzinárodného vývoja, osobitne v súvislosti s mierovými konferenciami po svetových vojnách. Významnú úlohu v tejto orientácii zohráva interdisciplinárny charakter Spoločenskovedného ústavu SAV, čo vytváralo podmienky pre preniknutie do výskumných metód a problematiky kooperujúcich vedných disciplín (najmä sociálnej psychológie a sociológie, ale aj demografie, štatistiky a informatiky) a pre interdisciplinárnu spoluprácu v rámci výskumu etnických vzťahov. • Za jeden z najdôležitejších výstupov možno považovať z hľadiska slovenskej historiografie monografiu Maďarská menšina na Slovensku v rokoch 1945 – 1948. Bratislava : Veda, 1993 a z posledných prác su-

marizačnú monografiu Maďarská menšina na Slovensku v 20.storočí. Bratislava : Kalligram, 2012.

Focus of scientific research • The historian Štefan Šutaj deals in his research work with Slovak history in the context of the Central European development, in particular with issues of the position of ethnic minorities in Slovakia after World War II and issues of citizens’ political parties in Slovakia after the year 1945. • He puts emphasis on the issues of the Hungarian minority in the context of historical development in Czechoslovakia from the year 1918 to the present. The most important publications are oriented to the issues of the position of the Hungarian minority in Slovakia after World War II (exchange of population between Czechoslovakia and Hungary, re-Slovakization, transfer of population of Hungarian nationality to the Czech Republic in the years 1944 – 1948), all this in the context of international development, in particular in relation to the peace conferences held after the world wars. The interdisciplinary character of the Institute of Social Sciences of SAS plays an important role in this orientation, which created conditions for penetration into research methods and issues of cooperating disciplines (in particular social psychology and sociology, but also demography, statistics and informatics) and for interdisciplinary cooperation in the research of ethnic rela-


tions. • One of the most important outputs for Slovak historiography is the monograph Maďarská menšina na Slovensku v rokoch 1945 – 1948. Bratislava: Veda, 1993 and

graph

from the last works the summary mono-

Maďarská menšina na Slovensku v 20.storočí. Brati-

slava: Kalligram, 2012.

II. Vedeckovýskumný profil • Prof. PaedDr. Štefan Šutaj, DrSc. (1954) historik, absolvent Univerzity Pavla Jozefa Šafárika (1977), profesor dejín na Katedre histórie FF UPJŠ v Košiciach, riaditeľ Spoločenskovedného ústavu SAV (1992 – 2004), vedúci Katedry histórie FF UPJŠ (2208 – 2012), predseda slovenskej časti Slovensko-maďarskej komisie historikov (od r. 2005). Špecializuje sa na slovenské dejiny po roku 1945 a problematiku maďarskej menšiny na Slovensku. Viedol výskumné tímy zaoberajúci sa interdisciplinárnym výskumom národnostných vzťahov, ktorý pripravili viacero významných podujatí a ich výsledky boli publikované v kolektívnych monografiách, napr. Národ a národnosti na Slovensku v transformujúcej sa spoločnosti – vzťahy a konflikty. (Prešov, 2004); Národnostná politika Slovenskej republiky po roku 1989 (Prešov, 2005); Maďarská menšina na Slovensku v procesoch transformácie po roku 1989. (Prešov 2006); Maďarská menšina na Slovensku

a v ďalších kolektívnych monografiách. • Štefan Šutaj je členom komisií pre doktorandské štúdium v odbore slovenské a všeobecné dejiny, teóriu politiky a dejiny štátu a práva, členom vedeckých rád vysokých škôl na Slovensku aj v zahraničí, člen výboru Slovenskej historickej spoločnosti, Slovenského národného komitétu historikov. Od roku 1977 zodpovedný redaktor prvého spoločenskovedného internetového časopisu Človek a spoločnosť, člen redakčnej rady časopisu Dejiny na FFPU v Prešove a redakčnej rady časopisu Mesto a dejiny. po roku 1989. (Prešov, 2008)

246

Scientific research profile • Prof. PaedDr. Štefan Šutaj, DrSc. (1954) historian, graduate from the Pavol Jozef Šafárik University (1977), professor of history in the Department of History of the Faculty of Philosophy of PJŠU in Košice, director of the Institute of Social Sciences of SAS

(1992 – 2004), head of the Department of History of FP PJŠU (2208 – 2012), chairman of the Slovak part of the Slovak/Hungarian Commission of Historians (since 2005). He specializes in Slovak history after the year 1945 and the issues of the Hungarian minority in Slovakia. He managed research teams dealing with the interdisciplinary research of minority relations that prepared many important events and whose results were published in collective monographs: Národ a národnosti na Slovensku v transformujúcej sa spoločnosti – vzťahy a konflikty. (Prešov, 2004); Národnostná politika Slovenskej republiky po roku 1989 (Prešov, 2005); Maďarská menšina na Slovensku v procesoch transformácie po roku 1989. (Prešov 2006); Maďarská menšina na Slovensku po roku 1989. (Prešov, 2008) among others. • Štefan Šutaj is a member of the commission for doctoral study of Slovak and general history, theory of policy and history of state and law, a member of scientific councils of colleges in Slovakia and other countries, of the Slovak Historical Society and the Slovak National Committee of Historians. Since 1977 he has been working as editor of the first internet magazine specialised in social sciences Človek a spoločnosť, a member of the editorial staff of the magazine Dejiny at FP PU in Prešov and a member of the editorial staff of the magazine Mesto a dejiny.

III. Výsledky výskumu • Štefan Šutaj v poslednom desaťročí venoval pozornosť predovšetkým etnickej problematike. Pod jeho vedením vznikli významné diela prinášajúce pomenovanie základných problémov v tejto oblasti v priebehu historického vývoj. Podieľal sa na príprave významných prác slovenských a maďarských historikov a vytváral podmienky pre ich spoluprácu, spoločnú produkciu v duchu empatie a porozumenia. • Vytvoril práce z oblasti slovenských dejín 20. storočia, ktoré prispeli k poznaniu slovenskej politiky a menšinovej problematiky v období po druhej svetovej vojne. Výsledkom jeho práce bolo viacero významných monografií napr. Akcia Juh – odsun Maďarov zo Slovenska do Čiech. (Praha, 1993); Občianske politické strany na Sloven-


sku v rokoch 1944 – 1948. (Bratislava 1999); Nútené presídlenie Maďarov zo Slovenska do Čiech. Deportácie obyvateľstva

foreign persons. The most quoted work (151 quotations) is Maďarská menšina na Slovensku v rokoch 1945 –

maďarskej národnosti zo Slovenska do Čiech po druhej sve-

1948. Bratislava: Veda, 1993.

Je autorom alebo spoluautorom 195 publikačných jednotiek z toho 25 monografií, z nich štyri vyšli v zahraničí, zostavil deväť vedeckých publikácii a zborníkov, pripravil 243 popularizačných článkov, rozhovorov pre médiá, vystúpení v rozhlase a televízii. Realizoval viac ako 150 prednášok na vedeckých konferenciách, z nich viac ako 50 v zahraničí. Z 1005 zaznamenaných ohlasov na jeho práce je viac ako 400 v zahraničí. Najcitovanejšou prácou (151 citácii) je práca Maďarská menšina na Slovensku v rokoch

tovej vojne (Prešov 2005).

1945 – 1948. Bratislava : Veda, 1993.

Results of research • In the last decade Štefan Šutaj was mostly engaged in ethnic issues. Important works that defined the basic problems in this area during historical development were created under his lead. He participated in the preparation of important works of Slovak and Hungarian historians and created conditions for their cooperation, common production in the spirit of empathy and understanding. He created works dealing with Slovak history of the 20th century, which contributed to the knowledge of Slovak policy and minority issues in the period following World War II. The result of his work was several important monographs such as the following: Akcia Juh – odsun Maďarov zo Slovenska do Čiech. (Praha, 1993); Občianske politické strany na Slovensku v rokoch 1944 – 1948. (Bratislava 1999); Nútené presídlenie Maďarov zo Slovenska do Čiech. Deportácie obyvateľstva maďarskej národnosti zo Slovenska do Čiech po dru-

• He is the author or co-author of 195 publications, including 25 monographs, of which four appeared abroad. He has compiled nine scientific publications and proceedings, prepared 243 popularization articles, interviews for the media, appearances on radio and TV. He has delivered more than 150 presentations in scientific conferences, of which more than 50 were abroad. More than 400 of 1,005 recorded reactions to his works came from

hej svetovej vojne (Prešov 2005).

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • V medzinárodnom výskumnom priestor Štefan Šutaj prispel výrazným spôsobom k prehĺbeniu medzinárodnej spolupráce predovšetkým medzi slovenskými a maďarskými historikmi a tiež medzi českými a slovenskými historikmi. Podieľal sa na príprave významných podujatí v rámci Slovensko-maďarskej komisie historikov. Je spoluriešieteľom viacerých medzinárodných projektov v posledných desiatich rokoch. • „Štefan Šutaj sa koncentruje na štúdium slovenských dejín dvadsiateho storočia s dôrazom na vývoj po roku 1945 a s nevyhnutným rešpektovaním reflexie predchádzajúcich dejov, udalostí, hodnotenia osobností a pod. Výskum realizuje v kontexte stredoeurópskeho vývoja, prihliadajúc na špecifické podmienky jednotlivých krajín, ale súčasne rešpektuje všeobecné charakteristiky tohto regiónu. Dominantnú oblasť jeho vedeckého záujmu tvorí problematika občianskych politických strán na Slovensku po roku 1945, národnostná problematika a príčiny vzniku a dosah prezidentských dekrétov Edvarda Beneša na Slovensku. Autorove práce, rešpektujúce špecifiká a časovú následnosť, tvoria v konečnom výsledku uzavretý celok, prezentovaný najmä jeho schopnosťou posudzovať a hodnotiť dejinné procesy, politické javy a udalosti vo vzájomnom kontexte. Vedecká hodnota uverejnených prác, resp. vedeckých štúdií, ale súčasne aj atraktívnosť a aktuálnosť danej problematiky podmienili a vyvolali záujem zahraničných vedeckých ústavov a periodík o publikovanie prác autora, ale aj o prednesenie vyžiadaných referátov na medzinárodných konferenciách. Tu pramení aj bohatá, v našich podmienkach nezvyčajná citovanosť autora v domácich a zahraničných vedeckých časopisoch, vrátane mnohých citácií v SCI indexe.“ • (Z hodnotenia Valeriána Bystrického, vtedy riaditeľa Historického ústavu SAV, pri inauguračnom konaní v Banskej Bystrici v roku 2005.)

247


Scientific contribution in the past 10 years • The international contribution Štefan Šutaj significantly contributed to the deepening of international cooperation, in particular between Slovak and Hungarian historians, but also between Czech and Slovak historians. He participated in the preparation of important events organised by the Slovak/Hungarian Commission of Historians. He has been a co-researcher of many international projects over the last ten years. • “Štefan Šutaj concentrates on the study of Slovak history of the 20th century with a stress on development after the year 1945 and with necessary respect of reflection of previous processes, events, evaluation of personalities, etc. He implements the research work in the context of Central European development, taking into account the specific conditions of individual countries, but also respecting the general characteristics of this region. The dominant area of his interest as a scientist is the issue of citizen’s political parties in Slovakia following the year 1945, the minority issues and the causes of origin and consequences of the Presidential decrees of Edvard Beneš in Slovakia. His works, with respect to the specific characteristics and chronology, constitute a closed system presented among others by his ability to assess and evaluate historical processes, political phenomena and events in a mutual context. The scientific value of published works or research studies as well as the attractiveness and topicality of studied issues has stirred the interest of foreign research institutes and periodicals in publishing of the author’s works and the presentation of requested papers in international conferences. It also explains the large number of quotations of this author, so unusual in our conditions, in domestic and foreign scientific magazines, including many quotations in the SCI index.” • (Taken from the evaluation of Valerián Bystrický, the then director of the Institute of History of SAS, during inaugural proceedings in Banská Bystrica in 2005). 248

V. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monograph ŠUTAJ, Štefan. Magyarok csehszlovákiaban 1945 – 1948 között – kisebbségkutatás. Budapest : Lucidus Kiadó, 2008, 292 s. ISBN 978-963-9465-49-7. ŠUTAJ Štefan. Maďarská menšina na Slovensku v 20.storočí. Bratislava : Kalligram, 2012, 398 s., ISBN: 978-80-8101-638-7.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph ŠUTAJ Štefan et al. Key Issues of Slovak and Hungarian History (A View of Slovak Historians). Prešov : Universum, 2011, 258 s. ISBN978-80-89046-66-9.


Ľudová pieseň a tradičná hudobná kultúra Folk songs and traditional music culture

PhDr. Hana Urbancová, DrSc. P Pracovisko: Ústav hudobnej vedy SAV P

249 |

Location: Institute of Musicology SAS

Hana Urbancová Ústav hudobnej vedy SAV / Institute of Musicology SAS Dúbravská cesta 9, 841 04 Bratislava E- mail: hana.urbancova@savba.sk Web: www.uhv.sav.sk

I. Vedecké zameranie výskumu ••• Piesňové žánre v tradičnej kultúre na Slovensku • Muzikologička PhDr. Hana Urbancová, DrSc. sa venuje výskumu ľudovej piesne, s osobitným zameraním na problematiku piesňových žánrov. • „Piesňovými žánrami som sa začala zaoberať začiatkom 90. rokov, keď domáci výskum u nás prechádzal od širšie programovaných tém, akými boli napríklad štýlová stratifikácia slovenskej ľudovej hudby či regionálne hudobné dialekty, smerom k prehĺbenému štúdiu vybraných skupín ľudových piesní a ľudových hudobných nástrojov. V tomto období v zahraničí vznikalo viacero podnetných prác, ktoré sa orientovali na monografické spracovanie určitého piesňového žánru, významného buď z pohľadu regionálnej kultúry, alebo z celoeurópskeho hľadiska. • Vyhovoval mi žánrový koncept, ktorý vchádza z komplexného prístupu k ľudovej piesni. Umožnil organicky spojiť viacero, dovtedy zväčša separovaných línií vo výskume – orientáciu na hudobnú a slovesnú zložku piesne vo vzťahu k funkcii spevu. Okrem spoločných východísk predpokladal aj hľadanie individuálnych postupov, ktoré by dokázali primerane charakterizovať jedinečnosť každého z piesňových žánrov. Výsledkom sa stala séria monografických prác o vybraných piesňových kategóriách z územia Slovenska a z prostredia slovenských minorít v zahraničí (vianočné koledy, piesne letného slnovratu, hlásnické piesne,

pohrebné plače a ď.). Skúsenosti z čiastkových sond som využila pri žánrových syntézach v podobe knižných monografií o trávniciach, legendických piesňach a jánskych piesňach; ich dôležitou súčasťou sa stali materiálové prílohy (piesňová antológia, zvuková príloha). • Viaceré z piesňových žánrov, ktorým som dosiaľ venovala pozornosť, patria k historickým vrstvám piesňovej tradície so statusom latentného repertoáru. Vyžadovali si preto osobitný spôsob spracovania, spolu s uplatnením historických metód. Aj takého prípady však umožnili využiť pri terénnom výskume prístup, založený na integrovaní pohľadu samotných nositeľov piesňovej tradície. Do centra môjho záujmu sa tak dostal význam spevu a hudby pre človeka a žánrový koncept bol iba prostriedkom na pochopenie tohto významu.“ Focus of scientific research ••• Song genres in traditional culture in Slovakia • The musicologist PhDr. Hana Urbancová, DrSc. specialises in the research of folk songs with a special focus on song genres: • “I started to study song genres in the early 1990s, when the domestic research in our country changed from broadly programmed subjects such as style stratification of Slovak folk music or regional musical dialects to in-depth study of selected groups of folk songs and folk musical instruments. In that period several inspiring works were created abroad; they


Andrej Kmeť: Nápevy vianočných piesní; rukopis historickej zbierky vianočného repertoáru (1863 – 1868). Slovenské národné múzeum v Martine, pozostalosť A. Kmeťa (sign. AK/15). | Tunes of Christmas Songs; a manuscript of the historical Christmas repertoire collection (1863 – 1868).

250

were oriented to the monographic processing of a song genre that was of significance from the viewpoint of regional culture or from the European viewpoint. • The genre concept based on a comprehensive approach to a folk song appealed to me. It allowed for an organic combination of several lines, most of which were hitherto separated in research – orientation to musical and verbal components of a song in relation to the function of singing. Apart from this common basis, it presupposed the search for individual procedures that would be able to adequately describe the unique character of each of the song genres. The result was a series of monographic works on selected song categories from the territory of Slovakia and from the environment of Slovak minorities abroad (Christmas carols, summer solstice songs, watchmen songs, funeral laments, etc.). I used my experiences from partial probes for synthesis of genres in the form of monographs on meadow songs, song legends and midsummer night songs; their important part are the enclosed materials (song anthology, enclosed audio records). • Many of the song genres I have dealt with so far belong to historical layers of the song tradition with the status of latent repertory. The consequently required special processing, including the application of historical methods. However, these cases also allowed for the use of a field research approach

based on the integration of the view of bearers of song tradition themselves. The importance of singing and music for a human thus became the focus of my research and the concept of genre was only a means to understanding its significance.” II. Vedeckovýskumný profil • Hana Urbancová, muzikologička so špecializáciou na etnomuzikológiu, absolventka Katedry hudobnej teórie Hudobnej fakulty VŠMU, pôsobí v Ústave hudobnej vedy SAV od roku 1992, v súčasnosti vo funkcii riaditeľky (od 2009). Vedie alebo viedla kurzy etnomuzikológie na viacerých vysokých školách (Filozofická fakulta UK, Pedagogická fakulta UK, Hudobná a tanečná fakulta VŠMU). Bola hlavnou redaktorkou časopisu Slovenská hudba (2000 – 2004), v súčasnosti vedie časopis Musicologica Slovaca (od 2010). Je členkou International Council for Traditional Music, Society for Ethnomusicology, predsedníčkou Slovenskej muzikologickej spoločnosti a členkou Národopisnej spoločnosti Slovenska. V roku 2006 získala Cenu Jozefa Kresánka. • Venuje sa výskumu tradičnej piesňovej kultúry na Slovensku, porovnávacím štúdiám, hudbe etnických menšín, historickým prameňom hudobného folklóru a vzťahom medzi ľudovou a umelou (komponovanou) hudbou. V zameraní na piesňovú štruktúru, analyzovanú a interpretovanú v kontextových väzbách spevu, sú jej práce ukotvené najmä v muzikologickej, umenovednej a etnologickej báze výskumu. Interdisciplinárne presahy jej prác dokladá prienik do ďalších disciplín hudobnej vedy (najmä hudobná historiografia, hudobná teória, hymnológia) a užšia spolupráca s kolegami z oblasti etnológie a folkloristiky, literárnej histórie a historickej jazykovedy. Scientific research profile • Hana Urbancová, musicologist specialised in ethnomusicology, graduate of the Department of Music Theory of the Faculty of Music of the Academy of Performing Arts, has worked at the Institute of Musicology of SAS since 1992 and is currently director


Dožinková pieseň z obce Lazy pod Makytou z rukopisnej zbierky Karola Plicku. Slovenské národné múzeum v Martine, pozostalosť K. Plicku. | Harvest song from the town of Lazy pod Makytou from the manuscript collections of Karol Plick. The Slovak National Muzeum in Martin from the estate of K. Plicka.

(since 2009). She has led or leads courses in ethnomusicology at several colleges (Faculty of Philosophy of Comenius University, Faculty of Education of Comenius University, Faculty of Music and Dance of the Academy of Performing Arts). She was chief editor of the journal Slovenská hudba (2000 – 2004); and she currently manages the journal Musicologica Slovaca (since 2010). She is a member of the International Council for Traditional Music, Society for Ethnomusicology, president of the Slovak Musicological Society and a member of the Slovak Ethnographic Society. In 2006 she won the Jozef Kresánek Award. • She deals with research of traditional song culture in Slovakia, comparative studies, music of ethnic minorities, historical sources of folk music and the relationship between folk and art music. Being focused on song structure, analysed and interpreted in contextual links of song, her works are mostly anchored to the musicological, artistic and ethnological context of research. The interdisciplinary character of her works is proved by its penetration into other disciplines of musicology (in particular music historiography, music theory, and hymnology) and by close cooperation with colleagues specialised in ethnology and folklore, literary history and historical linguistics. III. Výsledky výskumu • Prístup k piesni ako k hudobno-textovej štruktúre rozšíril poznáva-

cie možnosti etnomuzikologických prác, ktoré takto prispievajú k štúdiu nielen hudobnej, ale aj slovesnej kultúry, spojenej s domácim jazykom. V tomto zmysle bol žánrový výskum prínosom k dokumentácii, analýze a sprístupňovaniu tradičnej piesne ako súčasti kultúrneho dedičstva a kultúrnej histórie Slovenska. Vo vzťahu k žánrovým syntézam sú dôležité poznatky, ktoré sa týkali: prehodnotenia pohľadu na slovenské špecifikum (trávnice), vymedzenia európskych väzieb ako tvorivej adaptácie rozšírených piesňových typov na domáce prostredie (mariánske legendy) a rekonštrukcie zaniknutého obradu prostredníctvom analýzy piesňovej štruktúry (jánske piesne): Trávnice – lúčne piesne na Slovensku : ku genéze, štruktúre a premenám piesňového žánru (2005);

Mariánske legendy v ľudovom speve : príspe-

vok k typológii variačného procesu (2007);

Jánske piesne

• Historické väzby slovenského vianočného repertoáru približujú viaceré štúdie a dvojdielna kritická edícia historického prameňa z polovice 19. storočia: Vianočné piesne medzi písomnou a ústnou tradíciou na Slovensku : štruktúra, funkcia, kontext (2010).

: vzťah folklórneho repertoáru k historickým prameňom 17. – 19. storočia (2002);

Andrej Kmeť: Prostonárodné via-

• Kolektívna monografia sleduje žánrové aplikácie smútočnej hudby na Slovensku od stredoveku do súčasnosti na príklade reprezentatívnych hudobných druhov (pohrebný plač, lamentácie, žalm, duchovná pieseň, madrigal, kantáta, rekviem). Okrem nových poznatkov k dejinám slovenskej hudby doložila štúdiom hudobného toposu organické začlenenie domácej tvorby do európskych kontextov: Lament v hudbe (2009). • Na príklade domáceho materiálu sa riešila problematika žánrových syntéz ako individuálnych modelov slúžiacich na poznávanie špecifík daného piesňového žánru. Teoreticko-metodologické pozadie bolo zhrnuté v monografickej štúdii: Piesňové žánre nočné piesne [I.]. Nápevy vianočných piesní [II.] (2007).

v tradičnej hudobnej kultúre na Slovensku : modely žánrových syntéz v etnomuzikológii (2011).

Results of research • The approach to a song as a musical and textual structure extended the cog-

251


nitive possibilities of ethnomusicological works, which thus contribute to the study of musical as well as verbal culture linked to domestic language. In this sense the genre research contributed to documentation, analysis and public presentation of traditional song as part of cultural heritage and the cultural history of Slovakia. In relation to genre synthesis, knowledge of the following items was important: reconsideration of the view of the Slovak specialty (meadow songs), definition of European links as creative adaptation of widespread song types to the domestic environment (Marian legends) and reconstruction of extinct ceremony through the analysis of song structure (midsummer night songs): Trávnice – lúčne piesne na Slovensku: ku genéze, štruktúre a premenám piesňového žánru (2005);

Mariánske legendy v ľudovom

speve: príspevok k typológii variačného procesu (2007);

Jánske piesne na Slovensku: štruktúra, funkcia, kontext (2010).

• The historical links of the Slovak Christmas repertory are described by several studies and in a two-part critical edition of historical sources from the middle of the 19th century: Vianočné piesne medzi písomnou a ústnou tradíciou: vzťah folklórneho repertoáru k historickým prameňom 17. – 19. storočia (2002);

Andrej Kmeť: Prostonárodné vianočné piesne

• The collective monograph examines the genre applications of mourning music in Slovakia from the Middle Ages to the present on the example of representative music genres (funeral lament, lamentation, [I.]. Nápevy vianočných piesní [II.] (2007).

252

psalm, hymn, madrigal, cantata, and requiem). Apart from new knowledge of the history of Slovak music, she documented the organic integration of domestic works in the European context by the study of music topos: Lament v hudbe (2009). • On the example of domestic material, she studied the issue of genre syntheses as individual models serving for the study of specific characteristics of given song genre. She summarised the theoretical-methodological background in the monograph: Piesňové žánre v tradičnej hudobnej kultúre na Slovensku: modely žánrových syntéz v etnomuzikológii (2011).

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Domáca komunita vyzdvihuje prínos k profilovaniu domáceho výskumu ľudovej piesňovej kultúry cez jej druhovo-žánrové štúdium, historický pramenný výskum a interetnické (interkultúrne) vzťahy. H. Urbancová si vypracovala vlastnú koncepciu štúdia piesňových žánrov, v ktorej novým spôsobom prehodnotila otázky vzťahu funkcie, formy a historického kontextu. V medzinárodných súvislostiach sa osobitne hodnotí metodológia žánrového výskumu a systematické spracovanie vybraných piesňových kategórií z pohľadu jednej kultúry. • Za posledných 10 rokov publikovala tri autorské knižné monografie, päť štúdií v rozsahu monografie, kritickú edíciu historického hudobno-literárneho prameňa a spolupracovala na vydaní historických zvukových nahrávok v zahraničí.


Scientific contribution in the past 10 years • The domestic community praises the contribution to the profiling of domestic research of folk song culture through its genre study, historical source research and inter-ethnic (intercultural) links. H. Urbancová worked up her own concept of study of song genres, where she revised the relationship of function, form and historical context using a new approach. In the international context the methodology of genre research and the systematic processing of selected song categories from the viewpoint of one culture are positively evaluated. • In the last 10 years she has published three monographs, five studies in the form of a monograph and a critical edition of historical music-literary sources and cooperated on the publication of historical sound records abroad. V. Najvýznamnejšia monografia | Most significant monograph Trávnice – lúčne piesne na Slovensku : ku genéze, štruktúre a premenám piesňového žánru. Bratislava : AEPress, 2005. 324 s. [Príloha: CD] ISBN 80-88880-67-X.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Lament v hudbe. (=Studia Ethnomusicologica IV.) Ed. Hana Urbancová. Bratislava : Ústav hudobnej vedy SAV; AEPress, 2009. 265 s. ISBN 978-80-89135-25-7.

Práca etnomuzikológa v teréne je založená na kontaktoch s ľuďmi – nositeľmi lokálnych tradícií: speváčka z Polomky (z výskumu lúčnych piesní na Horehroní, 1996) a speváčka a pamätníčka z Medzeva (z výskumu piesňovej tradície Nemcov na Slovensku, 1996). Archív autorky. | Work in the field of ethnomusicology is based on contact with people – carriers of the local traditions: singers from Polomka (from research on meadow songs at Horehronie, 1996) and the singer and the Medzev monument (from research on song traditions of Germans in Slovakia, 1996). Author’s archive.

253


Latinská a byzantská kultúra zachovaná v cyrilských písomnostiach na slovenskom území Latin and Byzantine culture conserved in Cyrillic documents on Slovak territory

Prof. PhDr. Peter Žeňuch, DrSc. P Pracovisko: Slavistický ústav Jána Stanislava SAV P

Peter Žeňuch Slavistický ústav Jána Stanislava SAV Dúbravská cesta 9, 841 04 Bratislava E-mail: peter.zenuch@savba.sk Web: http://www.slavu.sav.sk/

|

|

Location: Ján Stanislav Institute of Slavistics, SAS

Jan Stanislav Institute of Slavistics, SAS

I. Vedecké zameranie výskumu • Peter Žeňuch sa systematicky venuje výskumu cyrilských písomností, rukopisov i starých tlačí, ktoré vznikli na pomedzí dvoch jazykovo-kultúrno-religióznych konglomerátov Slavia latina a Slavia byzantina. • „Osobitný význam prikladám výskumu cirkevnej slovančiny a jej vplyvu na štandardnú a ľudovú formu jazyka v byzantsko-slovanskom prostredí na Slovensku a v karpatskom regióne. Bádateľský záujem ma priviedol k realizácii mnohých terénnych a archívnych výskumov, ktoré priniesli zaujímavé výsledky; podarilo sa zozbierať a digitalizovať vyše 500 rukopisov a starých tlačí z prostredia východného Slovenska v cirkevnoslovanskom, slovenskom i latinskom jazyku, ktoré boli neraz úplne neznáme. Tento korpus materiálov sa darí sprístupňovať slovenskej i medzinárodnej vedeckej obci i širšej verejnosti. Ide o interdisciplinárny slavistický výskum, ktorý sa neobmedzuje len na oblasť jazykovedy, ale presahuje do oblasti kulturológie, etnológie a histórie. Vo svojich prácach sa snažím poukázať na skutočnosť, že cyriliku a liturgickú cirkevnú slovančinu v prostredí východnej cirkvi na Slovensku nemožno pokladať za jediné kritérium, podľa ktorého sa dá spoľahlivo určiť jazyková alebo etnická príslušnosť jej používateľov.“

254

Focus of scientific research • Peter Žeňuch systematically deals with the research of Cyrillic documents, manuscripts and ancient books

that were created in the border area of the linguistic, cultural and religious conglomerations Slavia Latina and Slavia Byzantina. • “I attach special importance to the research of Slavonic church and its influence on the standard and folk form of language in the Byzantine-Slavonic environment in Slovakia and the Carpathian region. My research interest led me to the implementation of many field and archive research projects that brought interesting results; I succeeded in collecting and digitalizing more than 500 manuscripts and ancient books from the environment of Eastern Slovakia written in church Slavonic, Slovak and Latin, many of which were completely unknown. This body of documents has been successfully made available to both the Slovak and international scientific community and the general public. It is interdisciplinary Slavonic research which is not limited to linguistics, but intervenes into other fields of science such as culturology, ethnology and history. In my works I try to point out that the Cyrillic and liturgical Slavonic church in the environment of the Eastern Church in Slovakia should not be regarded as the sole criterion enabling reliable determination of the linguistic or ethnic origin of its users”. II. Vedeckovýskumný profil • Pri terénnych a archívnych výskumoch sa výskumným tímom pod vedením P. Žeňucha podarilo zozbierať, zdigitalizovať a preskúmať vzácne rukopisné a tlače-


né pamiatky byzantskej tradície slovenskej proveniencie. Rozsiahlu zbierku textov tvoria liturgické texty i pamiatky s naračným obsahom, v ktorých sa odráža miestna konfesionálna tradícia. Na pozadí týchto pamiatok rekonštruuje dejiny miestnej cirkvi byzantsko-slovanského obradu na Slovensku. • Za všetky nálezy treba spomenúť vzácne cyrilské rukopisy z 15. storočia: evanjeliár z obce Baškovce a Terebliansky prológ, v ktorom sa nachádzajú fragmenty zo Života sv. Konštantína, ďalej sú to rukopisné knihy ako Nižnotvarožský evanjeliár zo 16. storočia, Humenský rukopisný zborník výkladov k evanjeliovým perikopám zo 17. storočia, ladomírovské výklady k perikopám i nedávno objavený rukopis výkladov zo Strážskeho z 18. storočia i mnoho ďalších rukopisov. Všetky pritom obsahujú jazykové prvky miestnych slovenských i karpatských nárečí. Korpus cyrilských a latinkou písaných pamiatok sa stali zdrojom pre monografické práce, početné štúdie, prednášky i vedecko-pedagogickú a popularizačnú činnosť. Ponúka v nich komplexný a systematizujúci pohľad na parciálne otázky vývinu národného jazyka a kultúry vo vzťahoch v širokom spektre európskeho kultúrneho prostredia. • P. Žeňuch je riaditeľom Slavistického ústavu Jána Stanislava SAV, od roku 2008 pôsobí na Katedre kulturológie Filozofickej fakulty Univerzity Konštantína Filozofa v Nitre a v rokoch 2006 – 2011 prednášal aj v Ústave slavistiky Filozofickej fakulty Masarykovej univerzity v Brne.

lic manuscripts from the 15th century, the following are worthy of mention: the gospel-book from the community Baškovce and the Tereblinka prologue with fragments from the Life of St. Constantine, as well as manuscript books such as the Nižný Tvarožec gospel-book from the 16th century, the Humenné manuscript collection of explanations of gospel pericopes from the 17th century, the Ladomier explanations of pericopes, the Strážske manuscript of explanations from the 18th century recently discovered in Strážske and many other manuscripts. All of them contain linguistic elements of local Slovak and Carpathian dialects. The body of documents written in Cyrillic and Latin characters became a source for monographs, numerous studies, lectures and scientific, teaching and popularization activities. It offers a comprehensive and systematising view of partial issues of the development of national language and culture in relation to the wide spectrum of the European cultural environment. • P. Žeňuch is the director of the Ján Stanislav Institute of Slavistics of SAS. Since 2008 he has been working at the Department of Culturology of the Faculty of Philosophy of Constantine Philosopher University in Nitra. In the years 2006 – 2011 he was a lecturer at the Institute of Slavistics of the Faculty of Philosophy of Masaryk University in Brno.

Scientific research profile • During the implementation of field and archive research projects, the research teams managed by P. Žeňuch succeeded in collecting, digitalizing and examining many valuable manuscripts and printed works documenting the Byzantine tradition of Slovak origin. The extensive collection of documents comprises liturgical texts and documents with narrative content, reflecting the local confessional tradition. On the background of these literary documents it reconstructs the history of the local Church of Byzantine-Slavic ceremonies in Slovakia. • Of all findings the Cyril-

Východom a Západom. Byzantsko-slovanská tradícia, kultúra

III. Výsledky výskumu • K najvýznamnejším výsledkom výskumu patrí jeho monografia Medzi a jazyk na východnom Slovensku. (Bratislava: Veda, 2002. 288 s.),

ktorá predstavuje doteraz málo preskúmanú oblasť slovenskej kultúry. Na základe cyrilikou zapísaných textov paraliturgických piesní, kázňovej tvorby, zápisov administratívnoprávneho charakteru poukazuje na nové možnosti štúdia a interpretácie kultúrno-historického, jazykového a literárneho dedičstva. • V súvislosti s kontinuálnym napĺňaním zámerov komplexného a interdisciplinárneho výskumu byzantsko-slovanskej tradície na Slovensku a z iniciatívy Petra Žeňucha a Cyrila Vasiľa v roku 2003 vznik-

255


la medzinárodná pramenná edícia Monumenta byzantino-slavica et latina Slovaciae, v ktorej sa v doteraz publikovaných štyroch zväzkoch komentovaných prameňov prezentujú výskumy byzantsko-slovanskej kultúry a tradície. Pramenná edícia vychádza v spolupráci Slavistického ústavu Jána Stanislava SAV, Pontificio Istituto Orientale v Ríme a Centra spirituality Východ–Západ Michala Lacka Trnavskej univerzity v Košiciach; edíciu podporuje Gregorian Foundation. • P. Žeňuch predstavuje byzantsko-slovanskú i latinskú kresťanská tradíciu na Slovensku ako dve rovnocenné zložky kultúrneho odkazu, ktorý sa odvíja od cyrilo-metodského dedičstva.

Monumenta byzantino-slavica et latina Slovaciae was created in 2003. Four volumes of commented sources published so far present results of implemented research of Byzantine-Slavic culture and traditions. The source edition is published by the Ján Stanislav Institute of Slavistics of SAS in cooperation with Pontificio Istituto Orientale in Rome and the Michal Lacko’s Center of East-West Spirituality of the Trnava University in Košice; the edition is supported by the Gregorian Foundation. • P. Žeňuch presents the Byzantine-Slavonic and Latin Christian tradition in Slovakia as two equivalent components of cultural legacy that unfold from Cyril and Methodius heritage.

Results of research • One of the most important research results is his monograph Medzi Výcho-

IV. Vedecký prínos za ostatných 10 rokov • Peter Žeňuch nadviazal na koncepciu interdisciplinárneho a komplexného slavistického výskumu na Slovensku, ktorú sformuloval Ján Doruľa. V rámci tejto koncepcie je v centre slovenského slavistického výskumu slovenčina vo vzťahoch k slovanskému i neslovanskému jazykovému a kultúrnemu kontextu. • V roku 2012 P. Žeňuch v kolektívnej monografii slovenských slavistov Slovenská slavistika včera a dnes (Bratislava: 2012) poukázal na skutočnosť, že interdisciplinárny výskum vzťahov slovenského jazyka a kultúry k slovanskému i neslovanskému prostrediu je trvalá a aktuálna téma. Vychádza z potreby skúmať vlastnú identitu nie ako výsledok globalizačných či integračných mechanizmov, ale ponúka komplexný a systematizujúci pohľad na parciálne otázky vývinu slovenského jazyka a kultúry vo vzťahoch so slovanským i neslovanským prostredím. Slovenskú kultúru, jazyk, dejiny a literatúru predstavuje ako celok, jedinečný nielen svojím obsahom, ale predovšetkým ako prirodzenú, formujúcu a neoddeliteľnú súčasť európskeho i medzinárodného priestoru. ••• V interodborovom priestore a v medzinárodnom výskumnom priestore: • V medzinárodnej vedeckej sérii Monumenta byzantino-slavica et latina Slovaciae vyšli od roku 2003 už štyri zväzky prameňov s komentármi. Prvý zväzok v anglickom a slovenskom jazyku je spoločnou knižnou

dom a Západom. Byzantsko-slovanská tradícia, kultúra a jazyk na východnom Slovensku (Between East and West. Byzantine-Slavic tradition, culture and language in eastern Slova-

presenting an area of Slovak culture that has been little studied. On the basis of texts of paraliturgical songs, preaching works and records of administrative character written in Cyrillic he refers to new possibilities of study and interpretation of cultural-historical, linguistic and literary heritage. • In connection with the continuous implementation of aims of comprehensive and interdisciplinary research into Byzantine and Slavonic tradition in Slovakia, and from the initiative of Peter Žeňuch a Cyril Vasiľ, the international source edition

kia). (Bratislava: Veda, 2002. 288 s.),

256


publikáciou Petra Žeňucha a Cyrila Vasiľa

Cyril-

ské rukopisy z východného Slovenska – Slovenskí gréckokatolíci, vzťahy a súvislosti (Roma – Bratislava – Košice: 2003).

Podáva sa v nej výberový prehľad cyrilských pamiatok z okruhu písomností byzantsko-slovanského obradu na Slovensku a objasňujú sa historicko-spoločenské a jazykové súvislosti ich vzniku. • Druhý zväzok edície s názvom Kyrillische paraliturgische Lieder. Edition des handschriftlichen Liedguts im ehemaligen Bistum von Mukačevo im 18. und 19. Jahrhundert (Köln – Weimar – Wien: 2006),

ktorý vyšiel s podporou Nadácie Alexandra von Humboldta v koedícii s Bausteine zur Slavischen Philologie und Kulturgeschichte vo vydavateľstve Böhlau Verlag v Nemecku, je venovaný cyrilskej paraliturgickej piesňovej tradícii. P. Žeňuch v ňom prezentuje piesňový repertoár málo známych 21 cyrilských rukopisných spevníkov zo Spišskej, Šarišskej, Zemplínskej a Užskej stolice. Monografia sa opiera aj o varianty textov v ďalších 51 ruských, ukrajinských a srbských rukopisoch 17. – 19. storočia. Osobitnú skupinu tvoria paraliturgické texty z Báčky a Sriemu. Monografia odkrýva nové skutočnosti o jazykových a kultúrnych vzťahoch i etnicko-konfesionálnej diverzite a mobilite v stredodunajskom prostredí. Tretí zväzok edície tvorí komentovaný vyše 700-stranový rukopisný cirkevnoslovansko-latinský liturgický spis Joannikija Baziloviča: Толкованїє Священныя Лїтургіи Новаго Закона истинныя Безкровныя Жертвы / Explicatio Sacrae Liturgiae Novae Legis veri Incruenti Sacrificii. (Bratislava – Roma:

2009). Editormi

sú P. Žeňuch a S. Zavarský. Vydanie predstavuje dokument o symbióze cyrilskej a latinskej kultúry v karpatskom priestore. Paralelné cirkevnoslovanské a latinské liturgické texty svedčia o miestnej liturgickej tradícii. • Štvrtý zväzok edície Monumenta byzantino-slavica et latina Slovaciae vyšiel v ruskom jazyku s názvom Источники византийско-славянской традиции и культуры в Словакии (Roma – Bratislava – Košice: 2013). Obsahuje výber z pramennej bázy písomností 15. – 19. storočia. Obsahuje komentované vydanie rozličných textov evanjelií, poučné a výkladové texty, historiografické a katechetické diela, kázňovú a administratívnoprávnu spisbu, rozličné cestopisné práce, liečiteľské príručky i cyrilikou zapísanú ľudovú divadelnú hru a ďalšie.

Scientific contribution in the past 10 years • Peter Žeňuch built on the conception of interdisciplinary and comprehensive Slavonic research in Slovakia, formulated by Ján Doruľa. In this conception the focus of Slovak Slavonic research is on the Slovak language in relation to the Slavonic and non-Slavonic linguistic and cultural context. • In 2012, in the collective monograph of Slovak Slavists Slovenská slavistika včera a dnes (Slovak Slavic studies Yesterday and Today) (Bratislava: 2012), P. Žeňuch pointed out that interdisciplinary research into the Slovak language and culture to the Slavonic and non-Slavonic environments was a permanent and topical subject. He assumes that identity should not be examined as the result of globalization or integration mechanisms; instead he offers a comprehensive and systematizing view of partial issues of the development of Slovak language and culture in relation to Slavonic and non-Slavonic environments. Slovak culture, language, history and literature are presented as a whole unique not only by its content, but in particular as a natural, forming and integral part of the European and international space. ••• International contribution and interdisciplinary cooperation: • Four volumes of sources with comments have been published in the international scientific series Monumenta byzanti-

257


no-slavica et latina Slovaciae since 2003. The first volume in English and Slovak is the common work of Peter Žeňuch and Cyril Vasiľ Cyrilské rukopisy z východného Slovenska – Slovenskí gréckokatolíci, vzťahy a súvislosti (Cyrillic manuscripts from Eastern Slovakia – Slovak Catholics, relationships and connections) (Roma – Bratislava – Košice: 2003). It

offers an overview of Cyrillic monuments selected from documents of Byzantine-Slavonic ceremony in Slovakia and explains the historical, social and linguistic background of their origin. • The second volume named Kyrillische paraliturgische Lieder. Edition des handschriftlichen Liedguts im ehemaligen Bistum von Mukačevo im 18. und 19. Jahrhundert (Cyrillic para liturgical songs. Edition of the handwritten treasure of songs in the former diocese of Mukačevo in the 18th and 19th century) (Köln – Weimar – Wien: 2006), which was published with support of the Alexander von Humboldt Foundation in co-edition with Bausteine zur Slavischen Philologie und Kulturgeschichte by the publishing house Böhlau Verlag in Germany, is devoted to Cyrillic paraliturgical song tradition. P. Žeňuch presents the song repertory of little known 21 Cyrillic manuscript hymnbooks from Spiš, Šariš, Zemplín and Uh districts. The monograph relies on different versions of texts appearing in other 51 Russian, Ukrainian and Serbian manuscripts from the 17th to 19th centuries. A special group consists of paraliturgical texts from Báčka and Sriem. The monograph reveals new facts on linguistic and cultural relations and ethnic-confessional diversity and mobility in the Central Danubian area. • The third volume of the edition consists of the commented manuscript Church Slavonic and the Latin liturgical file Joannikija Baziloviča: Толкованїє Священныя Лїтургіи Новаго Закона истинныя Безкровныя Жертвы / Explicatio Sacrae Liturgiae Novae Legis veri Incruenti Sacrificii. (Bratislava – Roma: 2009),

258

comprising more than 700 pages. The editors are P. Žeňuch and S. Zavarský. This publication documents the symbiosis of Cyrillic and Latin culture in the Carpathian region. The parallel Church Slavonic and Latin liturgical tests prove the existence of local liturgical tradition. • The fourth volume of the edition

Monumenta byzantino-slavica et latina Slovaciae was published in Russian language under the title Источники византийско-славянской традиции и культуры в Словакии (Roma – Bratislava – Košice: 2013). This contains a selection of basic source documents from the 15th to 19th centuries. It comprises the commented edition of different texts from gospel books, instructive and explanatory texts, historiographic and catechetical works, preaching and administrative records, various travel books, faith healing instructions and a folk play written in Cyrillic letters among many others. V. Najvýznamnejšie monografie | Most significant monographs Žeňuch, Peter: Medzi Východom a Západom. Byzantsko-slovanská tradícia, kultúra a jazyk na východnom Slovensku. Bratislava: Veda, vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied 2002. 288 s. Žeňuch, Peter: Kyrillische paraliturgische Lieder. Edition des handschriftlichen Liedguts im ehemaligen Bistum von Mukačevo im 18. und 19. Jahrhundert. Bausteine zur Slavischen Philologie und Kulturgeschichte. Reihe B. Editionen. Band 23. Zugleich: Monumenta Byzantino-Slavica et Latina Slovaciae. Vol. II. Köln – Weimar – Wien: Böhlau Verlag, 2006. 982 s. Žeňuch, Peter: Источники византийско-славянской традиции и культуры в Словакии / Pramene k byzantsko-slovanskej tradícii a kultúre na Slovensku. Monumenta Byzantino-Slavica et Latina Slovaciae. IV. Bratislava – Roma: Slavistický ústav Jána Stanislava SAV – Pontificio Istituto Orientale – Slovenský komitét slavistov – Centrum spirituality Východ-Západ Michala Lacka, 2013. 482 s.

Najvýznamnejšia kolektívna monografia | Most significant collective monograph Žeňuch, Peter – Vasiľ, Cyril: Cyrillic Manuscripts from East Slovakia. Slovak Greek Catholics: Defining Factors and Historical Milieu / Cyrilské rukopisy z východného Slovenska. Slovenskí gréckokatolíci, vzťahy a súvislosti. Monumenta Byzantino-Slavica et Latina Slovaciae. Vol. I. Roma – Bratislava – Košice: Pontificio Istituto Orientale – Slavistický kabinet SAV – Centrum spirituality Východ – Západ Michala Lacka, 2003. 448 s. + 10 strán farebných obrazových príloh (10 pages of enclosed colour pictures). Zavarský, Svorad – Žeňuch, Peter (eds.): Іоанникїй Базиловичъ: ТОЛКОВАНЇЕ Священныя Лїтургіи Новаго Закона истинныя Безкровныя Жертвы / Joannicius Bazilovits: EXPLICATIO Sacrae Liturgiae Novae Legis veri Incruenti Sacrificii. Monumenta Byzantino-Slavica et Latina Slovaciae. Vol. III. Bratislava – Roma: Slavistický ústav Jána Stanislava SAV – Pontificio Istituto Orientale – Slovenský komitét slavistov – Spolok sv. Cyrila a Metoda, 2009. LXI + 548 s. ISBN 978-80-969992-7-9.


259


Fotografie do publikácie poskytli vedúci vedeckých tímov z archívov vedeckých ústavov.

264

Ilustračné fotografie: • Slnko nad Enwetakom (obálka): Foto © Miloslav Druckmüller a Vojtech Rušin. • Eciton hamatum (s. 8 – 9): Foto © Milan Kozánek. • Slnečná koróna (s. 12): Foto © Miloslav Druckmüller, Peter Aniol a Vojtech Rušin. • Diferencované primárne ľudské bunky kostrového svalu (s. 62): Foto © Tímea Kurdiová a Miroslav Baláž. • Andrej Kmeť: Nápevy vianočných piesní; rukopis historickej zbierky vianočného repertoáru (1863 – 1868). (s. 178). Slovenské národné múzeum v Martine, pozostalosť A. Kmeťa (sign. AK/15).

Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV _ Top Scientifi c Teams and People at SAS  
Špičkové vedecké tímy a osobnosti SAV _ Top Scientifi c Teams and People at SAS  
Advertisement