Bachelor's Thesis

The tri-band fluorescent reader

Final Thesis 7.66 MB Appendix 12.85 MB

Author of thesis: Ing. Denisa Šilhanová

Acad. year: 2016/2017

Supervisor: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jana Čolláková

Abstract:

This bachelor thesis deals with the issue of laboratory testing and design of an optical instrument called a tri-band fluorescent reader, which is designed for fluorophores Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 555 and Alexa Fluor 647. It contains a theoretical part with key knowledge not only in the natural sciences, such as physics, chemistry, biology, but also the current technical capabilities that are necessary for the practical part. In the practical part is drafting the objectives of the thesis, which are the measurement and evaluation of the samples examined using a monochromator, acquisition and evaluation of images using the existing system, build spectral analysis throughput, create a simulation of custom solutions and create a system engineering design. The mechanical model of the reader assembly was made after measuring the samples and the device and creating the simulation.

Keywords:

Fluorescence reader, fluorescence, Jablonski diagram, fluorophores, spectral analysis, excitation, emission, ELISA

Date of defence

19.06.2017

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B3S-P)

Field of study

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-STI)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Po obsahové a grafické stránce je práce poměrně zdařilá a je občas zatížena jazykovými nedokonalostmi. Studentka pracovala systematicky a důsledně. Práce je členěna logicky. Studentka sepsala teoretickou část práce o fyzikální podstatě fluorescence a rešerši o readerech, které jsou v současnosti používány. V praktické části práce zevrubně otestovala reader, který ji byl zadán. Správně poukázala na jeho vady. Na základě získaných informací navrhla řešení těchto vad. V prostředí programu Zemax vytvořila optické simulace pro osvětlovací a zobrazovací část readeru. Vybrala vhodný zdroj osvětlení, sady fluorescenčních filtrů a další potřebné optické komponenty. Studentka aplikovala své znalosti 3D CADu a vytvořila konstrukční návrh pro uložení všech optických prvků readeru. Konstatuji, že studentka cí­le bakalářské práce splnila v plném rozsahu. Jako vedoucí­ práce hodnotím bakalářskou práci známkou velmi dobře/B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jana Čolláková

Bakalářská práce Denisy Škrabalové se zabývá fluorescenčním readerem a jeho optimalizací. První část práce krátce popisuje princip fluorescence, typy fluoroforů a je také zmíněna metoda ELISA jako typická metoda využívající fluorescenční reader. Druhá část se již věnuje plnění zadání práce. U tří konkrétních  fluoroforů byla změřena intenzita fluorescence v různé koncentraci. Autorka uvádí, že byly použity optimální LED diody s excitačními filtry, ale jelikož nespecifikuje parametry použitých optických prvků, je měření neúplné. Nicméně dochází k závěru o nevhodnosti třípásmového emisního filtru. Další část práce se věnuje optimalizaci fluorescenčního readeru, kterým by se kompenzovaly nedostatky původního přístroje. Až na občasný nedostatek detailnějších informací je optický návrh v programu Zemax a konstrukční návrh v programu SolidWorks optimálním řešením pro danou situaci. Bakalářská práce splňuje všechny body zadání.
Práce byla vytvořena na základě požadavku firmy BioVendor Instruments. Tato situace se zpočátku jevila jako výhodná, pro potenciální přínos bakalářské práce v praxi. Také však přinesla komplikace, kdy chybí ucelená data o původní sestavě readeru, která nechtěla uvedená firma zveřejnit. Celkově vidím tuto situaci nevýhodnou, protože zadání končilo jen návrhem, optimalizovaný reader nebyl ani zkušebně sestaven, ani nebyla nijak ověřena správnost návrhu.
Práce obsahuje i některé formální a pravopisné nedostatky.  Na straně 6 chybí v textu zkratky uvedené ve schématu obrázku 1. V textu práce se objevuji anglické výrazy, pro které existují české výrazy a není důvod je uvádět anglicky, např. peaky (str. 7), Dyes (str. 12), antigene (str. 16), Charge Coupled Device (str. 18), aj. V textu chybí odkazy na obrázky 5 a 6 (str. 17 a 25). U obrázků 7 a 14 není uvedeno, že spektra fluoroforů a fluorescenčních filtrů jsou převzata od výrobce a nejsou změřena autorem.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. V tabulkách 2 až 4 je měřena intenzita fluorescence třech fluoroforů pomocí readeru Synergy H1. Hodnoty naměřené intenzity se pohybují v rozmezí od 0 do 17824 RFU. Co je jednotka RFU (Relative Fluorescence Units), ve kterých je intenzita vyjádřena, a jakou maximální hodnotu lze naměřit na přístroji?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová