Biofyzika

Absolvent tretieho stupňa vysokoškolského štúdia študijného programu Biofyzika ovláda rozsiahly matematický aparát a experimentálne a teoretické metódy fyziky na riešenie komplexných problémov z oblasti živých systémov. Štúdium umožňuje absolventovi získať podrobný prehľad o širokom spektre experimentálnych a teoretických metód v oblasti biofyziky ako aj príbuzných odborov; získa hlboké teoretické a metodologické vedomosti zo všeobecnej a molekulárnej biofyziky na úrovni súčasného stavu výskumu vo svete; osvojí si zásady samostatnej aj tímovej vedeckej práce, vedeckého bádania, vedeckého formulovania problémov, naučí sa prezentovať vedecké výsledky; dokáže tvorivo aplikovať nadobudnuté poznatky v praxi, nadobudne schopnosť rozvíjať vlastnú vednú disciplínu, nájde uplatnenie v rôznych odboroch vedy, výskumu, priemyslu a služieb vo verejnom aj súkromnom sektore. Absolvent ďalej získa doplňujúce vedomosti, schopnosti a zručnosti: dokáže pripraviť projekty a predkladať ich grantovým agentúram; bude schopný vedecky pracovať a prinášať riešenia zložitých problémov v oblasti biofyziky; dokáže viesť kolektívy vedeckých, výskumných a vývojových pracovníkov; bude schopný sledovať najnovšie vedecké a výskumné trendy vo vlastnom odbore; bude schopný dopĺňať a aktualizovať svoje vedomosti formou celoživotného vzdelávania; osvojí si zásady manažérskej práce, vedenia a kontroly pracovníkov tímu; dokáže navrhnúť experimenty a ich časový harmonogram. Pri navrhovaní metód a prístupov si absolvent uvedomuje etické, právne a environmentálne aspekty navrhovaného spôsobu riešenia problému a uplatňuje ich v súlade s princípmi trvalo udržateľného rozvoja. Uplatňuje princípy vedeckej práce a väzby: veda - skúmanie - využitie v praxi - ochrana.

Biofyzika je interdisciplinárnou vedou s veľmi širokými možnosťami uplatnenia svojich absolventov v oblasti výskumu v ústavoch Slovenskej akadémie vied a na vysokých školách, a v iných podobných inštitúciách u nás a v zahraničí, ďalej v oblasti aplikovaného výskumu v technologických spoločnostiach, ako aj v orgánoch ministerstiev, štátnej správe a v súkromnom sektore. 

• Ovláda vedecké metódy biofyziky, ktoré je schopný tvorivým spôsobom aplikovať  na riešenie širokého spektra problémov v oblasti  vied o živej prírode (fyziológia, molekulárna biológia, biochémia, farmakológia a teoretická medicína, teoretická biológia a medicína, imunológia, biomatematika a bioinformatika).
• Ovláda metódy a praktickú aplikáciu najnovších interdisciplinárnych vied v oblasti biológie, nanotechnológií a bioinformatických technológií. 
• Absolvent odboru  biofyzika vedecky báda a prináša pôvodné (originálne, vlastné, tvorivé) riešenia nastolených problémov a má aktívne osvojenú metodiku vedeckej práce, vedeckej formulácie  problému, publikovanie výsledkov vedeckého výskumu a ich prezentáciu na odborných podujatiach.
• Ovláda zásady práce v interdisciplinárnych kolektívoch, zásady tvorby vedeckých projektov a princípy medzinárodnej vedeckej spolupráce, umožňujúce zapojenie do vedeckých programov v rámci Európskeho výskumného priestoru ako aj podmieňujúce ďalší rozvoj študijného odboru a spoluprácu s praxou.

Biofyzika je interdisciplinárna veda, ktorá aplikuje prístupy a metódy tradične používané vo fyzike na štúdium biologických javov. Biofyzika pokrýva všetky úrovne biologickej organizácie, od molekulárnej až po živé organizmy. Biofyzikálny výskum sa výrazne prekrýva s biochémiou, molekulárnou biológiou, fyzikálnou chémiou, fyziológiou, nanotechnológiou, bioinžinierstvom, výpočtovou biológiou, biomechanikou, vývojovou biológiou a systémovou biológiou. Termín biofyzika pôvodne zaviedol Karl Pearson v roku 1892. Ostatné biologické vedy tiež vykonávajú výskum biofyzikálnych vlastností živých organizmov vrátane molekulárnej biológie, bunkovej biológie, chemickej biológie a biochémie. Molekulárna biofyzika sa zvyčajne zaoberá biologickými otázkami podobnými tým v biochémii a molekulárnej biológii, pričom sa snaží nájsť fyzikálne základy biomolekulárnych javov. Vedci v tejto oblasti vykonávajú výskum zameraný na pochopenie interakcií medzi rôznymi systémami bunky, vrátane interakcií medzi DNA, RNA a biosyntézou proteínov, ako aj toho, ako sú tieto interakcie regulované. Na zodpovedanie týchto otázok sa používa veľké množstvo techník. Na vizualizáciu štruktúr sa často používajú fluorescenčné zobrazovacie techniky, ako aj elektrónová mikroskopia, röntgenová kryštalografia, NMR spektroskopia, mikroskopia atómovej sily (AFM) a rozptyl pod malým uhlom (SAS) s röntgenovými lúčmi aj neutrónmi (SAXS/SANS). Dynamiku proteínov možno pozorovať neutrónovou spinovou echo spektroskopiou. Konformačnú zmenu v štruktúre je možné merať pomocou techník, ako je interferometria s dvojitou polarizáciou, cirkulárny dichroizmus, SAXS a SANS. Priama manipulácia s molekulami pomocou optickej pinzety alebo AFM sa môže použiť aj na monitorovanie biologických udalostí, kde sú sily a vzdialenosti v nanoúrovni. Molekulárni biofyzici často považujú komplexné biologické deje za systémy interagujúcich entít, ktoré možno chápať napr. cez štatistickú mechaniku, termodynamiku a chemickú kinetiku. Pomocou poznatkov a experimentálnych techník zo širokej škály disciplín sú biofyzici často schopní priamo pozorovať, modelovať alebo dokonca manipulovať so štruktúrami a interakciami jednotlivých molekúl alebo komplexov molekúl. Okrem tradičných (t. j. molekulárnych a bunkových) biofyzikálnych tém, ako je štrukturálna biológia alebo kinetika enzýmov, zahŕňa moderná biofyzika mimoriadne široký rozsah výskumu, od bioelektroniky po kvantovú biológiu zahŕňajúci experimentálne aj teoretické nástroje. Pre biofyzikov je čoraz bežnejšie používať modely a experimentálne techniky odvodené z fyziky, ako aj matematiky a štatistiky na väčšie systémy, ako sú tkanivá, orgány, populácie a ekosystémy. Biofyzikálne modely sa vo veľkej miere používajú pri štúdiu elektrického prenosu v jednotlivých neurónoch, ako aj pri analýze nervových okruhov v tkanive aj v celom mozgu.

Pre naplnenie cieľov štúdia je študijný program zostavený z teoreticko-metodologických predmetov a predmetov vedúcich k samostatnej vedeckej práci , schopnosti formulovať a riešiť vedecké hypotézy, a zlepšovaniu schopností prezentovať svoje výsledky na domácich a medzinárodných vedeckých fórach.

V prvom roku štúdia sa kladie dôraz na nadstavbové vedomosti zo základných predmetov biofyziky, ktoré sú dopĺňané výberovými predmetmi orientovanými na tematiku konkrétnej dizertačnej práce. Doktorand má na výber z predmetov pokrývajúcich široké spektrum problematiky spomenutých zameraní a smerov vedného odboru. Súčasne pracuje na dizertačnej téme  na úrovni rešerše a spracovania súčasného stavu danej problematiky súvisiacej s témou práce. V druhom roku si doktorand štúdiom zahraničnej literatúry zvyšuje svoju odbornú i jazykovú zdatnosť, dopĺňa vedomosti na niektorom z povinne voliteľných a výberových predmetov súvisiacich s témou dizertačnej práce a spracováva metodiku dizertačnej práce do Písomnej práce k dizertačnej skúške. Jej obhajoba sa koná spolu so skúškou z jedného z nasledovných tematických okruhov podľa obsahového zamerania svojej dizertačnej práce doktoranda s ohľadom na individuálne preštudovanú literatúru a doporučenie školiteľa.

Absolventi študijného programu Biofyzika sú uplatniteľní:

• zdravotnícke zariadenia a kliniky (programovanie a obsluha zdravotníckej techniky, snímanie, spracovávanie a vyhodnocovanie signálov, podieľanie sa na vývoji a zdokonaľovaní metód fyzikálnej terapie),
• základný a aplikovaný výskum (domáce a medzinárodné akademické výskumné a vývojové centrá),
• špecializované komerčné laboratóriá, súkromné výskumné a vývojové inštitúcie v oblasti zdravotníctva a farmácie, 
• environmentálne zariadenia, veterinárne ústavy, hygienické stanice, potravinárska kontrola, Kriminalistický a expertízny ústav,
• vysoké školy a vzdelávacie inštitúcie, Slovenská akadémia vied,
• farmaceutické spoločnosti, obchodné spoločnosti medicínskych technických zariadení a laboratórnych vybavení, výrobné podniky, 
• výpočtové centrá (spracovanie a analýzy dát),
• firmy zamerané na výrobu a vývoj počítačového softvéru a hardvéru a poskytovanie služieb.

prof. RNDr. Melánia Babincová, CSc.
prof. RNDr. Peter Babinec, CSc.
prof. RNDr. Tibor Hianik, DrSc.
doc. RNDr. Karol Hensel, PhD.
prof. Ing. Pavel Mach, CSc.
prof. RNDr. Zdenko Machala, DrSc.
Ing. RNDr. Milan Melicherčík, PhD.
prof. RNDr. Libuša Šikurová, CSc.
prof. RNDr. Ján Urban, DrSc.
prof. RNDr. Pavel Veis, CSc.
doc. RNDr. Iveta Waczulíková, PhD.

• Vývoj biosenzorov na báze DNA aptamérov pre detekciu aflatoxínov s využitím uhlíkových nanomateriálov
  (školiteľ: prof. RNDr. Tibor Hianik, DrSc., konzultantka: Mgr. Veronika Šubjaková, PhD.)
• Výskum in vitro vplyvu polymérnych nanočastíc na reologické a hemokoagulačné vlastnosti krvi
  (školiteľka: prof. RNDr. Iveta Waczulíková, PhD.)
• Štúdium mechanizmov interakcie antibiotík a antimikrobiálnych peptidov s lipopolysacharidmi
  (školiteľ: prof. RNDr. Tibor Hianik, DrSc., konzultantka: Mgr. Veronika Šubjaková, PhD.)
• Štúdium nanoemulzií modifikovaných DNA aptamérmi pre cielenú terapiu onkologických ochorení
  (školiteľ: prof. RNDr. Tibor Hianik, DrSc., konzultantka: Mgr. Zuzana Garaiová, PhD.)
• Vplyv úpravy plazmy na biofilmy a proces ich adhézie
  (školiteľ: prof. RNDr. Zdenko Machala, DrSc., konzultant: Oleksandr Galmiz, PhD.)
• Sledovanie bioenergetického stavu mitochondrií kardiomyocytov pri nedostatku kyslíka
  (školiteľ: RNDr. Milan Zvarík, PhD.) 
• In silico analýza vzťahov medzi stresom a nádorovým ochorením
  (školiteľ: RNDr. Milan Zvarík, PhD. konzultantka: RNDr. Ľuba Hunáková, CSc.) 
• Procesy inaktivácie baktérií a biofilmov vyvolané studenou atmosférickou plazmou
  (školiteľ: doc. RNDr. Karol Hensel, PhD., konzultantka: prof. RNDr. Helena Bujdáková, CSc.) 
• Analýza relevantných vzoriek biokvapalín pomocou spektroskopie laserom indukovanej iskry v kombinácii s akustickým levitátorom
  (školiteľ: prof. RNDr. Pavel Veis, CSc.)

Centrum biovied SAV:

• Vplyv prenatálneho stresu na molekulárne mechanizmy interakcie signálnych dráh kortikosteroidov a monoamínov v srdci a mozgu
  (školiteľka: Mgr. Marta Gaburjáková, PhD.)